高原地區(qū)跨江大橋棧橋設(shè)計及施工

劉潤喜

（中交二公局第四工程有限公司，陜西 西安 710000）

高原地區(qū)跨江大橋棧橋設(shè)計及施工

劉潤喜

（中交二公局第四工程有限公司，陜西 西安 710000）

以雅魯藏布江大橋臨時棧橋為背景，通過分析雅魯藏布江流域高原氣候下的水文資料，針對雅魯藏布江季節(jié)性水文情況，對雅魯藏布江鋼棧橋的設(shè)計思路、設(shè)計方法等進(jìn)行了分析和總結(jié)，為今后雅魯藏布江流域水中鋼棧橋的設(shè)計、施工及安全度汛提供理論依據(jù)和借鑒。

高原地區(qū)；鋼棧橋；設(shè)計；施工；安全度汛

0 引言

雅魯藏布江高原地區(qū)地表水豐富，季節(jié)性河流特點明顯，每年6月至8月流域冰雪融化及降水較大時易形成洪水災(zāi)害。作為施工運(yùn)輸通道及下部結(jié)構(gòu)施工平臺的臨時棧橋，其設(shè)計、施工及安全度汛問題尤為重要。為此，本文以雅魯藏布江大橋施工過程中的臨時鋼棧橋為依托工程，對該棧橋的設(shè)計和施工問題進(jìn)行了探討和總結(jié)，對今后雅魯藏布江流域地區(qū)橋梁臨時棧橋的應(yīng)用提供借鑒。

1 概況

1.1 棧橋的特點

在江河進(jìn)行橋梁下部結(jié)構(gòu)施工時，一般會面臨潮位變化大、水流急、浪高等不利因素的影響，施工過程中的水上運(yùn)輸比較困難。在這種情況下，架設(shè)臨時棧橋可以有效地解決上述問題。臨時棧橋可作為施工中的運(yùn)輸通道，也可作為下部結(jié)構(gòu)的施工平臺，使水上施工變成路上施工，保證了在惡劣環(huán)境下施工的正常進(jìn)行，大大縮短了施工工期，所以臨時棧橋在橋梁施工工程中得到了廣泛地應(yīng)用[1,2]。

為保證施工過程中水上運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行，臨時棧橋通常具有一些特定的結(jié)構(gòu)要求?？傮w來講，臨時棧橋首先應(yīng)具備承載能力大、施工迅速、拆除方便及可重復(fù)利用等特點[3]。棧橋所采用的上部結(jié)構(gòu)形式與普通永久性橋梁相比并無特殊要求，但為滿足施工快捷及拆除方便，一般均采用桁架梁、貝雷梁等便于拼裝和拆除的結(jié)構(gòu)形式。與上部結(jié)構(gòu)相似，棧橋的下部結(jié)構(gòu)也要考慮施工與拆除的方便，故普遍采用鋼管樁基礎(chǔ)或預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)等[4]。此外，一般情況下臨時棧橋所處施工環(huán)境比較惡劣，棧橋施工受周圍環(huán)境影響較大。

1.2 依托工程概況

雅魯藏布江特大橋上跨雅魯藏布江（起點樁號為K26+305.5，終點樁號為K28+114.5），橋長1 809 m，全橋共15聯(lián)，跨徑布置為15×（4×30）；上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制T梁，總計60跨。橋梁0號橋臺采用柱式橋臺，60號橋臺采用肋板式橋臺，橋墩采用雙柱式橋墩，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土蓋梁，墩臺采用鉆孔灌注（摩擦、端承）樁基礎(chǔ)。

