梁 露

(廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

隨著近年高速公路建設(shè)的高速發(fā)展，橋梁施工條件越來(lái)越復(fù)雜，如何在深水、急流的復(fù)雜條件下搭設(shè)鋼棧橋及水上鋼平臺(tái)進(jìn)行水中樁基施工已成為高速公路建設(shè)中常見(jiàn)的問(wèn)題。本文以梧州至柳州高速公路土建工程№A01-7標(biāo)段楓木界1#大橋水中樁基施工中鋼棧橋及鋼平臺(tái)的應(yīng)用為例，介紹了鋼棧橋及鋼平臺(tái)施工技術(shù)。

1 工程概況

楓木界1#大橋位于來(lái)賓市金秀縣六巷鄉(xiāng)門(mén)頭村，上跨門(mén)頭河及楓木坳電站蓄水區(qū)而設(shè)。受地形影響，左線貫通，右線設(shè)計(jì)為兩段，楓木界1#左線大橋長(zhǎng)674.07 m，孔數(shù)及跨徑為11×30 m+7×40 m+2×30 m；楓木界1#右線1#大橋長(zhǎng)為217.08 m，孔數(shù)及跨徑為7×30 m，右線2#大橋長(zhǎng)為337.08 m，孔數(shù)及跨徑為11×30 m，橋梁上部結(jié)構(gòu)為先簡(jiǎn)支后連續(xù)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)采用圓柱墩、樁基礎(chǔ)。楓木界1#大橋位于水中的樁基共有28根，分別為左線大橋12#～19#墩樁基16根，右線2#大橋4#～9#墩樁基12根，旱季樁基被水淹深度最深為10.2 m、最淺為1 m，覆蓋層為卵石夾土、粉質(zhì)黏土、小塊石質(zhì)土均為第四系松散堆積物，土質(zhì)不均，厚度變化大；下伏基巖強(qiáng)風(fēng)化層巖體破碎，承載力相對(duì)較低，分布不均；中風(fēng)化基巖厚度大，層位穩(wěn)定，承載力高，是理想的橋墩基礎(chǔ)持力層。楓木界1#大橋水中樁基采用在水上搭設(shè)鋼棧橋及鋼平臺(tái)，在鋼平臺(tái)上進(jìn)行樁基鉆孔施工，用浮吊及材料運(yùn)輸船配合作業(yè)。

2 鋼棧橋及鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)

在楓木界1#左線大橋12#～19#墩和右線2#大橋4#～9#墩位置設(shè)置鋼平臺(tái)，在右線2#大橋4#～9#墩鋼平臺(tái)右側(cè)順橋向設(shè)置鋼棧橋，設(shè)置一橫向鋼棧橋?qū)槝蛳蜾摋蚺c縱向施工便道相連接。在左線大橋及右線2#大橋之間，采用插打鋼管樁搭設(shè)簡(jiǎn)易平臺(tái)，作為左線大橋施工人員上班通道及泵管鋪設(shè)通道。

2.1 鋼棧橋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式

楓木界1#T2線大橋12#～19#墩和右線2#大橋4#～9#墩鋼棧橋長(zhǎng)186 m，棧橋基礎(chǔ)全部采用φ630 mm鋼管樁，鋼棧橋橋墩分兩種：主墩及副墩，主墩由4根鋼管樁組成，采用板凳墩形式，橫橋向樁距3.93 m，順橋向樁距3 m，兩主墩墩中心距離最大15 m，兩主墩中間加設(shè)單排鋼管樁副墩(橫橋向樁距3.93 m)。鋼棧橋位于曲線段上，為方便鋼棧橋搭設(shè)及更好銜接，將鋼棧橋分為11聯(lián)。

