跨河橋梁工程下部棧橋施工技術

申世久

（中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津市 300350）

棧橋在跨河橋梁工程施工中，施工難度比較大，要結合橋梁工程所處地域的水文條件、地質條件等，從實際出發，制定有針對性的施工方案，才能保證施工質量和施工的安全性[1]。棧橋的主要作用是為承擔運輸通道和吊裝平臺，具有安裝拆卸便捷、經濟適用等優勢，被廣泛應用在跨河橋梁施工中，通過棧橋可代替水上船只的運輸及一些機械設備，主要用在施工人員通行、施工材料運輸、結構吊裝、混凝土運行等方面，對提升施工效率，降低施工勞動強度，克服雨季施工難度大有重要意義。基于此，開展跨河橋梁工程下部棧橋的施工技術研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

濱玉公路改建工程還鄉河分洪道大橋橋梁工程位于濱玉公路K33+163處，跨越還鄉河分洪道，橋梁全長247m。橋梁采用先簡支后連續預應力小箱梁結構形式。跨徑布置為：（4×30 m）+（4×30 m）共2聯。

斷面布置：橋梁由左右兩幅橋組成，橋梁整體橫斷面布置為：2 m（人行道）+15 m（機動車道）+0.5 m（防撞護欄）+1.5 m中央分隔帶+0.5 m（防撞護欄）+0.5 m（防撞護欄）+15 m（機動車道）+2 m（人行道），全寬36.5 m。還鄉河分洪道大橋橫截面圖見圖1。

圖1 還鄉河分洪道大橋橫截面圖（mm）

橋梁上部結構：30 m預應力小箱梁，梁高1.6 m，梁頂寬2.4 m，每幅橋中梁4片，邊梁2片，橫向共計布設6片，全橋共計中梁64片，邊梁32片。

橋梁下部結構：下部結構不連接，按照兩幅橋進行設計。0#、8#為雙排8根Φ1.2 m鉆孔灌注樁，其余為3根Φ1.5 m鉆孔灌注樁。橋墩采用樁基接承臺柱形方墩。還鄉河分洪道大橋縱斷面圖如圖2所示。

圖2 還鄉河分洪道大橋縱斷面圖（mm）

2 工程特點和重難點

受到季節性因素的影響，需要本工程在施工中跨年度施工，跨越雨季和冬季。尤其是在雨季，該河流河面水位會上漲1 m～2 m。需要綜合考慮施工總體平面布置和施工順序，主要涉及工程的總體進度及工程成本控制，合理安排各道施工工序和施工進度計劃是施工的核心內容。還鄉河分洪道大橋橋梁工程所在河流段，多年未清淤泥，其底部均有黑色淤泥，平均厚度在3 m～4 m之間，需要管樁插入較大深度，灌注樁護筒插入深度加長和厚度加厚，大大提升了施工的難度。

3 總體施工方案

本工程地處天津市寧河區，按照工程設計形式及交通要求，結合工程總體進度，為保證施工質量，在預訂工期內完成施工任務，需要在橋東側修建施工輔道，橋梁基礎為普通灌注樁形式，并在墩位處修建水中施工平臺，以滿足正常施工作業和施工人員及車輛通行的要求。

輔道作為分洪道兩側河堤的相互連接，搭設寬為6 m，長為300 m，水中部分棧橋的長度超過240 m。在具體施工中，為便于水中下部結構施工，計劃每2排灌注樁之間修建1座施工平臺，共修建40 m長，35 m寬平臺4個；40 m長，10 m寬平臺1個。棧橋及施工平臺示意圖如圖3所示。

圖3 棧橋及施工平臺示意圖（m）

4 下部棧橋施工技術在跨河橋梁工程的應用要點

4.1 鋼管樁受力分析及搭設

施工通道橋極限荷載來源：①混凝土罐車：本工程施工用12 m3混凝土罐車自重20 T，最大載量12方混凝土重量29 T，合計約50 T。②70 T汽車吊：70 T汽車吊自重約70 T。需進行承載力驗算。