該橋址區(qū)屬于雅魯藏布江河床，1/300洪水頻率設(shè)計流量為15 900 m3/s，K26+310處設(shè)計水位2 923.66 m，K26+850處設(shè)計水位 2 923.84 m，K27+510處設(shè)計水位2 924.39 m，K28+080處設(shè)計水位2 924.42 m，K27+505處沖刷總深度最大為-0.53m。橋梁墩高在3.5～15.8 m之間，河床內(nèi)最大水深5 m，水流速度最大1.2 m/s。雅魯藏布江水系沿線地區(qū)地表水豐富，在季風(fēng)氣候條件下，河溝流量隨季節(jié)變化大，洪水期與枯水期的流量相差懸殊。洪水主要由降水、融水形成，在7～8月份降水較大時容易形成較大洪水，在6～7月份氣溫較高時，流域冰雪融化也容易形成較大洪水，當(dāng)降水與升溫同期時，流域?qū)⑿纬纱蠛樗?/p>

因此，在雅魯藏布江特大橋的施工過程中，鋼棧橋、樁基施工平臺等大型施工臨時結(jié)構(gòu)安全度汛問題，是非常重要且值得研究的問題。

2 雅魯藏布江大橋鋼棧橋的設(shè)計

2.1 棧橋的設(shè)計思路

與常規(guī)永久性橋梁相同，鋼棧橋體系通常也由上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及橋面系三部分組成。在對其進(jìn)行設(shè)計時，首先應(yīng)對橋址處的水文地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查，綜合確定設(shè)計方案。

通過對施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查、勘測，以及在當(dāng)?shù)鼐用?、氣象部門走訪，該橋汛期為每年6～11月，汛期江水深約6～9 m，1號～56號墩均位于水中?？菟跒?2月至次年5月，枯水期江水深約1～4 m，2號墩至8號墩位于主河道水中，9號墩至47號墩位于江心島上，48號墩至52號墩位于副河道水中，53號墩至60號臺位于江岸上。汛期影響安全度汛的工程臨時設(shè)施主要包括臨時鋼棧橋及承臺施工中使用的鋼板樁圍堰。結(jié)合雅魯藏布江大橋的水文地質(zhì)條件，棧橋的設(shè)計沿主橋前進(jìn)方向右側(cè)15 m處搭設(shè)。

2.2 棧橋的設(shè)計工況

棧橋設(shè)計一般考慮三種狀態(tài)：即工作狀態(tài)、非工作狀態(tài)和災(zāi)難狀態(tài)。棧橋工況組合“工作狀態(tài)”時棧橋允許施工人員、施工車輛和機(jī)械自由通過。此時棧橋所處環(huán)境不會發(fā)生影響施工的風(fēng)、雨、潮、浪等災(zāi)害[5]?！肮ぷ鳡顟B(tài)”的棧橋承受的荷載有結(jié)構(gòu)自重、混凝土罐車荷載、履帶吊荷載、對應(yīng)工作狀態(tài)的風(fēng)、波浪和潮流荷載。工作狀態(tài)時棧橋的風(fēng)、浪、潮等自然荷載的重現(xiàn)期取5 a。“非工作狀態(tài)”時棧橋承受較大的風(fēng)、潮汐和波浪荷載，此時棧橋不允許車輛通行。棧橋承受的荷載有結(jié)構(gòu)自重、對應(yīng)非工作狀態(tài)的風(fēng)、波浪和潮流荷載。非工作狀態(tài)時棧橋的風(fēng)、浪、潮等自然荷載的重現(xiàn)期取10 a。“災(zāi)難狀態(tài)”指棧橋可能經(jīng)受的最不利極端狀態(tài)。災(zāi)難狀態(tài)棧橋承受很大的風(fēng)、潮汐和波浪荷載。棧橋模型的荷載有結(jié)構(gòu)自重、對應(yīng)災(zāi)難狀態(tài)的風(fēng)、波浪和潮流荷載[6]。

