裝配式鋼棧橋及鋼平臺(tái)施工關(guān)鍵技術(shù)

李靈

摘要：鋼棧橋及鋼平臺(tái)在橋梁、碼頭等水中構(gòu)筑物的施工領(lǐng)域運(yùn)用非常廣泛，本文以中交二航局寧高項(xiàng)目6.5公里鋼棧橋及215座鋼平臺(tái)施工為背景，將原有設(shè)計(jì)方案優(yōu)化成裝配式鋼棧橋，總結(jié)了裝配式鋼棧橋及鋼平臺(tái)施工經(jīng)驗(yàn)，為類(lèi)似工程提供參考。

Abstract： Steel trestle and steel platform are widely used in the construction field of bridge， wharf and other underwater structures. This paper takes the construction of Ninggao project 6.5km steel trestle and 215steel platform of CCCC Second Harbour Engineering Company as the background， optimizes the original design scheme into assembled steel trestle， summarizes the assembled steel trestle and steel platform construction experience， to provide a reference for similar projects.

關(guān)鍵詞：裝配式；鋼棧橋；鋼平臺(tái)；關(guān)鍵技術(shù)

Key words： assembly；steel；steel platform；key technology

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）30-0083-03

0 引言

傳統(tǒng)的鋼棧橋一般采用上承式結(jié)構(gòu)形式，這種形式的鋼棧橋由于鋼管樁采用平聯(lián)進(jìn)行焊接保持橫向的整體性，質(zhì)量控制和現(xiàn)場(chǎng)操作難度都較大。而裝配式鋼棧橋，在裝配工藝上采用了鋼管樁相應(yīng)位置設(shè)置平聯(lián)，保證了結(jié)構(gòu)的整體性，從結(jié)構(gòu)上完成了技術(shù)優(yōu)化；其次，在施工過(guò)程中，能完成面板和貝雷梁安裝的快速化；第三，在鋼棧橋面板上采取了在工廠化進(jìn)行加工的模式。有效地控制了施工質(zhì)量。保證了鋼棧橋的整體性，提高了功效。

1 工程背景

南京至高淳新通道工程是南京放射性主通道之一，是南京至高淳快速聯(lián)系通道，是區(qū)域綜合運(yùn)輸走廊的重要組成部分，同時(shí)也是區(qū)域城鎮(zhèn)發(fā)展軸的重要支撐。路線起于溧馬高速公路的將軍路互通，終于239省道。路線全長(zhǎng)約44.6km，其中跨越石臼湖段路線全長(zhǎng)約12.617km。項(xiàng)目部主要負(fù)責(zé)石臼湖特大橋北引橋部分，起點(diǎn)樁號(hào)為K23+812，終點(diǎn)樁號(hào)為K31+348，共計(jì)7.536公里，其中路基段長(zhǎng)度為1086m，橋梁長(zhǎng)度為6450m。主要包含鉆孔灌注樁914根，柱式墩下部結(jié)構(gòu)215排，上部結(jié)構(gòu)主要為30m跨徑裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁1731榀，以及湖區(qū)段的蓄水池。臨時(shí)工程包含6500m長(zhǎng)8m寬鋼棧橋及215座鋼平臺(tái)。

2 原設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)方案

棧橋?yàn)樯铣惺浇Y(jié)構(gòu)形式，棧橋下部管樁全部采用Φ600*10規(guī)格鋼管樁。每跨設(shè)計(jì)為15m，每排3根鋼管樁。主棧橋每排鋼管樁的橫向間距為3.2m，鋼管樁橫向剪刀撐采用[22a槽鋼交叉焊接棧橋下部結(jié)構(gòu)采用雙拼工40型鋼；15m標(biāo)準(zhǔn)跨棧橋上部結(jié)構(gòu)主桁架采用321型裝配式公路鋼橋桁架，棧橋設(shè)置8道桁架片，間距為90cm+130cm+90cm+130cm+90cm+130cm+90cm；橋面系為鋼結(jié)構(gòu)橋面，橋面系橫向分配梁采用I25a工字鋼間距75cm鋪設(shè)，I25a工字鋼與貝雷片用U型螺栓連接，I25a工字鋼上縱向間距30cm鋪設(shè)I12工字鋼，面板用10mm花紋鋼板滿鋪供車(chē)輛通行，如圖1所示。

2.2 存在的問(wèn)題

由于鋼管樁采用平聯(lián)進(jìn)行焊接保持橫向的整體性。在實(shí)施過(guò)程中首先[22a槽鋼與節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行焊接，然后節(jié)點(diǎn)板再與鋼管樁進(jìn)行焊接。焊接需采用滿焊。且由于鋼管樁在打設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)程度大小不同的偏位，平聯(lián)要進(jìn)行大小不同的調(diào)節(jié)。因此平聯(lián)下料長(zhǎng)度經(jīng)常發(fā)生變化。且焊接質(zhì)量受到工人水平的高低波動(dòng)比較大，檢查非常不方便。質(zhì)量控制難度較大。在支棧橋拆除的過(guò)程中要進(jìn)行氧氣切割，切割過(guò)程中對(duì)鋼管樁損壞非常大。在施工過(guò)程中需要眾多設(shè)備進(jìn)行配合，人員現(xiàn)場(chǎng)操作困難大。

