萬能桿件棧橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

付祥能

（重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 400021）

施工棧橋是跨江河橋梁施工中的重要人員、物質(zhì)運(yùn)輸通道，常用的棧橋形式有鋼棧橋、貝雷梁棧橋和萬能桿件棧橋等，本文結(jié)合工程特點(diǎn)闡述了嘉陵江跨江大橋施工中萬能桿件棧橋的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。

1 背景工程簡介

重慶高家花園嘉陵江大橋復(fù)線橋工程為嘉陵江上在建橋梁，橋梁主跨140m+240m+140m，為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋，主橋P9#、P10#為主墩，P8#墩為沙坪壩岸交界墩，其中P9#主墩位于嘉陵江中心地帶偏沙坪壩岸，P8#墩為沙坪壩岸邊，為解決嘉陵江漲水以及三峽庫區(qū)蓄水時(shí)P9#主墩施工，施工考慮在2014年2-5月枯水期在高家花園復(fù)線橋上游P9#墩至沙坪壩岸沙濱路之間修建施工棧橋，施工棧橋全長174m，在沙濱路開口連接棧橋。

P9#墩橋位枯水期處于河漫灘上，施工設(shè)備可從磁器口直接到達(dá)P9#墩處，同時(shí)可利用枯水期在河漫灘上將施工棧橋形成。

2 棧橋設(shè)置目的

為滿足P9#墩在洪水期的施工需要，需設(shè)置棧橋到達(dá)P9#墩，棧橋標(biāo)高與沙濱路高度一致，棧橋主要用于材料儲(chǔ)備、加工制作、維修處理、材料設(shè)備運(yùn)輸、施工人員通行等[1]。棧橋采用鋼結(jié)構(gòu)材料，經(jīng)過方案比較確定，采用萬能桿件桁架連續(xù)結(jié)構(gòu)能達(dá)到大跨度布置，減少棧橋基礎(chǔ)施工和棧橋鋼管立柱施工量，節(jié)約工期[2]。棧橋橋頭采取加寬布置，用于車輛臨時(shí)停靠及材料儲(chǔ)備堆放和加工場地。

3 棧橋設(shè)計(jì)

施工棧橋平行于高家花園復(fù)線橋，位于P8～P9#墩上游側(cè)，復(fù)線橋橋軸線距離棧橋中心線25m，棧橋設(shè)計(jì)起點(diǎn)為K10+323，設(shè)計(jì)終點(diǎn)為K10+497，全長174m，最大跨徑為32m，橋面寬6m。上部結(jié)構(gòu)主要由2m桁高萬能桿件、分配梁、δ=0.012m橋面板、欄桿扶手繩等組成，下部結(jié)構(gòu)主要由準(zhǔn)1.5m鉆孔灌注樁、準(zhǔn)1.02×0.012m鋼管立柱，準(zhǔn)0.63×0.01m鋼管立柱組成。

為方便通行，棧橋與沙濱路頂面接順，棧橋橋面標(biāo)高控制為195.59m，施工常水位為169.9m，50年一遇洪水位為185.9m。由于現(xiàn)場無臨時(shí)設(shè)施布置場地，為滿足施工需要，將棧橋前端近30m兩側(cè)擴(kuò)寬改造為30×16m材料轉(zhuǎn)運(yùn)、存放、加工平臺(tái)，末端近30m兩側(cè)擴(kuò)寬各2m作為臨時(shí)存放場地。

根據(jù)使用功能需要，前端平臺(tái)萬能桿件節(jié)點(diǎn)上布置兩次分配梁后再鋪設(shè)鋼板形成平臺(tái)面；棧橋標(biāo)準(zhǔn)段僅考慮于中部節(jié)點(diǎn)板上布置u71mn重軌供平車移運(yùn)，外側(cè)各2m鋪設(shè)木枋、鐵絲網(wǎng)僅供施工人員通行；末端兩側(cè)各擴(kuò)寬2m臺(tái)面則同前端平臺(tái)臺(tái)面布置一致，用于臨時(shí)材料堆放。見圖1、圖2。

4 棧橋計(jì)算

4.1 計(jì)算模型

棧橋主體結(jié)構(gòu)采用MIDAS有限元軟件取最大跨徑的連續(xù)3跨進(jìn)行建模分析，其中鋼管立柱及橫聯(lián)斜撐、分配梁、軌道等模擬為一般梁單元，萬能桿件采用螺栓連接，模擬為桁架單元[3]，結(jié)構(gòu)模型如圖3。

