張立華

（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司 山東青島 266061）

1 工程概況

1.1 大橋概況

白沙水特大橋橋址位于深茂鐵路江門至茂名段臺(tái)山市白沙鎮(zhèn)境內(nèi)，跨河主槽為（32+48+32）m連續(xù)梁，采用掛籃懸臂澆筑施工。主跨墩臺(tái)79#和80#位于河床岸邊，采用筑島進(jìn)行鉆孔樁施工和鋼板樁圍堰進(jìn)行承臺(tái)和墩柱施工。

1.2 地質(zhì)和水文情況

白沙水河面寬度約為51 m，常水位0.56 m，水深約為3.7 m，受潮汐影響較大，水深受潮汐的影響在1～3 m范圍。白沙水河為Ⅶ級(jí)通航河流，航道凈寬為32 m，通航凈空4.5 m。通航船舶一般為運(yùn)輸砂石料及鋼材的貨船，每天有少量船只通行。地勘報(bào)告揭示，河床表層為淤泥質(zhì)土、砂礫石、灰?guī)r層，厚3～23 m，極限承載力為1 500 kPa。該區(qū)域?yàn)閹r溶區(qū)，巖溶發(fā)育，溶洞較多，而且河床岸邊存在有零星拋石和孤石。

1.3 設(shè)置通航鋼便橋的必要性

（1）橋址附近主要為農(nóng)田和水塘，兩岸地勢(shì)起伏不大，無(wú)其它公路橋梁跨河。為了方便大橋施工所需砂石料、鋼材及混凝土的運(yùn)輸，需要在大橋一側(cè)修建鋼便橋以拉通兩岸施工便道。

（2）該河每天有少量船舶通行，如果按通行的凈空要求建設(shè)鋼便橋，橋面的標(biāo)高就比較高，與兩岸便道的連接需要更長(zhǎng)的填筑路基，或設(shè)置比較大的坡度上橋。兩岸路基填筑長(zhǎng)度有限，較大的坡度也不利于安全性，而且建設(shè)高位便橋?qū)τ跇蚺_(tái)和鋼管樁基礎(chǔ)都有較大的投入。綜合比選，選擇了低位便橋方案，需要通航時(shí)將通航跨提升起來(lái)，船只駛過(guò)后再將通航跨降落（見(jiàn)圖1）。

圖1 鋼便橋立面及平面

2 鋼便橋設(shè)計(jì)

2.1 鋼便橋應(yīng)具備的功能和參數(shù)

該鋼便橋通行車輛主要為拉運(yùn)鋼材的掛車和混凝土罐車（12 m3），罐車滿載最大集中載荷為50 t。河水最低常水位+0.560 m，考慮潮汐影響1～3 m范圍，則鋼便橋主梁底標(biāo)高可考慮+3.560，在最高水位時(shí)考慮通航凈空4.5 m，則便橋抬高后主梁底標(biāo)高為+8.060。便橋通車狀態(tài)和通航狀態(tài)的標(biāo)高按以上標(biāo)高確定，便橋?qū)挾劝磫诬嚨溃瑑魧? m。

2.2 鋼便橋跨徑設(shè)計(jì)和主梁器材選用

白沙水河通航跨度為32 m，通行小型的貨運(yùn)船舶。通過(guò)與航道與海事部門溝通，同意建設(shè)（12+24+12）m跨徑的三跨鋼便橋，其中通航跨24 m，滿足通航要求。

鋼便橋主梁當(dāng)前選用最多的是321貝雷梁，多數(shù)采用9 m或12 m跨。根據(jù)貝雷梁的力學(xué)性能［1］，通航跨24 m需要更多的片數(shù)并采用加強(qiáng)桿件［2］，或采用雙層拼裝形式，需要投入的貝雷梁數(shù)量較多。通過(guò)比選，擬采用自有的六四式鐵路軍用梁［3］，如圖1所示，采用單層4片。軍用梁寬度52 cm，間距52 cm，從力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性上都優(yōu)于貝雷梁。

