深水贝雷梁栈桥设计与施工技术

【摘要】:资水特大桥全长827.265m，主跨连续梁跨越资水，为了进行资水特大桥水中桩基础、承台、墩身以及梁部施工，满足施工所需的机械设备、材料运输及施工人员的安全通行，在河道内设置栈桥，全长约312m,其中西岸架设17跨长度为204m，东岸架设9跨长度为108m；桥面宽设计为6m。栈桥位置设在既有桥和新建桥之间，距14号、15号、16号承台下游边线间距为5.5m，采用钢管桩贝雷梁栈桥。本文结合石长铁路资水特大桥深水贝雷梁栈桥的工程实践，介绍深水贝雷梁栈桥的设计与施工技术。

【关键词】:栈桥、贝雷梁、钢管桩

1、工程概况

1.1概况

资水特大桥全长827.265m，为2-24m简支梁+10-32m简支梁+1-（49.9+4*80+49.9）m连续梁+1-16m简支梁，共有20个墩台，桥墩采用圆端形实体桥墩；其中13～17号墩位于资水河床内，13号墩、17号墩均为近岸墩，14～16号墩位于河道中,为设计通航的主墩，主跨连续梁跨越资水。河道宽400米，正常水深2-11米，汛期水位上涨4-5米。水中墩基础采用双壁钢围堰辅助施工，连续梁悬臂现浇施工，为进行资水特大桥水中桩基础、承台、墩身以及梁部施工，满足施工所需的机械设备、材料运输及施工人员的安全通行，结合河道通航要求，在河道内分资水河西岸和东岸架设全长约312m的施工栈桥。栈桥位置设在既有桥和新建桥之间，距14号、15号、16号承台下游边线间距为5.5m。

1.2水文、地质等条件

水文资料：设计流量Qp=20667m3/s, 设计水位Hp=41.63m，设计流速Vp=3.86m/s，桥位河段防洪标准为二十年一遇，达标后防洪堤顶高程为41.54m。

地质：桥位河床地质表层为第四系全新统冲洪积粉质黏土、粉细沙、细圆砾土等，层厚1～9m，地基承载力σ0取值分为250～350kpa；二层为全风化泥质板岩，层厚1～15m，地基承载力σ0取值分为300～400kpa；三层为强风化泥质板岩，层厚为1～21m，地基承载力σ0取值分为400kpa。

2、栈桥的设计方案

2.1栈桥设计要求

栈桥承载力要满足：500kN履带吊吊重200kN物体在桥面上行走的要求、400kN混凝土罐车行走要求。栈桥的平面位置不得妨碍钻孔桩及承台等基础施工，能够满足整个施工期间的要求。栈桥在施工及使用过程中要确保航道安全、正常通行。

2.2栈桥结构形式

根据主桥施工需要和现场的实际情况，采用钢管桩贝雷梁栈桥，每12m为一跨，共26跨，全长312m。其中：西岸17跨，长204m为：1-12m简支梁+4-（4*12）m连续梁；东岸9跨长108m为1-12m简支梁+2-（4*12）m连续梁，桥面宽为6m。

2.3栈桥构造

2.3.1钢管桩基础

栈桥钢管桩基础分普通墩基础和制动墩基础。普通墩基础采用单排3根φ630*8mm钢管桩，管桩之间的中心间距2m；每4跨设一个制动墩，制动墩基础采用双排4根φ630*8mm钢管桩，管桩之间的中心间距：横向为4m，纵向为2m。钢管在细圆砾土层入土深度约5m，钢管桩内灌砂，桩间设置剪刀撑，以增加栈桥的整体稳定性。

2.3.2Ⅰ45a工字钢横梁

钢管桩桩顶横向设置2榀并排焊接的Ⅰ45a工字钢做为上部结构的垫梁。

2.3.3贝雷梁主梁

纵向主梁采用3组贝雷梁桁架结构，单组贝雷梁由两排贝雷片加连接杆件拼装，贝雷梁宽1m，贝雷梁间距1m。

2.3.4桥面系

贝雷梁上铺I18@300mm的横向分配梁，顶部满铺厚度为7mm的花纹钢板做为栈桥的桥面；最后安装栏杆、照明等附属结构。栈桥结构详见下图：

3、栈桥施工方法

根据现场实际情况，采用履带吊用钓鱼法进行钢管桩施工，用悬臂推出法和钓鱼法相结合进行栈桥架设。钢管桩采用KH500型履带吊机夹DZ－60型振动锤进行插打。施工机械就位，先将栈桥第一跨钢管桩打完，然后安装桩顶横向垫梁、纵向贝雷梁和I18工字钢@300mm的横向分配梁，最后满铺7mm厚的花纹钢板做为桥面板。施工机械移位至第一跨桥面适当位置按同样方法进行下一跨施工。具体见详图:

3.1钢管桩基础施工

3.1.1φ630mm钢管桩

购买符合质量标准和要求的钢管进行焊接加长。

3.1.2 振动下沉钢管桩

a、利用测量仪器定出桩位中心线，确保钢管桩的垂直度；

b、吊放钢管桩，测量钢管桩中心偏差及倾斜度并进行调整，符合要求后钢管桩整体下插，在入河床的瞬间应再次调整钢管桩中心偏差及斜度，符合要求后迅速着床；

c、在钢管桩各项偏差满足要求的前提下，利用振动锤下沉钢管桩。打桩时先打2～3锤，然后检查钢管桩的倾斜度，调整完毕，接着增加打桩次数，然后校正桩的倾斜度，当钢管桩入土深度达到3m后，方可连续沉桩。停锤时，以桩尖标高为控制依据。若钢管桩达到设计标高，但贯入度异常时，则须连续沉桩。为防止“假极限”或“吸入”现象，沉桩时，应休息一天时间再复打。现场应确保钢管桩的入土深度，并视设计桩尖处的贯入度适当调整钢管桩桩底标高。

