摘要：根据科学合理、安全可靠、经济适用、方便施工，便于通航，便于泄洪的原则，在水流较缓的湖面上建造多跨钢栈桥，钢栈桥设置通航孔。在桩位处建造与栈桥相接的浮式平台，满足湖面施工水中桩基要求。
关键词：钢栈桥；钻孔桩平台；钢管桩施工；通航孔
引言
在跨江河铁路等施工过程中，钢栈桥已经成为最常见有效的临时跨越通道，钢栈桥作为临时跨越通道，有着施工工期短、结构透明、造型约束性小、可回收使用等诸多优点。本文根据杭黄铁路某大桥跨某水库临时钢栈桥施工特点，阐述了钢栈桥和水中墩施工平台的施工工艺设计及施工技术。以供施工参考。
1 工程概况
某大桥位于杭黄铁路浙江段淳安县境内。桥址沿线跨越某水库，水库周围地势起伏较明显，两侧桥台纵坡较陡，横坡平缓，环水保要求极高。桥总长359.8米，主桥结构为（40+72+72+40）m连续梁，下部结构主墩采用群桩基础，其中4#墩～7#墩位于水库库区范围。设计水位标高为109.60m，施工水位标高为106.50m，测时水位标高为105.30m，枯水位标高为97.00m，死水位标高为86.0m。水库水为常年性地表径流，地表水体水量受季节性降水影响显著，夏季一般水量较丰沛。
根据大桥设计图及钻孔反映地质情况，结合施工现场实际条件，本桥深水基础采用固定式栈桥及平台的施工方案。从4号墩开始向7号墩架设全长约189m的施工栈桥及操作平台。
2 水中栈桥及钻孔桩平台的设计研究
栈桥承载力要满足：50t履带吊+吊重10t物体在桥面上行走的要求、20t混凝土罐车行走要求；栈桥的平面位置不得妨碍钻孔桩及承台等基础施工，能够满足整个施工期间的要求。
栈桥设计两侧桥台段为8.91m/跨，共2跨；主跨为12m/跨及9m/跨构成，其中12m共12跨，9m共2跨，主跨间设置3跨3m的制动段。栈桥共设置19跨，全长189m。栈桥宽度为5m，其中行车道4m，单侧人行道宽度为1m。
固定式栈桥采用55t汽车荷载设计，安全系数为1.2。固定式浮桥最大荷载为50t履带吊+10t吊重。用1台20t浮吊调运钢管立柱、DZJ-90振动锤打桩，1台20t浮吊架设桥面，搭建一座189米长固定栈桥。栈桥搭设到相应平台位置时，立即进行钻孔平台搭设。
栈桥结构从下往上依次为：φ478×10mm螺旋管、I25b工字钢横梁、贝雷梁、I25b横向工字钢分配梁、I14纵向工字钢分配梁、10mm厚防滑钢花板。
钻孔平台结构从下往上依次为：φ478×10mm（φ630×10mm）螺旋管、工字钢横梁（纵梁）、工字钢纵梁（横梁），10mm厚防滑钢花板。
栈桥的立面布置如图1所示。
图1 栈桥立面布置图
栈桥及钻孔平台以满足10m3混凝土罐车通行和50t履带吊通行及吊重10t以下作业要求设计。
栈桥总长180m，基本跨度为12m，共设置三个制动支墩，每跨3m，如图3所示。结构采用φ478（浅水区）和φ630（深水区）单排钢管桩基础+工字钢贝雷梁组合结构，钢管桩最长16.95m，钢管桩顶部设双拼工字钢横梁，横梁上依次铺设贝雷纵梁、工字钢横向分配梁、工字钢纵向分配梁、桥面花纹钢板，桥面宽度总共为6m（5m车行道+1m人行道）。
5#-7#墩位处各设置1个桩基施工平台，平面尺寸为24m×23m，平台一侧设6m宽通道。平台面板采用δ8mm防滑钢板，桩位处留置钢护筒安装孔，钢板下设I32a工字钢横梁，横梁支撑于2I45a工字钢纵梁上，纵梁支撑于钢管立柱上。6#墩立柱采用φ630×10mm螺旋钢管，5#墩和7#墩立柱采用φ478×10mm螺旋钢管。
（1）栈桥通航孔设计方案
为满足通航要求，在靠近6#墩（主要考虑覆盖层厚度）的栈桥两侧设置提升式通航孔，提升架为4组φ630钢管三角支架，支架顶设工字钢提升横梁，采用4组10t电动葫芦提升栈桥15m桥面结构，通航跨栈桥管桩设为3m制动墩，通航孔两侧设防撞管桩，栈桥提升高度7m，通航净距10m。通航孔平面布置图、立面布置图、现场施工图以及现场施工细部图分别如图2~4所示。
图4 通航孔现场施工图
3 水中栈桥及钻孔桩平台的施工技术研究
（1）栈桥及固定式作业平台施工