3 裝配式鋼棧橋方案

棧橋的總體結(jié)構(gòu)形式不發(fā)生變化，同樣為上承式結(jié)構(gòu)形式，棧橋下部管樁全部采用Φ600*10規(guī)格鋼管樁。15m每跨下部結(jié)構(gòu)為單排樁，每排3根Φ600*10鋼管樁；棧橋下部結(jié)構(gòu)橫梁采用雙拼I40a工字鋼。棧橋上部結(jié)構(gòu)主桁架采用321型裝配式公路鋼橋桁架，棧橋設(shè)置8道桁架片，間距為90cm+130cm+90cm+130cm+90cm+130cm+90cm。橋面系為鋼結(jié)構(gòu)橋面，橋面系橫向分配梁采用I25a工字鋼間距75cm鋪設(shè)，I25a工字鋼與貝雷片用U型卡進(jìn)行連接，I25a工字鋼上縱向間距30cm鋪設(shè)I12工字鋼，面板用10mm花紋鋼板滿鋪供車(chē)輛通行。為確保棧橋在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性及防止型鋼受熱變型，在15m跨段每7跨設(shè)置一組制動(dòng)墩并設(shè)置20cm伸縮縫，如圖2所示。該方案中重點(diǎn)研究的裝配式工藝為：

①鋼管樁相應(yīng)位置設(shè)置平聯(lián)，在每根鋼管樁位置設(shè)置抱箍將剪刀撐與鋼管樁進(jìn)行連接。抱箍采用專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，通過(guò)八字形的斜插銷(xiāo)采用錘擊即可將抱箍與鋼管形成可靠連接。為保持平聯(lián)之間距離的調(diào)節(jié)，中間的平聯(lián)采用大鋼管套小鋼管的結(jié)構(gòu)型式，固定通過(guò)三角形斜插銷(xiāo)錘擊進(jìn)行固定，如圖3所示。由于鋼管樁和平聯(lián)在空間上存在扭曲，在裝配式工藝設(shè)計(jì)上特別采用了球狀體對(duì)平聯(lián)和鋼管樁的空間扭曲進(jìn)行調(diào)節(jié)，球狀體通過(guò)螺栓連接進(jìn)行固定確保結(jié)構(gòu)的整體性。

②對(duì)貝雷梁與上面的25#工字鋼通過(guò)U型卡進(jìn)行固定。在貝雷梁安裝完成后需將工字鋼與貝雷梁進(jìn)行有效連接。一般通常做法是采用U型騎馬螺栓進(jìn)行連接。項(xiàng)目研發(fā)小組設(shè)計(jì)了一種U型卡代替了U型騎馬螺栓進(jìn)行貝雷梁與工字鋼的連接。事實(shí)證明U型卡能有效固定工字鋼與貝雷梁的連接，提高了鋼棧橋安裝的工效。

③橋面板的設(shè)計(jì)。研發(fā)小組為提高上部結(jié)構(gòu)安裝工效，提出將縱向分配梁與橋面板焊接在一起進(jìn)行整體吊裝。另外考慮整個(gè)棧橋拆除的方便合理劃分了橋面板的設(shè)計(jì)尺寸，確保安裝過(guò)程和拆除過(guò)程簡(jiǎn)便，便于現(xiàn)場(chǎng)操作。

4 優(yōu)化技術(shù)分析

4.1 斜撐、平聯(lián)的裝配化、標(biāo)準(zhǔn)化

平聯(lián)設(shè)計(jì)是裝配式鋼棧橋工藝的核心工藝，通過(guò)該種工藝實(shí)現(xiàn)了鋼棧橋及平臺(tái)下部結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)連接。它改變了傳統(tǒng)的焊接工藝通過(guò)鉸接或栓接保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮了鋼管樁在施工過(guò)程中導(dǎo)致的上下，左右，前后位置的偏位的情況而進(jìn)行的連接。該結(jié)構(gòu)的巧妙之處在于能夠在三維空間內(nèi)適應(yīng)樁基的偏位。在長(zhǎng)度方向上，通過(guò)管徑273的無(wú)縫鋼管插入管徑253的無(wú)縫鋼管，可調(diào)節(jié)距離可達(dá)1m，公管和母管固定采用三角鍥形塊通過(guò)摩擦力進(jìn)行固定。平聯(lián)通過(guò)抱箍連接在鋼管樁上，抱箍采用壁厚16mm的半圓形鋼板，一側(cè)采用軸銷(xiāo)將兩塊半圓型鋼板通過(guò)連為一體，另外一側(cè)采用八字形的斜插銷(xiāo)將兩塊半圓體夾在一起。抱箍摩擦力的大小主要通過(guò)八字形插銷(xiāo)外力作用保證抱箍與鋼管的壓力來(lái)保持。平聯(lián)與抱箍的連接采用球狀體，球狀體外側(cè)采用球狀外殼將球體包裹住，待角度調(diào)整好后采用螺栓將球狀外殼與球體進(jìn)行夾緊連接。采用球狀體的主要作用是調(diào)節(jié)鋼管樁在空間上的偏位，角度調(diào)節(jié)范圍較大，能適合現(xiàn)場(chǎng)工況的要求。

