吳輝

摘 要：本文結合廈門翔安機場快速路南港海鋼棧橋實踐，介紹重載及大交通量狀況下鋼棧橋的設計與施工，詳細闡述鋼棧橋的設計方案、施工方案及工程實施過程中所遇問題的處理，為類似工程提供借鑒參考。

關鍵詞：重載 大交通量 鋼棧橋

1.工程概況

廈門翔安機場位于廈門大嶝島，由于大嶝島與大陸的連接只有大嶝大橋唯一通道，新機場實施填海造地需要大量土石方，大嶝大橋難以滿足數(shù)千萬的土石方和建筑材料運輸。因此，為保障新機場建設需要，亟需修建一條專供土石方運輸?shù)倪\輸通道，而南港海鋼棧橋為運輸通道控制性節(jié)點。

根據(jù)機場建設需要，2019年前，運輸通道需承擔3200萬方土石方，200萬噸水泥鋼材的運輸。因此本工程具有承擔的土石方車輛載重較重，交通量大的特點。

2.棧橋設計

2. 1地質概況、氣象和水文

根據(jù)根據(jù)現(xiàn)場踏勘及鉆探揭露，擬建工程場區(qū)沿線跨越多種地貌單元，巖土層構成復雜，分布主要有填砂、淤泥、粉質粘土、中砂、砂質粘土、殘積砂質粘性土、全風化花崗巖。

南港海區(qū)域屬亞熱帶海洋性季風氣候，溫暖濕潤，年平均氣溫21℃左右。南港跨海通道所在地區(qū)全年最熱為7月份，月平均氣溫28.2℃，全年最冷為2月份，月平均氣溫12.5℃。歷年最高氣溫38.5℃，最低氣溫2℃，年平均降雨量1188.4毫米，蒸發(fā)量1850.7毫米，降雨多集中在3～9月份。

南港海潮波受臺灣海峽波系統(tǒng)控制，為諧振潮，潮汐類型屬正規(guī)半日潮，歷年最高潮位4.51m，最低潮位-3.33m，平均高潮位2.44m，低潮位-1.44m，平均潮差3.95m。1/10高潮水位為4.10m。平均海平面0.32m（黃?；鶞拭妫?。

2.2技術標準

（1）設計速度：30Km/h

（2）設計荷載等級：城市-A級，按80t土方車進行驗算。

（3）橋梁設計使用年限：5年。

（4）行車道數(shù)：2車道，橋面寬度10m。

2.3橋位選擇

南港海鋼棧橋位于翔安機場快速路西側，為保證高架橋施工過程中土石方車輛行車安全，南港海鋼棧橋距離主體工程6m建設。

2.4橋型布置

根據(jù)結構計算結果，鋼棧橋通過比選，選擇12m跨徑作為標準跨徑進行布置，結構受力合理、且造價經(jīng)濟。為避免棧橋對南北岸進行破壞，靠近南北岸用小跨徑進行調整。橋梁在直線段采用5跨一聯(lián)、曲線段采用3跨或4跨一聯(lián)。

鋼棧橋設計洪水頻率采用1/10高潮水位4.1m，設計標高同時兼顧南北岸岸堤標高，梁底高于堤壩頂標高。綜合考慮橋面標高為8.33m。

2.5橋面系的選擇

橋面系的選擇除考慮結構受力方面，對于本工程鋼棧橋所承擔運輸?shù)耐潦搅看?，交通量大。橋面直接與車輪接觸，勢必經(jīng)常破壞。為不中斷交通，因此橋面系的選擇還需重點考慮維修更換方便。前期設計采用以下方案進行比選，推薦最優(yōu)方案。考慮造價及維修方便，后期運營中不中斷交通，推薦方案四加厚鋼橋面板作為橋面系方案。

2.6貝雷主梁設計

貝雷梁在后期更換較困難，因此設計過程除保證結構滿足規(guī)范要求外，應留有一定安全儲備，防止結構在后期產生疲勞破壞。棧橋橫斷面布置5組貝雷片，貝雷片組間距1.1m，采用雙排單層加強貝雷梁結構。

經(jīng)計算，貝雷梁跨中最大彎矩，如下式，滿足要求。

貝雷片之間采用花架進行連接，貝雷片組之間采用剪刀撐進行連接。為了提高貝雷梁橫向穩(wěn)定性、加強貝雷梁橫向聯(lián)系，在貝雷梁底部增設橫向花架。

2.8鋼管樁的設計

根據(jù)上部結構計算結果，鋼管樁選用單墩設置6根φ600×10鋼管。

（1）鋼管樁樁頂豎向力計算

根據(jù)《港口工程樁基規(guī)范》，按承載能力極限狀態(tài)計算樁的軸向承載力。

設計荷載按下式計算。

由于《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）對驗算荷載無相關說明，參照《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTJ021-85）對驗算荷載進行計算。

