桥梁施工临时水上钢栈桥及钢平台的应用分析刘梦

桥梁施工临时水上钢栈桥及钢平台的应用分析刘梦
发布时间：2021-08-06T05:42:17.878Z 来源：《中国科技人才》2021年第12期作者：刘梦
[导读] 目前，随着我国经济的快速增长，我国道路桥梁工程的发展速度逐渐加快，部分桥梁施工需要跨江跨河涉水施工作业，本文以罗昌河特大桥水中作业为例，介绍桥梁采用钢栈桥及水上钢平台的施工方案，对钢栈桥及钢平台采用的设计构造，施工方案进行各方面的分析，对今后类似工程的施工有一定的借鉴意义。

刘梦
中交三公局第三工程有限公司湖北武汉 430034
摘要：目前，随着我国经济的快速增长，我国道路桥梁工程的发展速度逐渐加快，部分桥梁施工需要跨江跨河涉水施工作业，本文以罗昌河特大桥水中作业为例，介绍桥梁采用钢栈桥及水上钢平台的施工方案，对钢栈桥及钢平台采用的设计构造，施工方案进行各方面的分析，对今后类似工程的施工有一定的借鉴意义。

关键词：水上钢栈桥；钢平台；施工通道；钢板桩
前言：随着我国交通建设日益加快，涉及跨水桥梁工程的日益增多，跨水桥梁工程的重要性越来越突出，其中钢栈桥作为大型水上桥梁的一种关键施工技术，也得到了广泛的应用。

下面本文就结合实例，对钢栈桥和钢平台在水中桥梁施工中的各项技术进行分析。

1 工程概况
罗昌河特大桥于K4+682处上跨罗昌河航道，设置130m主跨，配置76m边跨；小桩号侧布置44×30m引桥，桥梁起点设于K3+221处；大桩号侧布置44×30m引桥，桥梁终点设于K6+143。

全桥布置为44×30+（76+130+76）+44×30m，主桥采用变截面预应力钢筋混凝土连续梁，引桥采用装配式预应力混凝土连续T梁，桩基础，肋板式桥台，全长2929.5m。

罗昌河特大桥桩基412根，立柱344根，底系梁172道，柱系梁78道，承台12个，空心薄壁墩4个，实心墩4个，桥台4个，盖梁172道，30mT梁880榀，现浇梁158段。

1.1 地形地貌及水文
场地总的地貌单元为阶地～侵蚀残丘地貌，桥址区地形平缓，以山谷冲洪积、湖积作用为主，地表受人类活动影响，原始地貌受到沟渠、道路的破坏，形成台阶及低陡坎状。

地表主要分布大面积的水田。

罗昌河河谷宽阔，线路（桥位）通过地段河床标高为4.6～7.1m，南岸大堤高程为13.0m，北岸大堤高程14.2m。

桥址区罗昌河，是白荡湖水系一主要支流，位于长江左岸。

流域面积477平方千米，河长47.6千米，跨安徽省庐江、枞阳两县。

罗昌河在浮山东南继续绕行，经石溪于亭子山下，右汇源出鸡头山下小河；又东稍南曲行2千米，右纳会宫河，再行2千米有连接枞（阳）陈（湖）公路的夏家嘴大桥跨河而过。

罗昌河穿过公路桥后，行2.8千米出乌金渡入白荡湖。

罗昌河在罗河镇以下始有堤，至浮山8.8千米，河道落差3米。

浮山以下河底平缓，14.2千米落差不足1米。

浮山以下河道最宽处在
300~350米，河底高程8~9米，安全泄洪流量290立方米每秒。

桥址区罗昌河日常水流平缓，常水位约为7.6～8.1m，枯水期水位约为7.1～7.6m，2020年8月洪峰水位为13.1m，洪峰期间存在长江水倒灌现象。

2 钢栈桥及钢平台设计
2.1 技术指标
桥址区罗昌河河道总宽度约560m，常年水面宽度约140m，其余为浅滩区，通航等级为规划内河Ⅳ级航道，当前无通航要求，规划通航净空为115×8m，最高通航水位为13.25m。

（1）钢栈桥及平台承载力满足：700KN履带吊吊重200KN物体要求、10m3混凝土罐车行走要求，按照公路-Ⅰ级荷载标准进行设计限载限重与现永久性桥梁一致，为55吨。

