旅游度假区不断流河道上大跨度钢结构景观桥的施工

蒋博洋 张友杰 杨 凯 张学伟 郭志鑫 秦天宇

中国建筑第八工程局有限公司 上海 201204

由于景观桥跨度大且跨越泄洪河道，施工时河道不能截流，相比常规的可采取围堰施工、旱地施工的钢构桥，难度大大增加[1-5]。采取哪些措施解决临时施工道路问题、配备何种机械设备吊装钢结构、怎么吊装，以及如何保证施工工期、质量、安全，节省成本，是值得我们研究的课题。

1 工程概况

荷兰花海大跨度钢结构景观桥位于江苏盐城大丰区斗龙港河道上方，建成后将有效连接公园的2个片区，加强两侧园区的行人沟通。钢桥采用上承式钢拱桥体系，桥梁长77 m，宽6.6 m，主桥采用外部固结体系，拱肋为钢箱结构，拱肋立面为变截面形式，平面为直线和曲线结合，在东侧桥面进行变宽，并在外侧设置观景台阶，拱肋立面高1.2～2.8 m。钢混结合段结合面设置承压板，钢混之间结合采用预应力锚杆连接方式。由于此钢结构桥恢宏的气势，独特的造型，与对岸的只有爱剧场建筑交相辉映，因此大丰区政府将荷兰花海的预应力钢结构景观桥工程确定为与只有爱戏剧幻城配套的特殊景观工程。本钢结构桥梁外观设计新颖，所具有的大跨度、变截面、多曲率等特点（图1），给现场吊装以及施工带来极大难度。

图1 钢结构景观桥完成实景

2 施工重点和难点

本项目钢构景观桥因独特的外观设计，以及地处景区的特殊位置，造成从现场施工组织、准备、分段吊装、精确定位安装等各个环节，需要考虑和涉及的内容很多，工作量翻倍。

1）现场水、陆域情况复杂。由于此景观桥横跨一期与二期景区之间斗龙港河道，此河道为当地泄洪河道，无法采用围堰隔断。并且一期景区已开放接待游客，施工车辆无法进入。诸多因素造成现场施工交通组织困难，如何高效组织施工和交通，成为主要问题。

2）钢桥分段尺寸划分与临时支架设置综合考虑影响因素多。因钢构桥划分的每段较重，且临时支撑均设置于河道以内，分段对接时，支架稍有歪斜，会造成钢箱拱肋中心偏移和产生接缝超宽的影响，以及所在河道流速较快，会影响临时支架的设置和吊装设备的选择。

3）现场施工难度大。由于桥梁横跨斗龙港河道，无支墩，现场无场地，给现场交通线路的布置和机械设备的选择带来了困难。

4）预应力锚杆施工难度大。劲性骨架预埋件以及钢箱结构施工难度大，场地空间狭小，钢筋设置较密，施工人员吊装与定位操作难度较大。

3 关键施工技术

3.1 设置贝雷钢便桥作为临时施工道路

由于钢构桥的东侧墩台在一期已经开放的景区内，桩机与墩台施工机械人员无法进入，所以采取在西侧二期施工场地驳岸搭设钢便桥至东侧一期景区的方式解决打桩、墩台施工交通问题，实现施工的快速、经济、环保。

3.1.1 贝雷钢便桥施工概况

钢便桥长72 m，桥面宽4 m。根据现场通行的使用要求，拟定按通行荷载700 kN等级计算设计桥梁。全桥共6跨，每跨跨径12 m，采取321型双排单层结构，排间距0.45 m，用支撑架连接。每节桁架梁铺装2根标准横梁，桥面系采用标准桥面板，桥面板长6 m，宽1 m，节间桥面板用U形螺栓连接固定。下部采取φ529 mm钢管桩结构，钢管桩6排，1排3根，钢管桩顶端安放分配梁（双拼28#工字钢），高出水面部分使用槽钢交叉以剪刀撑的方式相互连接，提升钢便桥桥桩的稳固性。

