蘭州市深安黃河大橋工程鋼棧橋方案比選

顧乾崗

（宏潤(rùn)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，上海市　200235）

蘭州市深安黃河大橋工程鋼棧橋方案比選

顧乾崗

（宏潤(rùn)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，上海市200235）

蘭州市深安黃河大橋工程主橋采用多點(diǎn)步履式整體頂推技術(shù)施工，為了施做河中臨時(shí)頂推墩，需在黃河河道內(nèi)搭設(shè)鋼棧橋作為施工通道及作業(yè)平臺(tái)。深安黃河大橋所處黃河段，水位深、水流急、不通航且河床為板結(jié)卵石層，因此鋼棧橋的搭設(shè)難度較大。列舉兩種鋼棧橋的搭設(shè)方案，通過(guò)技術(shù)、安全和經(jīng)濟(jì)等方面的綜合比選，分析兩種鋼棧橋搭設(shè)方案各自的特點(diǎn)，對(duì)類(lèi)似工程的棧橋選用具有一定借鑒意義。

鋼棧橋；卵石地層；不通航河道

1　工程概述

蘭州市深安黃河大橋主跨156 m，結(jié)構(gòu)形式為下承式蝶形鋼拱疊合梁，采用多點(diǎn)步履式整體頂升滑移技術(shù)進(jìn)行施工。根據(jù)頂推施工要求，需在黃河河道中設(shè)置兩組臨時(shí)頂推墩，頂推墩構(gòu)造為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)+鋼管格構(gòu)柱。

由于該河段不通航，但需保證其足夠的過(guò)水?dāng)嗝妫瑹o(wú)法采用打樁船或筑島法，因此決定從岸邊向河中搭設(shè)鋼棧橋，用作施工通道及作業(yè)平臺(tái)。

根據(jù)頂推墩的位置，要求鋼棧橋的長(zhǎng)度為108 m，如圖1所示。

圖1　鋼棧橋總體布置示意圖

地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，自河床以下100 m范圍內(nèi)均為③5層卵石：雜色，中密—密實(shí)狀態(tài)，磨圓度好，呈亞圓形，分選性差，級(jí)配較差。物質(zhì)成分主要有石英巖、花崗巖及硬質(zhì)砂巖。埋深6～10 m以上，為近代黃河沖積而成（Q4），一般粒徑50～100 mm，最大達(dá)200～300 mm以上，以砂類(lèi)土充填。埋深6～10 m以下，為Q1～Q3沉積地層，一般粒徑50～80 mm，最大達(dá)200 mm以上，砂類(lèi)土充填，泥質(zhì)含量稍高，深部略具微膠結(jié)。

該河段徑流主要來(lái)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變化而異，自黃河上游相繼建成多座水庫(kù)后，對(duì)下游河段洪峰流量的消減作用尤為明顯，黃河水位相對(duì)穩(wěn)定。在100 a一遇的黃河最大流量6 580 m3/s情況下的設(shè)計(jì)水位為1 528.52 m。根據(jù)勘察報(bào)告及項(xiàng)目部一年多的實(shí)地觀測(cè)，了解到本工程主線跨黃河處，黃河河床底標(biāo)高平均約1 515 m，局部約1 513 m，正常最高水位1 527.55 m，施工常水位1 525.5 m左右。

2　鋼棧橋方案設(shè)計(jì)

根據(jù)鋼棧橋上施工時(shí)將承受的荷載，進(jìn)行鋼棧橋構(gòu)造設(shè)計(jì)，按照鋼棧橋主梁構(gòu)造形式不同，擬定兩種鋼棧橋方案：貝雷架棧橋和型鋼棧橋。

2.1方案一：貝雷架棧橋

（2）樁頂蓋梁采用雙拼40 b工字鋼，單根長(zhǎng)6 m，布設(shè)間距與鋼管樁一致。

（3）主梁采用單層雙排不加強(qiáng)型貝雷桁架，設(shè)置450支撐架，橫向6組，組間距0.9 m，跨度3 m、15 m。

（4）橋面采用槽鋼+花紋鋼板，25 b槽鋼槽口向下，橫向間距400 mm。

貝雷架棧橋構(gòu)造如圖2、圖3所示。

2.2方案二：型鋼棧橋

（2）樁頂蓋梁采用雙拼32 b工字鋼，單根長(zhǎng)6 m，布設(shè)間距與鋼管樁一致。

（3）主梁采用32 b工字鋼，橫向布設(shè)12根，間距450 mm，跨度5.5 m。

（4）橋面采用槽鋼+花紋鋼板，25 b槽鋼槽口向下，橫向間距400 mm。

型鋼棧橋構(gòu)造如圖4、圖5所示。

圖2　貝雷架棧橋縱斷面布置示意圖

圖3　貝雷架棧橋橫斷面

圖4　型鋼鋼棧橋縱斷面布置示意圖

圖5　型鋼棧橋橫斷面

3　貝雷架棧橋分析

3.1貝雷架棧橋方案優(yōu)點(diǎn)

（1）充分利用貝雷桁架抗彎性能優(yōu)勢(shì)，棧橋單跨跨度大，在河道中布設(shè)鋼管樁的數(shù)量較少。

（2）貝雷架采用螺栓連接，岸上組拼，整體布跨，并且鋼樁數(shù)量較少，因此搭、拆速度較快。

（3）貝雷架棧橋?qū)Σ牧闲阅芾寐瘦^高，整體用鋼量較少，且搭、拆工效高，因此施工成本較低。

3.2貝雷架棧橋方案缺點(diǎn)

