龍溪高架特大橋臨時(shí)鋼棧橋施工技術(shù)研究

曾祥澤，呂 敏，劉 崢，曹璀璨

(廣西桂鹿高速公路有限公司，廣西 南寧 530022)

0 引言

隨著我國(guó)橋梁工程技術(shù)的不斷發(fā)展和施工工藝的不斷創(chuàng)新，越來(lái)越多的橋梁需跨越江河湖海。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保水保越來(lái)越重視，人們的水土保護(hù)意識(shí)也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的筑島施工工藝也逐漸被棄用，臨時(shí)鋼棧橋作為水中橋梁基礎(chǔ)施工的運(yùn)輸通道及施工平臺(tái)逐漸被廣泛使用。本文以G72泉州至南寧高速公路桂林至柳州段改擴(kuò)建項(xiàng)目中龍溪高架特大橋臨時(shí)鋼棧橋施工的成功實(shí)施為背景，重點(diǎn)介紹了在深水淺覆蓋層斜巖的地質(zhì)條件下，鋼棧橋鋼管樁設(shè)計(jì)及加固等施工工藝，總結(jié)出該地質(zhì)條件下的相關(guān)技術(shù)要求。

1 工程概況

龍溪高架特大橋?yàn)楸卷?xiàng)目全幅新建主線橋梁，位于路線前段，左幅全長(zhǎng)1 208.5 m，右幅全長(zhǎng)528.5 m。橋梁上部結(jié)構(gòu)由40 m T梁構(gòu)成，灌注樁基礎(chǔ)，鄰近龍溪水電站，其中左幅7#～18#墩共計(jì)34根樁基處于洛清江中，施工需搭設(shè)鋼棧橋。

1.1 氣象條件

本項(xiàng)目所處地區(qū)屬于低緯度地區(qū)，整體為亞熱帶季風(fēng)氣候，一年四季氣候較為溫和，全年降雨多，無(wú)霜期長(zhǎng)，光照十分充足，熱量豐富，四季分明，且雨熱基本同季，具有十分優(yōu)越的氣候條件。該地區(qū)年平均氣溫約19.1 ℃。整體上看7、8兩月天氣較為炎熱，平均氣溫約28 ℃，1、2兩月較為寒冷，平均氣溫約9 ℃，最低氣溫偶爾達(dá)到0 ℃以下；平均每年降水日數(shù)在166 d左右，最長(zhǎng)連續(xù)降水日數(shù)30 d，年平均降雨量1 887.6 mm，年平均相對(duì)濕度為76%。全年以偏北風(fēng)風(fēng)向?yàn)橹鳎骄L(fēng)速為2.2～2.7 m/s，年平均日照時(shí)數(shù)為1 447.1 h，平均氣壓為995.1 hPa。3～8月為當(dāng)?shù)赜昙荆邓空既杲邓偭康?5%～79%，9月至次年2月為旱季(平均月降水量<100 mm)，降水量占全年降水總量的21%～25%。多年平均無(wú)霜期為313 d，絕大部分年份為300 d以上。每年都有霜期出現(xiàn)，一般都出現(xiàn)在12月至次年2月期間，也有個(gè)別年份出現(xiàn)在11月份和3月份。影響項(xiàng)目的主要?dú)夂驗(yàn)?zāi)害是洪澇、干旱、低溫寒害等，其中以洪澇災(zāi)害影響較為嚴(yán)重，主要發(fā)生在3～8月。

1.2 水文條件

龍溪高架特大橋鋼棧橋位于洛清江中，該處水位標(biāo)高常年為137.7 m，為等級(jí)外河道，水流速度整體較緩，鄰近龍溪水電站處水流受水電站放水等影響水流加快。雨季汛期影響整體水位變化較大。

