跨径240m贝雷钢便桥及平台的冰面施工

赵家强，王占飞

(沈阳建筑大学 交通工程学院 沈阳市 110168)

哈尔滨是中国最具特色的以冰雪为主题的旅游城市，在松花江及冰面上展开了许多旅游项目。笔者介绍了在冰面上修建钢便桥的施工方法，利用自然环境节约成本，加快施工进度，同时进行了钢便桥的设计验算，为同类工程提供参考。

1 工程概况

龙井至大蒲柴河高速公立07标段主线全长9.92km，路线在沙河屯南跨越五道白河，设五道白河大桥一座。中心桩号K131+862，交角90°。桥梁全长787m，桥宽2×12.5m，上部采用13×30m+6×40m+5×30m预应力混凝土简支转连续箱(T)梁，下部采用柱式墩，U台、柱式桥台，钻孔灌注桩基础。

五道白河多受降水影响，4月至6月为平水期，6月至9月为丰水期，10月至3月为枯水期。水库100年频率水位545m，2000年频率水位547.35m。本桥起点侧地形起伏较大，尤其是横向地面变化较大，但地层简单，表层为3.5～6m强风化玄武岩，其下为7m圆砾，再以下强风化岩混合岩，最下面为中风化混合岩。库区范围内及终点侧底层简单，表层为3.5～10.5m圆砾，再以下强风化岩混合岩，最下面为中风化混合岩。

根据桥梁所在位置、水文条件及地形地貌等，确定在K131+862处架设一座最大跨径为240m的施工钢便桥，如图1所示，跨越五道白河，作为龙蒲高速07标段主线上材料、机械设备的运输通道，同时为五道白河大桥下部结构施工提供作业平台。

2 钢便桥的冰面施工

2.1 冰面承载能力的确定

钢便桥开始施工日期为2017年1月3日，当天最低气温为-18℃，冰层厚度120cm。钢便桥施工工期为两个月，自开工后两个月，最低平均温度低于-18℃。根据冰面承载力经验公式计算冰面最大承载力。

P=4h2=4×120×120=57600kg=576kN

式中：P—冰层最大承载力(kg)；

h—冰层厚度(cm)。

2.2 便桥标高的确定

十一月十二日通过外业勘测，确定便桥0#台(即大桥13#墩)主线里程桩号为K131+862，便桥16#桥台(即五道白河大桥19#墩)为K132+102主线里程桩号。现水面标高为544.5m，设计最高洪水位545m，最终确定便桥桥面标高为548m。五道白河水库现为蓄水期，根据图纸所给水深，13#～19#墩水深都达20m左右(图纸勘测设计提供，包括地质资料)。

2.3 便桥结构形式

便桥中心距五道白河大桥中心21m。根据施工要求，考虑运输车辆吨位，设计单孔跨径15m，桥面净宽6m，单向通行，最重车辆荷载为80t，全桥16孔，全长16孔×15m/孔=240m。采用单层双排上下加强型双横梁桁架(贝雷架)便桥，如图1所示。

图1 加强型双横梁桁架

2.4 钢便桥施工

考虑五道白河大桥计划施工工期为三年，同时也考虑了施工生产，并结合受力情况计算确定：

五道白河便桥下部采用外径630mm、壁厚10mm钢管。

盖梁：钢管施工完毕后，按标高切齐，管头用1cm厚钢板封口，上面先顺桥向放三根25B型3m长工字钢，再横桥向放三根25B型工字钢，做为钢管桩上墩台盖梁。钢管间用10cm×10cm×1cm的角钢做斜支撑焊好连接。

便桥上部采用长3m、高1.5m、宽0.65m的贝雷式桁架，单层双排上下加强结构。主桁架和加强弦杆之间用高强螺栓连接，桁架与桁架、加强弦杆与加强弦杆之间用高强销子连接，桁架上安装双横梁，横梁上直接铺装钢桥面，便桥每延米自重约为1.2t。

