淺淡特大橋水上鋼棧橋的設計及施工

狄海飛

(陜西明泰工程建設有限責任公司,陜西 西安 710065)

1 工程概況

(1)吉水贛江特大橋東側橋臺位于吉安市吉水縣肖家村,西側橋臺位于吉安市吉州區文石村南側100m處,是主跨贛江及105國道而建的一座特大橋,中心樁號為K169+121m,全長2019m。橋跨布置為：主橋采用(65+2*100+65)m預應力砼變截面三向預應力連續箱梁,引橋采用三個(4*40)m和六個(5*40)m一聯的先簡支后連續預應力砼T梁,橋面寬28.8m。

(2)本橋共有46個墩臺,主橋主墩(29#～31#墩)采用厚3.0m實體墩,引橋過渡墩(28#、32#)采用厚2.5m實體墩,其他引橋墩(1#～27#、33#～45#)均采用雙柱式墩,基礎采用鉆孔灌注樁基礎,0#、46#橋臺均采用柱式橋臺。其中0#～7#墩位于陸地,8#～13#墩位于贛江水中,14#～19#墩位于贛江桃花島陸地,20#～33#墩位于贛江水中,34#～46#墩位于陸地。

2 鋼棧橋設計

贛江特大橋跨越贛江有1200m,水域面寬約920m,江中桃花島寬280m,修建6m寬水泥路便道,其余搭建鋼棧橋為水上橋梁基礎、下部結構、主橋上部結構施工臨時通道,修建鋼平臺為主橋樁基礎施工平臺。本橋共有20個橋墩位于深水中,只有搭建鋼棧橋做為臨時施工道路,才能開展水上橋墩施工。鋼棧橋分為3段建設,第1段鋼棧橋從7#墩至13#墩,長240m；第2段鋼棧橋從19#墩至30#墩,長480m；第3段鋼棧橋從31#墩至34#墩,長141m；共861m。30#～31#墩留通航道不建棧橋。

2.1 水文、地質、地形情況

(1)第一段水域面寬220m,棧橋長240m,該段河道為贛江一個回水灣,水的流速慢,常水位標高42.8m,水深約4.2m,汛期水位標高在44m～48m之間,粗砂覆蓋層約6.5～8.3m,下臥層為強風化泥粉質砂巖,河床平坦。6#墩與7#墩之間的原地面標高45.8m～46.5m,桃花島原場面標高為48.50m。

(2)第二段、第三段水域面寬680m,第二段棧橋480m,第三段棧橋長141m,主橋30#墩與31#墩之間斷開80m為正常通航口,處于贛江主河道,水流速度快,常水位標高42.8m,水深約6～8.5m,汛期水位標高在44m～48m之間,粗砂覆蓋層4.5～6.5m,29#墩～31#墩位于主航道粗砂覆蓋層只有2.5～3.5m。西岸地面標高47.5m。

2.2 棧橋設計

(1)第一段棧橋K166+412～K168+651.4,采用工字鋼結構,全長240m,架設在大橋右側,橋面寬6m,鋼管樁基礎,共42跨,每跨5.7m共5聯。橋面標高46.5m。

(2)第二段棧橋K168+943.47～K169+423.47,采用321貝雷片裝配式鋼橋結構,全長480m,橋面寬6m,鋼管樁基礎,共40跨,標準跨12.0m,前進方向靠近制動墩為10.5m,每4跨1聯共10聯,架設在大橋的右側,橋面寬6m,橋面標高47.5m。

(3)第三段棧橋K169+503.47～K169+6643.47,采用321貝雷片裝配式鋼橋結構,全長140m,橋面寬6m,基礎為鋼管樁,共11跨,標準跨12.0m,前進方向靠近制動墩為10.5m,共3聯,架設在大橋右側,橋面寬6m,橋面標高47.5m。

2.3 棧橋結構形式

(1)鋼管樁基礎：棧橋鋼管樁基礎分普通墩基礎和制動墩基礎。河床砂礫層覆蓋根據地質報告：均在6.5m～7.1m。考慮到主河道水流影響,不利于鋼管樁穩定,因此橋墩基礎采用單排3根φ630*8mm鋼管樁,管樁之間的中心間距2m；每4跨設一個制動墩,制動墩基礎采用雙排4根φ630*8mm鋼管樁(主河道為6根),管樁之間的中心間距：橫向為2m,縱向為2m。樁間設置剪刀撐,以增加棧橋的整體穩定性。

(2)I45a工字鋼橫梁：鋼管樁樁頂橫向設置2榀并排焊接的I45a工字鋼做為上部結構的墊梁。

(3)貝雷梁主梁：縱向主梁采用3組貝雷梁桁架結構,單組貝雷梁由兩排貝雷片加連接桿件拼裝,貝雷片間中心距0.90m,貝雷梁間距1.1m。

(4)橋面系：貝雷梁上鋪I25a@300mm的橫向分配梁,頂部滿鋪厚度為8mm的花紋鋼板做為棧橋的橋面。

(5)最后安裝Φ48*3.5mm的鋼管欄桿、照明等附屬結構。

(6)第一段主梁采用工字鋼,單排兩根φ630*8mm鋼管樁,中心間距4m。每8跨設計一個制動墩,采用雙排4根φ630*8mm鋼管樁,管樁之間的中心間距：橫向為2m,縱向為2m。