1.3 地質(zhì)條件

龍溪高架特大橋鄰近龍溪水電站，由于水電站的正常放水、泄洪等加快了局部水流速度，對(duì)原地面形成侵蝕作用，導(dǎo)致鄰近水電站處覆蓋層較薄、巖層裸露不利于施工，受雨季汛期影響與旱季正常水位變化較大，對(duì)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響大。鋼棧橋施工范圍內(nèi)，地質(zhì)情況主要分為兩種：第一種為7#～10#墩，該段覆蓋層為素填土；第二種為11#～18#墩，該段靠近龍溪水電站，由于鄰近水電站處水流速度較大，對(duì)河床常年沖蝕，導(dǎo)致覆蓋層較薄甚至部分出現(xiàn)巖石裸露情況，經(jīng)實(shí)際量測(cè)，巖層傾斜角度約為45°。

2 鋼棧橋設(shè)計(jì)方案

2.1 鋼棧橋設(shè)計(jì)要求

龍溪高架特大橋鋼棧橋由水中主棧橋及水上施工平臺(tái)兩部分組成，其中，主棧橋是現(xiàn)場(chǎng)施工材料、機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸通行的主要通道；施工平臺(tái)主要為現(xiàn)場(chǎng)樁基施工提供水上作業(yè)面。鋼棧橋整體除承受豎向車輛、施工荷載外，還受風(fēng)、浪、流等外力作用，故鋼棧橋必須滿足以下要求：

(1)在施工情況下，鋼棧橋滿足65 t履帶吊和12 m3混凝土運(yùn)輸車(重46 t)的正常通行和樁基沖擊鉆機(jī)施工的適用性和安全性要求，同時(shí)需要足夠的安全儲(chǔ)備。

(2)鋼棧橋在施工情況下，應(yīng)滿足自身施工的承載要求，確保整體安全。

(3)整體鋼棧橋平面位置設(shè)計(jì)不得妨礙灌注樁施工及橋臺(tái)施工。

(4)主鋼棧橋僅用作通行，禁止堆放材料妨礙通行。施工平臺(tái)在施工情況下另外兩跨平臺(tái)可用作材料堆放，同時(shí)考慮部分沖擊鉆機(jī)不滿足正對(duì)樁基放置時(shí)，需采用斜對(duì)樁基布置。

2.2 鋼棧橋設(shè)計(jì)方案

龍溪高架特大橋主鋼棧橋設(shè)置兩座，主棧橋1設(shè)置在6#～11#墩，主鋼棧橋2設(shè)置在11#～18#墩。沿著主鋼棧橋設(shè)置水中樁基施工平臺(tái)共13處，橋面標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按300年一遇洪水標(biāo)高控制，設(shè)計(jì)標(biāo)高為137.7(正常年水位)+3 m+1.5+0.25+0.14=142.59 m。主鋼棧橋橋結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)如下：

(1)基礎(chǔ)：基礎(chǔ)采用630×10 mm鋼管樁。

(3)縱向主梁：縱向受力主梁采用321標(biāo)準(zhǔn)貝雷片，貝雷片在順橋向上通過(guò)花窗連接組合成桁架結(jié)構(gòu)，貝雷架與下承重梁間通過(guò)定位塊固定牢固。考慮到該處漂浮物較多，為保證整體結(jié)構(gòu)安全，每排貝雷于下承重梁之間均需連接，作為質(zhì)量檢驗(yàn)控制重點(diǎn)[1]。