現場實際布樁樁距較近，各單樁以均衡受壓狀態進行計算：

最大重量G=70T

平臺承受重量為：g1=G/(12 m×10 m)=0.58T/㎡=6 kN/㎡

工字鋼、方木自重：g2=2 kN/㎡

總驗算荷載：g=1.2(g1+g2)=9.6kN/㎡

單樁受壓力:N=1.1×5×g=53kN

單樁承載力:

式中:P——單樁阻力，kN；U=2.1 m——樁周長；hi=8 m——各土層厚度；fiy=15 kpa——各土層極限摩阻力；（亞黏土層）Ry=800 kpa——樁尖處單位面積極限阻力；（亞黏土層）

P=0.942×8×15+0=113.04 kN

P＝113.04kN＞N=53 kN

鋼管樁單樁承載力滿足結構受力要求。

鋼管樁由螺旋管樁制作而成，制作完成之后，需進行系統檢查，嚴禁存在任何質量缺陷，如裂紋、夾渣等[2]。此外，還要按照工程特性，選擇符合國家標準的焊接材料。為防止鋼管樁在插打過程中產生彎曲變形，可將鋼管樁端部再制作成錐形，提升鋼管樁的剛度和樁端承載力。為保證鋼管樁施工質量，需要嚴格做好以下幾點：

第一，在開始焊接之前，需要結合焊接件實際情況，做好清理工作，保證焊縫周圍約30 cm的區域中沒有雜物。

第二，多層焊效果比較好，因此，在本工程施工中，就采用了此種焊接方法，一層焊接完成后，要進行清渣作業，然后進行下一層焊接，保證焊接質量，盡量錯開焊接接頭。

第三，鋼管樁對口拼裝是焊接的前提條件，為保證焊接質量，盡量選擇埋弧焊，對稱施焊，避免發生焊接變形。

檢查時要保證表面沒有氣孔、裂紋、弧坑、夾渣等。如果存在焊瘤必須用打磨機磨平處理，保證焊縫高度誤差不超過3 mm[3]，鋼管樁管節外形尺寸允許偏差如表1。

表1 鋼管節外形尺寸允許偏差

鋼管樁制作完成之后，需進行檢驗驗收，確認達到設計標準和相關要求之后，才能進行下一道工序施工。

4.2 棧橋支撐體系施工

本工程棧橋支撐體系采用直徑為630 mm的圓管樁作為樁基礎，沿著橋梁縱向每排間距為5 m布置，橫橋向鋼管樁間距為1.2 m，圓管樁因河床斷面變化的影響樁長有可能略有所不同，每排樁的圓管樁按受力相同考慮，每根樁打入河床里土內8.0 m。鋼管樁頂面高于水面2 m，用以在鋼管樁之間焊接剪刀撐，采用16#槽鋼做剪刀撐連接。再考慮到水深及河底下部淤泥層厚度，單根鋼管樁的總長度為20 m[4]。利用震動錘對棧橋樁基礎進行打樁，兩側同步錘擊，確保樁的垂直度，相臨兩樁的接口采用焊接方式，且還須焊接4塊加勁肋對稱布置在焊口兩側，增加穩定性，以防焊口開裂。

棧橋鋼管樁沿橋橫向布置I7b#工字鋼作為主梁布置于每排鋼管樁上，縱梁采用I3a#工字鋼，間距為0.5 m，然后采用Φ22鋼筋將所有縱向工字鋼進行焊接，Φ22鋼筋間距3 m，以保證平臺整體穩定性，最后在工字鋼平面上鋪設20 mm鋼板。鋪設橫梁之前需對所有圓管樁的頂面標高進行統一調整，以減小打樁時的標高誤差，打完樁后在樁頂面割除兩個豁口，并將橫向分配梁放入豁口中[5]，棧橋支撐體系縱斷面圖如圖4。

圖4 棧橋支撐體系縱斷面構造圖

在鋪設之前，對選擇的工字鋼進行詳細檢查，確認達到設計要求之后，才能進行鋪設。如果存在變形、破損、扭曲、缺角等，嚴禁使用，避免影響總體施工質量。結合施工實際，用Φ22的鋼筋加設橫向連接在縱梁工字鋼之間，以防工字鋼傾覆，同時可確保縱梁的穩定。

