双层钢桁梁桥面U肋集水槽施工技术

2022-10-26张科龙ZHANGKelong周胜利ZHOUShengli刘洋LIUYang

价值工程 2022年29期

张科龙 ZHANG Ke-long；周胜利 ZHOU Sheng-li；刘洋 LIU Yang

（中建三局第一建设工程有限责任公司，武汉 430040）

0 引言

城市高架桥排水系统设计方案应选择方便养护、维修。城市桥梁桥面排水系统作为附属结构，质量容易出现病害，需从设计、施工、养护等方面制订相应对策。对跨越饮用水源等敏感水体高速公路桥梁应急排水系统应结合桥梁主体设计提前进行规划、设计，在常规直排方式的基础上，增加桥面雨水径流收集、排除的纵向排水管和妥善收集危险化学品事故径流的收集池。高速公路混凝土桥梁排水设计时应注重防水与排水的相互结合，严格把控施工质量，能保证桥梁排水系统效用优良。大跨径市政超宽钢结构桥梁桥面排水系统融入到桥梁结构体系中，既不影响桥梁的整体景观效果，又能有效地解决桥面排水问题。

武穴长江公路大桥，主桥钢箱梁宽度38.5m，双向横坡2%，最大纵坡2%。钢结构桥梁排水，在主梁横断面两侧风嘴中各设置1条通长U形肋集水槽，材质为321-Q345qD，U肋单面焊，U肋嵌补，2mm不锈钢衬垫，全熔透。集水槽U肋及对应桥面板材采用321-Q345qD不锈钢复合钢板，其中集水槽U肋由基层（Q345qD，8mm）+复层（321奥氏体不锈钢，3mm）组成，总厚度11mm；集水槽U肋对应的桥面板由基层（Q345qD，10mm）+复层（321奥氏体不锈钢，3mm）组成，总厚度13mm；制造时，不锈钢复层均应置于U肋内侧。桥面开孔，出水口在端部接排水管子落下。伍家岗长江大桥，主桥钢箱梁桥面宽度34.7m，双向横坡2%，最大纵坡1.5%。U形肋集水槽，设置在主梁横断面人行道中各设置1条通长U形肋集水槽，材质345qD，同桥梁主体材质。灞河元朔大桥，主桥钢箱梁桥面宽度56m，双向横坡1.5%，最大纵坡3.983%。分别在人行道、护索区、非机动车道、行车道、分离带中设置竖直排水管，穿透梁体，将桥面雨水直排。

钢结构桥梁桥面排水和结构融合，既能完成危化品泄漏及污水应急排水，又能完成常规雨水排水。在已有桥面排水系统研究和实践的基础上，结合赣州蟠龙大桥项目，对跨水厂饮用水水源地桥梁排水系统进行系统研究，以达到更好的排水效应。

赣州蟠龙大桥为双层布置的钢桁架矮塔斜拉桥，全长396m，桥跨布置为54m+63m+108m+108m+63m，跨章江约300m河道，最大水深约5.6m。桥梁双向横坡2%，单向纵坡0.5%。（图1、图2）

图1 桥型布置图

图2 钢桁架横向布置图

蟠龙大桥桥面采用有组织收集集中排水方式。

1 钢桁梁桥面排水设计

1.1 总体规划

桥面收集排水主要是对常规降雨、桥面日常冲洗、事故车辆泄漏冲洗的污水进行收集排水，避免将其直接排放到江中造成污染。为防止桥面危化品泄漏及污水流入章江，通过桥面横坡和纵坡将桥面污水及初期雨水引入到U肋集水槽中，雨污水通过U肋集水槽流入端部桥墩，通过桥墩竖向排水管引入污水处理池。当遭遇特大暴雨时，为防止桥面积水造成对行车安全的不利影响，部分雨水可由设置在纵向排水槽内侧护栏上的溢水口直接排放至江中。

1.2 细部设计

桥面纵向排水管采用顶板最边缘的U肋空间进行排水。U肋排水管正上方桥面板开椭圆形孔洞，将汇集于排水沟的雨水汇入U肋，U肋内部衬砌3mm厚不锈钢防止U肋锈蚀，桥面板开孔按上层桥面板构造图执行，开孔对应位置的不锈钢板开孔。U肋集水槽内衬3mm不锈钢钢板，顶板和U肋集水槽全覆盖，材质06Cr18Ni11Ti。U肋集水槽主体板厚8mm，材质06Cr18Ni11Ti。

