浅谈水中钢栈桥设计与施工

岳志群

摘要：本文主要以南京至高淳新通道工程跨石臼湖段栈桥为实例，简述了钢栈桥设计与施工技术。

关键词：钢栈桥；施工

1施工背景

南京至高淳新通道工程是南京放射性主通道之一，是南京至高淳快速联系通道，是区域综合运输走廊的重要组成部分，同时也是区域城镇发展轴的重要支撑。路线全长约48km，其中跨越石臼湖段路线全长约12.682km。结合工程实际，在跨石臼湖段需设置钢栈桥，以加快施工进度。

2钢栈桥结构设计

栈桥沿主线右侧搭设，距主线净距离2m，总长6520.2m。钢管桩的入土深度大于6米时，栈桥跨径设计为15米；根据现场实际情况，当钢管桩的入土深度达不到6米时，结构局部调整改为采用双排桩，栈桥跨径变更为12米。

栈桥为上承式结构形式，栈桥下部管桩全部采用Φ600*10规格钢管桩。15米每跨下部结构为单排桩，每排3根Φ600*10钢管桩；12米每跨下部结构为双排桩，每排同样设计为3根Φ600*10钢管桩。栈桥每排钢管桩的横向间距为3.20米，钢管桩横向剪刀撑采用［22a槽钢交叉焊接。栈桥下部结构横梁采用双拼I40a工字钢。栈桥上部结构主桁架采用321型装配式公路钢桥桁架，栈桥设置8道桁架片，间距为90cm+130cm+90cm+130cm+90cm+130cm+90cm。

桥面系为钢结构桥面，桥面系横向分配梁采用I25a工字钢间距75cm铺设，I25a工字钢与贝雷片用U型螺栓连接，I25a工字钢上纵向间距30cm铺设I12工字钢，面板用10mm花纹钢板满铺供车辆通行。

为确保栈桥在使用过程中的稳定性及防止型钢受热变型，在15米跨段每7跨设置一组制动墩并设置20cm伸缩缝，在12米跨段每9跨设置20cm伸缩缝。

15米跨单排桩断面图

12米跨双排桩断面图

为保证栈桥上车辆转向及车辆人员分流，尤其是运输钢管桩的拖挂车（长度多大于13m），拟每630m（2联）设立一个错车平台，平台尺寸为7.8m*33m。平台同栈桥设计要求，下部采用Φ800*10mm钢管桩，单排设立2根，共6排。

3施工工艺及方法

3.1下部结构施工

3.1.1桩基础施工

（1）钢管桩制作

钢管桩采用Q235钢板卷制而成，材料符合设计及规范要求。管节拼装定位应在专门台架上进行，管节对口应保持在同一轴线上进行。管节管径差，椭圆度以及桩成品的外形尺寸必须满足规范要求。钢管焊接前，将焊缝上下30mm范围内的铁锈、油污和杂物清除干净。焊缝处外观允许偏差符合下表要求：

（2）沉入钢管桩

①钢管桩打设需结合桥梁的位置，对栈桥钢管桩精确定位，并在桩位处设置辅桩。近区钢管施工时采用全站仪定位，水中钢管桩施工时采用GPS定位，以保证钢管桩的施工精确度。

柴油锤沉桩施工

钓鱼法沉桩施工

钢管桩运输采用300吨船舶。

③钢管桩就位，陆上采用80T履带吊配合DZ120振桩锤施打钢管桩（振动锤施工达不到规定的入土深度时则用80T履带吊车配合柴油锤振桩锤施打钢管桩），水上工作面采用80T履带吊配合DZ120振桩锤采用钓鱼法施打钢管桩。陆上部分履带吊停放在钢栈桥的施工便道上，测量组确定桩位与桩的垂直度满足要求后，开始打入。水上部分采用D120型的振动锤进行施工，采用钓鱼法进行，测量组确定桩位与桩的垂直度满足要求后开始振动，在打入过程中根据辅桩要不断的检测桩位与桩的垂直度，发现偏差要及时纠正每根桩的的下沉应一气呵成，中途不可有较长时间的停顿，以免管桩周围土体扰动恢复造成沉桩困难。桩顶铺设好型钢主梁及桥面板后，履带吊前移，进行插打下一跨钢管桩。按此方法，循序渐进的施工。打入钢管桩时，应严格控制桩身的垂直度，确保钢管桩合理承载，沉桩以标高控制。沉桩偏差：桩位平面位置：±10cm；桩顶标高：±10cm；桩身垂直度：小于1%。水上部分要求相同。

