西固黄河特大桥钢栈桥施工工艺

2015-07-25范增选

铁路技术创新 2015年5期

范增选

西固黄河特大桥钢栈桥施工工艺

范增选

摘要：钢栈桥是江河中桥梁施工时首选的施工便桥形式。结合新建兰州—中川机场铁路线上的西固黄河大桥的钢栈桥，对钢栈桥的施工工艺进行论述和分析，内容包括桥台施工、钢管桩基础施工、剪刀撑和平联安装、横梁和纵梁安装、桥面板铺装、钢栈桥动态测量、附属工程施工及钢栈桥拆除等。对相同类型钢栈桥的施工，具有一定的指导意义。

关键词：桥梁工程；钢栈桥；施工工艺

0 引言

新建兰州—中川机场铁路线上的西固黄河特大桥，全长5837．89延米，其中165#—168#墩跨越黄河。桥梁上部结构采用（80+2×120+80）m连续刚构形式。为修建水中墩及上部连续梁提供物资运输通道，在桥梁墩身上游沿线路方向修建一座临时施工的钢栈桥，设计全长198m。

根据调查及钻探揭示，桥址处分布地层主要为第四系全新统人工填土、冲积黏质黄土、砂类土、细圆砾土、卵石土、漂石土、上更新统冲积黄砂黄土、黏质黄土、卵石土、下伏第三系泥岩、砂岩（强度δ0=400kPa）。

1 栈桥搭设总体方案

西固黄河特大桥的166#、167#墩位于黄河中央，根据现场实际情况，实测黄河水位1535．37m，水深6～8m，设计栈桥上部结构底标高1539．55m，桥面标高1541．20m。栈桥由黄河北岸搭设至166#墩位置（165#墩与166#墩净距100m，可满足通航需求），设置在主桥的右侧、黄河的上游。栈桥宽度设计为6m，直线桥，桥中心距主桥主墩中心距离为21m，并在墩身位置搭设作业平台。平台设计采用钢管桩平台方案，结构形式与栈桥相同，其平面尺寸166#墩为36m×32m、167#墩为36m×36m。平台上设置钻孔桩施工区、吊车及混凝土罐车行走通道，导管、钻头等堆放场地。栈桥顶面每跨只允许1台机械通过或停留，最大行车速度为15km/h。

2 栈桥施工工艺

钢栈桥施工采用逐孔架设法，从168#墩向166#墩方向推进，先进行桥台施工，同时开始施工栈桥的前2根钢管桩基础施工，钢管桩基础采用50t履带吊悬吊DZ-120型振动锤直接沉桩就位，前2个桩基插打结束后开始焊接剪刀撑及平联，利用50t履带吊吊装横梁工字钢、纵梁贝雷片及桥面板，然后开始施工下一处钢管桩基础，循环施工直至结束。钢栈桥施工工艺流程见图1。

图1 钢栈桥施工工艺流程

2.1 桥台施工

为加强栈桥的整体稳定性，能够承受纵梁传过来的自动力，栈桥北岸设置1个钢筋混凝土桥台。桥台设计为C30钢筋混凝土桥台，桥台基础采用片石挤压，挤压深度大于0．5m，上部浇筑C20片石混凝土至桥台底部标高位置。用全站仪定出桥台位置后，进行基底处理，然后绑扎钢筋、浇筑桥台。在桥台两侧预埋二道1．65m长、50kg/m的钢轨头，用于限制桥台上纵梁的横向位移。在台帽处通长预埋0．02m厚钢板，钢板下面及侧面焊接钢筋与桥台钢筋网片连接，且钢板预埋深度为0．01m，钢板顶面与纵梁焊接，限制纵梁纵移。

2.2 钢管桩基础施工

2.2.1 详细结构

钢管桩基础采用板凳桩结构，每个板凳桩由4根D630mm×10mm的螺旋钢管组成，钢管桩横向中心间距4．5m；钢管桩间采用［22a槽钢做剪刀撑、φ429mm×8mm的钢管或［22a槽钢做平联，使之形成板凳桩结构。并在每个桩顶设置由D650mm×10mm螺旋管与20mm×750mm×750mm钢板焊接而成的高0．5m的桩帽。

