桥梁施工临时水上钢栈桥与钢平台的应用分析

摘 要：本文以环湖南路古城1号特大桥水中作业为例，介绍大桥采用钢栈桥及水上钢平台的施工方案，对钢栈桥及钢平台采用的设计构造、施工方案进行了各方面的分析，对类似工程的施工有一定的借鉴意义。

关键词：水上钢栈桥；钢平台；施工通道；钢管桩

引言

随着我国交通建设日益加快，跨水桥梁工程的重要性也越来越突出，其中钢栈桥作为大型水上桥梁的一种关键施工技术，也得到了广泛的应用。下面本文就结合实例，对钢平台和钢栈桥在水中桥梁施工中的各项技术进行分析。

1 工程概况

环湖南路古城段提升改造工程2合同段古城1号特大桥起点桩号为K2+654.140，终点桩号为K5+140.140，中心桩号为K3+897.14，桥梁全长2486m，跨径布置为31×（4×20）m。桥梁左幅宽度14.25m，右幅宽度16.25m，中央分隔带0.5m，总宽31m。桥梁上部结构采用现浇钢筋混凝土连续箱梁，桥墩采用双柱式墩，桥台采用柱式台，基础采用钻孔桩基础。

古城1号特大桥前半段位于虎山坡脚，后半段位于鱼塘沼泽，因此根据地形可将施工钢栈桥分为2段，1号栈桥10#墩处（K2+857.14）～37#墩（K3+397.14）共525m，2号栈桥69#墩（K4+37.14）～94#墩（K4+537.14）共516m，全桥长1041m。其余部分由施工便道顺接。

1.1 地形地貌及水文

本工程位于滇池西岸南段，地形地貌形态明显受构造和地层岩性控制，大致可分为侵蚀溶蚀低中山斜坡地貌、湖泊堆积平原地貌、滇池湖泊地貌。沿线地面海拔高程在1882～1900m之间，总体地形起伏不大。

桥位区域主要为滇池湖泊水体及湿地，少部分林地及坡耕地。

据测量资料，工程区域滇池水位高程在1887.4m～1887.5m之间，桥位区水深0～3.3m，鱼塘水深一般1～2.5m。

2 钢栈桥及钢平台设计

本工程栈桥分为两段采用上承式贝雷栈桥方案。设计荷载如下：

（1）设计荷载为公路Ⅰ级；（2）70t履带吊+30t吊重；（3）施工车辆，按照后八轮车辆组（单辆后八轮总重55t，前后轴分别为14.5t、2×20.25t）计算，车辆间距15m（前车后轴至后车前轴）；（4）设计车速15km/h。

2.1 钢栈桥的标高及平面位置

滇池施工水位为1887.5，结合栈桥断面形式，古城1号特大桥的桥面标高、避免水下施工及方便日后梁部施工时模板支架安拆、梁部材料的吊装及施工等，将栈桥桥面标高定为1890m。栈桥位于线路左侧，距左幅翼缘板1.5m。（图2）

2.2 桥跨布置

古城1号特大桥位于滇池岸边，场内施工便道除钢栈桥这条纵向主便道之外，无其他道路可以通行，因此栈桥宽度设为8m，保证施工过程中的道路通畅。

栈桥钢管桩施工采用80t履带吊配合DZ90振动锤吊打，综合考虑履带吊工作半径、起吊能力及施工成本，栈桥跨径拟定为15m。

由于栈桥顺古城1号特大桥桥型布置，有3个曲线段，曲线半径300m，半径小，根据栈桥结构在曲线段如果设置5跨1联会导致矢高过大，距桥位太远，不利于施工。因此在曲线段位置设置3跨1联，直线段设置5跨1联。

2.3 栈桥结构形式

（1）栈桥基础设计。栈桥基础均采用钢管桩，栈桥中墩横向采用3根φ630×10mm钢管桩，桩距3m；钢性支墩横向采用6根φ630×10mm钢管桩，桩距2m，分2排布置。

