大跨度斜拉桥下设钢栈桥设计及施工技术研究

夏献洁

大跨度斜拉桥下设钢栈桥设计及施工技术研究

夏献洁

（中铁十六局集团第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

本文通过新建黄冈至黄梅铁路巴河特大桥主跨巴河斜拉段，下设施工钢栈桥技术研究，成功解决了跨度44.5+108+2×200+108+44.5的钢栈桥施工技术难题，为类似钢栈桥的施做少走一些弯路提供一些指引。从整体上来看，我国目前钢栈桥方面的施工技术和施工能力都有了较为明显的进步，但跨度44.5+108+2×200+108+44.5的钢栈桥施工还是屈指可数，特别是施做在大跨度、深基坑、通航流量大的河流上还是存在一些问题，需要技术人员去注意并解决，只有不断纠正和解决施工中的问题才能保证工期、质量、进度。为此，如何做好这一类钢栈桥施工项目，已经成为业内相关人士重要研究内容。

钢栈桥；贝雷梁；管桩

1 工程概况

新建黄冈至黄梅铁路线路全长125.160km。在黄冈市与浠水县交界处，巴河桃花潭附近弯曲河段跨越巴河，拟建桥位距离上游京九铁路巴河桥2.6km，距离下游大广高速巴河桥3.4km，距离巴河河口21.4km。采用巴河特大桥跨越巴河，为本标段重点及关键控制性工程。巴河特大桥全长为2961.52m，中心里程为DK10+766.73，巴河特大桥20#～23#墩采用（44.5+108+2×200+108+44.5)m斜拉桥上跨巴河。

2 施工内容及影响范围

钢栈桥施工在巴河水域范围内，对来往船只的通航具有一定的限制作用。

3 施工方案

总体施工方案如下：

在本工程中，采取的是两侧对向施工方案，桥头两侧同时施工，共同向中间合拢。为了最大限度保证施工安全，并控制施工成本，施工方案采取钢管桩水中平台方案。通过振动锤打入钢管桩，依次成孔。

巴河特大桥21#、22#主墩的栈桥底部W2岩层采用直径φ500mm的钢筋混凝土桩嵌岩、锚固生根。22#墩先打设Φ720mm钢管桩（21#墩打设Φ630mm钢管桩），在钢管内钻孔Φ500mm钻孔桩，深度3.0m，与钢管桩搭接长度3.0m，放入钢筋笼，桩内均布设10根HRB400直径25mm的钢筋，共灌注6.0米深C30钢筋混凝土桩基。21#、22#主墩栈桥引孔施工完毕后，接桩至钢管桩设计顶面高程，拼装焊接上部横梁、贝雷梁及桥面板[1]。

4 巴河特大桥栈桥总体设计

4.1 巴河特大桥的栈桥总体布局

巴河钢栈桥由黄冈侧巴河钢栈桥（356.82m）、黄梅侧巴河钢栈桥（80.37m）两部分组成，总长为437.19m，栈桥顶面设计高程为29.0m；22#～23#墩为巴河中间通航部分，最高通航水位为24.81，157.25范围通航不受影响m。

黄冈侧巴河钢栈桥的结构尺寸为：8.2m+12.06m+(3×12+10.5)m+3.09m+4×（（10.5+3×12+10.5）m+3.09m）+(10.5+2×12+9）m+3.06m，总长356.82m。

黄梅侧巴河钢栈桥的结构尺寸为：3.06m+(9+4×12+12.06)m+8.2m，总长80.37m。

经核查巴河栈桥水文设计参数，主栈桥与支栈桥结合部采用钢板进行焊接连接。

4.2 巴河特大桥的栈桥结构形式

巴河栈桥横向按双向2车道布置，纵向按5跨一联布置，每联长度为 57m，结构形式为10.5m+3×12m+10.5m。每联栈桥之间设置一个制动墩，栈桥的第一跨采用Φ630mm×10mm钢管桩，横梁采用 2I40a型钢；纵向布置采用H700×300的型钢，型钢的横向布置间距为25cm+10×75cm+25cm。桥面板采用 I16工字钢[2]。

