汪林

摘要：進行水中墩施工，需要修建施工便橋時，因鋼管樁橋墩+貝雷桁架的便橋形式在技術(shù)及經(jīng)濟上的優(yōu)勢而常被采用。但在地質(zhì)條件不良的情況下，如何科學(xué)合理地進行便橋設(shè)計，并快速建成便橋，投入使用成為水中墩施工的關(guān)鍵。

Abstract： In underwater pier construction， it is necessary to construct a construction temporary bridge， steel pipe pile bridge pier + beret truss form is often used because of the technical and economic advantages. However， in the case of poor geological conditions， how to scientifically and rationally design the temporary bridge， quickly build the bridge and put into use has become the key to pier construction in water.

關(guān)鍵詞：便橋;貝雷桁架;六四軍用梁;鋼管樁;大小套管

0? 引言

進行跨江河水中墩施工時，常需修建施工便橋，以便及時、順利的將材料、機具運達河中橋墩位置。因橋梁施工需運輸重型的起重機、挖掘機、樁機及混凝土運輸車等，故對便橋運輸承載能力要求極高，需確保在通行重載汽車時保持安全穩(wěn)固。故對施工便橋的方案設(shè)計提出了較高要求，即在確保重載通行能力的同時，還要做到經(jīng)濟可行，降低工程造價，減少施工期間的維護費用。所以，要對施工便橋進行設(shè)計方案的研究和評估、調(diào)整及優(yōu)化，確保做到技術(shù)可行、施工簡便、經(jīng)濟合理。

1? 工程簡介

巴中至萬源高速公路第Ⅶ標段K187+940袁家灣大橋右幅采用（2-30m+21-40m）預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁，左幅采用（1-30m+22-40m）預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁，下構(gòu)采用樁柱式橋墩及空心墩挖（鉆）孔樁基礎(chǔ)，大橋跨越回龍安河，回龍安河為非通航河道?；佚埌埠雍哟蔡幊沙孰A狀臺地，表層上覆第四系全新統(tǒng)崩坡積層（含角礫）粘土及砂、泥巖塊石覆蓋，厚度分布不均勻，河床兩側(cè)地帶多見基巖出露，主河床底部多上覆坡洪積漂卵石土層。

為了進行河中墩的施工，需修建施工便橋通達水中墩。

2? 便橋施工方案的研究及選定

2.1 鋼便橋總體設(shè)計方案

為了確保水中墩施工時機具及材料能夠直接運達橋位處，本橋施工時沿橋梁左側(cè)在回龍安河上修建一座施工便橋，根據(jù)施工需要，便橋需通行的最大汽車荷載為9m3混凝土運輸車，橋面凈寬不得小于5m。

便橋采用在技術(shù)及經(jīng)濟上均具有優(yōu)勢的鋼管樁+貝雷桁架組合的便橋形式。在進行便橋的設(shè)計時，對方案進行了多次反復(fù)承載檢算、評估及優(yōu)化，最終確定的便橋施工方案如下。

①便橋長153m，橋面寬6m，便橋按通行最重汽車荷載為某廠商生產(chǎn)的9m3混凝土運輸車，其總荷載為80kN，根據(jù)本項目最大汽車荷載、所需橋面寬度要求及承載檢算結(jié)果，便橋縱梁采用三組單層非加強型貝雷桁架（共6片貝雷桁架）。

②鋼便標準橋跨跨徑設(shè)計為9m;下部結(jié)構(gòu)橋墩設(shè)計為單排柱式鋼管樁，標準跨為12m，按6跨作一聯(lián)，每聯(lián)設(shè)制動墩，制動墩采用雙排鋼管樁，排間距為2m，其余為單排非制動墩。

③綜合考慮河道排洪通暢，便橋使用時間及其他各種影響因素，將鋼便橋頂面標高定為231.9m。

④在鋼便橋右側(cè)布置3個施工平臺以進行袁家灣大橋3處水中墩的施工，平臺長分別為27m、36m、36m，平臺寬度為6m，跨徑為9m。

便橋結(jié)構(gòu)設(shè)計方案如圖1、圖2所示。

2.2 便橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

便橋下構(gòu)鋼管樁按摩擦樁設(shè)計。單墩設(shè)置單排3根鋼管（樁徑？準630mm，壁厚8mm），鋼管樁采用A3鋼板制作，底部及接樁處環(huán)焊10mm×100mm鋼條，以加強連接處的強度。樁身中心距2.5m，排間鋼管樁設(shè)置[20槽鋼花架焊連，以加強承載整體性。管樁頂焊接800mm×800mm×15mm鋼端帽，端帽上焊接2I36b工字鋼作擺放貝雷梁的墊梁。