栈桥普通段落桩顶横梁采用I45a型工字钢，贝雷架直接落于桩顶横梁之上。

（2）贝雷栈桥上部结构设计。承重部分采用贝雷片，主栈桥采用9片贝雷片，分为3组，每组3片，间隔0.9m，贝雷间通过型钢花架连接。

（3）桥面板设计。桥面板横梁采用I14，纵向间距为0.30m，桥面板采用Q235菱花纹钢板，厚8mm。桥梁栏杆采用L75*6mm角钢加工，立柱间距3m，高1.2m，2层横杆。

（4）伸缩缝及止推墩设计。在每一联伸缩缝处贝雷架不用销子连接，并错开12cm，保证足够的间距。此处设置双排钢管桩起止推作用。（图4）

（5）曲线段上部结构设计。曲线段采用插空的方式，如下图所示。

（6）栈桥桥台设计。栈桥桥台采用钢筋混凝土，填筑路堤与钢栈桥相连， 栈桥桥头设砼桥台，采用钢筋混凝土桥台，支座采用双拼I45a工字钢，设纵坡过渡与路堤顺接。

2.4 钢平台结构形式

水上钢平台采用12根Φ800厚10mm的钢管桩作为基础，桩顶横梁为双拼I45a工字钢，上架10片贝雷梁。桥面采用I14工字钢间距0.3m作为分配梁，8mm菱花纹钢板作为桥面板。

钻孔平台设计时应把其看做两个完全断开的部分即：钻孔平台及运输通道。根据本工程桥型特点将钻孔平台设置为4.5m宽，运输通道设置为6m宽。这样做的好处是当桩基施工完成后，可先将钻孔平台拆卸出来提前进入周转循环，待墩柱做完之后再将运输通道进行拆卸进行循环。

3 钢栈桥施工工艺

3.1 工艺流程（图8）

3.2 栈桥钢管桩插打施工

（1）钢管桩的制作。钢管桩的制作均采用一次加工到位，钢管桩的钢板采用Q235B，交货时应有合格的质量检验证明书，证明书中各项内容应符合设计文件和国家标准要求，进场后应按现行标准进行抽检、复验，表面不得有裂缝、气泡、起鳞、夹层等缺陷。

焊接材料应符合中国家现行标准的规定，并采用与主材相匹配的材料。考虑到本工程桥位区域地表淤泥层较厚，施工桩长较长，为节省材料采用开口型钢管桩，充分发挥桩芯“土塞”的作用。

钢管桩焊接时，应满足：①要求采用热轧钢带作管子坯模，以常温螺旋成型，螺旋缝应采用双面自动埋弧焊法焊接。②不等壁厚的钢管可以对接，对接焊缝宜采用埋弧焊进行，在对接管端的螺旋焊缝必须错开D/4以上（D为桩径），对接管端环缝应对称施焊，防止焊接变形，减少次应力。③钢带对接焊缝与管节端部的距离不小于100mm。④正式焊接前的母材清理工作、定位焊要求均应满足设计规范，在施焊过程中不得任意点焊和加码。⑤制造商应根据自己的工艺条件、设备、焊接制造的经验，预留焊接收缩余量，并采取有效措施控制变形。

焊缝允许超高小于3mm，对接焊缝表面各焊道交界处在凹沟时最低点不得低于母材表面。制造完毕，检查其外型尺寸，应符合：

椭圆度：允许0.5%D，且不大于5mm（D为钢管桩外径）

外周长：允许±0.5%C，且不大于10mm（C为钢管桩周长）

纵轴向弯曲矢高：允许0.5%L，且不大于30mm（Li为钢管桩长度）

（2）钢管桩的存放和运输。钢管桩堆放不应过高，为防止滑动钢管桩两侧必须用木楔塞紧，为防止钢管桩产生纵向变形和局部压曲变形，堆放场地尽量平整、坚实且排水畅通。

在钢管桩的运输过程中，为方便钢管桩的起吊，根据钢管桩使用的先后顺序确定钢管桩的摆放位置，加强对钢管桩的保护，减少对管体撞击而造成局部损坏及变形。

（3）钢管桩的插打。钢管桩的打入深度根据桩位实际的地质情况确定，垂直度控制在l%范围内，各墩钢管桩的桩顶高程、桩底高程埋设时停锤标准以设计桩顶高程和桩底高程控制，并以贯入度5cm/min校核。