④每排钢管桩下沉到位后，桩之间用[22槽钢进行连接，以增加桩的稳定性。

⑤施工电焊采用普通交流电焊机，该机效率高焊接质量好，焊缝变形小，可以全位置焊接，操作较方便，用人工手工（焊枪）焊接。

（3）桩基承载力检测

根据桩基承载力的设计要求，选择具体典型地质断面的墩位的一跨栈桥，采用静载试验的方法进行检测。堆载重量不小于栈桥单跨总荷载的重量，在栈桥上设置沉降位移观测点进行跟踪观测。待静载试验完成，沉降观测结果满足桩基承载力后，再做后续钢栈桥施工。整个静载试验时间为两个星期左右。

3.1.2下横梁安装及桩顶处理

下横梁为双拼I40a型钢，在架设时，应先将辅板（1cm厚铁板）焊接与钢管桩连接，以确保冠材的稳定性。如果桩存在较大偏位，横梁与桩之间无法可靠连接，将桩顶抄水平后，用钢板封顶，横梁再与封顶钢板焊接，并在桩顶范围的横梁与桩之间设置加劲板。

3.2上部结构施工

3.2.1主梁安装

贝雷架沿顺桥方向布置，采用四道单排单层贝雷架搭设。首先，在后场将贝雷架拼装成单排单层贝雷桁架梁，并运至施工现场。然后在主梁上放好贝雷桁架梁的位置线。将贝雷桁架梁吊装就位，其偏差不大于5cm。注意贝雷架桁梁的支撑点部位如未位于贝雷片的端部节点时，每片贝雷片都要用双[10的槽钢加强支点，以提高贝雷桁梁的的抗剪性能。每道贝雷梁之间采用90#支撑架连接，以增加贝雷梁的整体稳定性。贝雷梁安放好以后，采用下图所示的方式将贝雷梁焊接固定于2I40a型钢主梁，注意不能直接焊接贝雷片下弦杆，采用门式卡将贝雷片下弦杆固定在主梁上，具体固定方式见下图：

门式卡固定法

3.2.2桥面板安装

（1）加工及运输

桥面板包括I25a、I12及钢面板，I25定尺8米、I12定尺6米、钢面板在成产加工区加工成8米宽6米长的吊装段，汽车吊吊至半挂车上，半挂车运输至钢栈桥。1）陆上工作面：由履带吊直接起吊安装；2）水上工作面：半挂车运输至临时码头，转运至运输船，由浮吊进行起吊安装。

（2）吊点设置以及具体安装方法

I25a、I12设置2个吊点，吊点在型钢中点对称，钢丝绳卡环固定、钢面板设置2个吊点，在面板宽方向中点对称设置2个钢丝绳抱箍。贝类梁安装完成后，其上逐片铺设I25横向分配梁，I25与贝雷梁间采用Ф16“U”型螺拴固定，每个节点1套螺栓。然后在I25上铺设［12纵向分配梁，间距35cm，如遇与“U”型螺栓螺母冲突时，可适当调整其间距。再安装钢面板，钢面板与纵梁接触点均要满焊，焊缝质量要满足要求，每块面板间设置2cm的伸缩缝，用于防止因温度变化而引起的桥面翘曲起伏。

3.2.3附属结构施工

钢栈桥的两侧设有栏杆，栏杆采用工10工字钢作为立杆，2米一个，中间开孔穿2道φ48*3mm电焊钢管作为横杆，具体样式见下图。在栈桥外侧栏杆底部位置的内侧设置φ140*3.5mm的电缆管道供全桥施工电缆的布设。

每隔100m安放一个救生圈，每隔60m设置路灯。每个错车平台设置高音喇叭。每个错车平台设置集装箱作为现场临时办公室，详见设计说明。

附属结构示意图

4钢栈桥拆除

待桥梁结构合拢后进行钢栈桥拆除，钢栈桥拆除顺序与安装顺序相反，由上至下拆除。拆除贝雷纵梁时，人工将贝雷间的贝雷销拆除后，整体分节段吊装运走。钢管桩拆除先将外露部分用气隔割掉，埋于地面以下部分用挖掘机挖开后，再采用吊车配合振动锤进行拔除。

5总结

钢栈桥施工是一个严谨的工程，在满足承载力要求的同时，还得考虑地质水文、施工工期及场地条件。施工中需加强管控。使用过程中及时进行沉降观测、位移变形等工作。本文通过对钢管桩施工、上部结构施工、钢栈桥拆除等施工内容的研究，论述了该钢栈桥水中钻孔施工工艺是可行的，为今后类似环境下钢栈桥施工提供了技术指导。