钢管桩下沉过程中，及时检查钢管桩的倾斜度，发现倾斜及时采取措施调整导向，必要时应停止下沉，采取其它措施进行纠正。

钢管桩下沉过程中，随时观察其贯入度，当贯入度小于1cm/锤时停振分析原因，或用其它辅助方法下沉，禁止强震久震。

3.1.3 沉桩偏差

沉桩偏差：桩位平面位置：±10cm

桩 顶 标 高：±10cm

桩身垂直度：1%

每个墩位的钢管桩捶打完成后，对桩的偏斜及入土深度按照要求进行检查，检查无误后进行桩间的连接。连接材料采用［8槽钢。普通墩横向连接并增加剪刀撑；制动墩纵横向均要进行连接并增加剪刀撑，使之形成板凳桩，以加强栈桥的整体性和稳定性。剪刀撑的施作尺寸需根据现场尺寸下料，高程位置根据施工时实际水位情况确定。同时依据现场实际打桩情况向管桩内填充河砂以增加其稳定性。依据钢管桩入土深度情况采用桩长9～15m不等的钢管桩；当入土深度不满足要求时，根据现场打桩情况及时进行加固支撑处理，必要时将栈桥和钻孔平台进行连接以增加整体稳定性。

3.2上部结构施工

3.2.1桩顶连接及桩顶横向垫梁

桩顶连接是为了增加横向钢管桩之间的立面刚性，使之受力均匀。桩顶连接和桩顶垫梁按施工设计图施工。当钢管桩桩位与设计桩位偏差过大时，经检算后决定是否加强或增设分配梁。

每排钢管桩插打完成，经检查合格后，及时焊好桩顶联结系。桩顶连接与钢管桩之间采用焊缝连接，焊缝高度为hf=8 mm。

3.2.2 横梁处理和安装及桩顶处理

栈桥I45a横向垫梁安装经测量放线后，直接嵌入钢管桩内30cm，露出桩顶15cm，I45a在钢管桩位置及主纵梁搁置位置加焊加劲板加强。

3.2.3纵向贝雷梁拼装

纵向贝雷梁的位置放线确定，以保证栈桥轴线不偏移，纵梁安装到位后，横向、竖向均焊定位挡块及压板，将其固定在I45a横梁上。同时为了降低横向支撑梁和纵向贝雷梁之间的刚性接触所引起的不良效果，需在贝雷梁和支撑梁之间垫设橡胶支垫，以达到缓冲的目的。

3.2.4 横向分配梁的架设、桥面板铺装及附属结构施工

贝雷梁拼装、架设完成后，在上部安装I18工字钢@300mm的横向分配梁，然后顶部倒满铺厚度为7mm的花纹钢板做为桥面。栈桥两侧栏杆高1.2m，纵向间距1.5m，采用φ48×3.5mm焊接钢管焊接，焊在栈桥I18工字钢横向分配梁上，距分配梁外侧25cm位置处，主要电缆和输水管等设施搁置在上面，以减少对交通的干扰。栏杆统一用红白油漆涂刷，交替布置，达到简洁美观。

4、栈桥拆除

随着栈桥使用时间的增长、河水的腐蚀以及荷载的重复作用，栈桥的各种连接件日益老化、松动，甚至部分脱落。栈桥抵抗纵、横向水平荷载的能力也日趋下降。特别随着大桥主体工程的完工、钻孔平台的拆除，栈桥横向稳定性更是显著降低，钢管桩的横向水平位移明显增大。为消除栈桥存在的安全风险，根据栈桥“速建速拆、降低风险”的思想，在墩身、现浇梁全部施工完成后决定对栈桥进行快速拆除。

在拆除栈桥前，先做好栈桥未拆段的加固工作，加固经检查合格后方可进行下道工序施工。栈桥上部结构的拆除采用人工配合履带吊，大板车运送至后方加工场地的方案。在拆除钢管桩时最大的技术难题在于钢管桩拔起。钢管桩采取在未拆除的栈桥面上停放50T履带吊，DZ－60液压振动锤配合，逐孔拔出钢管桩的方法进行拆除。

5、结束语

1、搭设钢栈桥作为施工便桥，能够完全满足资水特大桥的施工需要；钢栈桥的搭设完成为资水特大桥的后续施工打下了坚实的基础。

2、每个墩位的钢管桩捶打完成后，桩间采用［8槽钢进行连接，普通墩横向连接并增加剪刀撑；制动墩纵横向均要进行连接并增加剪刀撑，使之形成板凳桩，并在每根钢管桩内填上砂砾石，加强了栈桥的整体性和稳定性。

3、施工过程中曾出现钢管桩入土只有4m左右，没有达到设计入土深度，DZ－60振动锤无法将钢管桩下沉到位，采取在钢管桩靠河床低部增加钢套箱，灌注水下混凝土承台，在使用的过程中没有出现沉降，满足使用要求。

4、现在很多项目都需要搭设钢栈桥，供同仁参考。

参考文献：

1、《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ203-2008

2、《公路桥涵施工手册》主编：交通部第一公路工程总公司

3、铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2005J462-200

4、铁路桥涵工程施工安全技术规程TB10303-2009 5、基于ANSYS的桥梁结构分析葛俊颖 王立友编

6、路桥施工计算手册周水兴，何兆益，邹毅松等编著

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。