4.2 面板系統(tǒng)與貝雷梁連接的快速化

U型卡主要是連接貝雷和I25的連接件。在實(shí)際施工過(guò)程中一般通常采用騎馬螺栓進(jìn)行連接。但在實(shí)施過(guò)程中騎馬螺栓需要人在底部進(jìn)行連接，操作空間有限，另外在由于騎馬螺栓需占用更大空間位置，即把貝雷的豎向節(jié)點(diǎn)位置占用了，導(dǎo)致面板的受力無(wú)法傳輸至貝雷豎向節(jié)點(diǎn)，從而導(dǎo)致對(duì)貝雷受力不利。U型卡采用厚度為14mm厚的鋼板制作而成，主要是利用U型卡與貝雷下桿的壓力進(jìn)行連接。在面板安裝完成以后立即采用U型卡連接面板系統(tǒng)和貝雷，人工用錘將U型卡敲入到貝雷和I25的連接處點(diǎn)焊即可。

4.3 面板系統(tǒng)的模塊化、裝配化

在鋼棧橋結(jié)構(gòu)中面板是直接承受荷載作用的一個(gè)重要部件。面板上部主要鋪設(shè)10mm后花紋鋼板來(lái)承受荷載反復(fù)作用。通常的設(shè)計(jì)是面板通過(guò)焊接在底部的主梁和次梁上。施工次序?yàn)橄戎髁篒25按照間距進(jìn)行鋪設(shè)，然后在I25上鋪設(shè)I12.5，I12.5與I25采用點(diǎn)焊連接，面板鋼板鋪設(shè)在I12.5上，同樣采用點(diǎn)焊連接。在施工過(guò)程中由于反復(fù)行車(chē)荷載作用導(dǎo)致焊縫進(jìn)行脫裂。另外在鋼平臺(tái)進(jìn)行拆除過(guò)程中由于分部位進(jìn)行拆除導(dǎo)致拆除導(dǎo)致功效不高。為此在鋼棧橋面板上采取了在工廠化進(jìn)行加工的模式。即把面板設(shè)計(jì)成8m*2.98m面積大小的小塊。該小塊在后場(chǎng)進(jìn)行加工焊接，質(zhì)量較能控制。在施工橋面板時(shí)直接將主梁和次梁及面板連為一體，在貝雷安裝完成后直接將面板和主梁一體整體吊裝，提高了功效。

5 結(jié)束語(yǔ)

寧高新通道程通過(guò)探索優(yōu)化，將焊接式平聯(lián)及斜撐進(jìn)行了改造，經(jīng)過(guò)相關(guān)的科研開(kāi)發(fā)等活動(dòng)研究出了具有裝配式工藝的臨時(shí)鋼棧橋及鋼平臺(tái)工藝，并大量應(yīng)用于實(shí)際施工生產(chǎn)活動(dòng)中去，取得了良好的效果。裝配式鋼棧橋及鋼平臺(tái)施工工藝應(yīng)用，寧高新通道及城際軌道二期工程基礎(chǔ)施工取得了成功，臨時(shí)鋼平臺(tái)周轉(zhuǎn)快速便捷，為項(xiàng)目的基礎(chǔ)施工贏得了工期和效益，保證了施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。

通過(guò)裝配式工藝研究，解決鋼棧橋的快速周轉(zhuǎn)問(wèn)題，提高施工功效。裝配式鋼棧橋的大規(guī)模使用，解決了在焊接工程中出現(xiàn)的質(zhì)量不穩(wěn)定等相關(guān)問(wèn)題，將現(xiàn)場(chǎng)焊接改為工廠化集中焊接，提高了工程質(zhì)量。有效減少鋼管樁的破損，保證材料的周轉(zhuǎn)效率。

通過(guò)裝配式鋼棧橋及鋼平臺(tái)施工工藝在寧高城際軌道二期工程石臼湖特大橋的施工，成功解決了在特大橋橋梁施工過(guò)程中臨時(shí)鋼平臺(tái)的周轉(zhuǎn)功效低下的難題，為特大型橋梁在基礎(chǔ)施工節(jié)省大量周轉(zhuǎn)材料的投入提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。

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