（2）钢栈桥及平台平面位置不得妨碍钻孔桩及承台等基础施工，满足整个施工期间的要求。

2.2钢栈桥及钢平台设计
（1）钢栈桥横跨罗昌河，位置位于罗昌河特大桥中间，起止点在两侧大堤处，纵向未设置纵坡。

（2）钢管桩基础：栈桥及平台采用φ630×8mm钢管桩。

桩基础为摩擦端承桩，原则上要求嵌入强风化层不小于4m，或60吨振动锤锤击不再下沉为止。

上部为“321”型贝雷梁片，采用900#型支撑架连接，桥宽6m，桥面钢板采用10mm菱形花纹钢面板。

钢栈桥桩基排架横向间
距为2.25m，纵向间距为12m一跨，原则上每隔5跨设置一个制动墩，呈双排布置，以增强全桥纵向稳定性，45#、46#墩钻孔平台桩基排架横向间距分为4.2m、4m两类情况，纵向间距为3.2m；35～44#墩钻孔平台桩基排架横向间距为12m，纵向间距为3.1m。

排架间设置[14a剪刀撑（底撑高程设置为8.5m），以增加钢栈桥及平台的整体稳定性。

（3）桩顶横梁：钢管桩下沉到位后，割除桩顶至设计标高，钢管桩桩顶焊接厚度10mm的找平钢板，尺寸为65×65cm，横向设置2榀I40a做为上部结构的横梁。

（4）贝雷梁主梁：钢栈桥纵向主梁采用7个单排单层纵向贝雷梁桁架结构，贝雷架之间使用90cm支撑架进行连接。

单组贝雷梁贝雷片中心间距0.90m。

在钢栈桥及平台交界处，平台吊装工作区贝雷片采用加密布置，采用V型卡扣将贝雷梁与分配梁进行连接，上、下卡扣仅在横梁和分配梁上焊接，不得在贝雷梁上焊接，如图贝雷卡扣连接图所示。

图1.4-1 贝雷卡扣连接图
（5）桥面系。

钢栈桥及平台贝雷架上部依次为分配横梁**********，桥面板为10mm厚花纹钢板。

I20a分配梁长度为6m，现场设置刚性护栏，达到简洁美观。

栏杆内侧设置护轮木，防止车轮行驶到钢栈桥及平台边缘位置，对钢栈桥及平台受力不利，同时也防止车辆行驶到支栈桥及平台以外发生交通事故。

底部设置25cm高的镀锌铁皮挡脚板，两侧栏杆采用钢丝隔离网进行防护；安装钢管栏杆、照明等附属结构。

3 施工工艺与施工方法
3.1 主要施工技术参数
图3.2-1 钢栈桥及钻孔平台施工工艺流程图 3.3主要施工方法
3.3.1钢管桩施工
（1）钢管桩运输及存放
钢管桩利用汽车运至工地，再根据每一根钢管桩水中位置及水深来确定第一节的长度，不宜大于15m。

钢管桩制作应考虑施工条件及地质情况，施工过程中严格控制焊接质量。

管与管之间的对接采用拼接钢板连接，并用150×150×8mm规格的6块连接片。

钢管桩的吊运和堆放：吊装采用两吊点，两个吊点距离桩端的距离分别为桩长的五分之一。

连接好的钢管桩应堆放在岸边，便于吊装运输。

不同类型和不同尺寸的桩，考虑使用前后顺序分别堆放。

当桩需长时间堆放时，可采用多点支垫。

钢管桩的堆放，层数不超过3层。

（2）测量定位
在全站仪的配合下，通过测量导向框进行定位，放出准确桩位。

（3）钢管桩就位
在导向框中安装φ630mm钢管桩，钢管桩下沉后，为确保钢管桩下部在水流冲击作用下不会移动，需使用60T振动锤施打钢管桩，至其不再下沉为止。

沉桩施工要点及注意事项如下：
1）沉桩开始时，可依靠桩锤的自重下沉，然后吊装振桩锤和夹具与桩顶连接牢固，开动振动锤使桩下沉。

2）桩头必须用液压钳夹紧，无间隙或松动，否则振动力不能充分向下传递，影响护筒下沉。

3）测量人员现场指挥精确定位，在钢管桩施打过程中要不断的检测钢管桩的垂直度。

下沉时如钢管桩倾斜，应及时牵引校正。

4）沉桩顺序应遵循先上游后下游，由南岸向河中心推进的原则。

（4）钢管桩施打
清孔完成后，复测钢管桩位。

复测定位完成后，采用振动锤，施打钢管桩，振动下沉钢管桩。

施打沉桩过程中，合理控制激振频率，防止过振破坏钢管桩，严格监测钢管桩下沉垂直度及贯入度。

表3.3-2 焊缝外观允许偏差
图3.3-2 导向架设计图纸（3）水中钢管桩打设时，以已经施工结束的钢栈桥作为施工平台，吊车就位后，将吊车用钢丝绳与工字钢绑扎结实、牢靠。