（1）貝雷架梁高較大，為了保證棧橋梁底高出河道正常最高水位，導(dǎo)致橋面標(biāo)高相對(duì)較高。

（2）棧橋跨度大，若要在已完成的棧橋上進(jìn)行鋼管樁插、拔及主梁架、拆，對(duì)起重機(jī)臂長(zhǎng)要求高。

（3）棧橋樁基承載集中，對(duì)單樁的承載力及穩(wěn)定性要求較高。

4　型鋼棧橋分析

4.1型鋼棧橋方案優(yōu)點(diǎn)

（1）型鋼梁高較小，在保證棧橋梁底高出河道正常高水位時(shí)，相對(duì)橋面標(biāo)高較低。

（2）棧橋跨度較小，適合于在已完成的棧橋上，采用普通起重設(shè)備進(jìn)行逐跨搭、拆。

（3）棧橋樁基承載相對(duì)分散，對(duì)單樁的基承載力及穩(wěn)定性要求相對(duì)較低。

4.2型鋼棧橋方案缺點(diǎn)

（1）由于型鋼抗彎性能導(dǎo)致其單跨跨度小，因此需要在河道中布設(shè)較多的鋼管樁。

（2）型鋼棧橋焊接工作量大，且型鋼主梁根數(shù)較多，因此搭、拆速度相對(duì)較慢。

（3）整體用鋼量相對(duì)較大，并且搭、拆工效較低，所以其施工成本相對(duì)較高。

5　鋼棧橋方案比選

深安黃河大橋工程河中棧橋的施工具有以下特點(diǎn)：

（1）由于頂推墩需位于主橋下方，而棧橋是用作頂推墩施工時(shí)的通道及平臺(tái)，因此棧橋搭、拆施工將受到橋下凈空的影響。正常高水位下，橋下凈空約12 m，因此將限制大型起重機(jī)的使用，并要求棧橋頂面標(biāo)高應(yīng)盡量降低。

（2）深安黃河大橋所處黃河河段不通航，無(wú)法采用浮吊等水上施工設(shè)備，因此要求棧橋的搭、拆作業(yè)必須沿著棧橋走向，利用已完成的棧橋進(jìn)行施工。

（3）該段黃河河床均為板結(jié)的卵石層，即使采用大功率的振動(dòng)錘錘擊鋼管樁，也僅能保證鋼管樁的入土深度最大為4～5 m，而接近13 m的水深導(dǎo)致了鋼管樁上端長(zhǎng)度較長(zhǎng)，加之汛期時(shí)可能產(chǎn)生的局部沖刷，因此鋼管樁的穩(wěn)定性較難保證。

因此，根據(jù)上述施工特點(diǎn)，綜合比選兩種棧橋的優(yōu)缺點(diǎn)，可以得出：型鋼棧橋方案在不通航河道且凈空受限制的情況下，因其橋面標(biāo)高較低、單跨跨度小，可以實(shí)現(xiàn)，利用普通起重設(shè)備在已完成的棧橋上，逐跨進(jìn)行搭設(shè)、拆除作業(yè)。并且型鋼棧橋方案的鋼管樁數(shù)量較多，承載分散，降低了單樁承載及穩(wěn)定性的要求，適合于板結(jié)卵石層中鋼管樁入土深度有限的工況。

因此，蘭州市深安黃河大橋工程選用型鋼棧橋方案進(jìn)行施工。

6　結(jié)語(yǔ)

跨河道的橋梁工程施工，往往涉及水中棧橋的搭設(shè)，棧橋搭設(shè)時(shí)除了要經(jīng)濟(jì)性地按照其承載要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要根據(jù)水文地質(zhì)情況、周邊環(huán)境限制、施工機(jī)械選用、搭拆作業(yè)便利性等因素進(jìn)行綜合考慮。

貝雷架棧橋與型鋼棧橋相比具有單跨跨度大，樁基數(shù)量少，搭、拆速度快，施工成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在成樁效果好的通航河道里利用浮吊進(jìn)行長(zhǎng)距離棧橋的施工，其優(yōu)勢(shì)將十分顯著。

蘭州深安黃河大橋工程所處河道，水位深、水流急、不通航且河床為板結(jié)卵石層，因此不利于使用貝雷架棧橋。然而，型鋼棧橋因其較低的橋面標(biāo)高，較短的搭、拆作業(yè)距離，承載分散的樁基礎(chǔ)，更適合于在該工程中應(yīng)用。

蘭州深安黃河大橋工程采用型鋼棧橋，于2012年底黃河枯水期，開(kāi)始棧橋施工，并于2013年底黃河枯水期拆除。棧橋使用期間經(jīng)歷黃河汛期考驗(yàn)，安全可靠地保證了河上施工作業(yè)的順利進(jìn)行，為深安黃河大橋主橋頂推施工提供了有力保障，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

［1］上海市政工程勘察有限公司.蘭州市深安黃河大橋巖土工程勘察報(bào)告［R］.2011.

［2］上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.蘭州市深安黃河大橋工程主橋施工圖設(shè)計(jì)［R］.2011.

［3］JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］GB 50017—2013，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

U448.18

B

1009-7716（2016）06-0073-03

2016-03-23

顧乾崗（1973-），男，浙江寧波人，工程碩士，高級(jí)工程師，從事路橋關(guān)鍵技術(shù)研究與項(xiàng)目實(shí)施工作。