定期（1次/周）做好钢栈桥的监控量测、测量钢管桩的顶标高变化，并保证相邻钢管柱相对沉降小于3.5cm，否则及时采取措施纠正超过相对沉降量。

（4）沉桩施工要点及注意事项。沉桩开始时，可依靠桩的自重下沉，然后吊装振动锤和夹具与桩顶连接牢固，开动振动锤使桩下沉。施工过程中采用设计桩长与贯入度法进行双控。

每根桩的下沉一气呵成，不可中途间歇时间过长，以免桩周的土恢复，继续下沉困难。每次振动持续时间过短，则土的结构未被破坏，过长则振动锤部件易遭破坏。

钢管桩之间的接头必需满焊，各加长加劲板也需满焊并符合设计的焊缝厚度要求。

3.3 钢管桩间平联、桩顶分配梁施工

栈桥一个墩位处钢管桩施工完成后，立即进行该墩钢管桩间平联、牛腿、桩顶分配梁施工。

3.4 栈桥上部结构安装

栈桥上部结构采用贝雷梁，贝雷梁上横向采用I14工字钢作为分配梁，上铺设8mm厚花纹钢板作为桥面板。横向分配梁及桥面板之间均焊接连接。

贝雷桁架的拼装选择在生产区进行。为便于吊装，栈桥分段预拼，以一跨为一吊，每次吊装3片一组贝雷桁架，所以杆件的拼装和销子的连接均须严格按照图纸施工，拼装完毕，应仔细检查贝雷片数量，销子的连接，合格后方能架设。贝雷桁架的安装是利用测量仪器在桩顶分配梁上精确标示出每组桁架的轴线，利用80t履带吊拼装就位，桩顶分配梁应焊接牢固，栈桥支座中心线应精确对位。型钢的安装是利用测量仪器在桩顶精确标示出中心线位置，利用履带吊拼装就位。桥面板在后场先加工成1.5m×8m的模块，再在现场安装。贝雷桁架与桥面板之间连接采用8mm钢板废料或桩基钢护筒废料切出楔形槽口，卡住贝雷片及桥面板，然后将其焊接于桥面板的I14工字钢下部翼板之上，每块桥面板（1.5m×8m）焊接18个点。每孔上部结构桥面板间留伸缩缝，防止热胀冷缩引起桥面板变形。最后安装护栏立杆、护栏扶手以及涂刷油漆。

4 施工检算

本栈桥施工检算共分以下大块：即基础部分地基承载力与水平荷载检算、8m宽上部结构受力计算（桥面板计算、贝雷桁梁受力计算、I45型钢受力计算）、钻孔平台验算等，不再一一介绍。检算后，满足规范及设计承载能力要求，故方案可行。

结束语

采用钢栈桥施工方案，主要受力由钢管桩传递至持力层，周围土体不会产生沉降，对周围土体扰动较小。

钢栈桥布设救生圈、救生绳以及小型施救小艇。考虑到热胀冷缩对桥梁的有害影响，栈桥适当分联，分联断缝处应设双排止推墩。

钢栈桥施工，水中安全施工至关重要，80t履带吊施工作业要编制特种作业指导书，并严格按作业指导书的流程进行施工，以确保施工安全。

参考文献

[1]张晓健.开口桩和闭口桩性状研究与分析[J].工业建筑，2007.

[2]岳阳明.浅析水中钢栈桥设计与施工.