2.2.2 施工概况

钢管桩基础施工从168#墩向166#墩方向推进，由50t履带吊悬吊DZ-120型振动锤直接沉桩就位，当振动锤控制台频率表读数大于50Hz、电压表电压大于370V、振动锤压力表达到150kPa以上时停止振动（经设计检算，此时钢管桩嵌入砂岩1．0m以上，满足钢管桩的稳定性要求），此时根据振动锤的激振力可确定钢管桩的承载力大于775kN。采用水准仪对桩顶标高进行测量，然后对钢管桩进行接桩或截桩。在每根钢管桩顶安装桩帽，桩帽外套在钢管桩上。如钢管桩插打造成倾斜，需要在安装桩帽前对钢管桩顶面进行切割整平，使所有钢管桩顶标高相同。

2.2.3 接桩和截桩

（1）接桩。钢管桩的接桩采用钢板连接方式，即在D630mm×10mm的钢管桩内先焊3块30cm长、10mm厚的钢板，设置内外两道焊缝，钢板平分在2个钢管中，履带吊起吊钢管桩至所需接桩的钢管桩上口，慢慢下沉，使钢板插入需接桩的钢管内，下沉至两根钢管桩管口相对，然后采用人工焊接。焊接牢固、密实后，在外侧采用10mm厚的钢板搭接焊进行加强，然后继续振动使钢管下沉。当下沉缓慢，且振动锤频率表大于50Hz、电压表大于370V、压力表达到150kPa以上时停止振动。

（2）截桩。在钢管桩上以四点法定出设计标高线，然后用气割将设计标高线以上的钢管桩割去。在接桩及截桩过程中，人员及机械可通过吊篮或租用小型船只进行作业。

2.2.4 钢管桩定位

为保证第1排钢管桩平面位置准确、垂直度好。采用全站仪进行定位测量，人工用倒链配合吊车进行作业。待第1个板凳桩的4根桩插打结束后，进行钢管桩间的加固措施施工，并进行上部结构的拼装作业。

后面的桩基采用导向架定位施工，导向架主梁采用两根I40b工字钢，上面铺设8mm厚波纹钢板形成工作平台，最前端焊接2个桩位限制器，控制钢管桩的移动。平台四周焊接护栏，防止操作平台由于各种原因滑下工字钢造成安全事故。施工时，导向架前段悬挑至准备施工的钢管桩位置，后端用倒链或螺栓固定在已铺设的贝雷梁上，测量班用全站仪进行放线定位，根据放线位置移动操作平台上的桩位限制器至准确位置，然后用履带吊起吊钢管在限位框缓慢下沉。待进入河床后，进行进一步的调直，对钢管桩的垂直度进行进一步调整，符合倾斜度小于1%后开始插打。

2.2.5 钢管桩的起吊

在距钢管桩顶以下1．5m处对称焊接2个挂钩，根据履带吊车的停放位置，采用25t汽车吊把钢管桩吊到合适位置，人工用倒链勾住钢管桩2个挂钩配合汽车吊把钢管立直，保持两边平衡拉至履带吊悬吊的振动锤管卡处，用液压管卡卡住钢管桩，移动履带吊的吊臂至测量定出的桩位处，振动锤振动使钢管桩下沉。

2.2.6 钢管桩插打注意事项

钢管桩插打时，应注意以下几点：（1）钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制，桩顶标高应控制在正误差10mm以内。当钢管桩进尺极为缓慢或施沉困难时，则不能强行施沉，以免钢管偏位或变形，要分析其原因。（2）钢管桩施打时，若桩顶有损坏或局部压屈，则对该部分予以割除并接长至设计标高。（3）钢管桩施工的平面位置及倾斜度应满足平面位置偏差小于20cm，倾斜度小于1%。

