浅谈施工栈桥型式与栈桥结构型式的选择

谢发良

摘要：施工栈桥型式和结构型式的选择，主要考虑施工栈桥地理位置的气候水文地质条件、施工栈桥长度、施工栈桥使用时间、施工机械设备通行頻率等因素。本文通过介绍漳江湾特大桥施工栈桥型式和结构型式是如何选择并实施，使栈桥满足施工需求、可操作性强、经济简便。

Abstract： The selection of construction trestle type and structure type mainly considers the climatic hydrogeological conditions of the trestle location， the length of construction trestle， the use time of construction trestle and the pass frequency of construction machinery equipment. This article describes how to select and implement the construction trestle type and structure type of the Zhangjiangwan Large-span Bridge， so that make the trestle meet the construction requirements， have strong operability and economic simplicity.

关键词：特大桥；栈桥施工；结构型式；设计

Key words： large-span bridge；trestle construction；structural type；design

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）12-0092-03

1 工程概况

1.1 工程概述

漳江湾特大桥位于漳州市境内，连接漳浦县和云霄县，除终点桥台位于岸上之外，其余全长范围位于海域水中，全长3564.5m。漳江湾特大桥是漳州沿海大道（纵一线）漳江湾特大桥及连接线工程中关键性的控制节点。漳江湾特大桥设计宽度32.0m；该桥分为三个部分：主跨150m悬浇连续箱梁，全长316m，跨径组合为83+150+83m；北引桥采用跨径40m先简支后连续预应力混凝土预制T梁，全长925m，跨径组合为23×40m；南引桥采用跨径40m先简支后连续预应力混凝土预制T梁，全长2323.5m，跨径组合为58×40m。项目分为两个施工合同段，分别为A1和A2合同段，两合同段以26墩为界。

1.2 工程地质情况

区内地层自上而下主要由第四系土层及燕山晚期侵入岩组成。第四系地层主要为第四系人工填土（Q4me）、第四系全新统冲海积层（Q4al-m）、第四系残积土（Qel）、第四系更新统冲海积层（Q3al-m）。基岩岩性主要为燕山晚期花岗岩（γ52（3）c）及其风化层。

根据钻探揭露，地层由第四系全新统：填筑土（①-1、①-2、）①-3）、冲海积成因的淤泥（②-1）厚度3.10～14.00m、淤泥混砂（②-2）厚度0.80～2.80m、粉质粘土（②-3）厚度1.30～4.60m、细砂（②-4）厚度0.90～6.80m、中砂（②-5）厚度7.70m、粗砂（②-6）厚度1.20～9.30m、残积成因的砂质粘性土（③）厚度4.60～16.20m，土石类别为：普通土；土石等级为：Ⅱ级组成。

2 栈桥施工

2.1 栈桥总体设计及方案选择

从充分利于施工需要出发，结合两项目实际情况，且为满足施工阶段主航道临时通航需求和两个合同段施工栈桥要连通的要求，决定A1栈桥设置在桥梁上游，A2栈桥设置桥梁下游，在26墩桥下设置横向连接栈桥，在24-25墩中间设置临时可提升施工栈桥。

本栈桥作为桥梁水中区域施工运输的唯一通道，为满足使用要求，本栈桥设计双向车道。考虑到施工期间主要行走车辆为10m3的混凝土运输车，根据混凝土罐车自身宽度为2.5m，双车道宽度达7.0m，附属设施包括栏杆、电缆管道、供水管道支架和警示标志设施的宽度2*0.5m，所以，栈桥桥面宽度拟定8.0m宽。临时用电等管线布置在栈桥右侧栏杆外沿。

在栈桥跨度的选择上，通过以往施工经验，栈桥多采用12m跨径或15m跨径。综合栈桥施工、运营期间的荷载以及栈桥的拆除，本栈桥选择单跨12m跨径。

在栈桥结构选择上，本着经济合理、便于维护和可回收的原则，栈桥面板采用钢筋混凝土结构，其它部位采用钢结构。上部结构选择拆装快捷的贝雷梁加预制钢筋混凝土面板体系，下部结构采用单排三根？覫630×8mm钢管桩基础。

根据水文资料及桥址水位观测，栈桥起始点按设计最高潮水位+3.48m进行设计，上部结构高度1.7m，考虑0.5m富余高度（壅水高度），起始栈桥顶面标高设计为3.48+1.7+0.5=+5.68m。为了满足施工区域养殖渔船通行要求，在栈桥里程K1+552.5处为起点，设置1.1%的纵向坡，将栈桥顶标高抬高至+6.5m。栈桥宽均为8m，跨径12m，栈桥施工考虑用履带吊逐跨推进施工。跨越江堤部分，采用12m跨径的型钢梁栈桥。考虑栈桥桩基入土部分均为淤泥或粘土等软弱层，并要承受海潮冲击影响，为增加栈桥整体刚度，栈桥每六跨设一制动墩。制动墩栈桥基础选用双排三根？覫630×8mm钢管桩。