4.2 計(jì)算荷載

圖1 棧橋立面布置圖

圖2 棧橋平面布置圖

圖3 棧橋連續(xù)最大三跨模型圖

（1）結(jié)構(gòu)自重由材料屬性與環(huán)境重力加速度自動(dòng)施加。

（2）平車按移動(dòng)荷載以車道荷載施加于車道梁上，合計(jì)294kN。

（3）作用于萬能桿件上的風(fēng)荷載按實(shí)際迎風(fēng)面計(jì)算折減后作用于桁架節(jié)點(diǎn)上，合計(jì)225 kN；作用于立柱上的風(fēng)荷載按水面上立柱迎風(fēng)面計(jì)算折減后作用于立柱上，合計(jì)91 kN。

（4）流水作用按設(shè)計(jì)流速與相關(guān)規(guī)范計(jì)算后作用于水面下部分立柱。

（5）人群荷載按1 kN/m2取值。

（6）端部堆載按0.5 kN/m2布置于前端加寬段棧橋兩側(cè)各2m寬橋面上。

4.3 計(jì)算結(jié)果（見表1）

通過計(jì)算分析，該棧橋其結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性均滿足施工需要，并有一定安全貯備，棧橋在焊接拼裝過程中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，符合相關(guān)規(guī)定；同時(shí)應(yīng)隨時(shí)注意觀察基礎(chǔ)周圍的沖刷情況，若出現(xiàn)較大沖刷，需拋塊石進(jìn)行防護(hù)，嚴(yán)格控制橋面上平車的載重和行車速度并注意水中的漂浮物對(duì)鋼棧橋的影響，避免漂浮物堆積在鋼管樁基礎(chǔ)上游，若有則及時(shí)清除，以免對(duì)鋼棧橋造成較大的側(cè)壓力，威脅鋼棧橋的使用安全；為預(yù)防施工棧橋遭船舶撞擊，在棧橋上游設(shè)置巡邏船日常巡視，如發(fā)現(xiàn)問題船舶或大型漂流物及時(shí)采取預(yù)防措施，并于水面以上3m立柱部分灌沙以提高抗沖擊能力。

表1 棧橋主體結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果表

5 棧橋施工

5.1 工藝流程（見圖4）

圖4 工藝流程

5.2 棧橋樁基礎(chǔ)施工

由于枯水期棧橋基礎(chǔ)位于河漫灘上，施工棧橋混凝土樁基礎(chǔ)考慮采用旋挖鉆孔法機(jī)械成孔以節(jié)約工期[4]。旋挖鉆孔機(jī)械為成套整機(jī)設(shè)備，體積較為龐大，鉆機(jī)由機(jī)身主體、液壓桿、導(dǎo)向架、鉆桿、鉆頭等組成，每臺(tái)鉆機(jī)自重約80t。可完成自行行走、對(duì)中、調(diào)整垂度、鉆進(jìn)、出渣、清孔等全部成孔動(dòng)作，經(jīng)棧橋樁基礎(chǔ)施工實(shí)踐證明，采用旋挖鉆孔僅需5h即可成孔一根樁。

其造孔原理是采取鉆桿的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆頭的旋轉(zhuǎn)，將樁孔內(nèi)巖體進(jìn)行切削磨碎，對(duì)磨碎的巖體碎削通過進(jìn)入鉆頭套筒內(nèi)，隨鉆桿提升孔外后進(jìn)行卸渣，如此反復(fù)鉆進(jìn)、出渣，最后形成樁基的造孔。

棧橋樁基礎(chǔ)鋼筋采取現(xiàn)場就地綁扎，汽車起吊安裝，采用商品混凝土罐車進(jìn)行混凝土運(yùn)輸，直接運(yùn)至樁基礎(chǔ)下料點(diǎn)下料，采用漏斗結(jié)合導(dǎo)管進(jìn)行混凝土下料澆筑。

5.3 棧橋鋼管立柱及橫聯(lián)、斜撐安裝

完成棧橋混凝土樁基礎(chǔ)施工后，在混凝土樁頂面預(yù)埋件上焊接鋼管立柱，鋼管立柱施工采用履帶吊及塔吊（P9#主墩及P8#墩塔吊已安裝）等吊裝設(shè)備進(jìn)行安裝，鋼管立柱的接長均采用法蘭連接方式。鋼管立柱的施工精度要求為：平面位置偏差±10cm；傾斜度≤1%。鋼管立柱的最終長度將根據(jù)鋼管立柱設(shè)計(jì)頂標(biāo)高進(jìn)行控制。

