龙溪高架特大桥临时钢栈桥施工技术研究
来源:用户上传
作者:曾祥泽 吕敏 刘峥 曹璀璨
摘要：文章以G72泉州至南宁高速公路桂林至柳州段改扩建龙溪高架特大桥临时钢栈桥施工为工程背景，对在临水电站处水深较深、水流速度较大，河床常年受冲蚀导致覆盖层较薄，部分出现岩石裸露情况下的钢栈桥设计及施工方案进行研究。通过分析栈桥钢管桩布置、加固形式、施工工艺控制及实际使用情况，验证了钢栈桥稳定性满足设计及施工要求，为后续类似地质条件下的临时钢栈桥施工提供参考。
关键词：临时钢栈桥；浅覆盖层斜岩；临水电站；技术要求
中图分类号：U445.4-A-46-144-2
0 引言
随着我国桥梁工程技术的不断发展和施工工艺的不断创新，越来越多的桥梁需跨越江河湖海。随着国家对环保水保越来越重视，人们的水土保护意识也越来越高，传统的筑岛施工工艺也逐渐被弃用，临时钢栈桥作为水中桥梁基础施工的运输通道及施工平台逐渐被广泛使用。本文以G72泉州至南宁高速公路桂林至柳州段改扩建项目中龙溪高架特大桥临时钢栈桥施工的成功实施为背景，重点介绍了在深水浅覆盖层斜岩的地质条件下，钢栈桥钢管桩设计及加固等施工工艺，总结出该地质条件下的相关技术要求。
1 工程概况
龙溪高架特大桥为本项目全幅新建主线桥梁，位于路线前段，左幅全长1 208.5 m，右幅全长528.5 m。桥梁上部结构由40 m T梁构成，灌注桩基础，邻近龙溪水电站，其中左幅7#～18#墩共计34根桩基处于洛清江中，施工需搭设钢栈桥。
1.1 气象条件
本项目所处地区属于低纬度地区，整体为亚热带季风气候，一年四季气候较为温和，全年降雨多，无霜期长，光照十分充足，热量丰富，四季分明，且雨热基本同季，具有十分优越的气候条件。该地区年平均气温约19.1 ℃。整体上看7、8两月天气较为炎热，平均气温约28 ℃，1、2两月较为寒冷，平均气温约9 ℃，最低气温偶尔达到0 ℃以下；平均每年降水日数在166 d左右，最长连续降水日数30 d，年平均降雨量1 887.6 mm，年平均相对湿度为76%。全年以偏北风风向为主，平均风速为2.2～2.7 m/s，年平均日照时数为1 447.1 h，平均气压为995.1 hPa。3～8月为当地雨季，降水量占全年降水总量的75%～79%，9月至次年2月为旱季（平均月降水量＜100 mm），降水量占全年降水总量的21%～25%。多年平均无霜期为313 d，绝大部分年份为300 d以上。每年都有霜期出现，一般都出现在12月至次年2月期间，也有个别年份出现在11月份和3月份。影响项目的主要气候灾害是洪涝、干旱、低温寒害等，其中以洪涝灾害影响较为严重，主要发生在3～8月。
1.2 水文条件
龙溪高架特大桥钢栈桥位于洛清江中，该处水位标高常年为137.7 m，为等级外河道，水流速度整体较缓，邻近龙溪水电站处水流受水电站放水等影响水流加快。雨季汛期影响整体水位变化较大。
1.3 地质条件
龙溪高架特大桥邻近龙溪水电站，由于水电站的正常放水、泄洪等加快了局部水流速度，对原地面形成侵蚀作用，导致邻近水电站处覆盖层较薄、岩层裸露不利于施工，受雨季汛期影响与旱季正常水位变化较大，对整体结构稳定性影响大。钢栈桥施工范围内，地质情况主要分为两种：第一种为7#～10#墩，该段覆盖层为素填土；第二种为11#～18#墩，该段靠近龙溪水电站，由于邻近水电站处水流速度较大，对河床常年冲蚀，导致覆盖层较薄甚至部分出现岩石裸露情况，经实际量测，岩层倾斜角度约为45°。