相關(guān)參數(shù):集中載荷最大的為混凝土罐車，集中載荷按50 t計(jì)；單片六四梁上下弦桿許用拉壓力為100 t，梁高1.5 m；單片六四梁（含布設(shè)的橋面）均布載荷為 300 kg／m。單片動(dòng)載 P＝50 t／4＝12.5 t，恒載 q＝0.3 t／m，通航跨跨度 L＝24 m。

當(dāng)行車載荷至跨中時(shí)，彎矩M＝PL／4+qL2／8＝96.6 t·m，則單片梁的弦桿拉壓應(yīng)力F＝M／1.5＝64.4 t?？紤]1.3倍的容許應(yīng)力系數(shù)［4］，則拉壓力為83.72 t，小于弦桿的許用拉壓應(yīng)力100 t，抗彎強(qiáng)度滿足條件，而且有可靠的安全系數(shù)。

履帶吊吊裝六四式軍用梁時(shí)，履帶吊自重和吊重為60 t，但其只在12 m的邊跨上行走，力學(xué)檢算也能滿足要求［5］。

三跨鋼便橋的主梁不連續(xù)，每跨主梁兩頭為端構(gòu)架，支反力在端構(gòu)架的下弦桿上，布局合理。

2.3 鋼便橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

下部結(jié)構(gòu)包括兩岸橋臺(tái)、鋼管樁基礎(chǔ)、縱橫墊梁等。

（1）橋臺(tái)采用C25混凝土，擴(kuò)大基礎(chǔ)，臺(tái)階狀。臺(tái)階平臺(tái)放置承擔(dān)主梁的墊梁，臺(tái)階的背墻為擋土墻。

（2）鋼管樁基礎(chǔ)采用四根φ600×10螺旋鋼管，縱向×橫向?yàn)?×3.5 m間距。鋼管樁之間設(shè)置立面和平面剪刀撐，用槽鋼焊接。

（3）鋼管樁頂部割出縱向槽體，槽體上平鋪14 mm厚鋼板，縱向兩鋼管之上槽體放置縱向墊梁，采用兩片400工字鋼，工字鋼與鋼管接觸夾角位置焊接三角形牛腿。在縱梁上布置兩組橫梁，分別用于支撐邊跨和通航跨的主梁。橫梁采用兩片400工字鋼，與主梁用U型螺栓連接，兩個(gè)邊跨所用橫梁與下墊縱梁焊接，通航跨兩頭的橫梁放置在縱梁上加工的限位槽體內(nèi)，不與下墊縱梁焊接。

2.4 鋼便橋橋面設(shè)計(jì)

由于六四式軍用梁寬52 cm，軍用梁間距也是52 cm，四片梁頂面由六四梁的8根上弦桿（160槽鋼）構(gòu)成一個(gè)平面，這為橋面布置提供了方便，力學(xué)支撐更加合理，其總體跨度也適合車輛比較均勻地把載荷分布到各片軍用梁上。橋面采用300槽鋼橫向扣放，長(zhǎng)度4 m一根，每根間隙2 cm，便于用U型螺栓將槽鋼與軍用梁上弦桿連接。便橋欄桿采用48 mm的鋼管制作，高1.4 m。

2.5 鋼便橋提升裝置設(shè)計(jì)

提升裝置包括門架、扁擔(dān)梁、提升卷?yè)P(yáng)機(jī)、電氣控制系統(tǒng)等，具體見(jiàn)圖2。

圖2 鋼便橋提升裝置（單位：m）

（1）門架共兩個(gè)，通航跨的每頭各一個(gè)，門架由鋼管樁基礎(chǔ)和上墊梁組成。便橋每側(cè)兩根鋼管樁，縱向間距2 m，高度按提升4.5 m計(jì)算。鋼管樁頂部割出槽體，鋪設(shè)鋼板，兩根鋼管樁槽體縱向放置兩片400工字鋼。縱梁上方布置兩片橫向墊梁，兩片墊梁采用400工字鋼，間距80 cm，墊梁間用16槽鋼焊接成一個(gè)整體。

（2）扁擔(dān)梁實(shí)際為通航跨主梁下方的橫向墊梁，用U型螺栓與4片主梁連接為一體。扁擔(dān)梁與下方的縱向墊梁是分離的，只是放置在限位槽體內(nèi)，同時(shí)為便于下降過(guò)程中扁擔(dān)梁準(zhǔn)確就位，其限位裝置加工成喇叭口式，起到導(dǎo)向作用。