4.3 棧橋基礎施工

橋梁工程所有基礎都采用直徑為630 mm的鋼管樁施工，長度在12 m～16 m之間，入土深度不得小于8 m，每根鋼管樁之間的橫向間距控制在1.2 m左右，縱向間距控制在5 m左右[6]。橫向頂樁用17b#工字鋼作為橫梁，通過16#槽鋼剪刀撐相互連接，縱向頂面則采用12 m長，I3a#工字鋼交叉擺放作為總梁，工字鋼間距控制在0.5 m左右，頂部用間距為3 m、直徑為22 mm的鋼筋橫向連接，管樁橫向連接示意圖如圖5所示，縱梁橫向連接布置示意圖如圖6所示。

圖5 管樁橫向連接示意圖

圖6 縱梁橫向連接布置示意圖

4.4 棧橋橋面施工

本棧橋最大設計運輸荷載為70 T，橋面寬度為6 m，長240 m。橋面采用6 m×2 m×2 cm鋼板鋪面，采用螺栓固定兩端，連接順暢便橋，以保證行車平穩，順暢通行，工程車輛通行時由信號人員負責指揮通過，不能超過棧橋荷載[7]。護欄用鋼管扶手，焊成1.5 m高的簡易護欄，固定在縱向型鋼上，用黃黑油漆刷好，起到警示作用。鋼管樁平面布置圖如圖7所示。

圖7 鋼管樁平面布置圖（m）

4.5 棧橋荷載試驗

棧橋施工完成后，為了確保承載力達到設計承載力的要求，確保使用安全，對鋼棧橋進行靜載試驗和動載試驗。

根據棧橋設計承載力70 T的要求，靜載試驗采取在一個墩位墩頂，堆放一定數量橋面板，通過計算每片橋面板的重量，按照設計承載力1.5倍堆放荷載[8]。動載試驗通過在棧橋上按照設計荷載標準讓車輛來回試運行。在試驗過程中對棧橋的監控量測，通過反饋的量測數據進行理論分析，判定棧橋的施工安全系數，確保棧橋運行施工過程中的安全。經各項數據對應，棧橋荷載試驗各項數據符合規定標準。

4.6 棧橋沉降觀測

棧橋荷載主要為吊車、混凝土運輸車、鉆機等施工機械設備。在荷載作用下棧橋的沉降及變形通過布設觀測點進行觀測。棧橋共設置觀測點10個，布置于橫梁工字鋼上[9]。棧橋觀測安排：①棧橋施工完畢后，在棧橋上布設觀測點（將鋼筋焊接于工字鋼上），測量各個觀測點標高，記錄標高數據。②每次測量觀測點標高后，將觀測記錄進行統計，根據標高變化判斷棧橋在荷載作用下的沉降量，驗算荷載作用下的穩定性，以確保施工的安全性。

4.7 施工注意事項

首先，為確保鋼管樁施工時樁軸線的精準，樁位順直，單樁樁位把控在5 cm以下。故此，在沉樁時，橋墩處水位深，測量人員采用導向框架控制樁位，并跟蹤放樣，框架樁位要大于樁徑2 cm～3 cm。

其次，沉樁開始時，將樁吊起平穩落水，確保樁軸垂直。其中，若發現樁軸傾斜及樁位偏差較大，需拔樁重打，以確保樁基穩定性。

5 結束語

綜上所述，本文結合工程實例，分析了跨河橋梁工程下部棧橋的施工技術，結果表明，棧橋是跨河橋梁工程施工的主要內容。案例工程棧橋支撐體系采用直徑為630 mm的圓管樁作為樁基礎,縱向每排間距為5 m布置，橫橋向鋼管樁間距為1.2 m,橫向頂樁用17b工字鋼作為橫梁，通過16#槽鋼剪刀撐，經荷載試驗，受力均滿足工程要求，最大限度上保證棧橋施工質量及結構的穩定性，在保證施工效率和安全性的基礎上，降低勞動強度。且為跨河橋梁工程施工積累經驗，值得類似工程借鑒。