3.1.2 钢便桥施工流程

通过汽车吊振动锤打设钢管桩→安装贝雷梁→上部桥面结构施工→以此类推施工下一跨结构

3.1.3 钢便桥施工操作要点

1）桩基选择。根据工程所处的地质情况，桥桩基选择直径529 mm、壁厚8 mm的钢管桩。

2）沉桩施工。钢管沉桩施工从现场西岸开始采用DZJ45型振动锤汽车吊吊打工艺。管桩接长时，必须将钢管对接头切割平整，确保外围满焊，焊缝宽度不小于10 mm。在钢管对接处，焊缝周围加焊6块钢板，以确保焊接接头的刚度和强度。

3）栈桥上部结构施工。上部结构铺装标准桁架梁，桁架梁标准节段长3 m，一节一节用贝雷销连接，桁架梁排与排之间用竖向支撑架连接。用汽车吊直接将桁架梁安装在钢管桩上的横向分配梁上，后对桁架梁定位、锚固。桥面上部结构使用的横向支撑梁是28#工字钢，每根之间距离1.5 m，并通过U形螺栓与贝雷梁有效固定。桥面系铺装标准桥面板，桥面板宽1 m，6 m节段铺装4块，桥面宽4 m。

3.2 分段划分和临时支撑的设置

3.2.1 分段划分和起重船选择

项目部综合考量现场河道宽度、深度以及本地区船吊设备现状，最大化满足现场分段吊装条件。主要考虑以下几个因素：充分考虑本桥的力学特性及造型特点进行合理的分段；划分的每段长度应结合当地交通运输限制的要求以及施工现场条件的制约；每段的质量能确保在船吊设备起吊质量范围内。

根据以上考虑因素，最终确定施工方案为：钢混结合段、钢梁段分7段运输至现场，钢梁段在现场焊接为3段进行吊装。先吊装钢混结合段，安装完成后浇筑混凝土，混凝土强度达到规范要求后张拉螺杆，然后吊边跨的分段，再吊装中跨合龙（图2）。

图2 钢桥分段示意

现场桥面标高为7.19 m，水面标高约0.7 m。考虑到每节分段的宽度影响，船机起重主臂长最低须达到41 m，吊装半径在12 m内。最终充分考虑分段的质量和现场吊装位置，拟采用1台80 t船机进行吊装作业。

3.2.2 分段厂内制作技术要点

本钢桥先在当地钢结构工厂内进行胎架施工，后分段运输进施工现场内进行吊装定位安装。在厂内制作完成后必须进行全面钢结构相关检验探伤，每节的规格必须符合以上考虑的因素，同时做好名称（如A、B、C段）和吊装方位的标识，并按图纸设置合龙对准线，考虑吊装因素对每段构件进行加强处理。为保证钢桥吊装定位合龙后尺寸造型符合设计，安装必须达到现场每段吊装定位时的相对标高、拱肋的起拱尺寸、段与段之间的预留间隙与钢厂总装胎架上的参数保持一致。

3.2.3 分段临时支撑设置

在东西两侧承台施工完毕后立即进行临时支墩安装，以利于安装工作的时间节点的衔接。

本工程根据分段方案共设置4 处临时支架，由φ529 mm×10 mm钢管现场加工，临时支架的形式主要是：采用6根φ529 mm×10 mm钢管组成，钢管横桥向单排2根，管中间距为3.1 m，顺桥向单排3根，管中间距为1.2 m，顶部采用双拼36a#工字钢与钢管焊接，并在顶部设置14#工字钢作为钢凳，且顶部设置2台30 t液压千斤顶，作用是进行钢箱梁吊装定位后的微调，临时支架高度方向箱梁底部以下1 m位置（水面以上）各设1道剪力撑和水平撑，高于水面部分采取20#槽钢剪刀撑连接钢管桩形成方形矩阵，提高临时支墩整体的稳定性。

3.2.4 临时支撑操作要点

1）桥梁上部钢结构形式为大跨度拱形，中间标准截断面宽度为6.6 m。考虑公路运输的最大宽度为7 m，故将钢箱梁分割为A、B、C这3段安装，且每段将箱体和挑臂分开运输。