2.3 剪刀撑及平联安装

钢管桩施打结束后，立即进行平联及剪刀撑焊接施工。此连接采用吊车配合吊运连接杆件，人工站在吊篮或小船内进行。连接杆件采用［22a槽钢进行连接。连接杆件在岸上加工成型，由4块连接板与钢管桩连接。连接设置的目的在于保证每个板凳桩的钢管桩形成整体稳定性，因此必须保证连接处的焊接质量，所有焊口必须确保满焊。同时采取以下措施：（1）首先保证焊接材料满足相关规范要求，并由专职电焊工进行施焊，焊缝质量必须满足行业标准要求。（2）在施工中委派技术人员现场督促，对施工进行全过程监督、检查，将质量责任落实到具体的技术人员和操作人员，以确保施工质量。（3）施工质量的检查验收程序如下：施工现场操作人员自检→现场技术员进行监督检查→报质检部复检→报项目部相关领导及部门组织相关人员进行专项检查。任何一道检查不合格，绝对不能转序。钢管连接未施工完成前，不得进行上部结构的铺设。

2.4 横梁及纵梁安装

2.4.1 横梁

在每2个横桥向的钢管桩顶部设置横梁，每个横梁由2根45b工字钢组拼而成，长6m，在岸上进行加工，采用人工配合履带吊将横梁放在桩帽上，位置放好后将横梁及肋板与桩帽钢板进行焊接形成整体。

2.4.2 纵梁

横桥向贝雷片为6排，间距90cm，采用标准90撑架进行联结。贝雷片分跨、分组在加工场地组拼成形，运输至现场。采用履带吊整体吊装至指定位置，与既有贝雷梁进行栓接。然后将每片贝雷梁与横梁采用型钢限位器固定，每排桁架梁之间采用标准支撑架连接，将6排贝雷片连成整体。

2.5 桥面板铺装

桥面采用自制桥面板铺设在纵梁上，用螺栓连接。桥面板每块宽1．26m、长6m，横桥向逐块铺设，每块桥面板纵向设3根［14a槽钢，横向设按间距300mm设置［14a槽钢，纵、横向槽钢焊接为整体，上铺10mm厚的波纹钢板。桥面板在岸上加工成型，平板车运至施工现场进行安装。采用履带吊逐块吊装至指定位置进行拼装，桥面板与贝雷梁桁架以螺栓连接。进行桥面板铺设时，桥面钢板之间的距离控制在2～4cm。

2.6 钢栈桥动态测量

为充分掌握施工过程中栈桥的平面位移及高程变化，在钢栈桥每个板凳桩处设置测点，每天早晚各进行一次测量，钢栈桥成桥后一周之内每天测量一次，一周后每周测量一次，并形成记录报告。

2.7 附属工程施工

钢栈桥顺桥向两侧设置高1．4m的防护栏杆，由于考虑履带吊转身高度的影响，先设置0．8m高。栏杆立柱采用φ40mm的钢管，间距2．5m，焊接在桥面板［14a槽钢上。立杆顶端设置φ40mm的钢管，下面采用φ16mm钢筋焊接一道，等履带吊打桩作业完成后立杆设置两道φ40mm的钢管，上面采用φ20mm钢筋焊接，并在内侧设置栅栏网。为确保车辆行车安全，在距离栏杆0．75m处应用［10a槽钢设置限位器。栈桥栏杆和［10a限位器上涂刷红、白相间的反光涂料。栈桥栏杆上设置夜间行走路灯并每隔5m两侧交错悬挂一个救生圈。

2.8 钢栈桥拆除

在主桥的下部结构施工结束后，对钢栈桥进行拆除作业。钢栈桥的拆除采用逐孔拆除法。拆除顺序为解除桥面板螺栓，拆除桥面板；气焊割除贝雷梁与横梁的连接卡扣，解除贝雷梁连接处螺栓，将每孔贝雷梁整体拆除；横梁直接连带桩帽一同拆除；电焊切割钢管桩间的平联及斜撑的连接板，将平联及斜撑拆除；最后钢管桩基础采用振动锤先向下振动，然后上拔的方式取出。循环施工至整个钢栈桥拆除结束。