桥梁工程水上钢栈桥与平台施工技术
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摘要：选取武汉市仙女山路2号桥项目为研究对象，立足于方案制定、参数测算、施工标准等内容，深入研究了桥梁施工项目中临时水上钢栈桥与平台的施工方法，并针对现场状况与需求提出建议，以期为相关桥梁施工提供参考。
关键词：桥梁工程；钢栈桥；平台；方案设计
1工程概况
武汉市仙女山路工程2号桥项目长约1500m，其中，匝道A与匝道B长度分别是177m和183m，人行桥长约420m。同时，2号桥内S3～S5属于跨湖段，对S08号墩至S17号墩部分施工时，应提前准备钢栈桥，以便于水上施工工作的开展，钢栈桥长度应选择350m左右；此外，对S09号墩至S17号墩部分施工时应配备水上施工平台，方便施工人员完成水上钻孔桩、承台及墩柱等构件的制作。
2施工设计方案
本设计方案中，2号桥的钢栈桥长度约350m，宽度约6m，整个桥梁总计拥有4个加宽平台，便于施工车辆通行与混凝土浇筑。考虑到施工条件和工作需要，建设钢栈桥时应按照从S18号墩往S08号墩方向进行。在建设钢栈桥的同时，应安排水上施工平台的建设，预先完成S17号与S16号墩部分的搭建，S12至S15号墩部分的施工需安排在S12号墩部位钢栈桥建设完毕后进行，而S09至S11号墩部分的施工则应安排在S08号墩部位钢栈桥施工完毕后。考虑到施工周边地质条件、水文分布等因素，本项目选择“钓鱼法”施工，具体操作方法如下：以单作业面逐跨推进的方式安排施工，使用履带式起重机与振动锤安装钢管桩，待每一跨钢管桩安设结束后，均应以从下往上的顺序依次完成平联、主横梁、贝雷片以及分配梁等部件的安装，所有安装工作全部完成后，才可开始另外的钢栈桥施工[1]，如图1所示。
3技术参数计算
3.1单桩入土深度计算
按照行业相关准则可计算出每个桩体竖向承载力特征值：式中，Ra为桩体的竖向承载力特征值，kN；Quk为每个桩体的竖向承载力最大值，kN；K为安全系数，具体数值为2；U表示桩体截面外围长度，m；qsik为桩体某侧第i层土的侧阻力最大值，kPa；qpk为极限端阻力大小，kPa；li为状体周围第i层土体厚度大小，m；λp为桩体端部土塞效应系数值；hb为桩段在持力层的深度大小，m；d为桩体外径大小，m；Ap为桩端面积，m2。若d的范围在hb/d＜5，此时λ=0.16hb/d；若d范围在hb/d≥5，此时λp=0.8。钢栈桥内每个钢管桩所承受的竖向承载力均不得小于795kN，水上施工平台内每个钢管桩所承受的竖向承载力应大于1183kN，而箱梁支架平台中每个钢管桩所承受的竖向承载力应大于1522kN。考虑到本项目的施工平台、支架平台使用的钢管桩为同一型号，所以钢管桩竖向承载力应大于1522kN。根据公式可以算出规定承载力特征值下钢管桩具体的入土深度。施工时假设出现钢管桩无须插入岩层的情况，此时可以借助沉桩标高进行控制；若是钢管桩需要插入岩层内，则需要借助沉桩贯入度调节具体深度[2]。
3.2振动锤选型
使用振动锤把钢管桩打入设计位置，具体激振力需超出沉桩时遇到的阻力。通过对深度最大的单个钢管桩计算沉桩过程遇到的阻力值大小，测量得知该钢管桩自身长度为19m，入桩深度达16m，桩底与泥面标高分别为2.240，18.240m。
3.3履带式起重机选型
1）在建设钢栈桥时履带式起重机吊重应根据以下内容决定：本项目内钢栈桥设计跨度为12m，考虑到履带式起重机规格，最终将吊幅上限确定为15m。使用履带式起重机进行施工时，沉桩环节发生的吊重最大。通过测量发现，项目选用的钢管桩长度为12m，重量为1.5t，而振动锤型号为DZJ-90，重量为7.3t。因此，当进行沉桩工作时，履带式起重机需承受共计8.8t的吊重，所以要求履带式起重机吊重在8.8t以上。2）计算吊高应考虑以下内容：吊绳与履带式起重机钩头、振动锤与夹具（高度3m）、钢管桩自身长度（12m），项目要求吊高至少为20m。此外，因为设计要求半径为15m，所以臂长必须控制在25m以上。3）施工平台建设时，履带式起重机半径需根据以下内容决定：平台设计跨径为6m，上限为7.5m，考虑到履带式起重机尺寸规格，沉桩时可将吊幅确定为12m。同样，使用履带式起重机进行施工时，沉桩环节发生的吊重最大，此时选用型号规格为DZJ-150的振动锤进行施工，振动锤重量为8.7t；同时，因为钢管桩重量为2.4t，所以其吊重必须大于11.1t。计算吊高应考虑以下内容：吊绳与履带式起重机钩头（高度为5m）、振动锤与夹具（高度5m）钢管桩自身长度（12m）。因此，吊高必须超过22m。综上，此时臂长必须大于25.1m。