2.2 栈桥上部结构设计

贝雷梁栈桥上部构造从上到下依次是钢筋混凝土面板、贝雷主梁。采用6跨一联布置，栈桥联与联之间预留10cm伸缩缝（贝雷梁）。面板采用宽度为2m、长度为8m的砼面板，厚度20cm。钢筋混凝土面板上预埋钢板，便于焊接安装护栏立柱及电缆管道架设支撑；混凝土面板四个角预埋四个隐藏式吊装钩，便于吊装。安装完成后用混凝土填充补平。栈桥桥面护栏采用？覫48mm×3.5mm钢管+I12.6型钢制作，高度1.0m。护栏立柱采用I12.6工字钢焊接在砼面板的预埋件上，扶手横杆三层，与立柱焊接（立柱上开孔）。

2.3 栈桥下部结构设计

栈桥采用钢管桩基础，每排采用三根直径，？覫630mm，壁厚8mm的钢管桩，钢管桩横向间距3.2m。钢管桩平联、斜撑采用[20槽鋼。桩顶承重梁采用2I36工字钢，跨径3.2m。栈桥结构型式如图1所示。

3 栈桥施工

该钢栈桥有施工简单、快捷的特点，正常情况每天能够完成3～4跨。

3.1 简单介绍栈桥施工步骤

步骤一：利用履带吊机配合电动锤振动下沉钢管桩；

步骤二：利用履带吊机安装贝雷纵梁。

步骤三：利用履带吊安装栈桥面板。

3.2 下部结构施工

3.2.1 悬臂定位导向架

钢管桩的定位思路考虑利用架桥机的原理，采用贝雷桁架与型钢加工形成一个整体悬臂导向架，导向架末端与已铺设完成的栈桥前端贝雷梁销接，导向架前端按设计的桩位预留孔位进行导向。利用已形成的栈桥或平台作为待施工钢管桩的定位导向，导向架定位钢管桩既可靠，又简单易用，避免了水流对钢管桩定位的影响，保证了施工作业的安全。

一排钢管桩振沉完毕后将导向架移开，铺设分配梁、主梁及桥面系，然后转入下一孔栈桥施工。

在施工时，对导向架进行整体吊装。一侧与已施工完成的栈桥贝雷片连接，一侧悬臂。矩形框架位于钢管桩桩位上方，用以定位钢管桩。

在钢管桩施工过程中，用履带吊将钢管吊至导向架矩形框中，缓慢下落，通过钢管桩自身重力保证其下落并入土。受水流影响，管桩会出现一定偏斜，由现场施工人员应用“吊线目测法”将偏斜的钢管桩校正。

3.2.2 钢管桩的对接

施工用钢管桩采用Q235钢板在工厂卷焊而成，钢管桩端头处设有坡口以方便焊接。根据计算，栈桥用钢管桩平均长度为24m，故需要在施工现场焊接连接钢管桩。焊接工艺为手工电弧焊，焊接方法为对接焊接，在钢管四周设置6块加劲板，与钢管桩四周满焊，焊缝高度不得小于6mm，以保证钢管桩对接强度。在施工场地设钢管桩焊接平台，用以固定待焊钢管桩并保证其水平，使其不致滚动，保证焊接的强度和钢管桩整体的顺直。

3.2.3 钢管桩的振沉

导向架上的钢管桩限位板焊接完成，钢管桩下落至河床底部，并对钢管桩进行垂直度调整稳定后，进行钢管桩振沉作业。操作步骤为，采用履带吊将液压振动锤起吊至竖起的钢管桩顶口处，操作液压振动锤使其液压钳夹紧钢管桩，开启振动开关，钢管桩在振动锤激振力的作用下，震动下沉。钢管桩施沉时应保证同一排钢管桩接头错开，避免最不利截面的形成。

在钢管桩施沉过程中，要对其垂直度进行监测，当其垂直度偏差超过1%时，应停止沉桩作业，指挥履带吊校正钢管桩垂直度，然后继续施打。

当钢管桩振沉至导向架平面上50cm处时，关闭振动锤电源，松开液压钳，将液压振动锤吊放至已搭设好的栈桥桥面上，对导向框进行拆除。

导向框拆除完毕后，按照之前的施工步骤，焊接钢管桩，然后对钢管桩进行二次振沉，插打至设计标高。考虑桩的固结效应，沉桩以桩长控制为主，若与设计桩长偏差较大时，应停止施工，根据现场实际情况，会同各方研究解决。