钢栈桥设计长约189m，宽5m，最大跨度为12m，深水部分采用间距3m的辅助墩加强，采用上承式贝雷梁结构，钢性桥面。钢管选用φ478mm×10mm（浅水区）或φ630mm×10mm（深水区）钢管桩。每个墩2根桩并排布置，间距为270cm。因河床覆盖层少，施工水深较深，钢管桩之间设置横向[20横撑及[16剪刀撑加强连接系。钢管桩采用50t履带吊吊运至设计位置，再用振动锤锤入W3强风化层。钢管桩施工示意如图5所示。
图6 钻孔平台施工图
当钢栈桥施工到5号墩时，用20t浮吊搭建5号墩钻孔平台（如图3-7所示），安装5号墩钢护筒，吊装钻机到搭建完毕的固定平台上进行5号墩钻孔。在搭建5号墩钻孔平台期间，继续用20t浮吊继续向前施工钢栈桥，开展第二个工作面施工，依照此方法施工完成栈桥和平台。
（2）栈桥稳定性控制
栈桥钢管桩设计单桩承载力不小于550KN，采用50t履带吊配合DZ90型振动锤（激振力570KN）施工，控制管桩垂直度1%且不大于10cm，管桩打入深度以贯入度控制为主，锤击贯入度小于5cm/min时终止下沉。固定式栈桥管桩基础施工过程中，管桩入岩效果较差，对硬质岩更是无法入岩。根据不同的地质情况，影响栈桥稳定性的河床地质主要有硬质岩倾斜岩层和硬质岩裸露岩层。
①管桩在遇硬质岩倾斜岩层时，管桩底部与岩面接触为一点，受上部荷载作用，管桩底部将沿岩面产生侧向滑移，导致管桩倾斜过大造成栈桥失稳。为增加管桩抗滑力，一是：将管桩底部做成与岩面相同的切口，增大接触面，但对于光面岩层效果并不好，切口与岩面也不易完全重合；二是：在管桩底部钻孔设置锚固钢棒，此方法较有效，但费时，钻孔锚固困难。三是：将单排桩改为双排桩，形成板凳桩，排距一般在3m，管桩之间设横向支撑杆连接成整体，根据河床地质的不同，板凳桩可隔跨设置或连续设置。
②管桩在遇河床硬质岩裸露岩层时，振动下沉中，管桩产生反弹，持续振动或加大振动力将使桩尖破坏，表面上管桩在下沉，实际桩尖因破坏产生弯卷，管桩并未入岩。在施工运输过程中，栈桥振动产生管桩底部位移，当水流速度较大时，管桩将瞬间偏离造成栈桥突然失稳。为增加桩尖锚固力，除钻孔设置锚固钢棒外，可采用冲击引孔锚固管桩的有效方式。冲击引孔的方式主要采用小直径钻头无护筒清水冲孔，在栈桥管桩设计位置搭设钻孔平台，钻孔平台采用水上浮箱平台，利用4节浮箱，每2节拼成一组，两组之间间距1.5m，利用型钢将两组连接固定，保证其相对位置。每节浮箱上各安设1套锚机，河岸设两道锚体，锚体采用浮吊振动锤插打型钢锚固在河岸土体中，锚机锚索与已施工的栈桥管桩和河岸锚体锚定，测量定位钻孔平台，使平台中部与管桩位置对应，同时调节锚索长度以固定钻孔平台位置。冲击钻安设在浮箱钻孔平台中部，钻头直径1.0m，钻头通过浮箱之间的间距下放至河床，下放前，钻头精确定位。钻孔采用清水裸钻，钻渣采用抓斗掏渣，钻孔时每冲击一次需提起钻头，待钻头平稳后再向下冲击。利用测绳测量钻孔深度，每钻进20~30cm掏渣一次，引孔过程中随时检查钻头偏位情况，循环钻孔至引孔深度达到1.5m左右，管桩埋入孔内，管桩与孔壁之间进行回填封闭，无冲刷地段可采用灌砂回填，有冲刷地段需要采用混凝土回填。
4 结论
本文介绍了在通航较少的湖面上钢栈桥及水中桩作业固定平台的设计与施工，设计方案满足规范和受力要求，能满足施工要求；该钢栈桥已完成施工并投入使用，经历实践检验，为施工提供临时通道及水中桩基施工提供作业平台，对环境污染较少。可为水中及跨河栈桥施工提供借鉴。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通部． 公路桥涵钢结构及木结构设计规范：JTJ 025—1986［S］． 北京：中国建筑工业出版社，1986．
[2]周荣丽 . 钢栈桥施工探讨 河南建材2018 年第 1 期
论文作者:翁谢军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/10
标签：栈桥论文; 钻孔论文; 平台论文; 工字钢论文; 管桩论文; 钢管论文; 浮吊论文; 《防护工程》2018年第36期论文;