月亮岛钢栈桥施工设计方法探讨

郑晶达

（防城港市县乡公路管理处，广西 防城港 538001）

0 引言

钢栈桥施工要点与其他桥梁施工有着很大不同，由于其结构和材料的不同，一般受潮位变化影响也较大，此外水流、浪高等不利因素也会给施工带来不利影响。由于其施工标准要求较高，对周围地质环境等要求也较高，如果是内河和长江河道桥梁，还要充分考虑到船只的通航问题。本文所研究的防城港市月亮岛钢栈桥具有较为典型的意义，值得研究探讨。

1 工程概况

防城港市月亮岛钢栈桥建设是广西打造“中国海洋文化名城”“国际滨海旅游胜地”的重要举措和抓手：（1）月亮岛四面环海，有着得天独厚的资源优势和无可比拟的自然优势，其建成后可以服务由广西防城港市打造的大型海上实景演出《梦幻北部湾》；（2）作为地标性建筑，也是展示和宣传广西防城港市的大好机遇，可以较好地促进当地经济的发展和旅游业的腾飞。

1．1 钢栈桥基本情况

月亮岛钢栈桥位于防城港市月亮岛至北部湾大道规划二路之间的海湾，由北部湾大道原彩虹桥处规划二路终点为起点，横跨海湾至月亮岛（配套道路另行规划建设，不在本项目建设范围）。钢栈桥总长约750m，桥面宽6m，桥头引道东、西桥头各长约1km，桥头引道宽12m。在通航位置设置一个20m×8．5m的可升降通航孔，两侧再设置两个小通航孔，设计使用年限为5年。

1．2 周边环境情况

1．2．1 地形地貌

桥位区两岸均为地质构造作用抬升的低矮滨海丘陵地貌，阶地不发育，两岸基岩受海水、河水侵蚀切割缓慢，冲刷作用不明显。

1．2．2 工程地质

桥位区勘察钻孔揭露基岩构造节理一般发育，发育部位一般在岩层上部5～7m，东岸冲沟部较为明显，其余地段岩石取芯率高，岩芯完整，新鲜，进尺缓慢，未揭露有破碎带。

1．2．3 水文、潮汐

桥址位于防城江出海口处，防城江在此汇入西湾，受海水潮汐影响，水位随涨潮退潮变化。防城港西湾内涨潮流速慢，落潮流速快，涨潮最大流速约为4～6m／s，落潮最大速度平均为6～9m／s，划船单舟难横渡。潮位高时，河面宽约527m，防城港外海潮汐属正规全日潮，经查阅炮台角2014年潮汐表，最大潮差为4．63m。潮位标高预测统计如表1所示。

1．2．4 水电、交通运输条件

钢栈桥东岸岸上有一个沙场和一个选矿厂，500m外是房地产建筑工地，水电均可与沙场、选矿厂或者建筑工地及相关部门协商，引至桥头。钢栈桥施工拟在东岸设置160KVA电力变压器一台，供钢栈桥施工之用。东岸便道出去就是兴港大道，交通条件较为便利，可满足各种材料设备进退场的运输需求。

表1 2014年潮位峰值预测表（炮台角）

2 钢栈桥设计构想

钢栈桥设计总长约750m，宽6m，设计通车为40t以下车型。钢栈桥下构采用 629×10mm螺旋钢管桩和 600×105mm水泥空心管套钢管组合的结构，其中1＃～5＃墩、10＃～17＃墩、19＃～27＃墩、29＃～35＃墩为水泥空心管套管，其余的是螺旋钢管；上构除大通航孔外采用Ⅰ50a工字钢加槽钢分配梁，大通航孔处采用贝雷梁结构；桥面系采用8mm的A3钢桥面板。在6～9＃墩之间设置2个小通航孔和1个大通航孔，宽度分别为10．5m、10．5m和20．5m，通航孔设置有提升机构。在高潮位（标高＋3．00m）时，小通航孔桥底净空3．3m，基本能满足要求，大通航孔可提升7．0m，即使高潮位时通航净高亦可达8．5m，可满足船只通航要求，提升过程需3min左右。根据现场观察及对上下游码头走访调查，通航船只主要为渔船、沙船，通航量多时可达200艘／d，80%以上船只水面以上高度＜3m，其余20%以下船只水面以上高度＞3m且＜8m，最大通航孔宽度的要求≥18m。通航孔以外的其他桥跨，严禁任何船只通航，以防意外发生。钢栈桥前0＃～7＃墩设坡度为2．5%的纵向上坡，8＃～35＃台设坡度为1%的纵向下坡，坡长399．7m，整体立面图如图1所示。

图1 钢栈桥立面图

采用此设计方案主要有三点考虑：（1）充分考虑周边气象、水文等自然环境条件；（2）充分考虑到钢栈桥建成后，实地通航船只的种类和高度宽度要求；（3）在设计标准上，充分考虑到国家相关指标，保证钢栈桥在使用期内不发生任何问题，安全得到保障。

