裝配式水上棧橋施工技術(shù)研究分析

劉永虎，王龍一

（上海建工五建集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000）

1 水上棧橋施工現(xiàn)狀分析

1.1 水上棧橋類型及優(yōu)缺點(diǎn)分析

目前棧橋形式較多為木橋、鋼橋、鋼筋混凝土橋三種結(jié)構(gòu)。木橋構(gòu)造簡(jiǎn)單，多用于城市園區(qū)景觀河流或小河支流。其缺點(diǎn)是容易損壞腐朽、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高。同時(shí)在建造時(shí)間上需在引水之前或作圍堰排除河水及淤泥清理工作。

鋼橋強(qiáng)度高，受力性能好。構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化制作適合工業(yè)化建造，運(yùn)輸和安裝都方便快捷，搭建速度快，遭到破壞后易修復(fù)和更換構(gòu)件，但鋼材容易銹蝕，需經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，費(fèi)用高。用作城市小型棧橋容易產(chǎn)生噪音，在健康舒適方面體驗(yàn)感較差，需配合其他柔性材料作為面層使用。

鋼筋混凝土橋可就地取材，維修簡(jiǎn)便，行車噪音小，使用壽命長(zhǎng)，與鋼橋相比，鋼材用量與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用均較少。作為城市中心區(qū)域的小型橋梁，在跨越能力與施工難易度和速度方面，不及鋼橋優(yōu)越。此類棧橋多用于城市小型支流，在抵抗沖擊力方面優(yōu)于木橋，但建造過程需搭設(shè)圍堰及腳手架，工期長(zhǎng)、臨時(shí)費(fèi)用高、施工過程中具有一定的危險(xiǎn)性。

1.2 圍堰費(fèi)用、進(jìn)度及安全分析

目前在既有河流中建設(shè)水上棧橋一般采用圍堰作為臨時(shí)隔水措施，完成場(chǎng)區(qū)內(nèi)的抽水清淤后，進(jìn)行樁基、棧橋基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)施工。其費(fèi)用、進(jìn)度及安全分析如下：

費(fèi)用分析：圍堰租賃鋼管或鋼板租賃費(fèi)、人工費(fèi)、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)、土石方運(yùn)輸費(fèi)、圍堰拆除費(fèi)用等綜合費(fèi)用約為8 000～10 000元/m，措施費(fèi)較高；

進(jìn)度分析：以嘉定環(huán)城河步道600 m水上棧橋?yàn)槔绮捎脳蚧A(chǔ)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，圍堰施工作業(yè)15 d，抽水清淤作業(yè)10 d，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工約為2個(gè)月；其工期包含圍堰施工、抽水清淤工作、樁基、棧橋基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)施工等內(nèi)容。

安全分析：采用圍堰施工其危險(xiǎn)性主要來源于兩個(gè)方面：①圍堰本身抵抗水壓力的性能；②河面有船只、汽艇等通過時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的波浪沖擊圍堰，對(duì)圍堰有較大威脅。③河流沖刷帶走圍堰中土體，污染環(huán)境的同時(shí)會(huì)減弱其止水性能。

圍堰抗水壓性能：如下圖所示，圍堰相當(dāng)于止水帷幕，其抗力性能取決于鋼管或鋼板樁插入河床的深度及河床的土體性能。當(dāng)河床較軟或圍堰插入深度不足時(shí)，易產(chǎn)生整體傾覆，一旦發(fā)生危險(xiǎn)可能造成重大人員傷亡和設(shè)備損壞。雖然施工單位會(huì)進(jìn)行驗(yàn)算，但目前其計(jì)算能力還有待提高，這種無法套用品茗的現(xiàn)場(chǎng)情況多為估算。圍堰以插入足夠深度的堅(jiān)實(shí)土體為宜。

當(dāng)圍堰周邊有船只通過時(shí)，浪潮產(chǎn)生的沖擊相當(dāng)于圍堰承受動(dòng)力荷載，容易對(duì)鋼管/鋼板樁形成擾動(dòng)，松動(dòng)下部土體，影響其整體安全性。當(dāng)土體松動(dòng)達(dá)到臨界值，會(huì)引起圍堰整體傾覆。

圍堰中填土袋與填土共同組成止水帶，河流沖刷帶走圍堰中土體，使圍堰中形成過水通道，影響圍堰的實(shí)用性。當(dāng)圍堰失去止水作用，河水進(jìn)入施工區(qū)域，將嚴(yán)重影響施工進(jìn)度、工程質(zhì)量及安全。

圖1 圍堰截面布置圖

圖2 圍堰立面布置圖

圖3 圍堰中填土袋與填土共同組成止水帶

2 裝配式水上棧橋施工技術(shù)