相鄰兩排鋼管立柱完成安裝后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行橫聯(lián)及斜撐安裝，橫聯(lián)采用直徑630mm、壁厚10mm鋼管，斜撐采用直徑315mm、壁厚8mm鋼管。橫聯(lián)及斜撐鋼管設(shè)置的目的主要是提高支架的整體穩(wěn)定性，橫聯(lián)設(shè)置的間距應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工。橫聯(lián)、斜撐鋼管具體施工方法為：在后場將橫聯(lián)、斜撐鋼管按照?qǐng)D紙尺寸下料，并將其一端按鋼管立柱的弧度要求下料，同時(shí)按照鋼管立柱的弧度準(zhǔn)備哈佛板；在前場施工中，首先將下好料的一端與鋼管立柱按設(shè)計(jì)位置對(duì)好位焊接，然后用哈佛板將另一端與鋼管樁焊接。橫聯(lián)、斜撐鋼管與鋼管立柱焊接形成為全周連續(xù)角焊縫，焊角高度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。特別應(yīng)注意橫聯(lián)、斜撐與鋼管立柱的焊接質(zhì)量。

5.4 棧橋樁頂分配梁安裝

樁頂承重分配梁形式采用2I45b型鋼，樁頂分配梁與立柱和萬能桿件接觸處均設(shè)有加勁板，首先在后場按圖紙長度下好料，將加勁板焊接好，制作成完整的樁頂分配梁，然后車運(yùn)至施工地點(diǎn)，采用履帶吊將分配梁吊至樁頂位置。

5.5 棧橋上部萬能桿件拼裝

棧橋上部結(jié)構(gòu)采用萬能桿件形式，萬能桿件主要施工方法為在棧橋下河壩上將萬能桿件拼裝成一定單元體后吊裝和人工散拼兩種方式完成，單元體構(gòu)件視重量采用1～2臺(tái)汽車吊機(jī)進(jìn)行吊運(yùn)安裝。采取單元體桁梁節(jié)段，最大吊裝重量約20t，可采用2臺(tái)吊機(jī)共同安裝完成。不能直接吊運(yùn)到位的單元體桁梁節(jié)段，需采取橫移方式就位，采取人工散拼完成的部位，主要在梁端和吊裝單元體間橫聯(lián)及主梁橫向懸臂處。萬能桿件拼裝完成后進(jìn)行上部小分配梁安裝，平車軌道安裝以及安全防護(hù)設(shè)施安裝等，主要采用汽車吊將各構(gòu)件吊裝到位，然后按圖紙要求進(jìn)行安裝。棧橋上部萬能桿件安裝順序從沙濱路至P9#墩方向。

5.6 棧橋焊接施工

棧橋的焊接質(zhì)量為棧橋施工控制重點(diǎn)，直接影響棧橋的質(zhì)量和安全。

（1）柱腳錨筋應(yīng)采取在環(huán)板上打孔，鋼筋穿孔塞焊，同時(shí)在鋼筋與環(huán)板下采取貼腳焊接，焊縫高度應(yīng)不小于10mm。

（2）環(huán)板采用分塊對(duì)接方式的，對(duì)接焊接質(zhì)量必須符合要求。

（3）鋼管立柱所有勁板應(yīng)與鋼管及環(huán)板貼角焊接，焊接高度不小于10mm。

（4）樁頂分配梁應(yīng)按圖紙要求焊加勁板，采用貼角焊縫，焊縫高度不小于8mm。

（5）每間隔1m于樁頂分配梁上下翼板各設(shè)置一塊綴板，綴板與分配梁翼板采用貼角焊接，焊縫高度不小于8mm。

（6）萬能桿件上鋪設(shè)的上、下層分配梁接觸處焊接牢固，以防分配梁滑動(dòng)。

（7）分配梁上鋪設(shè)的鋼板與分配梁之間焊接連接，同時(shí)鋼板與鋼板之間也應(yīng)焊接連接。

6 結(jié)語

通過對(duì)棧橋設(shè)計(jì)及施工方面的闡述，使人們認(rèn)識(shí)到萬能桿件棧橋的優(yōu)點(diǎn)，其采用萬能桿件作主桁在該工程中跨度達(dá)到了32m，相比其它類型的棧橋主桁跨度更大，節(jié)約了棧橋基礎(chǔ)和鋼管立柱。對(duì)其它工程設(shè)置棧橋提供了經(jīng)驗(yàn)及施工方法。

[1]梁安東，黃亦何，周鵬.鋼棧橋施工技術(shù)探討[J].城市建設(shè)理論研究，2012（10）.

[2]李宗長，唐宏路，緱勇.巴東長江公路大橋北岸棧橋方案設(shè)計(jì)與施工[J].世界橋梁，2004（4）.

[3]邵旭東.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2007

[4]交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊(cè)·橋涵（下冊(cè)）[M].北京：人民交通出版社，2007.