主栈桥及横向支栈桥：

主栈桥及横向支栈桥采用型号为Φ630mm×10mm的钢管桩，需要注意的是，为了增强稳定性，在第22#、23#主墩的一联栈桥处，调整使用规格更大一些的Φ720mm×10mm钢管桩。每个标准断面为3 根钢管桩，间距为 4m，围堰附近受局部冲刷影响的支墩采用钢筋混凝土桩嵌岩。

钢栈桥自下而上依次为：钢管桩、横向连接系及斜撑（两层）、横梁、贝雷梁、桥面板。主体结构中的钢管桩使用的是规格Φ630mm×10mm 材料，在22#、23#主墩的一联栈桥这一特殊区域，替换使用Φ720mm×10mm钢管桩），以增强钢管桩的结构稳定性。在钢栈桥的两侧需要安装防护栏，其高度设定在1.2m，每间隔3m安装一个立杆用于固定防护栏，防护栏和立杆采取焊接工艺进行连接，需要严格控制焊接质量[3]。

巴河一般地段的主栈桥与横向支栈桥采用Φ630mm钢管（23#墩采用Φ720mm钢管）。

巴河特大桥22#主墩的一联主栈桥与横向支栈桥采用Φ720mm×10mm钢管桩（21#主墩采用Φ630mm×10mm钢管桩），并引孔3米长、直径φ500mm的钢筋混凝土桩嵌岩。

纵向支栈桥：

纵向支栈桥采用钢管桩基础，规格为Φ630mm×10mm（22#、23#主墩的一联栈桥钢管桩加强为Φ720mm×10mm钢管桩）。每个标准断面为3 根钢管桩，间距为 2.5m，围堰附近受局部冲刷影响的支墩采用钢筋混凝土桩嵌岩。

钢栈桥自下而上依次为：钢管桩、横向连接系及斜撑（两层）、横梁、贝雷梁、桥面板。桥面板采用 I16工字钢@30cm+10mm厚花纹钢板。钢栈桥外侧设置1.2m高防护栏杆。

巴河一般地段的纵向支栈桥采用Φ630mm钢管（23#墩采用Φ720mm钢管）。

5 主要施工步骤

5.1 栈桥的施工工艺流程

栈桥的施工工艺框图如图所示。

5.2 栈桥施工

在施工过程中，需要对每个钢管桩的桩基位置进行确定，确保钢管桩孔洞位置的准确性。在钻进成桩过程中，施工人员必须要对钢管桩的成桩质量进行严密监控，确保钢管桩的成桩效果符合施工预期设定标准。栈桥钢管桩为φ630×10mm钢管（22#、23#主墩的一联栈桥钢管桩加强为Φ720mm×10mm钢管桩），根据地质情况及试桩结果，采用履带吊、DZ-120振动锤配合施打钢管桩，下沉到设计位置。

每根桩的下沉一气呵成，21#、22#主墩的一联栈桥钢管桩及支纵桥设引孔。22#主墩在草袋围堰处先打设栈桥Φ720mm钢管桩（21#墩在原地面打设Φ630mm钢管桩），旋挖钻在钢管桩内用φ500mm的钻头钻孔，引孔3米，终止钻孔。泥浆池利用主墩桩基的泥浆池。旋挖钻引孔完成后，放入6米长的钢筋笼，利用导管水下灌注桩底的6米长钢筋混凝土桩基。

栈桥的钢管接长采用四块15cm（宽）×30cm（长）或20cm（宽）×25cm（长）的厚10mm的钢板进行帮焊加固，满焊的焊缝高度不小于6mm。

为了确保钢栈桥的稳定性，施工人员需要用槽钢将钢栈桥和平台进行连接，连接点设计在钢栈桥钢管和平台支撑钢管上。连接方式采取焊接连接法，在确定焊接位置后，焊缝类型采取角焊缝这一形式。在钢管桩入孔完毕后，需要对其高度进行调整，当高度调整完毕后，需要对长出部分进行切割处理，之后再安装横梁。同样钢管桩和横梁为了保证稳定性，需要通过焊接的方式进行固定处理，焊缝类型为直角焊缝，所有接触点都需要进行焊接，进而最大限度提升钢管桩和横梁H型钢之间的牢固程度。另外每根钢管桩与主横梁之间采取加劲板加固焊接，焊缝高度不小于6mm[4]。

