临时便桥在安临高速公路AL4标建设中的应用

李 虎， 王冠海， 魏裕基， 王 冲， 田建志， 田宗英， 王 鑫， 叶建军

(1.中铁十六局集团第一工程有限公司， 北京 100048； 2.湖北工业大学 土木建筑与环境学院， 武汉 430068)

目前我国高速公路建设的重心逐渐由东部向西部推进。在西部山区峡谷地区建设高速公路，施工期间的交通非常不便，其中之一是如何跨过沿途大量分布的小河流或冲沟，它们具有宽度较小、分支较多、河水量呈明显季节性变化的特征。在充分调查沿途峡谷地质和水文条件的基础上，结合施工运输需要，建造经济、安全的临时便桥是西部公路建设的一个重要课题。

在总结临时便桥的设计原则和种类基础上，以安临高速公路AL4标段中的便桥为例，详细介绍了临时钢便桥和管涵式便桥2种便桥的应用情况，并对管涵式便桥的结构进行了优化，以供类似临时便桥设计施工参考。

1 临时便桥的设计原则和种类

1.1 临时便桥的设计原则

1) 安全可靠性。便桥设计过程中须谨慎分析和计算，确保其荷载受力合理、结构整体稳定，杜绝因便桥的设计发生安全事故[1-3]，同时保证泄洪排水能力。

2) 施工简单便捷和易拆除。临时便桥属于短期临时性工程[4]，用完就要拆除，因此临时便桥要考虑快速施工、易拆除和周转消耗少等特点。

3) 保障质量的同时要降低成本。结构设计安全可靠，就地取材、因地制宜和后期维护费用少，以争取最大的社会效益和经济效益。

4) 与自然环境协调。便桥不仅要具备正常使用的功能，还要实现与自然环境的协调，不可出现植被大规模破坏和污染河流等现象[5]。

1.2 临时便桥的种类

现阶段我国施工便道上的临时便桥根据建筑材料分为临时钢便桥和临时混凝土便桥。其中临时钢便桥又分为六四式铁路军用梁钢便桥、装配式公路钢桥(贝雷架梁钢便桥)[6]。临时钢便桥适用能力强，并具有施工速度快、拆卸方便、可重复利用等特点，是跨越河流、山谷、深堑等地形地貌的重要临时设施[7]。但钢便桥因其使用噪音大、铺装困难和长期租赁费用高等问题，在部分工程中逐渐被混凝土便桥所替代[8]。

临时混凝土便桥广泛用于农村公路建设中，随着西部高速公路的建设，也被大量应用于施工便道中。根据结构形式，该类便桥可分为管涵式漫水便桥、盖板式便桥、石拱式便桥、漫水箱梁式便桥。还有一些其他结构形式的临时便桥，如圆木搭设便桥、浮式便桥、索链式便桥等[9]。临时便桥的分类如图1所示。

1.3 临时便桥的选用

临时便桥的选用取决于建设需求及施工场地。1) 当河流两岸较窄、水浅、高差较小时，可选用临时混凝土便桥；2) 当河流两岸较宽、水深，高差较大，过洪能力要求较高且具备贝雷桥桁架部件时，可选用贝雷桥；3) 由于任务紧急，临时便桥的修建不能短期完成时，或河床泥土松软，桩基承载力不够且施工困难时，或河流通航，墩架梁桥净宽、净高不能满足要求时，可考虑建造部分桥段易于拆散、组建的浮式便桥；4) 当遇深山峡谷时，可选用索链式便桥。

图1 临时便桥的分类

2 临时便桥的应用

2.1 工程概况

临洮(安家咀)至临夏公路建设项目AL4合同段起迄里程为K19+500～K32+800，线路全长13.3 km。经过现场实地勘察调研，K25+002主线桥、巴谢河9号桥、巴谢河10号桥处河滩宽阔、高差较大、山体陡峭、地理环境复杂，不具备填筑施工便道和施工平台条件，经综合评估，宜在K25+002主线桥、巴谢河9号桥、巴谢河10号桥位置处设置临时钢便桥。为方便施工，在从拌合站到梁场跨巴谢河处也设置1座临时钢便桥。便道与巴射河交叉的其他位置处设置临时混凝土便桥。施工便桥平面布置如图2所示。

2.2 临时钢便桥的设计和施工

2.2.1 临时钢便桥设计

1) 临时钢便桥上部结构

本钢栈桥共5跨，跨径布置形式为2×12 m+6 m+3 m+12 m=45 m；桥面宽度为6 m。面板下方为I20a工字钢小分配梁，纵桥向布置，间距30 cm一道；横向分配梁下方为贝雷梁，贝雷梁横桥向6排布置，每排贝雷梁间距90 cm+120 cm+90 cm+120 cm+90 cm；相邻2排贝雷梁之间用特制连接片连接。在工字钢外侧设置1.2 m高的安全护栏，防护栏杆采用钢管结构，涂刷红白相间的反光漆。