2.3 棧橋上下部結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計

雅魯藏布江大橋鋼棧橋采用鋼管樁基礎(chǔ)，貝雷梁承重結(jié)構(gòu)。棧橋設(shè)計荷載為公路I級荷載，水中棧橋頂面寬度為6 m，設(shè)計有效載荷60 t，限速15 km/h，不通航。上部結(jié)構(gòu)總體設(shè)計方案為多跨連續(xù)梁，全長420 m，1號～11號墩長300 m，共27跨，跨徑組合為3 m+9 m+12 m×23+9 m+3 m；52號～48號墩長120 m，共12跨，跨徑組合為3 m+9 m+ 12 m×8+9 m+3 m。雅魯藏布江鋼棧橋成橋后全貌見圖1所示。

圖1 跨雅魯藏布江大橋鋼棧橋全貌實景

棧橋上部結(jié)構(gòu)為三組雙排單層“321”貝雷桁架，梁高1.5 m。下部結(jié)構(gòu)采用打入式鋼管樁基礎(chǔ)，按摩擦樁設(shè)計。棧橋鋼管樁單排采用3根529× 8 mm鋼管樁，鋼管樁之間采用剪刀撐連接；聯(lián)間制動墩為雙排樁，每排樁亦為3根529×8 mm鋼管樁布置形式。樁頂鋪設(shè)型鋼，承重主縱梁采用三組雙肢共6片貝雷梁，在貝雷梁上布置間距為80 cm的I22a橫向分配梁，其頂部均布I12.6分配梁，雅魯藏布江大橋鋼棧橋橋面板采用δ=10 mm厚花紋鋼板。棧橋單聯(lián)最長120 m（10跨）。

2.4 支棧橋及施工平臺的設(shè)計

雅魯藏布江支棧橋上設(shè)置7個支棧橋倒轉(zhuǎn)，支棧橋長21 m，分3跨，跨徑組合為3 m+9 m×2，橋面凈寬6 m；支棧橋主梁使用321型標(biāo)準(zhǔn)貝雷片，為4組雙排單層貝雷梁；橫梁使用25#工字鋼間距0.75 m鋪設(shè)，每節(jié)4根；橋面采用12#工字鋼間距30 cm鋪設(shè)，再滿鋪10 mm花紋板；欄桿高1.2 m，立柱間距3m；橋墩均用600 mm×10 mm鋼管樁打設(shè)，接主棧橋位置為2×3排列，其余為1×3排列，橫向中心距3.3 m+3.3 m，縱向為3 m。為確保水上施工安全，在鋼棧橋兩側(cè)每20 m設(shè)置一道救生圈。

雅魯藏布江鋼棧橋上設(shè)置施工平臺，每座支棧橋上設(shè)置1個施工平臺，共7個工作平臺，施工平臺長9 m，寬8 m，主梁使用321型標(biāo)準(zhǔn)貝雷片，為3組雙排單層貝雷梁；橫梁使用25#工字鋼間距0.75 m鋪設(shè)；橋面采用12#工字鋼間距30 cm鋪設(shè)，再滿鋪10 mm花紋板；欄桿高1.2 m，立柱間距3 m；橋墩均采用650 mm×10 mm的鋼管樁，為1×3排列，橫向中心距3.1 m+3.1 m。

3 鋼棧橋度汛施工工藝

鋼棧橋施工主要包括鋼管樁振打基礎(chǔ)、貝雷梁主桁架設(shè)、橋面鋪裝等三部分。雅魯藏布江大橋鋼棧橋基礎(chǔ)施工時采用55 t履帶吊與液壓打樁錘進(jìn)行配合完成鋼管樁的施工；棧橋主桁是在地面完成分組拼裝后，再運(yùn)至橋位處進(jìn)行吊裝與施工；在橋面施工時，于橋址處附近的梁場將橋面各組成部分加工成標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件，由汽車陸運(yùn)到位后采用履帶吊進(jìn)行吊裝架設(shè)，再依次完成全橋的施工。具體施工工藝如下。

