茅嶺江特大橋鋼棧橋設計和施工技術

李楠

茅嶺江特大橋鋼棧橋設計和施工技術

李楠

當下蓬勃發展的橋梁技術和越來越受國家重視的基礎設施建設使得大型水上橋梁工程數量日益增多。在進行深水基礎施工時，一般需修建棧橋作為運輸通道，并依附棧橋搭設作業平臺，實現由水中作業到陸地作業的轉換。本文針對茅嶺江特大橋的地質及水文條件，介紹了其鋼棧橋的設計和施工技術，以供類似條件下的工程參考借鑒。

一、工程概況

本橋跨越通航航道茅嶺江，且江兩岸分屬防城港和欽州兩市。橋梁范圍DK29+281.512～DK30+895.59，橋梁全長1614.078米，孔跨樣式為m；2個橋臺、共46個墩柱，1.25m樁7380延米/364根；1.5m樁585延米/30根；4#、12#號橋墩下為擴大基礎。水中墩最高為20m（45#墩），最長樁為34m（25#、26#）。本橋主跨主墩為37#、38#墩，橋梁下游約200米處有欽防二級公路橋及既有欽防鐵路橋，通航跨度為80米。按照與既有橋對孔的原則及本河段通航現狀的情況，按通航論證要求采用88米主通航孔。

二、棧橋設計總體方案

本工程河面寬約400米，常水深約7米，潮差約2米。建成后的鋼棧橋橋底標高距高水面約2米，根據現場施工的需要，本工程擬采用施工鋼棧橋。綜合考慮現場地形地貌與荷載使用要求等多種因素后，擬定鋼棧橋的全長約369m，橋面凈寬均為4.5m，縱梁各跨及標準跨徑均為12m。

三、棧橋結構

鋼棧橋結構類型及主要構成材料表

1.樁基礎及下部結構設計

單墩布置單排3根橫向間距2m的鋼管，且用槽鋼進行樁間的水平、剪刀向的焊接工作。并可通過布置排距3米的排架樁支墩來提高便橋的縱向穩定性。

施打鋼管樁時，應嚴格按設計書要求的位置和標高打樁，鋼管樁中軸線斜率應小于1%L且其入土深度必須大于7m。若樁入土深度＜5m，在經過錘擊后不再向下深入，且承受2分鐘樁錘激烈振動錘擊后仍無下沉跡象時，需在分析后采取措施。新橋建成后應拔除鋼管樁。

2.護欄設計

采用直徑5cm的小鋼管做成欄桿進行防護，欄桿沿縱向每1.5米設置1根立柱并在高度方向設置兩道橫桿，其高度為1.2米。

3.橋面設計

橋面采用由5.5mm厚印花鋼板、間距50cm的槽鋼底豎肋及間距30cm的工字鋼底橫肋組成的裝配式鋼棧橋定型橋面板。將制作成型的橋面板用螺栓聯結后放置在縱梁上，橋面欄桿間需要安裝槽鋼。

4.上部結構設計

在縱梁上布置4片橫向形式為90+170+90cm規格為150cm×300cm的貝雷片。貝雷片的整體穩定性、縱向強度及防止滑動的要求可分別由貝雷銷縱向聯結、支撐片橫向聯結和U型鐵件來實現。

5.其他設施

為滿足大橋施工時的水電要求，棧橋上需要設置電纜和供水用管道，并采取防腐涂裝的方法進行保護；欄桿上刷紅白兩色相間的反光漆，防止船樁相撞；橋兩邊設置崗亭，由專人上崗值班，棧橋只允許施工人員上下。

6.鋼棧橋驗算要點

（1）貝雷片縱梁驗算

通過將汽車荷載和縱梁自重加載于鋼棧橋縱梁上后，按照規范規定的靜力計算公式進行驗算，可得出縱梁最大彎矩、縱梁最大強度、縱梁最大剪力及貝雷片縱梁最大撓度的結果均小于容許值。因此茅嶺江特大橋的鋼棧橋縱梁架設符合結構上的要求。

（2）工字鋼橫梁驗算

按二等跨連續梁驗算鋼管立柱，在每跨中作用1個集中力進行驗算車輛荷載加在墩位上并需要計算貝雷片自重，由橫梁均勻地承擔荷載，經過對橫梁強度、支座剪力及撓度進行驗算后，發現橫梁采用的工字鋼可滿足結構使用要求。

（3）鋼管立柱受力驗算

鋼管高度按入土7米計算，鋼管樁長度為18.18m。考慮到茅嶺鄉岸邊與龜墩的實際情況，棧橋不宜過高，鋼管樁長度為14.05米。根據設計圖地質分析，水底為砂層厚度深，摩阻力180Kpa。經計算，鋼管摩擦力計算入土3m即滿足要求，且露出鋼管所受應力小于失穩臨界應力。因此單排3根鋼管立柱可滿足要求。