3 施工的组织与实施

3．1 建立施工组织

按照施工方案，建立了施工管理机构。施工负责人及技术负责人主要负责栈桥施工方案的编制，组织施工参与人员进行技术交底和技术指导工作，领导现场指导技术员及测量工程开展工作。现场技术员主要负责全程对现场施工进行技术管理，协调施工中出现的技术问题，不能协调的问题报告技术负责人。施工员主要进行现场施工管理，包括对施工队进行管理，并协调落实施工队所需的机料、水电等相关施工生产问题。此外还设立了专门的测量员、机料负责人、安全员等，施工工期预计为90d。

（1）材料的组织：钢栈桥所需材料数量很大，材料需求要提前15d上报材料部门，计划施工的需求材料要提前10d，施工员应了解好现场的材料使用情况，做好材料使用计划并及时汇报工作进展情况。

（2）设备的组织：项目执行设备使用计划，并提前15d报公司设备物资部，由公司设备物资部组织进场。

（3）工人的组织：工人通过内部劳务招标确定。在路桥公司内网发布招标公告，规定在公司注册、信誉好，履约能力强的劳务队才能参与竞标。钢栈桥施工拟进场熟练工人25人以上，在施工前5d提前进场准备。

3．2 施工工艺流程及要点分析

3．2．1 钢栈桥安装施工

钢栈桥安装施工采用“钓鱼法”施工，即采用浮船上的吊车悬吊DZ－60振动锤逐孔振沉钢管桩，岸上的吊车架设上构和桥面系统。

3．2．1．1 钢栈桥下部结构安装

（1）钢管桩的加工与制造：钢管桩为螺旋焊管和水泥空心管，每节长度一般≤12m，分节时避免接头处于局部冲刷线附近。

（2）对钢管桩实施下沉施工：下沉施工主要采取悬打法，主要工艺为：用浮船上25t吊车悬吊振动锤（DZ－60）实施逐孔振沉，首先将25t汽车吊停放在浮船上，后吊装导向支架，利用导向支架对钢栈桥基础实施精确打入。测量组在确定桩与桩位的垂直度后，开始实施振桩锤振动，在此过程中要不间断地检查桩与桩位的垂直度，并使其不断满足要求，如果在这一过程发现偏差误差，必须实施及时纠正。尤其需要注意的是，每根桩的下沉必须一气呵成，不可中途停放很长时间，以免对周边桩基扰动造成沉桩难度加大。在前一根桩基打入完成后，汽车吊顺势前移，进行下一个跨度钢管桩的插打，按照此方法依次进行施工。

（3）对钢管桩间实施平联、剪刀撑、分配梁施工：对于类似月亮湾钢栈桥的工程来说，当一个墩位的钢管桩施工结束后，就应该实施该墩位的钢管桩间平联、剪刀撑、桩顶分配梁和牛腿的施工。在施工中，必须首先实施钢管桩平联、牛腿位置的放样测量，技术员在实测桩间平联长度后，再实施后场的下料，与此同时要实施牛腿的焊接加工和桩顶分配梁、剪刀撑的加工。用汽车吊悬吊剪刀撑、平联，在悬吊到位后，电焊工实施焊接剪刀撑、平联。在钢管桩较长时，剪刀撑要尽可能的矮，可以在潮位低时实施焊接。在焊缝满足设计要求后，方可实施桩顶横梁的架设。

3．2．1．2 对钢栈桥上部结构进行安装

（1）50＃工字钢下料及架设：工字钢进场长度为12m，下构完成后，直接吊装工字钢并固定。相邻两跨的50＃工字钢采用对接焊。

（2）型钢分配梁的安装：25t汽车吊按2m的间距安装横梁，满焊于50＃工字钢上。

（3）钢栈桥面板及附属工程安装：钢栈桥开工前要着手预制400cm×600cm×10cm的钢筋混凝土桥面板，吊装前要保证混凝土达到90%强度。待分配梁安装好后，用汽车吊吊装10cm的钢筋混凝土桥面板，桥面板之间采用湿接缝连接。最后安装护栏立杆、护栏扶手和护栏钢筋以及涂刷油漆。

3．2．1．3 升降通航孔的施工要点

对于月亮岛钢栈桥来说，由于升降通航孔的跨度直径达到将近24m，这一长度对于汽车吊臂长度来说，远远不够，导致贝雷梁无法实施一次性安装，所以要在跨度的中间位置也就是12m位置预先安装一个临时的双排桩墩，再按照常态的方式将升降段主梁安装到位。待这一工序完成后，再对临时双排桩实施拆除。在整个工序完成后，进行电动葫芦提升系统的安装。