2) 钢便桥下部结构

桥墩基础是直径630 mm钢管桩，具体桩深根据施工揭露现场地质情况而定。钢管桩采用振动锤击沉桩，桩顶用气割方式割出工字钢横梁架设位置，根据计算桩长确保钢管桩入土深度，单个墩钢管桩纵横向需设22#槽钢剪刀撑。每排桩钢板顶设双排45#A型工字钢作为盖梁，将2根工字钢双拼焊接。钢便桥设计如图3所示。

图2 安临公路AL4便道、便桥平面布置

(a) 立面

(b) 横断面

2.2.2 临时钢便桥施工方法

钢便桥施工关键是地基稳固、钢管桩施工及贝雷梁吊装就位[10-12]。

1) 钢管桩施工。打入钢管桩前先计算出每根钢管桩的坐标，施工时逐桩用全站仪精确放样其坐标位置，每单排桩施工完毕后，用全站仪对桩位进行复测，保证其在允许范围内。如钢管桩偏差较大，应及时将其拔起，重新定位打入钢管桩，并用水准仪测出其高程。

由岸边往河中逐跨施工，依靠钢管桩重力插入覆盖层中，待桩身有一定稳定性后，再利用吊车吊起振动锤夹住钢管桩，开动振动锤振动下沉钢管，待第1节钢管桩沉放一定标高后，在其上进行第2节钢管桩的对焊，焊接中焊缝应饱满，无残余焊渣，并用搭接板进行加强。钢管桩逐排沉放，一排钢管桩沉放完成后，设备移至下一跨，场地施工不相互干扰，可施工已沉入完成排桩的上部结构。

2) 钢便桥搭设。钢管桩沉放完成一跨后，即可开始进行便桥、平台上部结构的型钢布设。步骤如下：(1) 按照设计文件尺寸插打钢管桩并对钢管桩进行稳定性加固；(2) 在钢管桩顶用气割切割工字钢横梁搭设位置；(3) 在桩顶上安装已拼接好的2根45#A型工字钢横梁；(4) 钢管桩、双拼I45#工字钢，采用“U”型筋固定牢固；(5) 贝雷架在陆地上拼装，用25 t汽车吊吊装；(6) 单跨贝雷梁顶层横向分配梁设置30 cm的I16工字钢，纵向设置3条12 cm槽钢，采用点焊方式加固。桥面为1.2 cm厚防滑钢板铺设，钢板焊接在主梁上。焊接采用间断焊，焊缝长度3 cm，间距30 cm，防止重车行驶引起钢板反卷。完成面板铺设后，及时焊接两边安全护栏，便桥两侧均设置栏杆，其中端侧遇到平台时栏杆断开。便桥栏杆刷红白相间油漆警示，设置反光标识，外挂安全网，以达到简洁美观的效果。完工后的临时钢便桥如图4所示。

图4 建成的临时钢便桥

2.3 临时钢便桥的工程成本

安临高速公路AL4标中的临时钢便桥设计宽度为6 m，采用租赁形式，租期为9个月，直接成本见表1。

2.4 管涵式漫水便桥设计

为节约时间和方便运输施工材料，管涵式漫水便桥布置在河流跨度较小的地方。在安临高速公路AL4标中，临时管涵式漫水便桥采用了2种结构形式：一是整体现浇式管涵漫水便桥，此种结构垫层基础采用混凝土，垫层上放置有预制混凝土管涵，桥面采用钢筋混凝土结构形式如图5所示；二是预制管涵式漫水便桥，由Φ1.5 m预制管涵、沙袋和砂砾桥面组成，结构形式如图6所示。

表1 临时钢便桥直接成本

图5 整体现浇式管涵漫水便桥

图6 预制管涵式漫水便桥

2.4.1 管涵式漫水便桥施工方案

1) 根据排水泄洪能力设计管涵直径和排数，根据承载能力确定管壁厚度。按设计要求测量放样，测定出便桥准确位置。

2) 当河底淤泥较多，采用挖机配合人工清理初期临时通道填筑材料、河道底部淤泥、左右岸坡树木和表土，并将渣土运输至弃渣场集中堆存。

3) 基础清理完成后进行夯实处理，检查基础面承载力、高程、宽度是否满足设计要求。若不满足要求，则根据实际情况采取换底加固等方法，以达到满足设计施工要求管涵铺设基础；若满足要求则直接进行管涵安装。

4) 安装预制混凝土管涵。安装前检查确认管涵无裂纹、 破损等缺陷，采用吊车并配合适当人力进行吊运安装，吊运安装应轻取轻放，防止管涵因用力过大过猛而遭到损坏[13]。若管涵上部采用沙袋填筑，则管涵之间空隙需要采用沙袋或混凝土进行填充，防止管涵位移。

