雙層鋼桁梁橋面U肋集水槽施工技術

張科龍 ZHANG Ke-long；周勝利 ZHOU Sheng-li；劉洋 LIU Yang

（中建三局第一建設工程有限責任公司，武漢 430040）

0 引言

城市高架橋排水系統設計方案應選擇方便養護、維修。城市橋梁橋面排水系統作為附屬結構，質量容易出現病害，需從設計、施工、養護等方面制訂相應對策。對跨越飲用水源等敏感水體高速公路橋梁應急排水系統應結合橋梁主體設計提前進行規劃、設計，在常規直排方式的基礎上，增加橋面雨水徑流收集、排除的縱向排水管和妥善收集危險化學品事故徑流的收集池。高速公路混凝土橋梁排水設計時應注重防水與排水的相互結合，嚴格把控施工質量，能保證橋梁排水系統效用優良。大跨徑市政超寬鋼結構橋梁橋面排水系統融入到橋梁結構體系中，既不影響橋梁的整體景觀效果，又能有效地解決橋面排水問題。

武穴長江公路大橋，主橋鋼箱梁寬度38.5m，雙向橫坡2%，最大縱坡2%。鋼結構橋梁排水，在主梁橫斷面兩側風嘴中各設置1條通長U形肋集水槽，材質為321-Q345qD，U肋單面焊，U肋嵌補，2mm不銹鋼襯墊，全熔透。集水槽U肋及對應橋面板材采用321-Q345qD不銹鋼復合鋼板，其中集水槽U肋由基層（Q345qD，8mm）+復層（321奧氏體不銹鋼，3mm）組成，總厚度11mm；集水槽U肋對應的橋面板由基層（Q345qD，10mm）+復層（321奧氏體不銹鋼，3mm）組成，總厚度13mm；制造時，不銹鋼復層均應置于U肋內側。橋面開孔，出水口在端部接排水管子落下。伍家崗長江大橋，主橋鋼箱梁橋面寬度34.7m，雙向橫坡2%，最大縱坡1.5%。U形肋集水槽，設置在主梁橫斷面人行道中各設置1條通長U形肋集水槽，材質345qD，同橋梁主體材質。灞河元朔大橋，主橋鋼箱梁橋面寬度56m，雙向橫坡1.5%，最大縱坡3.983%。分別在人行道、護索區、非機動車道、行車道、分離帶中設置豎直排水管，穿透梁體，將橋面雨水直排。

鋼結構橋梁橋面排水和結構融合，既能完成危化品泄漏及污水應急排水，又能完成常規雨水排水。在已有橋面排水系統研究和實踐的基礎上，結合贛州蟠龍大橋項目，對跨水廠飲用水水源地橋梁排水系統進行系統研究，以達到更好的排水效應。

贛州蟠龍大橋為雙層布置的鋼桁架矮塔斜拉橋，全長396m，橋跨布置為54m+63m+108m+108m+63m，跨章江約300m河道，最大水深約5.6m。橋梁雙向橫坡2%，單向縱坡0.5%。（圖1、圖2）

圖1 橋型布置圖

圖2 鋼桁架橫向布置圖

蟠龍大橋橋面采用有組織收集集中排水方式。

1 鋼桁梁橋面排水設計

1.1 總體規劃

橋面收集排水主要是對常規降雨、橋面日常沖洗、事故車輛泄漏沖洗的污水進行收集排水，避免將其直接排放到江中造成污染。為防止橋面危化品泄漏及污水流入章江，通過橋面橫坡和縱坡將橋面污水及初期雨水引入到U肋集水槽中，雨污水通過U肋集水槽流入端部橋墩，通過橋墩豎向排水管引入污水處理池。當遭遇特大暴雨時，為防止橋面積水造成對行車安全的不利影響，部分雨水可由設置在縱向排水槽內側護欄上的溢水口直接排放至江中。

1.2 細部設計

橋面縱向排水管采用頂板最邊緣的U肋空間進行排水。U肋排水管正上方橋面板開橢圓形孔洞，將匯集于排水溝的雨水匯入U肋，U肋內部襯砌3mm厚不銹鋼防止U肋銹蝕，橋面板開孔按上層橋面板構造圖執行，開孔對應位置的不銹鋼板開孔。U肋集水槽內襯3mm不銹鋼鋼板，頂板和U肋集水槽全覆蓋，材質06Cr18Ni11Ti。U肋集水槽主體板厚8mm，材質06Cr18Ni11Ti。

P19橋墩處豎向排水管，將U肋雨水從端部引入，為DN300給水涂塑復合鋼管（基管?325×8為Q235B無縫鋼管）。車行道鋪裝邊沿采用預制樹脂混凝土排水溝（250×100），沿橋梁縱向通常布置。