3.2.4 平联、斜撑及分配梁安装

打桩至设计标高后，检查桩的偏斜度及入土深度，其误差均符合要求后，立即进行钢管桩间斜撑、平联、桩顶分配梁等的施工。

测量钢管桩顶面标高，通过计算得出钢管桩槽口的切割深度。利用氧炔焰割炬在钢管桩顶部水平对称切割两个底宽30cm缺口，以安装桩顶横梁。

钢管桩槽口切割完成后，将分配梁吊装至钢管桩上。分配梁采用两根平行且横向连接的型钢，用以横向连接钢管桩，同时传递桥面荷载到钢管桩基础，使基础均匀受力，保证栈桥的整体稳定性。分配梁与钢管桩采用加劲板进行焊接连接。

钢管桩下沉结束后，用履带吊悬吊平联、斜撑（平联，斜撑采用[20a槽钢），进行平联、斜撑与钢管桩之间焊接连接，所有焊缝高度不得小于6mm。斜撑端头应根据实际情况切割成斜面，以便增大与节点板的接触面。

3.3 上部结构施工

3.3.1 贝雷桁架的拼装

栈桥及平台贝雷桁架采用321型贝雷片拼制而成。贝雷桁架分组依次吊装、运输至栈桥，先与已搭设完成的栈桥或平台连接，再安装支撑架完成两组间拼接。

栈桥桁架组拼装时，贝雷片与贝雷片间顺桥向采用销栓销接，横桥向支撑花架或剪刀撑连接。贝雷销栓安装完成后，必须安装保险插销，防止贝雷销栓脱落。支撑花架和贝雷片之间用螺栓固定。

3.3.2 贝雷梁的运输和架设

后方拼装好的12m跨径贝雷梁（两组为一个安装单元）重约2.4t，宽约0.9m。贝雷梁运输采用加宽平板车运输。由于一个安装单元贝雷梁重量不大，70t履带式起重机有足够的起重量，故单跨一个安装单元的贝雷梁可以同时架设。贝雷梁架设时，先在下部结构顶横梁上进行测量放样，定出贝雷架准确位置并安装好减震橡胶片，然后用履带式起重机吊装一个安装单元贝雷梁与已建成的栈桥贝雷梁相连，并焊接限位器。一个安装单元贝雷梁完成后，安装另一个安装单元贝雷梁，同时与安装好的贝雷梁用剪刀撑进行连接。依此类推完成整跨贝雷梁的安装。

3.4 桥面系及附属工程施工

3.4.1 桥面系施工

栈桥用钢筋混凝土面板在预制场预制，钢筋采用？覫14mm钢筋网上下两层，间距12cm。为了减小面板使用过程中啃边掉角，在混凝土面板横桥方向上边缘埋置40mm角钢保护。混凝土面板养护达到70%强度后，用平板车运送到栈桥施工位置处，利用履带吊吊装铺设安装。用U型限位器对面板进行限位，面板之间用连接板焊接。贝雷梁与混凝土面板中间要铺设15mm厚的橡胶垫层，减小面板使用过程中对贝雷梁的直接应力。钻孔平台采用I 25a作为分配梁，按照40cm间距布置，钻孔平台后半部分（5×17.5m），分配梁25a型工字钢间距为30cm，面板采用10mm厚钢板做面板，与分配梁焊接固定。

3.4.2 附属工程施工

附属设施包括栏杆、电缆管道、供水管道支架和警示设施。栈桥的电缆管道、供水管道支架设置在栈桥外侧，分别焊接在钢筋混凝土面板的预埋板上。栈桥及平台栏杆在每跨桥面系施工完毕后立即施工。栈桥及平台栏杆扶手采用钢管48×3.5mm钢管，栏杆立杆高1.0m，为I 12.6型钢，焊接在钢筋混凝土面板的预埋板上，焊角高度不小于6mm。栈桥栏杆的立柱、横杆刷红白相间的油漆。栈桥每隔30m设置一处安全警示灯，栈桥上下游每隔30m挂设救生圈。

4 总结

对于漳江湾特大桥施工栈桥，下部结构采用钢管桩及型钢分配梁，上部结构采用贝雷梁组合结构和预制混凝土桥面板的结构型式；与下部结构采用钢管桩及型钢分配梁，上部结构采用贝雷梁组合结构和型钢组合或专用钢桥面板的结构型式相比较；具有一次投入费用低，使用阶段维修养护成本低、施工搭设拆装快捷方便、施工车辆行走时路面噪音小等优点；缺点是栈桥混凝土桥面板转运费相对较高。通过对漳江湾特大桥跨海施工栈桥型式比较、总结，为跨海施工栈桥选择提供一些参考意见。

参考文献：

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