2.1 預(yù)制裝配整體式水上棧橋建造技術(shù)

2.1.1 預(yù)制裝配整體式水上棧橋快速施工技術(shù)

目前棧橋常見的形式有木棧橋、鋼棧橋、現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)棧橋等。但各式棧橋都有一定的條件限制且在安全、進(jìn)度、使用環(huán)境等諸多方面存在限制；

綜合利用成品方樁、鋼梁、鋼板等成品構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制裝配整體式水上棧橋施工，安裝簡(jiǎn)單快捷，質(zhì)量可靠。

以成品方樁作為棧橋的樁基及基礎(chǔ)。打設(shè)方樁后用鋼板調(diào)整樁頂水平標(biāo)高。

樁上安裝空心方鋼作為橫梁，鋼梁上焊接波紋板承受豎向荷載的同時(shí)作為橋面混凝土模板，類似于建筑裝配式結(jié)構(gòu)中的疊合板。鋼梁焊接在樁頭（墊平鋼板）上，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)合格后用焊接波紋板。所有鋼構(gòu)件須噴砂除銹，防腐采用環(huán)氧富鋅底漆一道，中間漆亦采用環(huán)氧漆一道，每道要求有很好的耐酸（耐堿），耐鹽及耐磨性能，面漆二道采用聚氨脂漆不失色。

波紋板安裝完成后作為底板進(jìn)行面板混凝土工程施工，混凝土養(yǎng)護(hù)完成后進(jìn)行附屬結(jié)構(gòu)大理石面板、欄桿及燈光的安裝。

2.1.2 成品方樁樁位及樁頂水準(zhǔn)控制、修正

水上棧道下部結(jié)構(gòu)采用成品小截面方樁（樁頭有預(yù)制鋼板），采用打樁船水上打樁。

為保證樁的樁位和垂直度，現(xiàn)場(chǎng)安排兩個(gè)全站儀呈90°角對(duì)方樁進(jìn)行校對(duì)，保證樁位的準(zhǔn)確性。

成品方樁打設(shè)過程中，通過對(duì)落錘高度的嚴(yán)格控制，保證樁頂標(biāo)高誤差在0～3 mm之間，對(duì)部分有高差的方樁用調(diào)平鋼板墊平。

2.1.3 水上作業(yè)免圍堰施工技術(shù)

一般水上作業(yè)都需要打設(shè)圍堰后抽水清淤然后進(jìn)行施工，但圍堰施工過程中存在諸多弊端：①污染環(huán)境：圍堰抽水清淤及后續(xù)清理填土過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢土，容易流入河中造成污染；②安全問題：水中圍堰受水流測(cè)壓力影響，需嚴(yán)格計(jì)算受力保證圍堰不傾覆。另外圍堰漏水問題嚴(yán)重，會(huì)影響圍堰的整體性，對(duì)圍堰安全造成不良影響。同時(shí)，河流中來往船只引起的波浪也對(duì)圍堰危害巨大；③工期問題：打設(shè)圍堰本身周期長(zhǎng)，且一旦圍堰漏水需停止作業(yè)；不定時(shí)對(duì)圍堰進(jìn)行加固檢查，會(huì)嚴(yán)重影響工程的正常進(jìn)度；采用成品方樁作為基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)采用鋼梁、鋼板的快速施工方案，可以從危險(xiǎn)源上消除危險(xiǎn)因素。

2.2 全預(yù)制裝配式水上棧橋裝配式施工技術(shù)

除上述預(yù)制裝配整體式施工技術(shù)外，還可以用另一種無梁橋面板的全預(yù)制裝配式混凝土水上棧橋結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)包括若干并列布置的預(yù)制方樁、無梁板、大理石面板、欄桿、燈光等其他附屬結(jié)構(gòu)。