鋼棧橋下部結(jié)構(gòu)為鋼管樁架型鋼承重梁，上部結(jié)構(gòu)為貝雷梁組拼結(jié)構(gòu)。施工便橋基礎(chǔ)采用直徑為630 mm，壁厚10 mm的螺旋焊接鋼管，為了克服覆蓋層較薄，樁基抗傾覆能力較弱的缺點(diǎn)，每處便橋支撐墩設(shè)4根鋼管樁，雙排布置。樁與樁之間用2根口對(duì)口雙拼14#槽鋼連接，剪刀撐也采用2根口對(duì)口雙拼14#槽鋼，樁頂開(kāi)口設(shè)置2I36a工字鋼橫梁，橫梁頂面與樁頂平齊，樁頂兩側(cè)(橫梁架設(shè)方向)設(shè)支承鋼橫梁的鋼板牛腿與鋼管樁焊接，擴(kuò)散并降低鋼橫梁與鋼管樁的接觸應(yīng)力。鋼橫梁上架設(shè)貝雷梁，采用6排3組貝雷梁結(jié)構(gòu)，每排貝雷梁用115 cm的支撐架連接，每組之間采用90 cm支撐架連接成整體，避免單組貝雷梁傾翻。分縫處設(shè)置貝雷梁固定裝置，防止貝雷梁滑移。貝雷梁上設(shè)置間距為30 cm的I14號(hào)工字鋼分配橫梁，兩頭用騎馬螺栓與貝雷梁連接，分配梁頂面設(shè)10 mm厚鋼板作為橋面板，見(jiàn)圖1。

圖1 鋼棧橋橫斷面圖(單位：mm)

2.2 鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式

2.2.1 右幅水上鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式

鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)荷載、標(biāo)高均與棧橋一致，單個(gè)鋼平臺(tái)長(zhǎng)15 m×12.83 m。其中4#墩、8#墩及9#墩設(shè)置獨(dú)立鋼平臺(tái)，為方便右線2#大橋水上樁基及下構(gòu)施工，減少材料的轉(zhuǎn)運(yùn)，加快施工進(jìn)度，將5#墩、6#墩及7#墩的鋼平臺(tái)聯(lián)接成一個(gè)長(zhǎng)75 m、寬13.33 m的整體鋼平臺(tái)，整體鋼平臺(tái)分3聯(lián)。平臺(tái)基礎(chǔ)采用直徑φ630 mm、壁厚10 mm的鋼管樁，橋墩為雙排樁，橫橋向每排4根；橫向樁距為3.93 m+3.27 m+3.93 m，縱向樁距為5 m。

樁之間的連接件及剪刀撐采用口對(duì)口焊接雙拼14#槽鋼，樁頂開(kāi)口設(shè)置2I36a工字鋼橫梁，橫梁頂面與樁頂平齊，樁頂兩側(cè)(橫梁架設(shè)方向)設(shè)支承鋼橫梁的鋼板牛腿與鋼管樁焊接，擴(kuò)散并降低鋼橫梁與鋼管樁的接觸應(yīng)力。鋼橫梁上架設(shè)8排4組貝雷梁，用115 cm的支撐架連接每?jī)膳咆惱琢?。分縫處設(shè)置貝雷梁固定裝置，避免貝雷梁滑移。貝雷梁上設(shè)置I22號(hào)工字鋼分配橫梁，獨(dú)立鋼平臺(tái)上吊車(chē)工作區(qū)間距20 cm，鉆機(jī)工作區(qū)間距30 cm，整體鋼平臺(tái)間距均為20 cm，用騎馬螺栓與貝雷梁連接兩頭，分配梁頂面設(shè)10 mm厚鋼板做橋面板。

