南坡坪黃河特大橋鋼棧橋工程施工技術(shù)

羅曉剛

(中國中鐵九局集團(tuán)有限公司，沈陽 110036)

1 工程概述

蘭渝鐵路蘭州樞紐南坡坪黃河特大橋位于蘭州市安寧區(qū)和西固區(qū)境內(nèi)。橋址處主要為黃河河床、河漫灘及一級(jí)階地，河床寬約150 m。2#墩在黃河中央，線路與黃河夾角10°。為了修建2#水中墩及上部的連續(xù)梁，解決機(jī)械、物資、施工人員等運(yùn)輸問題，特從南岸修建一座96 m長的施工棧橋。徑流主要來源于上游流域內(nèi)的降雨和冰雪融水。年徑流量隨降雨和氣溫的變化而異。通航流量為4 780 m3/s。十年一遇洪水水位1 539.94 m。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，目前實(shí)測黃河水位1 534.78 m。每天下午4點(diǎn)半上游水電站開始放水，水位增高1.5～2.0 m。設(shè)計(jì)棧橋上部結(jié)構(gòu)底的高程1 539.44 m，高差為4.66 m。

2 總體施工方案

棧橋設(shè)在主橋的左側(cè)，黃河的下游，主橋曲線半徑的外側(cè)。從黃河南岸起，距2#水中墩中心為83.25 m，所以，棧橋設(shè)計(jì)為長96 m、寬5.5 m的直線橋(跨越黃河處河道總寬150 m)，以滿足施工和通航的需求。

棧橋采用鋼棧橋，上部結(jié)構(gòu)采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)采用鋼管樁。橋跨形式采用7×(9 m+3 m)。樁基采用φ630 mm×10 mm螺旋鋼管，樁中心間距4.5 m。為了加強(qiáng)橋體的整體性和穩(wěn)定性，解決鋼管樁無法打入泥巖所產(chǎn)生的不穩(wěn)定性，每墩設(shè)4根鋼管樁，管樁間設(shè)置［22a剪刀撐，平聯(lián)采用φ429 mm×8 mm的鋼管，形成板凳樁結(jié)構(gòu)。樁頂設(shè)兩根I45c工字鋼橫梁，主梁采用單層6排組裝貝雷梁，橫向中心間距90 cm。橋面采用自制橋面板。橋面板每塊寬1.0 m，長5.5 m，沿橋向橫向鋪設(shè)。每塊橋面板縱、橫向設(shè)置3根@300 mm［14a槽鋼，且焊接成整體，上鋪厚10 mm螺紋鋼板。橋兩側(cè)設(shè)高1.4 m的鋼管欄桿，并在欄桿上設(shè)置防護(hù)網(wǎng)。黃河南岸側(cè)棧橋起始處設(shè)C30鋼筋混凝土橋臺(tái)一個(gè)。

3 主要施工工藝

3.1 棧橋下部結(jié)構(gòu)施工

鋼管樁由黃河南岸開始進(jìn)行插打，由50 t履帶吊懸吊90型振樁錘振動(dòng)直接沉樁至設(shè)計(jì)深度。由于本橋址處地質(zhì)條件復(fù)雜，對于深度無法滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，采用水井鉆進(jìn)行引孔施工，直至滿足設(shè)計(jì)要求深度。在插打完的鋼管樁內(nèi)灌注粗砂，灌注高度為鋼管樁在水面以下的深度。每個(gè)樁頂安裝加工好的樁帽，樁帽采用長0.5 m、φ650 mm×10 mm的鋼管，上部焊接厚20 mm，800 mm×800 mm的矩形鋼板，然后外套在鋼管樁上。如鋼管樁插打造成傾斜，需要在安裝樁帽前對鋼管樁頂面進(jìn)行切割整平，使所有樁頂處于同一水平面上。

3.1.1 鋼管樁定位

第一個(gè)墩的四根樁采用全站儀直接放線定點(diǎn)，后面采用兩根I45a工字鋼作為懸挑施工操作平臺(tái)的梁，上面再鋪設(shè)厚10 mm的鋼板，后端用倒鏈固結(jié)在后面的固結(jié)點(diǎn)上，前端焊接一個(gè)擋護(hù)鋼板，防止操作平臺(tái)上滑下工字鋼，造成安全事故。

3.1.2 鋼管樁插打

地勘報(bào)告揭示，河床表層為漂石土，厚3～5 m，極限承載力為850 kPa，其下為弱風(fēng)化泥巖及弱風(fēng)化砂巖，極限承載力450～500 kPa。插打以鋼管樁入土深度及樁端承載力為控制依據(jù)。若鋼管樁達(dá)到設(shè)計(jì)高程，但貫入度異常時(shí)，則需連續(xù)沉樁。沉樁時(shí)，應(yīng)停錘一段時(shí)間再復(fù)打。振動(dòng)時(shí)間的控制:每次振動(dòng)時(shí)間應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況及振動(dòng)能力的大小，通過實(shí)地試驗(yàn)決定，一般不宜超過10～15 min。振動(dòng)時(shí)間過短，則對土的結(jié)構(gòu)未徹底破壞，振動(dòng)時(shí)間過長，則振動(dòng)機(jī)的部分零件易于磨損。樁插入時(shí)的垂直度偏差不得超過0.5%。插打完鋼管樁后，在樁內(nèi)灌注M15水泥砂漿，灌注高度為鋼管樁進(jìn)入河床以下的深度，然后在上面填中粗砂及軟石，直至管口。鋼管樁插打到位后，割除多余管樁，如鋼管樁頂面低于設(shè)計(jì)高程，則接樁;反之，則截樁。