過江橋梁設置污水及初期雨水的收集排水系統，收集后的橋面雨（污）水統一接入兩岸事故水收集池后接入道路市政雨水管網。贛州蟠龍大橋通過橋面集中排水系統，在南北兩岸分別設置一個事故應急池。1座位于河道西北側橋梁南側，新建事故應急處理池1座（內外涂防腐），有效容積約160m。1座位于河道東南側橋底，新建事故應急處理池1座（內外涂防腐），單座有效容積約159m。結構為鋼筋混凝土自防水池體結構，混凝土強度C35，抗滲等級P8。在交通事故發生時，可通過此系統回收散至路面的危險品。（圖3）

圖3 橋面排水布置圖

2 鋼桁梁U肋集水槽制造

2.1 不銹鋼U肋集水槽制作

面板長度劃分為9000mm一節，不銹鋼U肋劃分為8540mm一節，對接處預留460mm嵌補段，現場工地安裝。（圖4）

圖4 不銹鋼U肋嵌補大樣圖

采用等離子切割機將不銹鋼板下料為板條，并采用刨邊機開設好坡口，最后上折彎機制作為U肋。不銹鋼U肋長邊方向坡口開設角度為37°，兩端坡口開設角度為20°。

2.2 3mm不銹鋼內襯制作

不銹鋼內襯劃分為8740mm一節，對接處預留260mm嵌補段，現場工地安裝。

不銹鋼內襯由U形肋和板條組成，通過通長單面角焊縫將U形肋與板條焊接成為密封的管道。（圖5）

圖5 不銹鋼內襯大樣圖

2.3 面板單元件制作

面板采用激光下料，在不銹鋼U肋對應位置割除泄水孔，對接縫處面板預留50mm不切除保持其整體性不變形。先組裝3mm不銹鋼內襯，并完成其與面板的角焊縫。再組裝8mm不銹鋼U肋，并完成其與面板的部分熔透焊縫，熔深80%。采用不銹鋼藥芯焊絲E309LT1-1 ?1.2，CO氣體保護焊焊接。面板翻身后，對泄水口與不銹鋼連接處采用角焊縫圍焊。（圖6-圖9）

圖6 不銹鋼內襯組裝

圖9 不銹鋼內襯與泄水孔連接

3 鋼桁梁橋面排水施工

3.1 U肋集水槽施工

鋼桁梁匹配總裝后，帶挑臂單元件安裝完成后，進行不銹鋼U形集水槽施工。首先采集對接口嵌補數據，再根據數據匹配下料現場不銹鋼U肋和不銹鋼內襯，從而保證匹配性。將面板泄水孔對應位置的面板和不銹鋼內襯割除并清理。下料完成后，先進行3mm內襯安裝和焊接，再進行8mm不銹鋼U肋安裝和焊接，割除不銹鋼內襯與泄水孔連接處。排水U肋嵌補段焊接須等強對接焊。

圖7 不銹鋼U肋組裝

圖8 不銹鋼U肋船焊接頭

3mm不銹鋼內襯板在節段對接處嵌補段內進行環焊，要保證嵌補段處的密封防水性能良好。

圖10 不銹鋼U肋工地接頭形式

3.2 排水管施工

在主橋大里程設置端頭，采用300方管連接不銹鋼U形肋積水槽和漏斗形匯水口。DN300豎向排水管結合彎管接頭排入路面高于路面30cm的有壓井。

墩內固定排水管用預埋件沿排水管每1m設置一個。U肋排水溝端部采用定制鋼管接入帶漏斗形泄水口的豎向泄水管中。

預制樹脂U型排水溝沿護欄內側邊緣平行設置，頂部設置蓋板。預制樹脂U型排水溝底部設置開孔，排水管底部鋼板面板開橢圓形孔洞，利用底部U肋進行縱向排水。

3.3 事故應急池施工

為增強水池混凝土抗滲能力，抗滲混凝土中要求參加高效抗裂型防水劑。混凝土結構拆模不得少于5天。混凝土達設計強度前應有專人定時認真灑水養護，灑水養護時間不得少于14天，水池不得長期在干燥環境下暴曬，以防止干縮裂縫的產生。構筑物（水池）混凝土達到設計強度100%后，應抓緊做好試水試驗。試水合格后盡量及時回填外側土方，基坑回填土應分層夯實，回填土壓實系數與周邊路基壓實度保持一致。回填外側土方宜結合周邊道路、綠化要求同時進行。

4 結語

①橋面縱向排水管采用橋面系U肋代替，由3mm不銹鋼內襯和8mm不銹鋼U肋組成的封閉管道，能夠很好地解決景觀和應急排水的需求。②跨水廠取水口水源地雙層鋼桁梁三矮塔斜拉橋排水系統設計、制作及施工，可為類似橋梁項目借鑒和參考。