橋梁工程水上鋼棧橋與平臺施工技術(shù)

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摘要：選取武漢市仙女山路2號橋項目為研究對象，立足于方案制定、參數(shù)測算、施工標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，深入研究了橋梁施工項目中臨時水上鋼棧橋與平臺的施工方法，并針對現(xiàn)場狀況與需求提出建議，以期為相關(guān)橋梁施工提供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；鋼棧橋；平臺；方案設(shè)計

1工程概況

武漢市仙女山路工程2號橋項目長約1500m，其中，匝道A與匝道B長度分別是177m和183m，人行橋長約420m。同時，2號橋內(nèi)S3～S5屬于跨湖段，對S08號墩至S17號墩部分施工時，應(yīng)提前準(zhǔn)備鋼棧橋，以便于水上施工工作的開展，鋼棧橋長度應(yīng)選擇350m左右；此外，對S09號墩至S17號墩部分施工時應(yīng)配備水上施工平臺，方便施工人員完成水上鉆孔樁、承臺及墩柱等構(gòu)件的制作。

2施工設(shè)計方案

本設(shè)計方案中，2號橋的鋼棧橋長度約350m，寬度約6m，整個橋梁總計擁有4個加寬平臺，便于施工車輛通行與混凝土澆筑?？紤]到施工條件和工作需要，建設(shè)鋼棧橋時應(yīng)按照從S18號墩往S08號墩方向進行。在建設(shè)鋼棧橋的同時，應(yīng)安排水上施工平臺的建設(shè)，預(yù)先完成S17號與S16號墩部分的搭建，S12至S15號墩部分的施工需安排在S12號墩部位鋼棧橋建設(shè)完畢后進行，而S09至S11號墩部分的施工則應(yīng)安排在S08號墩部位鋼棧橋施工完畢后?？紤]到施工周邊地質(zhì)條件、水文分布等因素，本項目選擇“釣魚法”施工，具體操作方法如下：以單作業(yè)面逐跨推進的方式安排施工，使用履帶式起重機與振動錘安裝鋼管樁，待每一跨鋼管樁安設(shè)結(jié)束后，均應(yīng)以從下往上的順序依次完成平聯(lián)、主橫梁、貝雷片以及分配梁等部件的安裝，所有安裝工作全部完成后，才可開始另外的鋼棧橋施工[1]，如圖1所示。

3技術(shù)參數(shù)計算

3.1單樁入土深度計算

按照行業(yè)相關(guān)準(zhǔn)則可計算出每個樁體豎向承載力特征值：式中，Ra為樁體的豎向承載力特征值，kN；Quk為每個樁體的豎向承載力最大值，kN；K為安全系數(shù)，具體數(shù)值為2；U表示樁體截面外圍長度，m；qsik為樁體某側(cè)第i層土的側(cè)阻力最大值，kPa；qpk為極限端阻力大小，kPa；li為狀體周圍第i層土體厚度大小，m；λp為樁體端部土塞效應(yīng)系數(shù)值；hb為樁段在持力層的深度大小，m；d為樁體外徑大小，m；Ap為樁端面積，m2。若d的范圍在hb/d＜5，此時λ=0.16hb/d；若d范圍在hb/d≥5，此時λp=0.8。鋼棧橋內(nèi)每個鋼管樁所承受的豎向承載力均不得小于795kN，水上施工平臺內(nèi)每個鋼管樁所承受的豎向承載力應(yīng)大于1183kN，而箱梁支架平臺中每個鋼管樁所承受的豎向承載力應(yīng)大于1522kN?？紤]到本項目的施工平臺、支架平臺使用的鋼管樁為同一型號，所以鋼管樁豎向承載力應(yīng)大于1522kN。根據(jù)公式可以算出規(guī)定承載力特征值下鋼管樁具體的入土深度。施工時假設(shè)出現(xiàn)鋼管樁無須插入巖層的情況，此時可以借助沉樁標(biāo)高進行控制；若是鋼管樁需要插入巖層內(nèi)，則需要借助沉樁貫入度調(diào)節(jié)具體深度[2]。

3.2振動錘選型

使用振動錘把鋼管樁打入設(shè)計位置，具體激振力需超出沉樁時遇到的阻力。通過對深度最大的單個鋼管樁計算沉樁過程遇到的阻力值大小，測量得知該鋼管樁自身長度為19m，入樁深度達(dá)16m，樁底與泥面標(biāo)高分別為2.240，18.240m。

3.3履帶式起重機選型

1）在建設(shè)鋼棧橋時履帶式起重機吊重應(yīng)根據(jù)以下內(nèi)容決定：本項目內(nèi)鋼棧橋設(shè)計跨度為12m，考慮到履帶式起重機規(guī)格，最終將吊幅上限確定為15m。使用履帶式起重機進行施工時，沉樁環(huán)節(jié)發(fā)生的吊重最大。通過測量發(fā)現(xiàn)，項目選用的鋼管樁長度為12m，重量為1.5t，而振動錘型號為DZJ-90，重量為7.3t。因此，當(dāng)進行沉樁工作時，履帶式起重機需承受共計8.8t的吊重，所以要求履帶式起重機吊重在8.8t以上。2）計算吊高應(yīng)考慮以下內(nèi)容：吊繩與履帶式起重機鉤頭、振動錘與夾具（高度3m）、鋼管樁自身長度（12m），項目要求吊高至少為20m。此外，因為設(shè)計要求半徑為15m，所以臂長必須控制在25m以上。3）施工平臺建設(shè)時，履帶式起重機半徑需根據(jù)以下內(nèi)容決定：平臺設(shè)計跨徑為6m，上限為7.5m，考慮到履帶式起重機尺寸規(guī)格，沉樁時可將吊幅確定為12m。同樣，使用履帶式起重機進行施工時，沉樁環(huán)節(jié)發(fā)生的吊重最大，此時選用型號規(guī)格為DZJ-150的振動錘進行施工，振動錘重量為8.7t；同時，因為鋼管樁重量為2.4t，所以其吊重必須大于11.1t。計算吊高應(yīng)考慮以下內(nèi)容：吊繩與履帶式起重機鉤頭（高度為5m）、振動錘與夾具（高度5m）鋼管樁自身長度（12m）。因此，吊高必須超過22m。綜上，此時臂長必須大于25.1m。