驗算荷載按下式計算。

（2）鋼管樁樁長計算

鋼管樁樁長按《港口工程樁基規(guī)范》4.2.4-2公式采用。

Qd——單樁軸向承載力

γR——單樁軸線力分項系數(shù)，取1.3。

qfi，qR——極限側摩阻力標準值，單樁極限端阻力標準值。

3.棧橋施工

3. 1鋼管樁樁基施工

（1）振動錘的選擇

本工程實施時樁基選用振動沉樁進行施工。振動錘運行時，產生振動力，振動力使樁體產生垂直振動，強迫樁體的周圍土壤產生液化、位移，由于土層移動，在樁體自身重量和振動錘重量的作用下，使樁體切入地層。選錘時，根據(jù)樁的類型、尺寸和地勘資料計算，振動錘的激振力需大于樁基與土的動摩阻力。

P0——振動錘激振力

Tvi——第i層土的極限動摩阻力

Hi——第i層土的厚度

取其中一段進行計算，其余段落類似。土層3a粉質粘土2.67m，3b中砂3.9m，粉質粘土6.3m，極限動摩阻力可參考文獻[5]中取值，如式（1）。

選用DZ90A型振動錘，激振力如下式，

滿足要求。

（2）樁基施工要點

①插樁：為保證鋼管樁基的的垂直度，插樁時，鋼管樁必須進行限位?？赏ㄟ^設置樁架或保證穩(wěn)定前提下將貝雷片伸長作為樁架臨時固定。

②接樁，鋼管樁工廠出廠時12m一節(jié)，為保證鋼管樁接縫質量，采用陸上接樁。本工程要求所有樁基拼接焊縫等級為一級焊縫，為保證焊縫飽滿，鋼管內需設置環(huán)形襯墊。

③樁基在沉樁過程中，須一次完成，不可中途停頓過久，以免摩阻力恢復后，再次插打下沉困難。

（3）靜載試驗

在大規(guī)模打樁之前，需進行靜載試驗，驗證鋼管樁的停錘標準，所選用樁錘是否能滿足要求。根據(jù)《港口工程樁基規(guī)范》，單樁軸向承載力分項系數(shù)取1.3，試驗荷載取471.4×1.3=612.8KN。根據(jù)地質情況等綜合確定試樁數(shù)量。

（4）停錘標準的控制

根據(jù)靜載試驗結果及工程情況，確定樁基停錘標準如下：

①鋼管樁樁底標高達到設計樁底標高，且鋼管樁貫入度≤20cm/5min，可終孔。

②鋼管樁樁底標高與設計樁底標高差值<1.5m，且鋼管樁貫入度≤10cm/5min，同時滿足最小樁長前提下，可終孔。

③鋼管樁樁底標高與設計樁底標高差值≥1.5m，應會同設計單位到現(xiàn)場研究處理。

④為保證鋼棧橋結構的穩(wěn)定性，樁基需保證最小入土深度6m（不包含淤泥層厚度）。

3.2上部結構及其他施工

上部結構的安裝包括貝雷梁的安裝、橫向分配梁安裝、橋面縱梁的鋪設、鋼橋面板的鋪設及其他附屬設施安裝。上部結構鋪設時，應重點控制螺栓等緊固件的連接，其次應注意曲線段貝雷梁的安裝。

4.施工中所遇問題的處理

本工程處于海域段，地質復雜。特別是近岸處拋石較多，沉樁困難。其中近岸附近1處樁基入土深度只有1.38m。為保證鋼管樁結構的穩(wěn)定，對該橋墩進行了加強處理。

加固思路：考慮樁基入土深度不足，考慮在樁身添加承臺，使鋼管樁連成整體，提高鋼管樁的穩(wěn)定性。

5.結語

橋梁施工用鋼棧橋較常采用，而對于承受重載、大交通量的鋼棧橋采用較少，與傳統(tǒng)鋼棧橋比較，除考慮結構受力外，更應注重后期檢查、維修方便。而對于此類特殊鋼棧橋，為保證橋梁的正常運營與使用，橋梁設計與施工時對橋梁各項技術指標要求較高，應特別注意施工的過程控制。翔安機場快速路南段南港海鋼棧橋現(xiàn)已完工，可滿足翔安機場建設運送土石方、建筑材料要求。

參考文獻：

[1]江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司.廈門市翔安機場快速路南段施工運輸通道工程施工圖設計文件[R].廈門：江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司，2015.01

[2]中交公路規(guī)劃設計院.JTG D60-2004公路橋涵設計通用規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.