(5)鋼棧橋橋面系：采用定型橋面板，單塊定型橋面板尺寸為2 m×6 m，與分配梁間采用U型螺栓連接，單塊板固定8處。

(6)鋼棧橋護(hù)欄：護(hù)欄采用Ⅰ12工字鋼作為護(hù)欄立柱，橫桿采用φ48 mm×3.5 mm普通鋼管，護(hù)欄、擋腳板面漆紅白相間涂裝。

3 鋼棧橋施工

3.1 鋼棧橋施工工藝

完成承重梁架設(shè)后，測(cè)量人員采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量放樣，確定貝雷主梁準(zhǔn)確位置，利用履帶吊將貝雷梁起吊安裝，與已完成安裝的貝雷梁形成一條直線，在貝雷梁片下弦銷孔對(duì)準(zhǔn)后，插入銷栓，然后再抬起貝雷梁后端，插入上弦銷體并設(shè)保險(xiǎn)插銷。履帶吊首先進(jìn)行第一組貝雷梁吊裝，吊裝到位后先將貝雷梁牢固捆綁在承重梁上，然后焊接限位器，再安裝另一組貝雷梁，利用花窗對(duì)既已吊裝的兩組貝雷梁進(jìn)行連接，依此類推完成貝雷梁的安裝。

3.2 棧橋鋼管樁貫入度控制

針對(duì)龍溪高架特大橋所處地質(zhì)較為復(fù)雜的情況，在經(jīng)過(guò)驗(yàn)算后，為保證整體棧橋穩(wěn)定性和施工安全性，現(xiàn)場(chǎng)以鋼管樁貫入深度以及貫入度兩個(gè)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行雙控。

(1)其中7#～10#墩段覆蓋層為一定厚度的素填土，鋼管樁需要穿越素填土層入卵石層；9#墩為代表性地質(zhì)，根據(jù)其地質(zhì)情況計(jì)算得出需入土7.18 m，現(xiàn)場(chǎng)按照入土7.5 m以及5 cm/min的貫入度進(jìn)行雙控，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

(2)11#～18#墩段覆蓋層較薄或無(wú)覆蓋層，根據(jù)其地質(zhì)情況計(jì)算得出需入河床2.79 m，現(xiàn)場(chǎng)按照入河床4 m以及5 cm/min的貫入度進(jìn)行雙控，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3.3 臨水電站淺覆蓋層斜巖的鋼管樁基礎(chǔ)施工

由于龍溪高架特大橋11#～18#墩橋址鄰近龍溪水電站，水電站附近水流速度快，導(dǎo)致臨近水電站部分地層覆蓋層被沖刷，巖層裸露傾斜，鋼管樁在巖層上下沉插打難度大，鋼管樁嵌入深度難以控制。

對(duì)此，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)分析最終選擇采用板凳樁(雙排樁)代替單排樁，加強(qiáng)整體穩(wěn)定性，即將前后兩排鋼管樁，通過(guò)平聯(lián)及斜撐連接形成整體，以形似板凳的方式，極大地增加鋼棧橋的穩(wěn)定性，確保施工安全滿足設(shè)計(jì)要求。針對(duì)入土深度<2 m的鋼管樁采用調(diào)整跨徑的方式進(jìn)一步保證承載力；同時(shí)，針對(duì)地質(zhì)較差局部無(wú)覆蓋層且水流過(guò)急的樁位，可先行在后場(chǎng)將鋼管樁加工成“板凳”形式，然后通過(guò)履帶吊將加工好的板凳樁直接沉放到預(yù)定位置，然后再進(jìn)行后續(xù)承重梁、貝雷梁及分配梁橋面板等的施工[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目鋼棧橋設(shè)計(jì)及搭設(shè)方式較為科學(xué)合理，大大縮短了鋼棧橋施工周期，可在較短時(shí)間內(nèi)為橋梁樁基施工搭設(shè)好有效的施工平臺(tái)和運(yùn)輸通道，有效保證了橋梁施工工期，減少了雨季汛期對(duì)樁基施工造成的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)條件，采用板凳樁和適當(dāng)調(diào)整主鋼棧橋跨徑等措施，較好地保證了鋼棧橋的整體穩(wěn)定性，縮短了項(xiàng)目的工期。本項(xiàng)目鋼棧橋施工完成后較好地保證了在雨季汛期來(lái)臨之前橋梁下構(gòu)施工的順利進(jìn)行，降低了第一個(gè)雨季汛期對(duì)橋梁施工的影響，而且在經(jīng)過(guò)雨季汛期考驗(yàn)后該鋼棧橋的整體穩(wěn)定性良好，安全性高。