王福亮

(福建建工集團有限責任公司，福建 福州 350000)

0 前 言

橋梁建設期間，為了施工便捷，往往會在橋梁建設中修筑鋼棧橋和鋼平臺[1]。如何對鋼棧橋的設計計算和施工工藝進行優(yōu)化，是前期施工能否節(jié)約成本的同時保證安全施工的關鍵核心所在。本文結合南溪大橋工程，簡單闡述了鋼棧橋的設計和施工，為相關施工建設給予參考和建議。

1 工程概況

南溪大橋位于福建省龍海市九龍江南港南溪出口上游約1 000 m處，跨越南溪。大橋的起點在東園鎮(zhèn)秋租村，終點位于浮宮鎮(zhèn)草埔頭村。橋長949.16 m，主橋長度222 m，起點側引橋長334 m，終點側引橋長394 m，引橋總長728 m，橋梁總寬度40 m。橋孔采用預應力混凝土連續(xù)T梁分七聯(lián)布設，第一、二、五聯(lián)和第七聯(lián)為4×30 m連續(xù)T梁，第三聯(lián)為3×30 m連續(xù)T梁，第四聯(lián)為連續(xù)懸澆梁62 m+98 m+62 m，第六聯(lián)為5×30 m連續(xù)T梁。T梁采用柱式墩、樁基礎；橋臺采用肋板臺、樁基。南溪大橋位于九龍江南港河段，屬九龍江河口區(qū)感潮河段，河水受潮汐作用明顯，地貌為河口海積平原，場地地面平坦，河床高程-3.00 m左右，岸上地面高程3.25～4.55 m，岸坡坡度2.5°～3.0°。

2 鋼棧橋設計

本項目橋梁屬于水中橋，以棧橋作為項目施工平臺，采用水上貝雷梁鋼棧橋，滿足橋梁下部結構及基礎施工需要。設計時除了要承受豎向車輛荷載以外，風、水流沖擊等對鋼棧橋的作用必須考慮，按照上述標準對鋼棧橋結構進行設計[2]。

2.1 鋼棧橋結構形式

2.1.1 基礎及下部結構設計

根據(jù)鋼棧橋的實際地質情況和水位深度[3]，鋼棧橋橋墩的基礎布置如下：普通墩采用單排三個Φ630 mm的管狀鋼管樁基礎，壁厚為10 mm(水平放置3個，間隔3.2 m)。而制動墩柱采用8行管雙排Φ530 mm鋼樁基礎，壁厚10 mm(水平方向4個，間隔2.6 m，垂直方向2個，間隔3.0 m)，管樁頂部放置兩道45a型工字鋼梁。管樁頂部間采用16槽鋼并沿剪切力的方向焊接。

2.1.2 上部結構設計

橋梁的每個縱梁的跨度均設置為12 m。實際的施工中可以根據(jù)建筑需要和工地條件進行調(diào)整，但不超過12 m。根據(jù)交通負荷載和橋面板的寬度要求，縱向大梁分為一層五組水平布置，總共10個貝雷梁片(規(guī)格150 cm×300 cm)；貝雷片通過貝雷梁銷縱向連接，90型支撐板橫向連接以確保整體穩(wěn)定性，U型鐵用于連接貝雷片和工字梁以防止打滑，產(chǎn)生位移。

2.1.3 橋面結構設計

橋面板上裝有I20型工字鋼水平分布梁+10 mm印刷鋼板，橋面板系統(tǒng)組成包括：20 cm工字鋼作為分配橫梁(間距35 cm)+10 mm厚印花鋼板。分配橫梁直接用螺栓連接(或鋪10槽鋼限位器)在貝雷片縱梁上，預制的橋面板直接用螺栓安放在貝雷片縱梁上。

2.1.4 防護結構設計

橋面板由高1.2 m，長2.6 m(與橋面板焊接)的小型管狀鋼護欄桿(直徑4.5 cm)保護。沿高度方向布置雙導軌。

2.1.5 鋼棧橋其他設施

橋頭兩側設置應限載限速標志和其他安全警示標志以確保棧橋通行安全；橋面應設置專用電纜管道，確保施工用電正常供應；棧橋臨邊護欄采用鋼管圍護，其豎桿、扶手橫桿刷上紅白相間的警示反光油漆，同時在棧橋兩側橋頭設置交通崗亭，并派專人進行值班上崗，防止非施工人員上橋。鋼棧橋橫斷面布置見圖1，鋼棧橋單聯(lián)結構見圖2。