2.2.2 左幅水上鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式

左幅水上鋼平臺(tái)頂面標(biāo)高與右幅一致，由于左幅水上鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)只用作鉆孔樁施工，每個(gè)平臺(tái)上面只擺放一臺(tái)鉆機(jī)且每個(gè)平臺(tái)間無(wú)連接，施工機(jī)械及材料無(wú)法直接運(yùn)至平臺(tái)，需借助浮吊及材料運(yùn)輸船吊放至平臺(tái)，相比右幅鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)荷載較小且結(jié)構(gòu)形式都要簡(jiǎn)單。整個(gè)鋼平臺(tái)長(zhǎng)15 m×12 m。平臺(tái)基礎(chǔ)采用φ529×10 mm鋼管樁，每個(gè)平臺(tái)順橋向設(shè)置3排，每排3根，共9根；縱橋向樁距5.5 m，橫向樁距7 m。

樁與樁之間聯(lián)接件及剪刀撐均用口對(duì)口焊接雙拼20#槽鋼，為保證鋼平臺(tái)整體穩(wěn)定性，在旱季常水位以上對(duì)鋼管樁設(shè)置兩道連接，兩道連接中間設(shè)φ28鋼筋剪刀撐，樁頂開(kāi)口設(shè)置2I45a工字鋼橫梁，橫梁頂面與樁頂平齊，樁頂兩側(cè)(橫梁架設(shè)方向)設(shè)支承鋼橫梁的鋼板牛腿與鋼管樁焊接，擴(kuò)散并降低鋼橫梁與鋼管樁的接觸應(yīng)力。鋼橫梁上設(shè)置I16#工字鋼形成平臺(tái)分配梁，分配梁與鋼橫梁焊接固定，頂面滿鋪8 mm厚鋼板形成平臺(tái)面板，面板上預(yù)留樁基鋼護(hù)筒位置，如圖2所示。

圖2 左幅水上鋼平臺(tái)立面圖(單位：mm)

3 鋼便橋及水上鋼平臺(tái)施工

3.1 鋼管樁接長(zhǎng)

吊車(chē)起吊待接鋼管樁，操作員乘船焊接施工。采用對(duì)接滿焊方式接長(zhǎng)鋼管樁，同一墩臺(tái)的鋼管樁，處于同高度內(nèi)的樁接頭數(shù)不能超過(guò)樁總數(shù)的1/4，用10 mm厚、300 mm高的環(huán)形鋼板在鋼管樁接頭處焊接加強(qiáng)。

3.2 鋼管樁運(yùn)輸

左幅鋼平臺(tái)所需的鋼管樁在臨河碼頭加工，由鋼浮箱組裝成的運(yùn)輸船將鋼管樁運(yùn)至樁位處，然后通過(guò)浮吊上的吊車(chē)采用振動(dòng)錘施打；右幅鋼棧橋及鋼平臺(tái)所需的鋼管樁前期也在臨河碼頭加工，隨著施工推進(jìn)，可利用已經(jīng)施工好的鋼棧橋堆放部分鋼管樁，25 t汽車(chē)吊直接上橋進(jìn)行其他鋼管樁插打施工，以減輕浮吊及材料運(yùn)輸船的施工壓力。

3.3 鋼管樁起吊

左幅鋼平臺(tái)與河岸無(wú)連接，施工機(jī)械無(wú)法直接上平臺(tái)，因此左幅鋼平臺(tái)施工需用浮吊及材料運(yùn)輸船配合，由碼頭上的吊車(chē)將鋼管樁吊放至運(yùn)輸船，運(yùn)至樁位處，由浮吊將運(yùn)輸船上鋼管樁立起采用支架臨時(shí)固定，用浮吊吊起振動(dòng)錘夾住鋼管樁，吊至樁位插打施工；右幅鋼棧橋及鋼平臺(tái)前期采用與左幅同樣的方法進(jìn)行鋼管樁施工，施工好的鋼管樁立即組織進(jìn)行上聯(lián)施工為吊車(chē)上橋提供條件。后期即可將吊車(chē)行駛上鋼棧橋，將鋼管樁運(yùn)至橋面進(jìn)行其余鋼管樁插打作業(yè)。

3.4 鋼管樁打設(shè)