2）0#台钢混结合段与A段连接部位设置1#墩，A段与B段钢梁连接部位设置2#墩，B段与C段钢梁连接部位设置3#墩，C段与1#钢混结合段连接处位于陆地，根据实际质量计算采用单排钢管桩临时支墩即可。

3）预拱度考虑横恒载＋0.5活荷载，跨中为28 mm向两侧抛物线下降，钢梁制作考虑增加10%，即跨中为31 mm预拱度。

4）按照各断面计算荷载的1.2倍预堆载，预压采用的是预制混凝土块，在垫块顶部设置吊环，方便吊装。加载采用浮吊吊装，人工配合，直至加到预先设定的荷载值。第1次预加压梁部恒载和模板等活载的25%，持载12 h；第2次加载至75%，持载12 h；第3次加载至90%，持载12 h；第4次加载至设计荷载的120%，持载24 h，此时须增加检查临时支墩的变形监测频率。当确认支墩不发生变形时，在加载完成24 h后进行卸载。

3.3 预应力施工技术

3.3.1 连接构造

预应力锚杆材质为0CrNiMoA，布置思路按照断面四周设置，锚杆的上端锚固在距离承压面以上0.5 m的位置，下端锚固在混凝土承台内，共有此类型螺杆58根，其中西侧20根，东侧38根。

3.3.2 预应力施工技术

本钢构桥为实现大跨度河道中无桥墩的设计，钢-混凝土之间采用预应力锚杆技术，具体是在钢筋混凝土承台内部预埋劲性钢骨架以及下锚梁。预应力螺杆锚固在下锚梁。浇筑钢混段混凝土前，预先在预应力螺杆外表面涂抹隔离剂，为确保锚杆能在后期张拉时自由伸缩。待结合段混凝土达到强度之后，张拉预应力锚杆，静载试验设计：首先张拉到设计荷载的10%，然后分级加载至设计荷载的50%、75%、100%、150%。满足以下3个条件即为合格：肉眼观测试件外形无明显变形；连接板、连接筒、拉杆等探伤质量符合相关要求；螺母、拉杆可顺利旋合。φ75 mm拉杆设计荷载800 kN，至此完成结合段施工。

3.4 钢箱梁的吊装和定位安装技术

3.4.1 分段吊装

钢构桥在钢构厂内进行分段后，通过特种运输车运输至施工现场指定起吊位置，分段吊装必须配有专职起重指挥信号工指挥，按照具体工况，本现场配备2名起重信号工，当需要执行某项操作时，信号传递路径是由构件安装指挥工传递至起重船指挥工。在现场吊装时应重点检查起吊钢丝绳，并逐一检查锁具，工具，若发现有缺陷瑕疵，立即更换，确保安全后才被允许吊装操作。另外起吊船的操作必须做到缓慢稳定，船上操作人员相互配合，避免因船的左右摇摆，操作的急缓不定造成吊装的失稳晃动。

3.4.2 分段定位

分段定位分为开始初步定位和最终精确定位。初步定位由起重船进行。吊装构件时在临时支架上先预埋限位板，然后将构件大致吊装定位。限位板与构件的间隙应控制在5～10 cm。精确定位采用三维方向上进行调整，即在起重船不放钩的情形下，利用分段合龙附件对千斤顶的垂向、横向、纵向进行顶升微调，使分段能够精确合龙，有效缩短操作时间确保安全。

3.4.3 分段连接

钢箱梁定位后采用手工电弧焊，焊接的技术要求与正式焊接相一致，然后每节之间的环向对接焊缝，顶部与底部板材对接采用CO2气体保护焊打底，埋弧焊将最终板面填平，中间的腹板采用CO2气体保护焊焊接。

4 结语

在不能截流的河流上施工大跨度预应力钢结构景观桥，我们采取了施工钢便桥、对桥梁进行分段施工、设置桥梁施工临时支墩、采用浮吊吊装钢箱梁及钢箱梁在三维方向上精确定位等技术，这些施工技术的成功组合运用，确保了在河道不断流条件下，景观钢构桥的施工工期、质量和安全。得到了当地政府、业主、监理的好评，同时也受到了当地新闻媒体的关注报道。总结的经验可为今后类似大跨度景观钢构桥梁工程不断流河道的施工提供参考。