P19桥墩处竖向排水管，将U肋雨水从端部引入，为DN300给水涂塑复合钢管（基管ϕ325×8为Q235B无缝钢管）。车行道铺装边沿采用预制树脂混凝土排水沟（250×100），沿桥梁纵向通常布置。

过江桥梁设置污水及初期雨水的收集排水系统，收集后的桥面雨（污）水统一接入两岸事故水收集池后接入道路市政雨水管网。赣州蟠龙大桥通过桥面集中排水系统，在南北两岸分别设置一个事故应急池。1座位于河道西北侧桥梁南侧，新建事故应急处理池1座（内外涂防腐），有效容积约160m。1座位于河道东南侧桥底，新建事故应急处理池1座（内外涂防腐），单座有效容积约159m。结构为钢筋混凝土自防水池体结构，混凝土强度C35，抗渗等级P8。在交通事故发生时，可通过此系统回收散至路面的危险品。（图3）

图3 桥面排水布置图

2 钢桁梁U肋集水槽制造

2.1 不锈钢U肋集水槽制作

面板长度划分为9000mm一节，不锈钢U肋划分为8540mm一节，对接处预留460mm嵌补段，现场工地安装。（图4）

图4 不锈钢U肋嵌补大样图

采用等离子切割机将不锈钢板下料为板条，并采用刨边机开设好坡口，最后上折弯机制作为U肋。不锈钢U肋长边方向坡口开设角度为37°，两端坡口开设角度为20°。

2.2 3mm不锈钢内衬制作

不锈钢内衬划分为8740mm一节，对接处预留260mm嵌补段，现场工地安装。

不锈钢内衬由U形肋和板条组成，通过通长单面角焊缝将U形肋与板条焊接成为密封的管道。（图5）

图5 不锈钢内衬大样图

2.3 面板单元件制作

面板采用激光下料，在不锈钢U肋对应位置割除泄水孔，对接缝处面板预留50mm不切除保持其整体性不变形。先组装3mm不锈钢内衬，并完成其与面板的角焊缝。再组装8mm不锈钢U肋，并完成其与面板的部分熔透焊缝，熔深80%。采用不锈钢药芯焊丝E309LT1-1 ϕ1.2，CO气体保护焊焊接。面板翻身后，对泄水口与不锈钢连接处采用角焊缝围焊。（图6-图9）

图6 不锈钢内衬组装

图9 不锈钢内衬与泄水孔连接

3 钢桁梁桥面排水施工

3.1 U肋集水槽施工

钢桁梁匹配总装后，带挑臂单元件安装完成后，进行不锈钢U形集水槽施工。首先采集对接口嵌补数据，再根据数据匹配下料现场不锈钢U肋和不锈钢内衬，从而保证匹配性。将面板泄水孔对应位置的面板和不锈钢内衬割除并清理。下料完成后，先进行3mm内衬安装和焊接，再进行8mm不锈钢U肋安装和焊接，割除不锈钢内衬与泄水孔连接处。排水U肋嵌补段焊接须等强对接焊。

图7 不锈钢U肋组装

图8 不锈钢U肋船焊接头

3mm不锈钢内衬板在节段对接处嵌补段内进行环焊，要保证嵌补段处的密封防水性能良好。

图10 不锈钢U肋工地接头形式

3.2 排水管施工

在主桥大里程设置端头，采用300方管连接不锈钢U形肋积水槽和漏斗形汇水口。DN300竖向排水管结合弯管接头排入路面高于路面30cm的有压井。

墩内固定排水管用预埋件沿排水管每1m设置一个。U肋排水沟端部采用定制钢管接入带漏斗形泄水口的竖向泄水管中。

预制树脂U型排水沟沿护栏内侧边缘平行设置，顶部设置盖板。预制树脂U型排水沟底部设置开孔，排水管底部钢板面板开椭圆形孔洞，利用底部U肋进行纵向排水。

3.3 事故应急池施工

为增强水池混凝土抗渗能力，抗渗混凝土中要求参加高效抗裂型防水剂。混凝土结构拆模不得少于5天。混凝土达设计强度前应有专人定时认真洒水养护，洒水养护时间不得少于14天，水池不得长期在干燥环境下暴晒，以防止干缩裂缝的产生。构筑物（水池）混凝土达到设计强度100%后，应抓紧做好试水试验。试水合格后尽量及时回填外侧土方，基坑回填土应分层夯实，回填土压实系数与周边路基压实度保持一致。回填外侧土方宜结合周边道路、绿化要求同时进行。