先将钢管桩对接焊接接长，用平板运输车运输钢管桩至吊车工作半径范围内，吊起管桩并垂直放于导向架内，吊机起吊振动锤及夹具，夹桩后开始
压锤，依靠钢管桩及打桩锤的重量将其压入土层，经复测桩位和倾斜度偏差满足要求后，开始振动下沉；每排钢管桩打设完成后，拆除导向架，待进行下一排钢管桩施工时再进行拼接。

（4）吊放钢管桩，测量钢管桩中心偏差及倾斜度并进行调整，符合要求后钢管桩整体下插，在入河床的瞬间应再次调整钢管桩中心偏差及斜度，符合要求后迅速着床（否则应再次调整），此时在自重作用下，钢管桩入土。

（5）钢管桩下沉过程中，应及时检查钢管桩的倾斜度，发现倾斜应及时采取措施调整导向，必要时应停止下沉，采取其它措施进行纠正。

3.3.4桩间平联、斜撑施工
钢管桩之间连接为[14a的平联和斜撑，使之形成板凳桩，以加强钢栈桥及平台的整体性和稳定性。

平联和斜撑依据设计图纸尺寸进行的施作、下料。

70T履带吊吊装平联或斜撑，电焊工焊接，技术员检查焊缝质量，合格后方能进行横梁架设。

连接系杆件大样及总体布置详
见下图。

（1）桩顶横梁
每排钢管桩插打完成，经检查合格后，及时焊好桩顶联结系。

桩顶连接与钢管桩之间采用焊缝连接，焊缝高度为hf=8mm。

（2）横梁处理和安装及桩顶处理钢管桩顶设置采用槽口式，将柱顶切槽10cm，再用65*65*1cm钢板切割成与槽口配套的方形状置于槽口作为找平钢板，板柱之间采用J502焊条焊接。

（3）纵向贝雷梁拼装
纵向贝雷梁的位置需放线确定，以保证钢栈桥及平台轴线不偏移，贝雷梁预先在陆上或已搭设好的钢栈桥及平台上按每组尺寸拼装好，然后运输到位，安装在I40a横梁上。

纵梁安装到位后，采用卡扣将贝雷梁上、下弦杆与主分配梁、I40a承重梁进行“铰接”连接（卡扣不能与贝雷梁焊接）。

1）贝雷施工注意事项
①严格按操作规程进行施工，并注意安全。

②双排贝雷拼装时必须按要求将贝雷梁底部支撑架安装好，螺栓必须紧固到位。

而且最重要的一点是使用合格的贝雷架及销子，销子的保险插销必须穿插，否则必须返工操作。

③单组贝雷架吊装时必须设置三个起吊点，并且等跨分布，保持吊装过程中贝雷架的平衡。

④贝雷架端头的葫芦必须及时设置，并且保证受力。

⑤所有贝雷组拼件必须选用完好结构件，不得使用有损伤及有变形的结构件。

⑥必须在贝雷架架设前检查钢管桩及斜撑的焊接质量和效果，一旦发现问题必须及时反馈到技术质量部并采取补救措施。

⑦贝雷桁架在起吊、安装横移过程中应着重预防侧弯，确保施工安全。

（4）桥面板铺装及附属结构施工
钢栈桥及平台贝雷架上部依次为分配横梁*********，桥面板为10mm花纹钢板，分配梁通过卡扣固定在贝雷梁上。

I20a分配梁每侧较钢栈桥及钻孔平台桥面宽0.1m，用于架设栏杆。

钢板在I20a顺桥向分配梁安装固定好后进行铺装，桥面板横向铺设，钢板块间应留1～2cm 的缝隙，在缝隙处将钢板与分配横梁顺桥向分配梁进行焊接，每道焊缝长度不小于3cm，焊缝宜在每根次分配横梁工字钢上进行焊接。

钢栈桥及平台两侧设置组合护栏，在分配梁上焊接套孔用于护栏分段安装。

栏杆内侧设置护轮木，防止车轮行驶到钢栈桥及平台边缘位置，对钢栈桥及钻孔平台受力不利，同时也防止车辆行驶到钢栈桥及钻孔平台以外发生交通事故。

沿护栏一侧设置照明设备（LED灯），以一跨为间距布设，照明线路与施工用电单独设置，临时用电电缆固定在护栏外侧分配梁上，使用卡扣固定。

（5）栈桥与作业平台搭接处理
考虑车辆、人员通行安全，在栈桥与作业平台搭接处设置一道宽50cm钢板，沿接缝设置，面板与面板搭接位置要求焊接饱满、无漏焊，无烧伤面板。

3.2.6钢平台拆除
平台拆除施工，拆除设备与搭设设备一致，钢管桩采用70t履带吊配合60T振动锤拆除，其他构件由70t履带吊或汽车吊拆除，吊放至10t 平板车运至后场堆码整齐。