圖1 鋼棧橋橫斷面布置圖

圖2 鋼棧橋單聯(lián)結構

3 棧橋施工工藝

將鋼棧橋組件吊起并用起重設備進行安裝，焊接橋墩位剪刀撐。頂部依組次拼裝，單組貝雷梁由兩排貝雷梁片(每組9 m或12 m長)組成，沿著側梁按0#墩或5#墩順序一一焊接。拼裝后使用卡車運輸鋼管，貝雷梁，型鋼和橋面板等材料，逐跨施工工藝流程圖見圖3。

圖3 逐跨施工工藝流程圖

3.1 下部結構施工

對于鋼棧橋下部結構[4]，使用懸打法施工。在施工過程中，用吊車和吊式振動錘將鋼管樁固定在適當?shù)奈恢谩Ｔ谑┕み^程中，必須確保鋼管的垂直度。當插搗深度超過2 m允許連續(xù)打樁。及時檢查鋼管是否發(fā)生傾斜，一旦產(chǎn)生傾斜，及時進行調(diào)試。必須連續(xù)打樁，不允許長時間停頓，否則，樁周圍的土壤擾動將加大沉樁施工的難度。沉樁步驟如下。

1)第一步：立樁，安裝鋼管樁，使用履帶式鋼絲繩與卸扣配合，垂直提起首節(jié)鋼管柱的頭部，將其插入棧橋附近的水中，并與鋼棧橋暫時綁在一起。

2)第二步：定位，用履帶起重機的振動錘將鋼管樁夾緊后，利用履帶起重機的旋轉臂通過測量來協(xié)調(diào)定位鋼管樁，并在精確的定位后落鉤。自重沉降后，在操作中，待沉降穩(wěn)定后，應再次檢查樁基的水平位置。如果符合條件，繼續(xù)下一個過程。否則，使用履帶式起重機提起鋼管樁，將其重新放置，然后再次浸入。

3)第三步：沉樁，定位放置后，啟動振動錘使振動沉樁，直至達到設計高度，然后對樁身撓度進行測定和驗證。在下降過程中，一旦發(fā)現(xiàn)樁頂偏移要立即進入糾偏程序。沉樁過程中注意以下幾點：①調(diào)整振動錘的夾頭尺寸，然后將管狀鋼樁固定到位，打開振動錘，并擰緊夾頭，當壓力達到20 MPa時，執(zhí)行下一步操作；②特別注意鋼管樁下降速度，如果迅速下沉或無法下沉到設計要求高度，需要綜合考慮各種因素分析原因并進行妥善處理；③沉樁偏差：平面位置：±10 cm，樁頂標高：±5 cm，樁身垂直度：1%；④埋置鋼管樁下沉到指定位置后，在鋼管樁之間使用鋼管鋼聯(lián)軸節(jié)連接起來，以確保棧橋底部的整體穩(wěn)定性。

同時，在沉樁施工過程中要注意以下幾點：①樁開始下落的力來自于自身的重量，在將振動錘和設備牢固地連接到樁的頂部之后，用振動錘將樁下沉，下降速度接近計算值，并且振幅符合規(guī)定才算合格，利用設計樁長和灌入度進行雙重控制，以達到設計沉樁位置；②必須精準控制振動時間，如果振動持續(xù)時間較短，則土壤結構不會被松散損壞，如果振動時間過長，則很容易損壞振動錘和其他組件，振蕩周期可以根據(jù)機器和施工現(xiàn)場土壤的質量來確定，通常不超過10～15 min；③用液壓鉗擰緊振動錘和樁頭，它們之間存在間隙或游隙，可造成鋼管樁塌陷，并且不完全的應力傳遞會損壞接頭，如果在振動錘振動過程中發(fā)現(xiàn)樁的頂部局部變形或損壞，則必須及時進行維修；④樁的位置和垂直度必須由檢查員精確定位和引導，在鋼管樁的建造過程中，必須完成對立柱頂部高度和位置的檢測，如果管狀鋼管樁是傾斜的，必須及時將其拔出并進行調(diào)整，并且每1～2 min調(diào)整一次鋼管樁，管樁只能在安裝設備全部就位后開始施工；⑤為了確保鋼管樁的整體剛度，在連接后必須將其進行滿焊，延伸的加強板也必須采用滿焊工藝，并滿足焊縫厚度的要求。技術人員必須在現(xiàn)場檢查所有管樁的接頭質量。