钢便桥采用上乘式，即桥面在贝雷桁架之上，两侧设置护栏及木方，确保行车安全。

钢管底端用钢管自身切割，焊接成圆锥体，以便于挤密桩周围的土，增大摩阻力。

由于施工条件影响，打桩选用履带吊配合振拔机施工。如图2所示。

由于便桥施工位于水库中，属于静水区，所以不考虑水流和流冰影响。

便桥全长240m，并且便桥两端均能自由伸缩，所以不考虑在便桥中间设伸缩缝。

桁架：结构如图3示，该便桥采用双排单层上下加强形式，即双排钢桁架单层布设，双排桁架用支撑架并排连在一起，桁架上下用高强螺栓和加强弦杆连在一起，外间距为0.62m，桁架下弦杆上用两根抗风拉杆连接。

图2 履带吊配合振拔机打桩

图3 桁架、盖梁及弦杆

横梁：如按影响线计算，每节桁架设置两根横梁，但考虑到土方重量较重，所以每节桁架上设置四根横梁，横梁用夹具和纵向桁架固定。同时用斜支撑和桁架连接增加便桥横向稳定性，横梁上的卡子用来固定钢桥面。

纵梁钢桥面：由于该桥为钢桥面，所以没有纵梁(即纵梁变成钢桥面)。在横梁上设四块纵向桥面，通过横梁上的卡扣来固定。

斜撑：用于增加便桥的横向稳定，上端与桁架支撑架孔相连接，下端连在横梁矮柱上，每根桁架各安装一对斜撑(便桥开口处除外)。

支撑架：是桁架用的连接构件，用撑架螺栓连接于第一排与第二排桁架之间，使桁架整体受力，在每节桁架顶面(即加强弦杆顶面)的中间水平各安置一片。

横梁夹具：用来固定横梁位置，当横梁置于桁架的横梁垫板上就位后，将夹具拉杆的凸头扣在横梁缺口下面，端部带钩的悬梁穿过桁架竖杆上的长方形孔并勾于其上。

抗风拉杆：连接于桁架下弦杆(或下面加强弦杆上)的抗风拉杆销口，用自带小销子连接，增加便桥横向抗风稳定性。

2.5 水上平台施工

龙蒲高速公路07标段，跨越五道白河水库，大桥13#～18#墩位于水库深水区，(根据设计资料，最大水深达22m)。无法进行围堰筑岛施工，只能采用先搭水上平台，在平台上进行钻孔桩、系梁、墩柱、盖梁施工，下部工程完成后，再把平台拆除。水上施工平台具体施工方法如下：

2.5.1平台的平面位置和几何尺寸

平台的大桥中心线为基线，左侧距便桥外侧18.35m，右侧距平台边墩13.65m，即平台横桥向32m长，纵桥向12m宽，平台横桥向中心线与桩位中心线不重合，即平台属于偏心搭设，如图4所示。

图4 冰上施工平台

2.5.2平台的施工方法

平台的施工方法和便桥相同，放出钢管桩位置，在冰上用轨道式打桩机打入钢管桩(桩的直径)桩位处的实际水深固定，暂时按照设计水深，采用外径630mm，壁厚10mm的钢管桩，打完桩后按标高切平，用10mm厚钢板封口，钢管上面横桥放三根25B型工字钢。25B工字钢上纵桥向铺32B工字钢，每1.5m一根，32B工字钢上横桥向铺10cm的工字钢，每35cm一道，10cm的工字钢上纵向铺6cm厚跳板。

2.5.3平台与便桥的连接

在搭设平台时，把与之相邻的便桥的桁架整孔拆除(便桥设计时已考虑)，形成开口，从便桥上直接可以上平台，便桥开口处的钢管和平台的钢管用10cm×10cm×1cm的角钢焊接，使平台和便桥形成一个整体，增加二者的稳定性，便桥的钢桥面与平台10B工字钢相连。