（3）采用四臺(tái)2 t的卷?yè)P(yáng)機(jī)，每個(gè)門架上方兩臺(tái)，其吊點(diǎn)位置與扁擔(dān)梁的端部吊點(diǎn)位置處于一個(gè)垂度上。每臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)配備兩個(gè)滑輪組，其中上方的定滑輪懸掛在門架橫梁間的圓鋼上?；喗M采用兩輪片，鋼絲繩走5道，提升額度為10 t，總提升額度為40 t。通航跨總重量為32 t，滿足載荷要求。

（4）電氣控制系統(tǒng)包括控制柜、行程開(kāi)關(guān)、操作手柄等。其中控制柜包含空氣開(kāi)關(guān)、接觸器、熔斷器、繼電器等，具有過(guò)載保護(hù)、失壓保護(hù)、短路保護(hù)等功能，既可統(tǒng)一操作四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行升降作業(yè)，又可單獨(dú)操作某一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整。兩個(gè)門架都安裝了上行和下行行程開(kāi)關(guān)，到達(dá)預(yù)定極限后不停止作業(yè)，行程開(kāi)關(guān)被觸動(dòng)而斷電。

3 鋼便橋施工

首先要在現(xiàn)場(chǎng)平整出設(shè)備停放場(chǎng)地和器材拼裝場(chǎng)地，將便橋所需鋼管樁、工字鋼、連接系槽鋼、橋面槽鋼、護(hù)欄鋼管、六四軍用梁器材等運(yùn)送到場(chǎng)地內(nèi)。在進(jìn)行橋臺(tái)施工的同時(shí)，進(jìn)行墊梁的加工及器材的拼裝，待橋臺(tái)混凝土強(qiáng)度滿足后開(kāi)始施工一個(gè)邊跨，然后設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)到對(duì)岸，施工另一個(gè)邊跨，最后設(shè)備移至已施工的邊跨上安裝通航跨。根據(jù)該橋情況，選取50 t履帶吊和60型振動(dòng)錘進(jìn)行鋼管樁的打設(shè)與軍用梁的吊裝，另安排一臺(tái)16 t汽車吊配合裝卸車、鋼材加工和器材拼組。租用一艘小船用于配合水上焊接等施工［6］。

3.1 鋼便橋下部結(jié)構(gòu)施工

3.1.1 橋臺(tái)施工

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，用全站儀和水平儀測(cè)量確定橋臺(tái)位置。

（2）自卸車外運(yùn)土方至施工現(xiàn)場(chǎng)，挖機(jī)填筑施工平臺(tái)。

（3）修筑臨時(shí)圍堰，外圍堆碼雙層草（麻）袋，中間填筑黏土心墻。

（4）放坡進(jìn)行基坑開(kāi)挖。

（5）基坑開(kāi)挖完成后，用抽水機(jī)抽干圍堰內(nèi)積水。施工期間在圍堰內(nèi)挖積水坑，隨時(shí)將水抽干。

（6）支立模板，混凝土澆筑，完成橋臺(tái)施工。

3.1.2 鋼管樁打設(shè)

（1）待橋臺(tái)混凝土強(qiáng)度滿足后，填筑橋臺(tái)背墻后便道，履帶吊開(kāi)到橋臺(tái)后采用釣魚法用振動(dòng)錘逐根打設(shè)鋼管樁［7］。鋼管樁打設(shè)深度控制以設(shè)計(jì)深度為主，以振動(dòng)錘打設(shè)貫入度為輔［8］。

（2）鋼管樁打設(shè)到水平面以上1 m左右仍需打設(shè)時(shí)，接樁然后繼續(xù)打設(shè)，直到鋼管樁下沉緩慢，振動(dòng)錘出現(xiàn)反彈，說(shuō)明管樁貫入度滿足承載力和穩(wěn)定性要求。

（3）4根打設(shè)完成后按標(biāo)高要求截除多余管樁，割出槽體，焊接平面鋼板。

（4）吊裝縱橫墊梁，焊接邊跨下方的墊梁。通航跨主梁下方的墊梁放置到限位槽體中臨時(shí)固定。便橋的一個(gè)下部結(jié)構(gòu)施工完成，另一個(gè)水中下部結(jié)構(gòu)按同樣方法施工。