3.1 打樁施工

在岸邊打入定位樁，待履帶吊吊裝導(dǎo)向架及懸臂導(dǎo)向架就位后，再對鋼管樁進(jìn)行吊裝就位。履帶吊吊裝振動錘和樁帽與樁頂連接，將樁吊至設(shè)計樁位后，緩慢放松吊機(jī)鋼絲繩，直至樁落于河床面以下20 cm，并再次檢查樁的垂直度。55 t履帶吊配合DZ-60振動錘沿定孔位打樁，兩排鋼管樁振打完畢后將導(dǎo)向架移開，鋪設(shè)主梁、分配梁及橋面系，然后依次完成全橋的施工。

3.2 主桁拼裝

打樁施工完成后，檢查樁的偏斜度及入土深度，與設(shè)計無誤后，在鋼管樁之間安設(shè)型鋼剪刀撐使其形成整體。在樁頂部位要嚴(yán)格按照圖紙設(shè)計尺寸進(jìn)行氣割槽口，在此過程中須保證樁底面平整；然后再進(jìn)行工字鋼分配梁的吊裝和放置，并與鋼管樁焊接固定。桁架的分組拼裝是在梁場進(jìn)行，再由汽車運(yùn)至擬鋪設(shè)位置，并通過吊車整體安裝與分配梁連結(jié)。

3.3 橋面安裝

橋面系待縱梁架設(shè)好進(jìn)行安裝，橫梁與縱梁的連接采用U形卡。橋面標(biāo)準(zhǔn)化模塊間設(shè)置1 cm的縫隙，以避免因溫度變化過大而導(dǎo)致橋面板翹曲。雅魯藏布江大橋鋼棧橋護(hù)欄采用φ40普通鋼管，鋼棧橋左右兩側(cè)均設(shè)置欄桿，欄桿高1.25 m，每2.4 m間距設(shè)置一道立柱，并設(shè)置夜間照明設(shè)施。

3.4 維修養(yǎng)護(hù)

為保證鋼棧橋的正常使用，在全橋施工過程中發(fā)揮預(yù)定功能，應(yīng)對其進(jìn)行定期的維護(hù)和保養(yǎng)。雅魯藏布江大橋鋼棧橋的維護(hù)保養(yǎng)主要包括以下兩方面的內(nèi)容：一是通過對行走于棧橋上施工車輛進(jìn)行控制，如限速、限載。同時為確保便橋安全穩(wěn)固，只允許履帶吊正常通行而禁止其在鋼棧橋橋面上施工作業(yè)。二是對鋼棧橋主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)測和定期保養(yǎng)，檢查鋼管樁及其連接件、分配梁、萬能桿件、橋面板等各構(gòu)件的安全情況，確保其處于正常工作狀態(tài)。若出現(xiàn)異常，則關(guān)閉鋼棧橋通行，進(jìn)行全面維護(hù)處理。

4 結(jié)論

通過分析，針對雅魯藏布江季節(jié)性水文情況，對雅魯藏布江鋼棧橋的設(shè)計思路、設(shè)計方法等進(jìn)行了分析和總結(jié)。雅魯藏布江鋼棧橋經(jīng)過設(shè)計計算，最終采用鋼管樁基礎(chǔ)，貝雷梁承重結(jié)構(gòu)。其設(shè)計方法和成果可為今后雅魯藏布江流域水中鋼棧橋的設(shè)計及安全度汛提供了理論依據(jù)和設(shè)計經(jīng)驗。

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江蘇省揚(yáng)州市境內(nèi)611省道沿湖大道高郵段目前正在抓緊施工。根據(jù)施工計劃，項目將于2017年年底全線通車。作為一條智能化公路，建成后的沿湖大道將通過公路感知技術(shù)，對道路的車流量、速度、車型進(jìn)行監(jiān)控，同時可自動識別超載，記錄軌跡，配合卡口功能，對車輛進(jìn)行限速、限重處理。

U448.18

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1009-7716（2017）04-0140-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.04.041

2017-01-20

劉潤喜（1979-），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，從事路橋工程施工管理工作。