钢栈桥纵梁采用321贝雷梁组装。为了提升施工现场的安全性和施工效率，应当将贝雷梁采取预装配组装安装方式。施工人员先在场外组装好贝雷梁，然后再通过汽车和吊装机运抵场内，并在预设位置进行安装。贝雷梁架设至横梁后，需要采取焊接工艺，对贝雷梁进行固定，这样可以确保贝雷梁不会出现位移，从而限制贝雷梁的活动，确保其不失稳。在焊接过程中必须要严格遵守焊接施工守则，焊接材料之间不允许出现违规夹角，焊缝高度限制在15mm，同时保证焊材表面的洁净程度，这是确保贝雷梁稳定性的重要方式。

贝雷梁支点未落在节点处的处理措施：

需要注意的是，当贝雷梁未能完全搭接在横梁上，其整体结构稳定性会受到较大影响，因此，施工人员应当对这一结构强度弱势区域进行加固处理，可以采取设置加固立杆的方式进行二次固定。每组加强竖杆采由 2 根[10 槽钢（长 1.3m）、8 块缀板（规格为 170mm×100mm×10mm钢板）及 4 块加劲板组成。每个型钢之间必须要保证有足够的结构强度，这就需要采取焊接固定的方式进行连接，进而实现稳固主体结构的建设目标。

单块板平面轮廓尺寸为9m×1.5m和6m×1.5m。栈桥桥面同样采取预加工的装配方案，在场外装配完毕后再吊装到施工现场。采用履带吊分段拼装桥面板。为了保证结构强度，需要在设置支撑架，用于稳定贝雷梁主体结构。每节贝雷梁桁架下弦杆均设水平撑架。经核查巴河栈桥的水文设计参数，主栈桥与支栈桥结合部采用钢板进行焊接连接[5]。

6 钢栈桥、平台拆除

在斜拉桥施工完毕后，钢栈桥便可以进行拆解处理。钢栈桥拆除时，应从一侧向另一侧后退逐孔进行，先拆除体积、重量较小的，再依次拆除体积、重量较大的。为了确保施工安全性，最大限度降低拆解过程中的丢件率，可以先对表现一些小型和易拆解的非承重结构件拆除，然后再拆除体积较大和主体部位承重结构件，拆解顺序遵循自上而下的原则。在拆解过程中必须要做好施工现场的安全保障工作，派遣专人负责施工现场的拆解工程监理工作。针对体积较大的梁结构、板结构可以使用吊装机拆解，钢管桩采取切割处理的方式。

7 结束语

新建黄冈至黄梅铁路跨巴河特大桥主跨部分的钢栈桥在施工采用的新技术及设计施工技巧，既保证了施工质量，又有所创新，还提高了经济及社会效益，与传统的搭设支架吊装架设法相比，施工周期明显缩短，其实用性、经济性以及产生的社会效益得以更大提升，希望此项目的钢栈桥设计及施工技术研究能对土木工程行业的的同行们有一定的借鉴义。

[1]黄奕佳.跨海钢栈桥设计施工要点浅析[J].福建交通科技,2020(05):84-87.

[2]王智雄.九佛特大桥跨东干渠钢栈桥设计与施工[J].公路与汽运,2020(02):108-110.

[3]徐良安.钢栈桥基础锚固施工技术研究[J].工程技术研究,2020,5(01):85-86.

[4]杨魁.贝雷梁式钢栈桥设计施工技术[J].黄河水利职业技术学院学报,2020,32(02):17-20.

[5]林志文.生态公园中钢栈桥设计与施工技术[J].绿色环保建材,2020(09):106-107.

夏献洁（1985.12- ），男，汉族，籍贯：安徽省宿州市，职称：工程师，学历：大学本科，单位：中铁十六局集团第五工程有限公司，研究方向：桥梁施工。

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1007-6344（2021）04-0252-02