拆除顺序应逐跨进行，依次拆除桥面系、贝雷梁、主横梁、平联、钢管桩。

（1）桥面系拆除
1）关闭电源，拆除并清理平台两侧的安全指示牌、电缆等；
2）割除管线支架、防护栏杆，并收集整理；
3）割除桥面面板与纵向分配梁间的焊缝；
4）履带吊提升桥面钢板，装车转运至后场，履带吊尽量保持在平台纵轴线中心位置。

（2）分配梁拆除
先割除分配梁间的焊缝，后解除分配梁与贝雷梁的卡扣连接，由履带吊逐一起吊装车。

（3）贝雷梁拆除
1）割除待拆除的贝雷梁组合与下横梁间的卡扣限位装置；
2）使用比贝雷梁连接销栓小一个规格的工具销冲击解除销栓，所有销栓、保险卡集中存放，防止丢失；
3）使用钢丝绳、卸扣等连接所拆除贝雷梁的上弦杆，由履带吊直接起吊，起吊前检查是否断开所有连接，履带吊尽量保持在平台纵轴线中心位置。

4）拆除下来的贝雷梁组合直接放在运输车上，底板枕木支垫在贝雷梁节点处，防止其变形；
5）贝雷梁转运前必须采取手拉葫芦对其两侧进行固定，防止构件倾倒、滑脱。

（4）主横梁拆除
主横梁拆除前，在其两端对称焊设吊点；起吊设备下放吊钩，安装钢丝绳和卸扣；操作人员割除主横梁与钢管桩之间的连接焊缝；直接起吊主横梁并放置在运输车上。

（5）钢管桩及平联拆除
1）焊接临时作业平台，割除平联，并吊放至运输车上；
2）用70t履带吊将60T振动锤吊至钢管桩顶，夹住钢管桩整体拔出；
3）钢管桩平放至钢栈桥及平台桥面后，割成两段，然后分别吊至运输车上运至后场堆放。

3.3 工艺操作要求
（1）钢管桩利用汽车运至工地，再根据每一根钢管桩水中位置及水深来确定第一节的长度，不宜大于15m。

（2）管与管之间的对接采用拼接钢板连接，并用150×150×8mm规格的6块连接片。

（3）在全站仪的配合下，通过测量导向框进行定位，放出准确桩位。

（4）钢管桩下沉后，为确保钢管桩下部在水流冲击作用下不会移动，需使用60T振动锤施打钢管桩，至其不再下沉为止。

（5）复测钢管桩位。

复测定位完成后，采用振动锤，施打钢管桩，振动下沉钢管桩。

施打沉桩过程中，合理控制激振频率，防止过振破坏钢管桩，严格监测钢管桩下沉垂直度及贯入度。

（6）钢管桩之间连接为[14a的平联和斜撑，使之形成板凳桩，以加强钢栈桥及平台的整体性和稳定性。

（7）桩顶横梁。

每排钢管桩插打完成，经检查合格后，及时焊好桩顶联结系。

桩顶连接与钢管桩之间采用焊缝连接，焊缝高度为hf=8mm。

（8）纵向贝雷梁的位置需放线确定，以保证钢栈桥及平台轴线不偏移，贝雷梁预先在陆上或已搭设好的钢栈桥及平台上按每组尺寸拼装好，然后运输到位，安装在I40a横梁上。

（9）钢板在I20a顺桥向分配梁安装固定好后进行铺装，桥面板横向铺设，钢板块间应留1～2cm的缝隙，在缝隙处将钢板与分配横梁顺桥向分配梁进行焊接，每道焊缝长度不小于3cm，焊缝宜在每根次分配横梁工字钢上进行焊接。

结语：
我国高度重视道路桥梁建设。

采用钢栈桥施工方案，主要受力由钢管桩传递至持力层，周围土体不会产生沉降，对周围土体扰动较小。

钢栈桥布设救生圈、救生绳以及小型施救小艇。

考虑到热胀冷缩对桥梁的有害影响栈桥适当分联，分联断缝处应设置双排止推墩。

钢栈桥施工，水中安全至关重要，履带吊施工作业要编制特种作业指导书，并严格按照作业指导书流程进行施工，以确保施工安全。

参考文献：
[1]《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）；
[2]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）；
[3]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）；
[4]《公路工程施工安全技术规范》（JTG F90-2015）；
[5]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）；
[6]《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）；
[7]《水运工程质量检验标准》（JTS 257-2008）；
[8]《钢结构工程施工质量验收标准》（GB 50205-2020）；
[9]《装配式公路钢桥多用途使用手册》；
[10]《路桥施工计算手册》；
[11]《钢结构计算手册》。