3.2 上部結構施工

3.2.1 貝雷梁安裝

采用起重機等吊裝設備對棧橋上部結構進行安裝需首先進行型鋼分配梁的安裝。使用起重機將工字鋼連接到鋼管樁上，并用固定螺栓將其固定。為了滿足力的要求，梁的樞軸點必須位于貝雷梁的垂直樞軸點或菱形桿樞軸點的位置。然后，架設貝雷梁。在與下部銜接處橫隔梁上進行測繪，定位貝雷梁架設點。將附加的貝雷梁放置在附加的貝雷梁后面，形成一條直線。用粗木棒提起貝雷梁的前邊緣穿過角撐板。下弦銷孔對準后，插入安全銷。提起貝雷橫梁的后端，插入上弦銷，然后增設安全插銷。該過程按組進行重復鋪設，每組由兩個水平列的貝雷梁組成，每組長12 m。貝雷梁之間通過連接零件連接。兩個貝雷梁通過一個90型的支撐件相互連接。整跨貝雷梁的安裝需進行分布安裝，單組吊裝時，將其正確放置，穩(wěn)固安裝到橫梁上，焊接限制位移裝置，然后安裝另一組貝雷梁套件。以相同的方式在整個跨距上完成貝雷梁的安裝(見圖4)。注意，各組之間使用剪刀撐連接。

圖4 貝雷梁安裝施工圖

3.2.2 橋面鋪裝

在橋面板上放置鋼板，沿橋方向的設置寬5 cm的伸縮縫?？v向梁按設計間隔安置。放置到位后，將它們整體焊接到工字梁橫梁接觸點，并且焊縫的厚度要符合設計要求。將橋面板垂直放置在面板上，將面板和工字梁焊接在一起，最后安裝并噴涂油漆于護欄立桿、護欄扶手和護欄鋼筋。

3.3 棧橋施工重難點

對鋼棧橋施工過程中遇到的重點、難點進行總結，并給與針對性解決辦法，具體如下。

1)由于本項目施工現(xiàn)場位于東南沿海，惡劣的天氣情況會影響施工進度。例如，在施工過程中發(fā)生來自7級的強風可能會對測量和起吊運送產(chǎn)生影響，針對可能產(chǎn)生的季節(jié)性臺風對施工的影響，應事先與當?shù)貧庀蟛块T聯(lián)系，加強氣象預報的信息收集，避免在不利氣象時間段進行施工。

2)在建區(qū)域的地質狀況較差，這對起重設備的要求很高，特別是針對復雜多變地質情況下的沉管樁的現(xiàn)場質量管理。應采用優(yōu)質高效設備、有經(jīng)驗的管理人員進行現(xiàn)場施工，增加了定位導向架等輔助措施來控制沉樁質量。

3)工程工期緊，質量要求高，需要對施工現(xiàn)場進行高標準的管理。為此，現(xiàn)場應配備以生產(chǎn)經(jīng)理為主，以工長、技術員、安全員、現(xiàn)場帶班等各個部門人員為輔的團隊，嚴格按照施工方案以及規(guī)范要求對現(xiàn)場進行管控。

4)在南溪大橋第13跨有通航要求，須對過往船只進行警示引導。針對通航要求，需在12#、13#墩棧橋航道兩側上下游10 m外設置4組3根530的鋼管警示樁，按三角形布置，并沿航道兩側設置10組3根530的鋼管警示樁，按三角形布置，在鋼管柱上設置反光標標志和警示燈，警示燈的安裝高度需要高出棧橋頂標高2 m。

4 棧橋運營管理

棧橋的正確運營和必要的維護是施工過程中延長棧橋使用壽命的有力保證[5]。定期檢查和維護鋼棧橋，以確保安全使用。

1)在施工和操作過程中，必須遵守鋼棧橋運營管理制度。棧橋觀測工作主要包含河水沖刷觀測、流速觀測、風速觀測和沉降位移觀測。詳細備案并及時保留原始數(shù)據(jù)信息，為鋼棧橋的安全運行提供技術保障。

2)在棧橋導航點的防撞橋墩處安裝紅色轉向警告燈和霧燈，并安裝上下游河道安全標志。建立安全信息系統(tǒng)，并與有關部門協(xié)調(diào)，解決各施工活動期間與通航期之間的矛盾和沖突。海路運輸部門必須發(fā)布建設施工告知，對水域進行分區(qū)，以在橋梁建造過程中進行監(jiān)控，并加強日常巡邏。當視線不正確時，應停止施工船舶的活動。

3)為了滿足橋梁的結構要求，并確保鋼棧橋在使用過程中的安全性和平穩(wěn)性，有必要有效地控制棧橋上的交通流量。建立并執(zhí)行嚴格的交通管理、人員管理、車輛維護管理、橋面施工管理和能耗管理相關的法規(guī)。

4)建立專業(yè)的棧橋維修養(yǎng)護團隊，對棧橋底部、大梁和棧橋結構進行檢查和維護。一旦發(fā)現(xiàn)損壞及時上報，并進行維修和改進，確保施工期間可以安全使用鋼棧橋。

5 結 語

鋼棧橋是水中橋梁施工的常見施工措施，通過對南溪大橋鋼棧橋結構設計思路及施工要點進行探討總結，可以為類似橋梁工程施工提供參考。

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