生态公园中钢栈桥设计与施工技术

林志文

福州市建总投资发展有限公司

1 引言

伴随着我国基础建设飞速发展，跨水桥梁工程在交通领域的重要性也越来越受到重视，钢栈桥作为水上桥梁的关键施工技术，因此也得到广泛关注。现阶段，我国钢栈桥施工技术发展迅猛，取得了长足的进步，但仍有改革创新的空间。钢栈桥施工有其独特性，施工要求一般较高，同时对区域地质环境要求也较高，如果是内河和长江河道桥梁，还应全面考虑水上通航问题[1]。本文以永泰县小汤山生态主题公园钢栈桥的施工工艺为背景进行探讨分析。

2 工艺简介及特点

钢栈桥施工流程主要从桩基施工到桥面安装，在桩基施工过程中应根据地质揭露情况和现场施工条件选择合适的桩基类型，从而确定桩基础施工方法。桥面钢结构安装首先应符合设计要求，其次焊接质量直接影响桥梁质量，应聘用技术合格工人进行专项焊接，并严格执行验收程序。钢栈桥施工技术点与其他类型的桥梁有着较大的区别，由于其结构和材料的不同，通常受到潮位变化影响，此外水流、浪高等不良因素也会给施工带来不利困扰[2]，在设计和施工过程中应充分考虑。

3 钢栈桥工程实例

3.1 工程简介

永泰县小汤山生态主题公园及进出城关通道节点改造提升工程连接林荫步道刘岐大桥至塔山城关大桥段示范段，穿越塔山和小汤山，横跨六馆一中心。林荫步道主线长约3.5km，支路约1km，总计4.5km，其中主园路步道工程由塑胶休闲步道、架空花岗岩（青石）栈道、钢栈桥等形式构成，钢结构栈桥位于滨水段汤阳村委会，站前大道及汤洋路，桩基础施工依山开挖，部分采用人工挖孔桩进行施工，施工期限为180d。

3.2 工程地质条件

根据站前大道桥钻孔地质揭露情况显示，钢栈桥由上至下的主要地层情况为①杂填土：高程范围39.5m～46.3m，厚度6.8m；②粉质黏土：高程范围37.4m～39.5m，厚度2.1m；③淤泥质土：高程范围36.2m～37.4m，厚度1.2m；④全风化凝灰岩：高程范围30.9m～36.2m，厚度5.3m；⑤强风化凝灰岩（砂土状）：高程范围29.4m～30.9m，厚度1.5m；⑥强风化凝灰岩（碎块状）：高程范围19.6m～29.4m，厚度9.8m；⑦中风化凝灰岩：高程范围14.8m～19.6m，厚度4.8m。

3.3 工程设计

本项目钢栈桥，平台采用上承式结构，下部采用挖孔灌注桩基，同一排桩采用剪刀撑来加强桩基础的刚度。钢栈桥上部主桁架使用321型贝雷桁架；桥面横向分配梁选用中型工字钢，次梁选用小型号的工字钢，次梁焊接在分配梁上，分配梁与贝雷片用U型螺栓连接；面板一般采用花纹钢板满铺，钢栈桥断面示意图如图1所示。

贝雷梁结构：钢栈桥选用“321”型贝雷桁架，采取2组单层双排贝雷桁架，桁架间距为4.5m；桥面宽度为6.0m。

墩顶垫梁：采用双拼I45a工字钢。

桥面：由防滑钢板和型钢组成的，桥面板厚度为10mm。

横梁为I25工字钢，间距0.3m。

图1 钢栈桥断面示意图

4 钢栈桥施工工艺

小汤山主题公园钢栈桥施工时由于依山开挖，机械施工困难，部分桩基采用人工挖孔桩，中心地带采用钻孔灌注桩，本文主要介绍人工挖孔桩技术要点。桩基础施工完成后桩间剪刀撑及时施焊，以保证桩基的稳定，然后采用50T履带吊机逐跨安装贝雷梁钢栈桥。

4.1 人工挖孔桩施工方法

4.1.1 人工挖孔桩的优势

（1）人工挖孔桩结构简单，设计参数较少；（2）人工挖孔桩适应性强，施工方式简单，场地限制少，无须大型设备，便于控制成本；（3）人工挖孔桩对周边地层具有低扰动，挖孔质量便于控制，单桩承载力比较强等优点，在混凝土浇筑过程中能有效控制施工过程中钢筋笼上浮、断桩等质量问题。

4.1.2 人工挖孔桩施工步骤

本项目人工挖孔桩采用如下施工工艺：定位及锁口→开挖→降水，排水→护壁施工→土石方提升→孔桩封底→钢筋笼制作安装→桩身混凝土浇筑。

4.1.3 开挖前准备工作

首先应根据设计要求对每根桩进行精确定位，并用实心木桩进行标定。其次由于挖掘过程中，针对复杂地层常伴有意外情况发生，因此必须仔细研读地质勘探报告，以对桩位分布区域的地质全面了解[3]，如地层，地下水分布等信息，做好突发情况应急预案，以保证后期施工顺利推进。在确定桩位以后对每个孔位进行编号，便于施工开挖期间工作纪录。

4.1.4 桩孔开挖

确定桩位以后，将挖掘桩的第一部分的土方，分段开挖，采用钢筋混凝土护壁分节进行支护，采用C25 混凝土，配筋＜8@200，其中混凝土厚度为150mm（如图2 所示），为保证桩孔及人员的安全，防止护壁整体塌陷，要求在每节护壁底部预埋4 根Ф 22铁环吊钩。开挖过程中应注意从桩心处起始向外层扩展。随着深度增加，为确保井下人工开挖安全和护壁顺利实施，应设置井点降水措施，以保持孔底岩土体干燥，并在施工区域四周布置排水沟及时将水排开保持施工场地优良条件。