河床平均標高為225.7m，河床以上部分鋼管樁長度為6m。鋼管樁長度為嵌入玄武巖的植入4m深，單根按10m計;未嵌入玄武巖的入土12m深，單根按18m計。

2.3 承載縱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

單孔跨徑為9m，橋?qū)?.0m。根據(jù)行車荷載及橋面寬度要求，采用單層三組6片貝雷桁架，貝雷桁架分成3組擺放，組間凈距2.2m;同組間桁架中心距30cm，同組間桁架設(shè)置型鋼框架聯(lián)結(jié)。桁架與墊梁、橫梁工字鋼間采用“U”形螺栓聯(lián)接。

2.4 橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計

貝雷桁架上按間距60cm擺放I36b工字鋼橫梁，橫梁上再鋪設(shè)間距為20cm的[20槽鋼分配梁，分配梁上的橋面板為厚度10mm的鋼花紋板。

2.5 防護結(jié)構(gòu)設(shè)計

因便橋為上承式結(jié)構(gòu)，為確保通行安全，在橋面兩側(cè)設(shè)型鋼護欄，外側(cè)再掛設(shè)安全網(wǎng)，防止人員翻越。護欄立柱采用長1.3m的[14槽鋼制作，沿橋縱向按1.5m間距布設(shè)。沿便橋縱向通長設(shè)置護欄水平桿，水平桿采用？準48×3.5mm鋼管，豎向均勻布置3道。

3? 鋼便橋施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 薄覆蓋層及基巖裸露處鋼管樁施工

本項目部分河床為薄覆蓋層，甚至為基巖裸露，持力層為完整灰?guī)r，鋼管樁無法直接插打。針對此類地質(zhì)情況，國內(nèi)通常采用栽樁法，即先采用沖擊鉆成孔，隨后導(dǎo)管法澆筑樁體水下混凝土，在樁體混凝土尚未初凝前插打入鋼管樁，并將鋼管樁按設(shè)計中心線臨時固定，直至混凝土凝固后方進行一下工序的施工。此施工工法具有施工周期長，費用高，施工時泥漿易對環(huán)境造成污染，鋼管樁易偏位，鋼管樁使用后難拔出等諸多缺點。

為了確保工期及降低工程造價，本項目通過技術(shù)創(chuàng)新，采用“大小套管”法（施工示意如圖3所示），工藝說明如下：

①先在樁位處采用潛孔鉆機鉆設(shè)？準300mm孔眼，深入完整基巖內(nèi)5m，然后打入壁厚6mm的？準300mm的小鋼管樁。特別注意的是：小管樁直徑不能出現(xiàn)正誤差，允許5mm內(nèi)的負誤差，以確保小鋼管能夠順利打入孔眼內(nèi)，且避免樁徑過小時，打入的鋼管樁有松動，而導(dǎo)致便橋橋墩在外力作用下傾斜。

②然后采用振動錘打入大管（即臨時便橋的？準630mm鋼管樁），大管套住原打入的小管，施工時需確保大、小管中心線重合。要確保大管下沉至設(shè)計標高以達到設(shè)計承載力。

③大管插打至設(shè)計位置后，用氣割槍割除超過設(shè)計標高的多余部分，然后在小管樁內(nèi)和大小管樁間的采用導(dǎo)管法澆筑C30水下混凝土，增強小鋼管樁的抗彎折性能和使大小鋼管樁之間聯(lián)結(jié)成可靠的工作整體。

④清理干凈鋼管樁頂部，焊接鋼管樁頂端的800mm×800mm×15mm鋼頂帽，以擺放雙拼I36b工字鋼墊梁。

3.2 普通地質(zhì)地段插打鋼管樁

①采用全站儀引導(dǎo)進行樁位定位，使用90kW振動錘的夾具夾緊、吊起鋼管樁，放入導(dǎo)向架內(nèi)，開啟振動錘將鋼管樁錘入地層。鋼管樁施工需保證樁軸線準確，單樁樁位控制在5cm以內(nèi)，特別要保證同排樁要在一條直線上。故在沉樁時測量人員做好放樣復(fù)核并隨時控制樁位，本項目使用特制懸臂導(dǎo)向框架以使樁體保持豎直?？蚣軐?dǎo)樁孔徑樁徑大2～3cm。

②沉樁深度除了以設(shè)計所給的數(shù)值作為參考外，還要以動力公式反算的最終貫入度來確認沉樁深度，控制標準為5cm/min。

③接樁時，先在底節(jié)樁端均勻上焊接6個220×80×12mm的連接限位片，以加快接樁接樁速度及增強對中質(zhì)量。接樁質(zhì)量要求：相鄰管節(jié)的管徑偏差≤2mm，相鄰管節(jié)對口板邊高差<1.0mm。接樁處還環(huán)焊10mm×100mm鋼條，以加強連接處的強度。因接樁為豎向焊接，工藝及質(zhì)量控制難度大，故接樁時嚴控焊接質(zhì)量，焊接后檢查焊接質(zhì)量，不合格時重新焊接。

3.3 樁頂處理

每完成一根鋼管沉樁后，按設(shè)計要求確定樁頂標高，對高出部分氧焊割除，將鋼管樁找平，低于標高的樁按實際長度進行接長至樁頂標高。清理干凈鋼管樁頂部，焊接鋼管樁頂帽。