4水上鋼棧橋與平臺施工

4.1施工準(zhǔn)備

1）材料與機械設(shè)施準(zhǔn)備準(zhǔn)備材料包含貝雷架、鋼管樁、型鋼等，要提前制作主橫梁、組裝貝雷架等；機械設(shè)備包含履帶式起重機、振動錘、平板車及汽車等。2）測量選派專業(yè)測量人員嚴(yán)格依照設(shè)計圖紙進行測量，并根據(jù)測量結(jié)果測算出放樣的具體坐標(biāo)與高程，復(fù)審監(jiān)測無誤后方可開始放樣。

4.2鋼棧橋橋臺施工

在鋼棧橋橋臺施工中，鋼棧橋橋臺立面布置如圖2所示。具體步驟如下。1）放樣與場地清理①將施工現(xiàn)場所有雜物、浮土清除干凈，橋臺埋深控制在0.5m內(nèi)；②投入適當(dāng)?shù)乃槭痢ね?，并反?fù)夯壓，使橋臺部位的地基承載力達(dá)到150kPa?；靥钔瓿珊蟮臉蚺_頂面標(biāo)高應(yīng)比底部標(biāo)高低0.1m，并澆筑1層0.1m厚的混凝土墊層。2）鋼筋綁扎及預(yù)埋件組裝鋼筋綁扎前應(yīng)確定橋臺的具體位置，嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)檢測鋼筋型號、尺寸、數(shù)目、長度以及擺放位置等是否符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，綁扎時可在其外側(cè)安設(shè)相應(yīng)數(shù)量的混凝土墊塊，以避免鋼筋受到外界環(huán)境干擾而使結(jié)構(gòu)被破壞。組裝模板前還需進行一次測量，避免位置發(fā)生改變影響最終結(jié)果。模板選用組合鋼模板、竹膠板等，要求位置準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，澆筑過程中不出現(xiàn)變形[3]。此外，所有預(yù)埋件必須嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)定放樣與安裝，通過澆筑的方式將其與鋼筋緊密連接起來。3）橋臺位置混凝土澆筑與后續(xù)回填橋臺部分混凝土澆筑可選擇溜槽、吊罐等方式完成，應(yīng)選擇分層澆筑的方法，每層厚度不得超過0.3m，并使用振搗棒進行振搗。整個澆筑過程由專業(yè)人員實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)松動、形變等問題應(yīng)立即修復(fù)與調(diào)整，確保最終質(zhì)量達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

4.3鋼管樁施工

4.3.1鋼管樁制作與運輸本項目所需鋼管樁的規(guī)格為φ610mm×8mm，而施工平臺提供的是規(guī)格為φ810mm×10mm的鋼管樁。整個加工工序應(yīng)外包給專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)商負(fù)責(zé)，嚴(yán)格參照設(shè)計需求與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，保證施工后的所以樁體外層平滑整潔、結(jié)構(gòu)完整，不可有變形、凹坑等現(xiàn)象。此外，加工主要是通過螺旋焊接的方式，為便于沉樁，應(yīng)提前標(biāo)明刻度線位置，以防出現(xiàn)誤差。

4.3.2插打本項目選擇通過“釣魚法”完成整個鋼棧橋與鋼管樁的施工。首先把質(zhì)量合格的鋼管樁緩慢置于定位架內(nèi)，待位置測量合格后借助其自身重力使其繼續(xù)下沉，注意樁體垂直狀況，確保其傾斜狀況在誤差允許范圍內(nèi)后，通過低擋振動的方式敲打樁體，使其入土深度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，再通過高擋振動的方式繼續(xù)敲打，直至入土深度達(dá)到最終標(biāo)準(zhǔn)。

4.3.3接樁應(yīng)劃分成多個部分制作，按照設(shè)計規(guī)定各管節(jié)長為12m，可根據(jù)需求變化適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)?shù)撞夸摴芄?jié)段沉樁高度超出樁頂設(shè)計標(biāo)高50～100cm時，應(yīng)先進行接樁，待長度合格后才能繼續(xù)沉樁。接樁使用的鋼管節(jié)段需與正常節(jié)段規(guī)格一致，通過全斷面焊接的形式將其連接起來，還應(yīng)在接頭位置增設(shè)厚度為1cm的方形鋼板。若鋼管型號為A610mm，則需在其周圍均勻焊接3塊鋼板；若鋼管型號為A820mm，則需在接頭位置均勻焊接5塊鋼板。

5結(jié)語

使用“釣魚法”進行施工，可在很大程度上降低因水文分布、氣候變化等因素對項目的干擾。使用該方法建設(shè)水上鋼棧橋，并將其作為作業(yè)平臺進行施工，不僅提升了施工的安全性，還大幅減少成本投入。

參考文獻(xiàn)：

［1］葉羽升.淺談水中臨時鋼棧橋設(shè)計、驗算與施工［J］.中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015（3）：304-305.

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［3］張貴忠.滬通長江大橋橫港沙淺水區(qū)吹填平臺施工方案［J］.橋梁建設(shè)，2015，45（6）：79-83.

作者：王以強 張曉欣 單位：中交第二航務(wù)工程局第一工程有限公司