图2 护壁开挖土方示意图

4.1.5 钢筋笼的制作与吊装

孔位开挖至设计标高后，经质检合格后，立即采用C35混凝土封底。钢筋笼可选择现场绑扎，尺寸必须满足设计图纸及规范要求。主筋与箍筋采用点焊连接，钢筋接头错开。

钢筋笼吊装时采用汽车起重机，人工辅助对准。吊放时使钢筋笼轴线与桩心轴线重合，确保桩顶标高满足设计要求，在钢筋笼最上方设置固定钢筋，防止在混凝土初凝时因钢筋笼下沉影响混凝土收缩，造成钢筋混凝土黏结力损失。

4.1.6 混凝土的浇筑

人工挖孔桩采用商品混凝土，在灌注前，应再次去除孔底的沉淀物和水，清洁之后应及时浇筑，若间隔四小时以上，应安排重新清孔。

（1）混凝土采用串筒工艺进行浇筑；串筒底端出料口距孔底不超过1m，防止混凝土发生离析。

（2）将浇筑点固定在桩孔一侧；斜向分层灌注，浇筑点处混凝应高出浮浆上表面，浇筑时向四周赶推，防止混凝土穿过浮浆而离析。

（3）采取分层振捣；振捣的层厚小于0.5m。振捣以垂直插入为主，做到快入慢出，并且插入点应均匀分布；振捣上层混凝土时，振动棒应插入下层5cm～10cm，促进上下层连接为一个整体。

（4）发现孔底有少量渗水时，采用抽水机将水抽出，混凝土应从无水渗出位置为起浇点，并且要保持浇筑点处的混凝土面高出渗水处混凝土面。如果桩体上部渗水，要设接水设备将渗水导入特定容器内并抽出，防止水流入下部混凝土而造成离析。

（5）当桩内渗水量大于18 公升/分钟，桩身采用导管法进行水下混凝土浇筑。导管每节长1m～3m，直径为250mm，两导管间用胶圈螺栓连接固定。为确保混凝土质量，贮斗混凝土存量应满足首次浇筑时能使导管底端嵌入混凝土中0.8m以上。导管底端距孔底保持20cm～30cm 以便于混凝土隔水塞能顺利排出，在其排出后，应迅速将导管触底，以防导管埋入深度不够而漏水。随着浇筑点上移，适当上提导管，但导管要保持在混凝土面下2m～4m，不得小于1m，并设专人测量导管的埋深、作好记录。

4.2 型钢梁栈道桥安装

4.2.1 桥面组装

贝雷梁和工字型截面梁在工厂分节制造，然后运输到施工现场进行分组安装。安装之前，首先根据构件列表核对钢栈桥构件安装部位，并标注清晰；其次结构组合前，应重新对支架、桥墩顶面标高进行测量，当偏差在规定范围内方可安装。施工现场钢栈桥构件应根据品类、型号及使用次序堆放在平整干燥的场地上，防止构件因受挤压变形，潮湿环境腐蚀等影响构件的质量。

双拼工字横梁：钻孔灌注桩浇筑养护完成后，并在桩顶切割一个平整的槽口，四周焊40cm高、1cm厚的加强钢板，将工厂预加工的型号为I45a 双拼工字钢横梁吊装至加强钢板，采用焊接临时固定。

贝雷梁在安装前先依照设计跨径，在施工现场预先拼接成3m 倍数花架，待测量人员对桩位进行测量并标注桩位轴线后，工人沿轴线逐步吊装贝雷架，并在两组贝雷架之间用预制好的花架安装水平横联，并利用螺栓将两者联结固定。

工字钢分配梁：分配梁长度为6m，根据设计采用I25 工字钢，在贝雷梁顶部横向安装分配梁。

高强螺栓安装时，螺栓孔位应对齐，采用统一安装方向，使得螺栓自由进入孔内，不可猛烈敲击；高强螺栓的安装应按一定的次序施拧，从中央向四周拧紧，当日终拧完毕。

5 关键工序质量控制要求

（1）钢栈桥使用的全部钢材材料必须满足国标质量要求。

（2）人工挖孔桩每层开挖1.0m左右，及时用木模现浇混凝土护壁，防止发生坍塌事故。桩护壁上段坚向筋按设计要求（φ8@200）将钢筋伸入下段护壁内，伸入长度应满足设计要求的长度。上下节护壁的搭接长度应大于50mm。

（3）桩身混凝土要连续浇筑，依次成桩。如遇突发情况，如机械故障，发生堵管或导管进水等情况，要立即采取措施处理，其间歇时间应控制在混凝土初凝时间以内，保证混凝土的和易性[4]。

（4）桩基灌注时，控制混凝土灌注的上升速率小于2m/h，水下浇筑提升导管时，应避免碰撞钢筋笼，防止其上浮。

（5）桩间剪刀撑焊接时，工人的技术水平直接影响钢结构焊接质量，焊工应经过专业考核，熟悉焊接业务，取得资质后方可进行焊接工作。焊工停焊时间大于6个月，应再次参加考试。

6 结语

根据施工设计方案，永泰县小汤山生态主题公园钢栈桥在工期范围内高标准完成了施工，经检验验收合格。本文主要阐述人工挖孔桩施工以及上部栈桥的安装的主要技术节点，通过施工要点分析可见各环节施工工艺是否得当直接影响工程最终质量，针对项目提出了质量控制的5点措施，为今后类似钢栈桥设计施工提供较为完备的实际项目施工经验。