2 钢栈桥设计方案
2.1 钢栈桥设计要求
龙溪高架特大桥钢栈桥由水中主栈桥及水上施工平台两部分组成，其中，主栈桥是现场施工材料、机械设备运输通行的主要通道；施工平台主要为现场桩基施工提供水上作业面。钢栈桥整体除承受竖向车辆、施工荷载外，还受风、浪、流等外力作用，故钢栈桥必须满足以下要求：
（1）在施工情况下，钢栈桥满足65 t履带吊和12 m3混凝土运输车（重46 t）的正常通行和桩基冲击钻机施工的适用性和安全性要求，同时需要足够的安全储备。
（2）钢栈桥在施工情况下，应满足自身施工的承载要求，确保整体安全。
（3）整体钢栈桥平面位置设计不得妨碍灌注桩施工及桥台施工。
（4）主钢栈桥仅用作通行，禁止堆放材料妨碍通行。施工平台在施工情r下另外两跨平台可用作材料堆放，同时考虑部分冲击钻机不满足正对桩基放置时，需采用斜对桩基布置。
2.2 钢栈桥设计方案
龙溪高架特大桥主钢栈桥设置两座，主栈桥1设置在6#～11#墩，主钢栈桥2设置在11#～18#墩。沿着主钢栈桥设置水中桩基施工平台共13处，桥面标高设计标准按300年一遇洪水标高控制，设计标高为137.7（正常年水位）+3 m+1.5+0.25+0.14=142.59 m。主钢栈桥桥结构形式设计如下：
（1）基础：基础采用630×10 mm钢管桩。
（2）承重梁：横向承重梁采用2×45a工字钢双拼的形式，嵌入每排钢管桩。
（3）纵向主梁：纵向受力主梁采用321标准贝雷片，贝雷片在顺桥向上通过花窗连接组合成桁架结构，贝雷架与下承重梁间通过定位块固定牢固。考虑到该处漂浮物较多，为保证整体结构安全，每排贝雷于下承重梁之间均需连接，作为质量检验控制重点［1］。
（4）横向分配梁：横向分配梁采用25a工字钢，间距75 cm铺设，分配梁与贝雷片采用U型卡板点焊连接。考虑到该处漂浮物较多，为保证整体结构安全，每排贝雷片与分配梁之间均需连接，作为质量检验控制重点。
（5）钢栈桥桥面系：采用定型桥面板，单块定型桥面板尺寸为2 m×6 m，与分配梁间采用U型螺栓连接，单块板固定8处。
nlc202211181526
（6）钢栈桥护栏：护栏采用Ⅰ12工字钢作为护栏立柱，横杆采用48 mm×3.5 mm普通钢管，护栏、挡脚板面漆红白相间涂装。
3 钢栈桥施工
3.1 钢栈桥施工工艺
钢栈桥主要采用“钓鱼法”进行施工，即采用履带吊结合DZ90振动锤方式进行钢管桩插打，利用导向架进行精准定位，在钢管桩吊装到位后经复测桩位、倾斜度后开始进行下沉，同时根据最小入卵石层深度以及贯入度等多方面指标对钢管桩入土深度进行控制，在完成钢管桩沉放后立即进行钢管桩间横梁、斜撑施工，并采用满焊连接保证整体稳定性。完成基础施工后，将后场焊接加工完成后的钢栈桥承重梁双拼45a工字钢，利用履带吊吊装至钢管桩顶部，嵌入至钢管桩，利用加劲块进行固定加固，保证承重梁与钢管桩连接紧密［2］。