四、鋼棧橋主要施工技術

1.鋼棧橋施工流程

茅嶺江特大橋的鋼棧橋的施工流程如圖1所示：

圖1 鋼棧橋施工流程

2.下部結構施工

（1）樁的生產制造要求

棧橋的鋼管樁需要分成2節進行加工，此外應根據現場實際情況做節長調整。因為局部沖刷線的存在，為防止樁的制造加工不符合要求，所以生產時應避免樁接頭處于其附近。

（2）樁的運輸要求

為簡化鋼管樁在吊運和安裝中的繁雜過程，出廠前，應在樁上標示出樁的重量、樁的重心和吊車起吊時樁身吊點的位置。選用掛車作為運輸工具將鋼管樁運至現場。

（3）樁的下沉施工要求

施工時采用懸打法。施打樁時應保持連續。因為施打過程中產生的土擾動會有利于樁的繼續下沉，所以懸打法施工中途只允許有短時間的停頓，避免樁下沉困難的情況發生。梁與板施工鋪設完成后，履帶吊前移進行循環施打。

（4）沉樁施工要求及注意事項

①施工過程中應采用灌入度、設計樁長進行雙標準控制。

②每根樁下沉時不可中途間歇時間過長。振動持續時間的長短根據機械與土質的不同在經過試驗后確定。

③振動過程中，樁頭與振動錘間需夾緊，不允許有間隙或者松動，并檢查樁頂是否有損壞或變形，如果有應盡快修復。

④必須精確引導樁的定位，確保樁位的準確性，持續檢測樁的垂直度，且傾斜時應及時牽引校正。

⑤樁與樁間的接頭及所有加長加勁板都須滿焊并且符合設計焊縫厚度要求，質量合格后才能打設鋼管樁。

⑥鋼管樁施工完成后，采用吊機架設主桁縱梁，貝雷桁架分組拼裝好后用汽車運至鋪設位置，吊機起吊安裝形成主桁整體，并與分配梁連結。施工棧橋鋼梁架設詳見圖2：

圖2 施工棧橋鋼梁架設圖

3.上部結構施工

采用38t履帶吊對鋼棧橋上部結構進行施工。

（1）拼裝貝雷梁

一前一后安裝的梁應成直線狀，且貝雷梁的拼裝應按組進行，每次按橫向兩排的形式拼裝一組，貝雷片之間用連接片連接牢固。

（2）架設貝雷梁

完成整跨貝雷梁的安裝需要以下幾個步驟：

第一步：對需要架設貝雷梁的頂橫梁進行準確地測量和定位，在此基礎上再將一組貝雷梁牢固地捆綁在橫梁上；

第二步：焊接限位器，每兩組安裝好的貝雷片之間，用剪刀撐支撐連接；

第三步：重復上述兩步操作，依此類推，最后完成安裝。

（3）安裝型鋼分配梁

為滿足受力要求，用騎馬螺栓固定安裝完成的鋼橫梁的同時，需要保證貝雷梁豎弦桿與橫梁支點兩點重合；再按間距安裝縱梁，吊裝到位后與橫梁接觸點焊接成整體。縱橫梁安裝到位后即可沿橋面縱向鋪設面板，面板與橫梁焊接，最后安裝護欄相關構件、完成油漆涂刷。

4.施工注意事項

（1）樁施工注意事項

需用全站儀對鋼管樁進行平面定位，且平面位置的偏差和垂直度均有明確規定，施工單位應進行嚴格控制。施打鋼管樁后，應立即進行橫向連接、剪刀撐焊接及鋼管平聯工作。為防止船只碰撞事件發生，照明設施需提前安裝，并設置警示標示；為防止傾覆現象發生，需確保鋼管樁間連接穩固。

（2）棧橋施工注意事項

為確保棧橋的整體穩定性，須將承重梁型鋼、分配梁及橋面鋼板等構件全部焊接牢固，且應密切關注并掌握潮汐情況及河床位置的變化，采取相對應的加固措施。

（3）自然災害影響下的注意事項

為確保工程施工安全，避免自然災害如臺風發生時造成人員和施工機械的損失，應采取相應措施保證已施工完成結構的安全。

五、結語

由茅嶺江特大橋施工過程中鋼棧橋發揮的作用可見，在江河中施工特大橋時采用鋼棧橋作為施工便橋是適宜之選。我們只有在實踐中不斷地總結和學習，注重設計與施工之間相輔相成的關系，才能不斷提高自身的設計水平和施工能力。

（作者單位：中鐵十六局集團第一工程有限公司）