4.1施工准备
1）材料与机械设施准备准备材料包含贝雷架、钢管桩、型钢等，要提前制作主横梁、组装贝雷架等；机械设备包含履带式起重机、振动锤、平板车及汽车等。2）测量选派专业测量人员严格依照设计图纸进行测量，并根据测量结果测算出放样的具体坐标与高程，复审监测无误后方可开始放样。
4.2钢栈桥桥台施工
在钢栈桥桥台施工中，钢栈桥桥台立面布置如图2所示。具体步骤如下。1）放样与场地清理①将施工现场所有杂物、浮土清除干净，桥台埋深控制在0.5m内；②投入适当的碎石土、黏土，并反复夯压，使桥台部位的地基承载力达到150kPa。回填完成后的桥台顶面标高应比底部标高低0.1m，并浇筑1层0.1m厚的混凝土垫层。2）钢筋绑扎及预埋件组装钢筋绑扎前应确定桥台的具体位置，严格依据设计标准检测钢筋型号、尺寸、数目、长度以及摆放位置等是否符合设计标准，绑扎时可在其外侧安设相应数量的混凝土垫块，以避免钢筋受到外界环境干扰而使结构被破坏。组装模板前还需进行一次测量，避免位置发生改变影响最终结果。模板选用组合钢模板、竹胶板等，要求位置准确、结构稳定，浇筑过程中不出现变形[3]。此外，所有预埋件必须严格按照设计规定放样与安装，通过浇筑的方式将其与钢筋紧密连接起来。3）桥台位置混凝土浇筑与后续回填桥台部分混凝土浇筑可选择溜槽、吊罐等方式完成，应选择分层浇筑的方法，每层厚度不得超过0.3m，并使用振捣棒进行振捣。整个浇筑过程由专业人员实时监测，一旦发现松动、形变等问题应立即修复与调整，确保最终质量达到设计标准。
4.3钢管桩施工
4.3.1钢管桩制作与运输本项目所需钢管桩的规格为φ610mm×8mm，而施工平台提供的是规格为φ810mm×10mm的钢管桩。整个加工工序应外包给专业钢结构生产商负责，严格参照设计需求与行业标准，保证施工后的所以桩体外层平滑整洁、结构完整，不可有变形、凹坑等现象。此外，加工主要是通过螺旋焊接的方式，为便于沉桩，应提前标明刻度线位置，以防出现误差。
4.3.2插打本项目选择通过“钓鱼法”完成整个钢栈桥与钢管桩的施工。首先把质量合格的钢管桩缓慢置于定位架内，待位置测量合格后借助其自身重力使其继续下沉，注意桩体垂直状况，确保其倾斜状况在误差允许范围内后，通过低挡振动的方式敲打桩体，使其入土深度达到设计标准，再通过高挡振动的方式继续敲打，直至入土深度达到最终标准。
4.3.3接桩应划分成多个部分制作，按照设计规定各管节长为12m，可根据需求变化适当调整。当底部钢管节段沉桩高度超出桩顶设计标高50～100cm时，应先进行接桩，待长度合格后才能继续沉桩。接桩使用的钢管节段需与正常节段规格一致，通过全断面焊接的形式将其连接起来，还应在接头位置增设厚度为1cm的方形钢板。若钢管型号为A610mm，则需在其周围均匀焊接3块钢板；若钢管型号为A820mm，则需在接头位置均匀焊接5块钢板。
5结语
使用“钓鱼法”进行施工，可在很大程度上降低因水文分布、气候变化等因素对项目的干扰。使用该方法建设水上钢栈桥，并将其作为作业平台进行施工，不仅提升了施工的安全性，还大幅减少成本投入。
参考文献：
［1］叶羽升.浅谈水中临时钢栈桥设计、验算与施工［J］.中小企业管理与科技（下旬刊），2015（3）：304-305.
［2］付宇.分析桥梁建设施工平台及栈桥验算［J］.居舍，2018（1）：4.
［3］张贵忠.沪通长江大桥横港沙浅水区吹填平台施工方案［J］.桥梁建设，2015，45（6）：79-83.
作者：王以强 张晓欣 单位：中交第二航务工程局第一工程有限公司