接樁:鋼管樁對接時(shí)先在鋼管內(nèi)設(shè)置內(nèi)襯貼板，然后焊接對接焊縫，再沿樁周圍均勻加焊六塊加勁鋼板，以增強(qiáng)鋼管樁整體剛度。其對接形式見圖1。

圖1 鋼管樁接樁示意(單位:mm)

鋼管樁對口拼裝時(shí)，相鄰管節(jié)的焊縫必須錯(cuò)開D/8以上(D為樁徑)。管節(jié)對口拼裝檢查合格后，應(yīng)進(jìn)行定位點(diǎn)焊，點(diǎn)焊高度應(yīng)小于設(shè)計(jì)焊縫的2/3，點(diǎn)焊長度宜取40～60 mm，點(diǎn)焊時(shí)所用的焊接材料和工藝應(yīng)與正式施焊時(shí)相同，點(diǎn)焊時(shí)的缺陷應(yīng)及時(shí)鏟除。對接管端環(huán)縫應(yīng)對稱施焊，防止焊接變形，減少次應(yīng)力。

截樁:在鋼管樁上以四點(diǎn)法定出設(shè)計(jì)高程線，然后用氣割將設(shè)計(jì)高程線以上的鋼管樁割去。在接樁及截樁過程中，人員及機(jī)械可通過吊車的吊籃或租用小型船只運(yùn)輸。

3.1.3 平聯(lián)施工

鋼管樁插打完畢后，即進(jìn)行鋼管平聯(lián)及剪刀撐的焊接。此連接采用掛4個(gè)吊籃于4個(gè)鋼管樁處，施工人員站在吊籃內(nèi)，吊車配合調(diào)運(yùn)鋼管。鋼管連接擬用直徑為φ429 mm的鋼管進(jìn)行連接。由于鋼管樁的施打存在一定誤差，因此，用于連接的鋼管下料長度要根據(jù)鋼管樁間實(shí)測長度而定。

3.2 棧橋上部結(jié)構(gòu)施工

上部結(jié)構(gòu)的施工主要采用50 t履帶吊組拼。上部結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)主要包括2I45c工字鋼樁頂橫梁安裝、貝雷架安裝和橋面板鋪設(shè)。在上部結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)過程中，著重控制結(jié)構(gòu)件相互間的栓結(jié)以及焊接質(zhì)量。樁頂橫梁采用2I45c工字鋼，工字鋼底面與樁頂鋼板焊接，且每側(cè)加三道肋板進(jìn)行焊接。若由于安裝誤差造成樁頂橫梁與鋼板間不能緊密接觸時(shí)，則采用加墊薄鋼板或鋼楔等方法進(jìn)行施焊調(diào)平處理。

3.2.1 棧橋貝雷桁架施工

鋼管樁插打到位、樁頂分配梁及鋼管樁剪力撐安裝完成后，利用履帶吊機(jī)整體吊裝貝雷桁架。橫橋向貝雷片為6排，間距90 cm，采用標(biāo)準(zhǔn)90撐架進(jìn)行聯(lián)結(jié)。貝雷片與樁頂橫梁之間采用型鋼限位器固定，每排桁架梁之間采用斜桿連接，以將6排貝雷片連成整體。貝雷片分跨分組在陸地組拼成桁架梁后，運(yùn)輸至現(xiàn)場安裝。貝雷桁架安裝時(shí)，利用測量儀器在樁頂分配梁上精確標(biāo)示出支座中心線，安裝橡膠墊塊，利用履帶吊機(jī)吊裝就位，并與樁頂分配梁連接牢固。

3.2.2 橋面系的安裝

每塊橋面板縱向設(shè)3根［14a槽鋼，橫向設(shè)3根［14a槽鋼，間距300 mm，縱橫向槽鋼焊為整體，上鋪厚10 mm螺紋鋼板;橋面板在岸上加工，運(yùn)輸車運(yùn)至安裝位置。主梁安裝完成后，在主梁上安裝橋面板，橋面板與桁架以螺栓連接。鋼板之間應(yīng)預(yù)留足夠的焊接位置，以確保面板與［14a槽鋼的施焊空間。

棧橋欄桿立柱采用高1.4 m、φ48 mm的鋼管制作，每3 m設(shè)置一道。棧橋欄桿水平向設(shè)置4道，頂端為φ48 mm的鋼管，其余三道采用 φ16 mm鋼筋焊接在立柱上。立柱焊接在一塊厚16 mm的鋼板上，與橋面系形成栓接。

4 結(jié)語

通過對鋼棧橋從下部結(jié)構(gòu)到上部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析，棧橋具有構(gòu)造簡單，施工方便靈活，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全可靠，具有一定的剛度，操作方便，自重輕，整體變形小等特點(diǎn)，對今后黃河中棧橋施工有一定的指導(dǎo)意義，為主橋高質(zhì)量地提前完工提供了技術(shù)保障，從而創(chuàng)造了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］中華人民共和國鐵道部.TB10002.2—2005 鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［2］中華人民共和國交通部.JTJ041—2000 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2000.

［3］中華人民共和國交通部.JTJF80/1—2004 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:人民交通出版社，2004.