2.5.4平台的防护

平台搭设完成后，四周用10B工字钢做台柱，用Φ20钢筋焊成护栏，护栏上挂安全网，每个平台外侧挂不少于5个救生圈。

每个平台上计划用一台钻机，配备两个2m×2m×6m的泥浆箱，循环使用，用泥浆车外运渣。钢筋笼用吊车下，用混凝土罐车直接上平台浇注桩。

2.5.5护筒

下护筒采用两种方法，水浅处用25t或50t吊车下，水最深处拟用龙门吊下。

(1)护筒制作运输

护筒采用现场制作，即大桥6#～13#墩处用2cm厚钢板现场加工焊接，用机械吊运至平台上。

(2)护筒的连接

护筒吊运到平台上立起，上下两节之间接口对齐焊接，一周焊完后，护筒焊接处再焊8块30cm×60cm×1cm钢板对焊口进行补强，焊完一节后用吊车吊起放入水中，直至河底。

(3)护筒的对中和校正

护筒对中，下护筒前，先通过测量在平台上放出桩中心点，然后向外栓桩，拆开平台上跳板工字钢，按栓桩在平台上做第一个定位架(用型钢焊)。然后再用锤球把中心点垂到水面，贴水面用型钢做第二个定位架(与钢管桩连接)。再在平台上3m高处做第三道定位梁，然后用吊车吊起护筒放进3个定位架之中，边连接边下沉。

(4)护筒下沉

护筒边连接边下沉，当护筒下到河底表面后，用振拔机夹住护筒，借助振动力下沉，使护筒底面下至河底5～6m。

(5)护筒下沉到位后，拆除上面定位架进行钻孔。

2.6 冰面施工经验总结

(1)施工前，应对冰面进行处理，清除积雪、杂物等对施工不利的因素。

(2)在冰上作业首先应开凿冰眼，测量冰层厚度，根据经验公式计算冰面承载能力，确保施工安全可靠。若冰面承载能力不足，可采用加筋等方法增强冰面承载力。

(3)当钢护筒长度超过15m时，应设计钢护筒直径大于50cm，壁厚大于8mm，这样强度比较可靠。焊缝的质量十分关键。

(4)护筒下沉过程中，若遇到振拔机长时间振动，护筒依然无法下沉的情况，说明下面的岩层较硬，建议停止震动，在桩底增做扩大基础，增加护筒桩的稳定性。

(5)冰面施工需采取必要的防滑措施，例如撒砂子或铺草袋、麻袋、无纺布等。

2.7 安全施工风险防范措施

(1)施工前确定冰上荷载情况，并对冰面承载力进行计算，确保安全后才可进行施工。

(2)施工时护岸段两端铺筑施工道路，利用冰上道路形成单循环。做好施工路线标记，在施工区域两边插上旗帜，对车辆行驶路线设立醒目警示标识。拉好警戒线，严谨盲目施工。

(3)安排人工铺设无纺布，要求铺设顺直，不能有扭曲和褶皱，也不能拉得过紧，同时两条布搭接长度为10cm，采用缝合搭接。

(4)在冰面施工作业时，先要试行，探索进行，荷载不能集中堆放，要分散。

(5)对冰面施工人员进行安全指导，机械设备操作人员及车辆驾驶人员需具备丰富的驾驶经验。

(6)施工现场所有人员每人都配备棉质安全帽、带有反光条救生衣和安全蝇，保证安全。

(7)现场施工管理员及施工班组和冰面巡视人员、车辆驾驶员、机械设备操作手必须配备有效通信设备(对讲机)，以确保发生安全隐患时及时沟通和预警报告。

(8)每天施工结束时要查看冰面，及时排查安全隐患。

3 结语

天然的冰面为施工提供作业场地，采用冰面施工方法可以节约成本，加快工程进度。对自然环境的合理利用，体现了人与自然和谐共处的生态理念。本项目施工方案可供相关单位借鉴参考。