3.4 焊接斜撐及平撐

按鋼便橋及鋼平臺設(shè)計圖所示在鋼管樁身間焊接[20槽鋼花架的斜撐及平撐，使得同排樁身間形成剪刀撐形式，互相增加穩(wěn)定性。

3.5 安裝工字鋼橫梁

樁頂處理完后，用吊車吊放工字鋼墊梁，墊梁根據(jù)設(shè)計放置在鋼管樁中心位置并調(diào)整水平，檢查合格后焊接。

3.6 安裝貝雷桁架縱梁

首先將貝雷桁架用裝載機轉(zhuǎn)運至河岸上，然后采用汽車吊進行預(yù)拼裝。當?shù)谝豢玟摴軜洞蛟O(shè)完畢安裝花架及墊梁后，采用吊車架設(shè)貝雷桁架縱梁。采用[10槽鋼制成U型鐵件將貝雷桁架縱梁固定在墊梁上，鐵件與墊梁焊接固定。

3.7 鋪設(shè)橋面板及設(shè)置欄桿

縱梁安裝完成后，按照設(shè)計間距布設(shè)橫梁、分配梁及橋面鋼板，橫梁與貝雷桁架縱梁間設(shè)置“U”形螺栓聯(lián)接，橫梁與分配梁間焊接固定，面板與分配梁間用U型鐵件聯(lián)結(jié)以防滑動，并在面板底焊接限位角鋼。

最后按設(shè)計圖紙安裝欄桿。

4? 鋼便橋結(jié)構(gòu)受力檢算

4.1 汽車荷載取值

本項目通行便橋的最大車輛荷載為某廠商生產(chǎn)的9m3混凝土運輸車，汽車荷載分布于每組輪對的數(shù)值如圖4所示。

圖3中括號數(shù)值為考慮1.2的沖擊系數(shù)和1.15的偏載系數(shù)后的荷載值。

4.2 分配梁承載計算

支墊橋面板的分配梁為[22a槽鋼，間距設(shè)為20cm，材料特性如表1所示。

將槽鋼分配梁的簡化成簡支梁，梁跨為0.6m，當9m3混凝土運輸車后軸單軸單側(cè)兩個車輪作用于槽鋼中間時，為槽鋼最不利荷載工況。此時，后軸單軸單側(cè)兩個車輪的荷載為220.8/2=110.4kN。輪寬為50cm，按由4根分配梁槽鋼共同承載，則單根槽鋼承受的汽車集中荷載為110.4/4=27.6kN。同時，槽鋼還承受自重及橋面自重的均布線性荷載（計算得0.41kN/m）。則有：

4.3 橫梁計算

便橋橫梁采用I32b工字鋼，設(shè)置間距為0.6m，材料特性如表2所示。

將橫梁的簡化成簡支梁，凈跨2.2m，當混凝土運輸車后兩軸單側(cè)四個車輪行駛在橫梁跨中時，為橫梁最不利荷載工況。此時，車輪荷載為220.8kN。按由3根橫梁工字鋼共同承載，則單根工字鋼承受的汽車集中荷載為220.8/3=73.6kN。同時，工字鋼橫梁承受的自重及橋面自重按均布線性荷載計算得1.8kN/m）。則有：

4.4 貝雷桁架縱梁受力檢算

便橋貝雷桁架縱梁采用三排單層的形式，查《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》得桁架容許內(nèi)力：[M]=2246.4kN·m，[Q]=698.9kN。

將12m橋跨的便橋縱梁按簡支梁進行檢算，且將全部汽車荷載（220.8+220.8+110.4=552kN）簡化成作用于簡支梁上的集中荷載，此計算方式偏于保守，利于確保結(jié)構(gòu)安全。貝雷梁自重及作用其上的恒載按均布線性荷載，計算得q=11.5kN/m。

4.5 鋼管樁承載檢算

便橋鋼管樁外徑為630mm，管壁厚度8mm，汽車荷載作用于便橋橋墩上時，鋼管樁承受最大荷載，在考慮1.2的偏載系數(shù)下，單根鋼管樁承受的上部荷載為1.2×（552+11.5×12）/2=345kN，鋼管樁自重（最高自由長度為9.3m）及頂端封板、雙拼I32b工字鋼梁的重量荷載總計為17.5kN。

4.5.1 樁的強度驗算

5? 結(jié)束語

本項目便橋修建工期較計劃工期提前了16d，工程造價降低298.6萬元?？梢姳卷椖客ㄟ^結(jié)構(gòu)承載檢算，對便橋結(jié)構(gòu)進行了調(diào)整及優(yōu)化，在技術(shù)可行的基礎(chǔ)上達到經(jīng)濟可行。在基巖薄覆蓋或基巖裸露處采用新型工法——“大小套管”法打設(shè)鋼管樁，達到了縮短工期及降低造價的目的，為便橋方案設(shè)計及施工方面提供了良好的借鑒作用。

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