3.1.3 溶洞與孤石的處理

（1）在打設(shè)鋼便橋小里程方向兩根鋼管樁時(shí)，到一定深度后出現(xiàn)了快速下沉的情況（3 m左右），該兩根管樁接樁長(zhǎng)度也相比其它樁長(zhǎng)出不少，應(yīng)為管樁穿透了溶洞。為增加管樁的承載力，采取了接樁補(bǔ)打，以振動(dòng)錘打設(shè)貫入度為控制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)抽排管樁內(nèi)泥水，管樁內(nèi)灌注混凝土，灌注深度以達(dá)到河床面以下進(jìn)行控制，以便拆除便橋時(shí)潛水員沿河床面割除鋼管樁。

（2）在打設(shè)大里程方向立柱的某一根鋼管樁時(shí)，遇到了打設(shè)深度比計(jì)算深度嚴(yán)重不足并有少量移位的情況，疑似遇到了孤石。適當(dāng)變化位置增設(shè)了一根鋼管樁，并用聯(lián)接系將兩根管樁進(jìn)行連接，墊梁也適當(dāng)加長(zhǎng)，搭設(shè)在三根管樁上。

3.2 鋼便橋上部結(jié)構(gòu)施工

（1）上部結(jié)構(gòu)施工包括鋼便橋主梁、橋面、護(hù)欄的拼裝架設(shè)。主梁拼裝在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，采用16 t汽車吊將軍用梁的三角架、弦桿、端構(gòu)架用鋼銷連接起來(lái)。兩個(gè)邊跨分別在橋臺(tái)后方用履帶吊采用釣魚法逐片吊裝就位，然后通過(guò)U型螺栓與墊梁連接，再用U型螺栓和槽鋼將4片主梁連接起來(lái)，增加整體穩(wěn)定性。

（2）把已經(jīng)加工好的橋面槽鋼吊裝到主梁上，然后人工鋪設(shè)到位，每根槽鋼用4個(gè)U型螺栓進(jìn)行連接。

（3）在鋪設(shè)好的橋面兩側(cè)焊接護(hù)欄后刷漆，完成上部結(jié)構(gòu)施工。

3.3 鋼便橋提升裝置施工安裝

提升裝置施工安裝按以下順序進(jìn)行:門架鋼管樁打設(shè)——剪刀撐焊接——墊梁吊裝焊接（含定滑輪懸掛圓鋼）——卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝就位——滑輪組安裝——電氣控制安裝——鋼絲繩纏繞等。除電動(dòng)裝置外都與便橋下部結(jié)構(gòu)類似。

3.4 鋼便橋的試運(yùn)行

（1）鋼便橋施工完成后進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，然后進(jìn)行行車試驗(yàn)，先小型車輛再增大到大型車輛；檢查橋臺(tái)、便橋鋼結(jié)構(gòu)在試運(yùn)行過(guò)程中沉降量和下?lián)隙?，在允許范圍內(nèi)則通過(guò)驗(yàn)收。

（2）啟動(dòng)升降裝置，檢驗(yàn)通航跨的起升和降落是否平穩(wěn)、極限行程開(kāi)關(guān)是否有效、下降入槽是否順利和準(zhǔn)確，一切正常通過(guò)驗(yàn)收（見(jiàn)圖3）。

圖3 鋼便橋現(xiàn)場(chǎng)

4 鋼便橋通行和通航安全防護(hù)

4.1 鋼便橋通行安全防護(hù)

鋼便橋護(hù)欄和升降門架刷紅白間隔油漆，部分間斷刷夜間反光漆；便橋門架上安裝照明，便于夜晚車輛通行；兩側(cè)橋臺(tái)路基上設(shè)立限速和限載標(biāo)志，限速10 km／h，限載50 t；設(shè)立便橋告知牌，寫明用途，嚴(yán)禁社會(huì)車輛通行。平時(shí)安排專人對(duì)便橋進(jìn)行交通管理，發(fā)現(xiàn)超載、超速和社會(huì)車輛進(jìn)行攔截，通航時(shí)設(shè)置臨時(shí)欄桿禁止車輛通行。