5) 管涵安装到位后采用混凝土铺筑，当混凝土桥面浇筑完毕后进行洒水养护。或管涵安装完毕后采用沙袋分层码放整齐，并用土壤覆盖形成桥面。

结构形式采用整体现浇式管涵漫水便桥，需使用大量混凝土材料，虽然整体上结构较稳定，但在用后拆除上需要花费大量的人力和财力，而且拆除后的混凝土给周边环境带来了大量污染，没有做到因地制宜、就地取材。结构形式采用预制管涵式漫水便桥，材料为管涵和沙袋的组合结构，此结构可就地取材，使用过后拆除迅速，且无污染，但不够稳定，在河流水位上涨时会对沙袋和沙土路面造成破坏，后期需要进行大量维护。针对上述问题，对该结构进行了优化。

2.4.2 管涵式漫水便桥优化后的结构方案

优化后的管涵式漫水便桥结构主要包括砂砾垫层，Φ1.5 m管涵，钢筋混凝土板或钢筋沥青混凝土板，格宾网笼组(格宾网笼组由单个格宾网笼通过电焊而成，单个格宾网笼采用镀锌铅丝和双结网格编制而成，网框为框架钢筋，单个格宾网笼的铅丝和框架钢筋表面喷涂有防锈漆)，块石、碎石或沙袋，土工布，过水管和素混凝土桥面[14]。

在块石、卵石或碎石料产地丰富的地区，采用结构方案1，如图7(a)所示。

施工步骤：1) 整平河床，对河床地基进行挖填、夯实；2) 在碾压密实的河床基层上铺设装有块石、碎石的格宾网笼组，在格宾网笼组与河床、河堤间隙之间施工混凝土充填物；3) 利用汽车吊装铺设已预制好的管涵，在管涵与河床、河堤间隙之间施工混凝土充填物；4) 在管涵上铺设已预制好的钢筋混凝土板；5) 在钢筋混凝土板上放置已编制好的单个格宾网笼，单个格宾网笼之间采用粗铅丝捆扎，其中装入块石、碎石。在格宾网笼组与河床、河堤间隙之间填充混凝土；6) 在格宾网笼组上铺一层土工布，最后再施工素混凝土桥面，洒水养护，完成施工。

在块石、碎石料产地匮乏的地区，采用结构方案2，如图7(b)所示。该结构施工步骤与上述优化后的结构施工步骤大体相同，不同的是：1) 在碾压密实的河床基层上铺设砂砾垫层；2) 在管涵上铺设已经预制好的钢筋沥青混凝土板；3) 在单个格宾网笼里装入沙袋，沙袋要分层码放整齐、塞严，且层与层之间埋放若干根排水管。

(a) 方案1

(b) 方案2

按照上述方案能快速建成可漫水的临时通行便桥，该便桥结构不仅增强了便桥过水能力，还保证了其整体结构的稳定性和防冲刷的能力，并在管涵上铺设一层钢筋沥青混凝土板，因其具有柔性，故不仅能较好地防止管涵因不均匀沉降而导致的架空，还能较好地承受上部结构重量，保证路面平整。

单个格宾网笼的铅丝和框架钢筋表面喷涂油漆进行防锈蚀处理，通过防锈处理可延长金属材料使用寿命。洪水期时，水可从桥面漫过而不会将便桥冲毁，洪水过后仍可继续使用。以上构造的采用使得便桥施工过程中不需要大型设备，具备人力、机械等投入少、施工简单方便、效率高等优点，该方案因地制宜，在块石、卵石或碎石料产地丰富或匮乏的地方都能够迅速建成可漫水的临时通行便桥。

2.4.3 临时混凝土便桥的工程成本

安临高速公路AL4标中的临时混凝土便桥总工程量和直接成本见表2。

由表1、表2临时钢便桥和临时混凝土便桥的工程造价可知，临时钢便桥建造成本约为 8 446 元/m，租赁时，若使用时间较短则费用低，若使用时间较长则费用较高[15]。临时混凝土便桥大约花费 2 941 元/m。临时钢便桥后期的维护费用较高，而临时漫水桥后期的维护费用较临时钢便桥低。

3 临时钢便桥与临时混凝土便桥的特点对比

为了进一步阐明临时钢便桥和临时混凝土便桥的特点，从适用条件、结构特点、施工效率、后期拆除等方面对这2种临时便桥进行对比分析，见表3。

表2 临时混凝土便桥直接成本估算

表3 临时钢便桥与临时漫水桥的对比

4 结束语

1) 相对于临时漫水桥，临时钢便桥在适用条件、承载能力等方面优势显著，但临时混凝土便桥在建造成本上更低，实用性较高。

2) 为了节约成本，超过1年以上的临时便桥一般不选用临时钢便桥，多会选择临时漫水桥。

3) 选择漫水便桥结构时，优化后的管涵式漫水便桥是较好的选择。