(7)在主橋29#墩、30#墩棧橋左側位置設置20m長5m寬的錯車道,錯車道結構同棧橋。

詳見圖1《第一段棧橋結構設計圖》；圖2《第二段、第三段棧橋結構設計圖》；圖3《主航道棧橋結構設計圖》

2.4 棧橋結構驗算

棧橋結構驗算主要計算鋼結構的強度、剛度、穩定性、鋼管樁承載力能否滿足施工要求,載重以50噸履帶吊+10噸吊重進行荷載驗算,經驗算本棧橋結構設計合理,滿足施工要求。

圖1 第一段棧橋結構設計圖

圖2 第二段、第三段棧橋結構設計圖

圖3 主航道棧橋結構設計圖

3 鋼棧橋施工

根據現場實際情況,采用履帶吊用釣魚法進行鋼管樁施工,用懸臂推出法和釣魚法相結合進行棧橋架設。鋼管樁采用KH500型履帶吊機夾DZ-90型振動錘進行插打。施工機械就位,先將棧橋第一跨鋼管樁打完,然后安裝樁頂橫向墊梁、縱向貝雷梁(第一段棧橋在墊梁上直接安裝40#工字鋼分配梁)和I25a工字鋼@300mm的橫向分配梁,最后滿鋪8mm厚的花紋鋼板做為橋面板。施工機械移位至第一跨橋面適當位置按同樣方法進行下一跨施工。見圖4《棧橋施工工藝流程圖》與圖5《棧橋作業示意圖》。

圖4 棧橋施工工藝流程圖

圖5 棧橋作業示意圖

(1)每排鋼管樁插打完成,經檢查合格后,及時焊好樁頂聯結系。樁頂連接與鋼管樁之間采用焊縫連接,焊縫高度為hf=8mm。一排鋼管樁樁頂測量必須在同一水平面上,樁帽750×750×10mm鋼板與鋼管樁周邊焊接,I45a直接安放在樁帽鋼板上,進行焊接,工字鋼與樁帽鋼板必須密貼。制動墩加焊10#槽鋼斜撐。

(2)縱向貝雷梁的位置需放線確定,以保證棧橋軸線不偏移,縱梁安裝到位后,橫向、豎向均焊定位擋塊及壓板,將其固定在I45a橫梁上。同時為了降低橫向支撐梁和縱向貝雷梁之間的剛性接觸所引起的不良效果,需在貝雷梁和支撐梁之間墊設橡膠支墊,以達到緩沖的目的。第一段棧橋縱向I40a工字鋼每孔13根均勻布置(靠行車道位置加密,其他位置可適當調整間距),工字鋼中間連接采用[16槽鋼@2000mm進行焊接加強。

(3)橫向分配梁的架設、橋面板鋪裝及附屬結構施工；貝雷梁拼裝、架設完成后,在上部安裝I20b工字鋼@300mm的橫向分配梁,然后頂部倒滿鋪厚度為8mm的花紋鋼板做為橋面,如果采用非花紋鋼板,則在鋼板上焊φ16螺紋鋼,間距60cm防滑條。棧橋兩側欄桿高1.2m,縱向間距1.5m,采用φ48×3.5mm焊接鋼管焊接,焊在棧橋I25a工字鋼橫向分配梁上,距分配梁外側25cm位置處,主要電纜設置在棧橋面外側,以減少對交通的干擾。欄桿統一用紅白油漆涂刷,交替布置,達到簡潔美觀。

4 結束語

(1)本工程自2011年8月開始施工,到2011年10月結束,已經正常運行1年多,經受了5次汛期洪水考驗,最大洪峰水位超過棧橋面1.5～2.0m,除主航道局部受損外,其余只有欄桿沖毀,由于主航道河床沖刷嚴重,覆蓋層只有2m多,鋼管樁穩定性較差。雖然對主航道的棧橋鋼管樁進行了抗沖擊設計,但由于洪水的沖擊力與不可預見氣候條件影響,以及經濟的可比性,難于滿足現場客觀因素、非常規氣候與自然條件影響的要求,對今后在贛江流域或其他深水作業的工程項目施工,可以采用在鋼管樁中灌砂同時在鋼管樁周圍堆砌大塊片石用以增強鋼管樁的穩定性。

(2)橋墩樁基鉆孔灌注樁鋼平臺,在整個施工過程中一直處于正常狀態,經受住了汛期洪水的考驗,沒有受到損傷。在設計時將樁基鋼平臺與輔助平臺分開設計與施工,有效避免了相互聯動干擾。

(3)水上作業主要加強安全管理,棧橋平臺欄桿必須牢固,欄桿邊要多放救生圈、救生衣、安全警示標志,派專人日常巡邏維護,汛期24小時值班,隨時掌握上游水庫泄洪量,及時撤出棧橋與平臺上的機械設備與材料。棧橋實行交通管制,機械設備、材料要堆放有序,嚴禁超載、超速。