4.2 鋼便橋通航安全防護(hù)

（1）與有關(guān)航道、海事管理部門溝通。鋼便橋設(shè)計(jì)滿足通航條件和防洪條件［9］，申請(qǐng)辦理鋼便橋施工作業(yè)許可證，擬定有航道、海事部門批準(zhǔn)的《大橋施工期水上交通安全管理暫行規(guī)定》，以便根據(jù)施工需要按時(shí)發(fā)布航行通告，告示船舶通過(guò)橋區(qū)航道的安全注意事項(xiàng)［10］。

（2）鋼便橋在施工期間設(shè)置連續(xù)黃色警示燈，標(biāo)示便橋的位置，便橋通航跨安裝時(shí)禁止通航。在上下游200 m處各設(shè)置一塊施工告知、限高牌和限速牌，做好警示工作；在航道上下游100 m位置，設(shè)置有關(guān)航道信息的標(biāo)志，如信號(hào)標(biāo)、界限標(biāo)等。

（3）安排專人監(jiān)護(hù)過(guò)往船舶的安全通過(guò)，與當(dāng)?shù)睾Ｊ虏块T聯(lián)合監(jiān)控，禁止船舶在施工水域上下游200 m內(nèi)追越、相會(huì)，防止事故發(fā)生，切實(shí)保障船舶安全通過(guò)。

（4）在便橋通航孔上設(shè)置醒目的橋梁凈空提示牌、航標(biāo)等警示標(biāo)識(shí)，提醒過(guò)往船只注意安全，不允許碰撞。

5 鋼便橋的維護(hù)及拆除

5.1 鋼便橋的維護(hù)

定期檢查內(nèi)容包括:橋臺(tái)和鋼管樁的沉降情況；有洪水過(guò)后需要測(cè)量橋臺(tái)和鋼管樁的沖刷及埋深情況；軍用梁和墊梁的變形情況；橋面的變形和槽鋼移位情況等。一旦有大的沉降和結(jié)構(gòu)變形則中斷車輛通行，對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常情況進(jìn)行分析，修復(fù)后才能恢復(fù)通行。日常維護(hù)工作包括:定期緊固墊梁、軍用梁、橋面上的U型螺栓；及時(shí)清理橋面上的泥土。

5.2 鋼便橋的拆除

待鐵路工程結(jié)束后進(jìn)行鋼便橋拆除。拆除工程有更大的安全風(fēng)險(xiǎn)，需制定安全專項(xiàng)方案［11］，嚴(yán)格按順序施工。拆除順序?yàn)榧茉O(shè)的逆過(guò)程，只有灌注水泥的超長(zhǎng)鋼管樁無(wú)法用振動(dòng)錘拔除，在潮汐最低水位時(shí)安排潛水員下水在河床上切割鋼管樁，用吊車吊裝河床以上的管樁。軍用梁在岸邊場(chǎng)地分解，然后運(yùn)回器材倉(cāng)庫(kù)。

6 可升降鋼便橋的擴(kuò)展應(yīng)用

（1）有更大通航寬度要求的，可以將六四式軍用梁拼裝成雙層結(jié)構(gòu)，并根據(jù)載荷情況增加片數(shù)，最大跨度可達(dá)50 m。

（2）在某些河流上每年都有一定時(shí)間的汛期或凌期，一般都是提前拆除鋼便橋的上部結(jié)構(gòu)，保留下部結(jié)構(gòu)，待汛期或凌期過(guò)后再恢復(fù)，耗費(fèi)很大的財(cái)力物力。有的得到洪峰即將來(lái)臨的消息，來(lái)不及拆除，洪水漫過(guò)主梁，被大量漂浮物沖垮。采用多跨可升降的鋼便橋度汛和度凌，避免了反復(fù)拆除安裝。

7 結(jié)束語(yǔ)

鋼便橋使用了三年多的時(shí)間，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)異常情況，通行車輛和通航都很順利，得到了實(shí)踐驗(yàn)證。該可升降鋼便橋結(jié)構(gòu)已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利［12］，對(duì)于有類似需要可升降鋼便橋的施工項(xiàng)目不失為一種良好的方案，并可推廣至度汛和度凌使用。