3．2．2 质量控制要点分析

（1）钢栈桥使用的全部钢材材料必须满足国标质量要求。

（2）钢管桩顶帽梁2Ⅰ32＃工钢必须注意纵向的稳定性，设置的槽口不能过宽，并且应在两条型钢之间焊接钢板，使其形成整体，增强其稳定性。

（3）钢栈桥所有的杆件连接，均需使用506级的焊条焊接，满足设计及焊接规范的要求，使焊接达到固结的效果。

（4）型钢的接长、接头必须采用钢板补强焊，接头强度不低于母材。接头必须错开，同一跨内只允许有一个接头。

（5）管桩和管节实施对头接时，管头要进行倒角，在接头存在缝隙时，要尽量利用钢板在外焊补强。同时焊接时应将焊缝30cm范围内的铁锈、油污、水、杂物清理干净，所用的焊条应烘干。

（6）管顶位置受力最大，主纵梁及横担下部两侧均应设置加劲板，加劲板要采用双面角焊，满足常规的焊接要求。

（7）凡有杆件接长的，原则上同一平面接头数量不高于50%。

3．2．3 施工安全要点分析

3．2．3．1 成立施工安全管理机构

成立由项目经理任组长，总工程师任副组长，安全员专管负责的安全管理领导小组。项目总工程师和生产副经理每旬组织一次安全检查；项目经理每月组织一次安全检查，召开一次安全生产分析总结会；安全员每天进行安全检查，并做好详细记录，提出保持或改进措施，加以落实。

3．2．3．2 施工安全要点把控

（1）钢栈桥施工前，对参与施工的人员进行施工技术交底及安全技术交底。

（2）在施工过程中使用吊车、振动锤等特种设备，操作人员必须持证上岗，严格遵守安全操作规程。

（3）现场施工电焊、氧割等工作量大，操作人员必须持证上岗，严格遵守安全操作规程。

（4）在钢栈桥施工过程中，必须确保所有参加施工人员均穿救生衣和戴安全帽，在实施打桩过程中，要注意临时布设限航的灯光标志。

（5）在钢栈桥施工过程中，要专门派出人员对钢栈桥各墩位的变化实施测量，在桥墩位被水流冲刷到一定程度时，要考虑通过抛石和砂袋实施防护，以此来确保钢栈桥各个桩基的入土深度。

（6）在桥头设置限速、限重等标志牌及告示牌等，车辆在钢栈桥上必须匀速行驶，车速一般控制在10kM／h以内，车距控制在15m以上，并尽可能避免紧急刹车。

（7）升降通航孔是本钢栈桥施工的技术难点，同时涉及多方面的安全因素，其可靠性有严格的要求。施工中要注意：①项目专职安全员主管升降通航孔，根据相关部门公告的时间指令专职人员负责开启和闭合；②升降通航孔由专人值守，24h不间断；③提升时由2名专职人员操作，一人负责观察一头，其中一人操作无线控制按钮；④提升到位后用专用的钢丝绳挂好升降节段，然后放松电动葫芦，防止电动葫芦长时间挂重而致刹车出问题；⑤专职人员应随时检查提升系统及升降节段的工作情况，发现异常要立即排除。

3．3 施工经验总结

通过月亮岛钢栈桥施工实践，为今后此类桥梁的施工积累了数据经验和实践经验，笔者进行了归纳总结：

（1）钢栈桥相比一般桥梁由于使用时间相对较短，所以在一般覆盖较厚的江河滩涂可以采取相对较小管径的钢管桩为基础，优点主要体现在两个方面：①施工造价较低，便于工程进行成本控制；②施工也较为方便，在使用工程机械等方面也有很大的便利性。

（2）对跨度较大的通航孔，施工难度较大，贝雷梁无法一次性实施安装，可以考虑在居中位置先行实施双排桩墩的安装，在主梁安装结束后，再拆除双排桩。在一些浪高的地区，还可以采取加劲限位板和横撑来确保栈桥的横、纵向稳定性，达到减小主梁横向、纵向位移的目的。

（3）在符合功能要求标准的前提下，钢栈桥可以用大块焊接钢板替代木板，一方面可以降低工程成本和后续可能存在的维修费用；另一方面在施工工序等方面也更为便利。对使用时间相对长的钢栈桥，该点尤为重要。

（4）要注重对单桩和纵梁承载力的验算。钢栈桥的荷载主要来源于两个方面：①移动荷载工况；②自重恒载。尤其对前者来说，其包含了车辆荷载和车道荷载两个方面，需要更加注重承载力的验算。

4 结语

根据施工设计方案，月亮岛钢栈桥在规定的时间内高标准完成了施工，受到了群众的普遍赞誉。经过检验验收，纵向和横向稳定性以及通航能力均符合设计标准和要求。本文通过对月亮岛钢栈桥的施工设计思路、设计方法和施工要点等进行分析和总结，为今后类似钢栈桥设计施工提供较为完备的理论依据和设计经验。