施工前計(jì)算好鋼管樁中心平面坐標(biāo)，做好定位，用振動(dòng)錘進(jìn)行施工。如樁位處河床傾斜時(shí)，應(yīng)先用吊車(chē)起吊沖錘對(duì)樁位處河床面進(jìn)行錘擊，找平后再進(jìn)行鋼管樁插打施工。樁進(jìn)入河床后，要保證首節(jié)鋼管樁長(zhǎng)度露出水面的高度≥1.5 m。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)水流情況可向上游預(yù)偏3～4 cm，避免水流沖擊影響平面位置變化，并拉好纜風(fēng)繩，防止振動(dòng)錘擺動(dòng)。[1]

3.5 鋼管樁聯(lián)桿施工

左幅鋼平臺(tái)鋼管樁聯(lián)桿采用兩根20#槽鋼口對(duì)口焊接；右幅鋼棧橋及鋼平臺(tái)的橋墩鋼管樁聯(lián)桿用兩根14#槽鋼口對(duì)口焊接，聯(lián)桿先在岸邊焊接成形后運(yùn)至插打好的鋼管樁進(jìn)行焊接，焊接質(zhì)量需滿足規(guī)范要求。

3.6 下橫梁施工

樁頂鋼橫梁采用雙拼工字鋼，應(yīng)預(yù)先把橫梁焊成整體。待鋼管樁下沉到位后，按樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高找平樁頂，在頂部切割一個(gè)槽口，槽口兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)鋼板牛腿支承鋼橫梁，工字鋼入槽后確保工字鋼平鋼管樁頂，并用砂礫灌滿鋼管樁以保證受力。

3.7 貝雷梁安裝

貝雷梁在架設(shè)前先拼接成長(zhǎng)3 m模數(shù)的單段架體，在架設(shè)前測(cè)量員恢復(fù)樁軸線，并在封頭頂板上標(biāo)注。安裝人員根據(jù)樁軸線安裝貝雷架，鋼管樁軸線與貝雷縱向中心軸線重合。

為防止貝雷梁橫向移位，在下橫梁上焊接橫向限位塊，用浮箱上的吊車(chē)逐段架設(shè)拼好的每段貝雷梁。

3.8 橫向分配梁安裝

安裝一跨貝雷梁后，即按鋪設(shè)工字鋼橫向分配梁，右幅鋼棧橋及鋼平臺(tái)分配梁與貝雷梁用騎馬螺栓連接固定；左幅鋼平臺(tái)分配梁可與鋼橫梁焊接固定。

3.9 橋面板安裝

橋面板采用多塊1 cm厚的花紋防滑鋼板拼裝，鋼板與分配梁梁頂?shù)拿總€(gè)接觸面均采用焊接固定，板與板之間不再焊接預(yù)留1 cm的縫隙。

3.10 防護(hù)欄安裝

面板鋪設(shè)后，在棧橋兩側(cè)及時(shí)設(shè)置安全欄桿。欄桿高1.2 m，橫、豎桿均采用φ50 mm×3 mm鋼管，按間距0.6 m設(shè)置二道橫桿，每3 m設(shè)置一道豎桿與橋面系橫梁焊接，在欄桿刷紅白相間油漆作安全警示。

4 效果

鋼棧橋和水上鋼平臺(tái)受到多次水庫(kù)漲水的影響，體現(xiàn)了良好的抗傾覆和穩(wěn)定性，為保證楓木界1#水上樁基的順利施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，鋼棧橋和水上鋼平臺(tái)作為水上樁基施工的重要臨時(shí)設(shè)施，充分利用自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有受力良好、應(yīng)力分配均勻、造價(jià)低、后期維護(hù)費(fèi)用少的特點(diǎn)，大大提高了施工進(jìn)度，為今后鋼棧橋和水上平臺(tái)在類(lèi)似地質(zhì)條件下施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的推廣意義。