完成承重梁架设后，测量人员采用精密水准仪进行测量放样，确定贝雷主梁准确位置，利用履带吊将贝雷梁起吊安装，与已完成安装的贝雷梁形成一条直线，在贝雷梁片下弦销孔对准后，插入销栓，然后再抬起贝雷梁后端，插入上弦销体并设保险插销。履带吊首先进行第一组贝雷梁吊装，吊装到位后先将贝雷梁牢固捆绑在承重梁上，然后焊接限位器，再安装另一组贝雷梁，利用花窗对既已吊装的两组贝雷梁进行连接，依此类推完成贝雷梁的安装。
25a分配梁以75 cm的间距进行布置，每条分配梁通过卡板固定在贝雷梁上，单根分配梁上至少布置四处。桥面板采用定型钢桥面板，单块尺寸为（2×6）m，与分配梁间采用U型螺栓连接，单块板固定8处。铺设好贝雷梁及桥面板后，履带吊前移，进行下一跨钢栈桥施工。
3.2 栈桥钢管桩贯入度控制
针对龙溪高架特大桥所处地质较为复杂的情况，在经过验算后，为保证整体栈桥稳定性和施工安全性，现场以钢管桩贯入深度以及贯入度两个指标对其进行双控。
（1）其中7#～10#墩段覆盖层为一定厚度的素填土，钢管桩需要穿越素填土层入卵石层；9#墩为代表性地质，根据其地质情况计算得出需入土7.18 m，现场按照入土7.5 m以及5 cm/min的贯入度进行双控，确保结构稳定。
（2）11#～18#墩段覆盖层较薄或无覆盖层，根据其地质情况计算得出需入河床2.79 m，现场按照入河床4 m以及5 cm/min的贯入度进行双控，确保结构稳定。
3.3 临水电站浅覆盖层斜岩的钢管桩基础施工
由于龙溪高架特大桥11#～18#墩桥址邻近龙溪水电站，水电站附近水流速度快，导致临近水电站部分地层覆盖层被冲刷，岩层裸露倾斜，钢管桩在岩层上下沉插打y度大，钢管桩嵌入深度难以控制。
对此，根据以往经验分析最终选择采用板凳桩（双排桩）代替单排桩，加强整体稳定性，即将前后两排钢管桩，通过平联及斜撑连接形成整体，以形似板凳的方式，极大地增加钢栈桥的稳定性，确保施工安全满足设计要求。针对入土深度＜2 m的钢管桩采用调整跨径的方式进一步保证承载力；同时，针对地质较差局部无覆盖层且水流过急的桩位，可先行在后场将钢管桩加工成“板凳”形式，然后通过履带吊将加工好的板凳桩直接沉放到预定位置，然后再进行后续承重梁、贝雷梁及分配梁桥面板等的施工［3］。
4 结语
本项目钢栈桥设计及搭设方式较为科学合理，大大缩短了钢栈桥施工周期，可在较短时间内为桥梁桩基施工搭设好有效的施工平台和运输通道，有效保证了桥梁施工工期，减少了雨季汛期对桩基施工造成的风险。同时，根据现场实际地质条件，采用板凳桩和适当调整主钢栈桥跨径等措施，较好地保证了钢栈桥的整体稳定性，缩短了项目的工期。本项目钢栈桥施工完成后较好地保证了在雨季汛期来临之前桥梁下构施工的顺利进行，降低了第一个雨季汛期对桥梁施工的影响，而且在经过雨季汛期考验后该钢栈桥的整体稳定性良好，安全性高。
参考文献
［1］GB 50017-2017，钢结构设计规范［S］.
［2］唐栋梁，张中锋，火照才，等.深水大流速条件下的钢栈桥抗倾覆设计［J］.公路交通技术，2012（4）：64-69.
［3］李 ，卢 勇，关成元，等.浅覆盖地层钢栈桥施工技术［J］.公路工程，2013（10）：249-253，286.
作者简介：
曾祥泽（1987―），工程师，主要从事高速公路工程建设管理工作。
nlc202211181526
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15442349.htm