與預(yù)制裝配整體式水上棧橋不同的是，全預(yù)制裝配式水上棧橋施工技術(shù)取消了縱橫向鋼梁，直接采用無梁板架設(shè)在預(yù)制方樁上。預(yù)制無梁板以及若干預(yù)制樁基構(gòu)成單獨(dú)的預(yù)制棧道單元。預(yù)制無梁板預(yù)留有一一對(duì)應(yīng)的凹槽，凹槽內(nèi)預(yù)留有連接鋼筋。預(yù)制無梁板進(jìn)行拼接時(shí)，鋼筋插入預(yù)留凹槽內(nèi)，連接區(qū)域內(nèi)澆筑混凝土，預(yù)留凹槽應(yīng)設(shè)置成粗糙面。同時(shí)預(yù)留凹槽也可交錯(cuò)布置或預(yù)制板邊緣處上/下層布置，相鄰預(yù)制板進(jìn)行搭接時(shí)進(jìn)行套筒灌漿施工。為增加相鄰板的整體性，板邊緣處可設(shè)置成波紋狀或設(shè)置波紋孔，連接鋼筋應(yīng)具有滿足使用要求的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率指標(biāo)。灌漿料應(yīng)具有滿足要求的流動(dòng)性、抗拉強(qiáng)度、膨脹性。縫料采用高強(qiáng)度封堵料，灌漿必須連續(xù)進(jìn)行，并盡可能縮短灌漿時(shí)間。灌漿過程不準(zhǔn)許使用機(jī)械振搗，確保灌漿層勻質(zhì)性。灌漿前，應(yīng)清理預(yù)制板拼接處的垃圾及積水。

與預(yù)制裝配整體式水上棧橋相比，全預(yù)制裝配式水上棧橋施工技術(shù)安裝更為簡(jiǎn)便快捷，節(jié)約工期。但是全預(yù)制裝配式水上棧橋預(yù)制板與預(yù)制樁構(gòu)成棧橋預(yù)制單元，所需預(yù)制樁更多。橋面采用預(yù)制板，在健康舒適方面不及整體現(xiàn)澆的面板優(yōu)越。

3 城市中心區(qū)域施工環(huán)境分析及處理

以嘉定環(huán)城河步道為例，嘉定城區(qū)是城區(qū)+護(hù)城河模式，沿護(hù)城河修建休閑步道。桃園公寓小區(qū)樓房及溫宿路幼兒園緊鄰河堤，為使步道貫通在護(hù)城河中設(shè)600 m長(zhǎng)水上棧橋。

棧道周圍是居民區(qū)、教育區(qū)及公共設(shè)施用地，施工過程中易產(chǎn)生噪聲、揚(yáng)塵及光污染等，影響居民的正常生活。同時(shí)，水上作業(yè)需減少對(duì)河流的污染，綠色建造是重中之重。

采用裝配式水上棧橋施工技術(shù)，減少了圍堰施工及對(duì)河床的擾動(dòng)，施工中不會(huì)產(chǎn)生大量的淤泥及污水，對(duì)河床及水體影響最小，是周圍居民、社團(tuán)及政府都可以接受的施工方法。

降噪：現(xiàn)場(chǎng)噪音嚴(yán)格控制在目標(biāo)值范圍之內(nèi)。嚴(yán)格控制施工時(shí)間在8∶00～18∶00之間，使用低震動(dòng)、低噪音的施工機(jī)具，并做好隔音與隔震措施，并定期使用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行噪聲監(jiān)測(cè)，減少因施工而帶來的噪音和震動(dòng)。

除塵：做好進(jìn)出工地的各類運(yùn)輸車輛的保潔工作，對(duì)易產(chǎn)生揚(yáng)塵的材料的運(yùn)輸及堆放均要采用降塵措施如覆蓋、灑水等。澆筑混凝土前清理灰塵和垃圾時(shí)盡量使用吸塵器，避免使用吹風(fēng)。達(dá)到作業(yè)區(qū)目測(cè)揚(yáng)塵高度基礎(chǔ)施工時(shí)小于1.5 m，結(jié)構(gòu)施工時(shí)小于0.5 m。

減光：電焊作業(yè)采取遮擋措施，避免電焊弧光外泄。

同時(shí)，施工過程中對(duì)周圍可能影響的管線認(rèn)真排查，堅(jiān)決避免對(duì)電纜、煤氣等周圍管線的破壞。施工過程中對(duì)影響施工的樹木，請(qǐng)專業(yè)綠化與市容管理單位進(jìn)行修剪，保證市容市貌的整潔。

4 結(jié)束語

綜上所述，裝配式水上棧橋施工技術(shù)是成熟的綠色建造技術(shù)，具有安裝簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠、適用環(huán)境范圍廣、臨時(shí)費(fèi)用低、工期短、環(huán)境污染小、安全綠色等優(yōu)點(diǎn)。在已實(shí)施的嘉定環(huán)城河步道貫通維修改造工程（內(nèi)圈）項(xiàng)目中采用預(yù)制裝配整體式水上棧橋快速施工技術(shù)并順利實(shí)施；有限的工期內(nèi)完成了水上棧道的施工。同時(shí)施工過程中容易進(jìn)行質(zhì)量控制。作為上海市嘉定區(qū)形象工程，水上棧道施工完畢后，可以在較快的時(shí)間內(nèi)交付使用，也受到了市民及政府的廣泛好評(píng)。