钢管桩支架法在新建天津海河大桥施工中的应用

周建权

(铁道战备舟桥处，山东齐河 251100)

1 工程概况

天津海河大桥位于海河入海口处，新港船闸和防潮闸内侧，桥宽23 m，双向4车道，新建天津海河大桥位于现海河大桥的东侧，主桥为双索独塔斜拉桥结构，跨径布置为(310 m+2×50 m+2×40 m)，其中主跨采用310 m的双索独塔斜拉桥，桥面宽25.42 m，与旧桥桥面净距为12 m，引桥桥面净距2 m，配跨(2×50 m+2×40 m)为混凝土梁，主桥钢箱梁投影长度共300 m，纵桥向共分为20个钢箱梁节段(M1～M19节段和HL节段)。标准段长16 m，与索距相同。在海河大桥施工中，钢管桩支架曾被多次使用，通过灵活应用钢管桩支架解决了施工中遇到的很多难题，提高了工作效率。

2 钢管桩支架在海河大桥施工中的应用

根据本工程高墩、大跨、工期紧、任务重等特点，为确保海河大桥配跨正常施工，采用在海河大桥配跨现浇梁梁段安装现浇梁钢管桩支架(支架最高处高出地面35.873 m，最低处高出地面29.01 m)，解决海河大桥配跨现浇梁在城市狭窄工作场地的高空作业问题［1];为解决海河大桥钢箱梁吊装时部分区域不能通航和影响工期的问题，灵活安装应用钢支架滚装平台(钢箱梁M2和M3节段)和钢支架滑移平台(钢箱梁M9～M18节段)，将钢箱梁运至桥位下方进行安全吊装;为解决因交界墩(海河大桥引桥20号墩)占用空间，M19节段不能垂直起吊的问题，在安装M18段后预先安装移动式钢管桩支架，利用移动式钢管桩支架解决海河大桥钢箱梁M19、HL两节段的安装问题［2]。新建海河大桥立面布置见图1，新建海河大桥钢箱梁节段相关信息见表1。海河大桥钢箱梁节段自21号墩向20号墩依次为M1～M18段，然后是HL合龙段，最后是M19节段。

表1 新建海河大桥主桥钢箱梁节段相关信息

图1 新建海河大桥立面布置(单位:mm)

2.1 利用钢管桩支架解决海河大桥配跨现浇梁施工中遇到的难题

2.1.1 使用钢管桩支架做海河大桥配跨现浇梁支架

海河大桥配跨现浇梁施工属于高空作业，最高处梁底高出地面36.123 m，最低处高出地面29.26 m，因此采用钢管桩支架或采用贝雷梁支墩支架，考虑现场现有材料及经济性因素，决定使用钢管桩支架做配跨现浇梁支架。现浇支架基础布置见图2。

图2 海河大桥现浇梁支架基础布置(单位:cm)

2.1.2 钢管桩支架做塔吊基础配合施工配跨现浇梁及现浇梁支架

新建海河大桥配跨施工区域位于原海河大桥东侧，改道后的航一路通过22号墩和23号墩间，因此施工场地狭窄，特别是新建海河大桥西侧紧邻船厂路，没有适合施工机械施工的场地，所以考虑在该处安装1台塔吊配合现浇梁及其支架的施工，又因该施工区域地下埋有很多水电及通信管线及塔吊投入使用的要求，决定采用钢管桩支架做塔吊基础，通过使用钢管桩支架塔吊基础顺利解决了问题，提高了工效。图3为钢管桩塔吊支架基础，图4为钢管桩塔吊支架垫梁细部构造。

图3 钢管桩塔吊支架基础

2.2 利用移动支架解决海河大桥安装钢箱梁(M19和HL节段)遇到的难题

图4 钢管桩塔吊支架垫梁细部构造

2.2.1 移动支架使用原因

主跨共分20个钢箱梁节段，M19节段为端部段，M19节段须先安装至20号墩盖梁后，待HL合龙段安装就位后，回移M19与HL合龙段联接成整体。因此，需采用钢支架来配合安装M19节段。由于受20号墩前地形环境和旧桥位置的限制，加之，钢支架与M19节段和HL合龙段的相互制约，所以，设计移动钢支架来满足M19节段和HL合龙段的安装就位。

2.2.2 移动支架安装使用流程

根据现场实际情况，结合焊接技术要求，在施工现场设置好钢支架的焊接组装场地，支架结构按设计尺寸进行放样下料、组装、焊接。焊接间隙和坡口要满足相关规定要求［3]。支架安装完毕后先移动到原海河大桥下，以便有空间吊装钢箱梁M19节段，桥面吊机将M19节段吊起后，将钢支架进行回移就位固定，将钢箱梁M19节段放置在移动支架上，钢箱梁M19节段放置在移动支架上后移动工况见图5［4]。

图5 移动支架配合安装钢箱梁M19节段工况(单位:cm)

具体步骤如下:

(1)根据设计提前进行钢支架的基础和走道施工，基础开挖时，若地基承载力小于0.2 MPa时，应进行地基换填或采用打入钢管桩等方法进行地基处理，基础采用C25混凝土，走道采用C30钢筋混凝土，按设计位置在走道上设置预埋钢板。

(2)移动支架采用φ720 mm×10 mm焊接钢管作立柱，纵、横向及斜向风构采用型钢进行加工和联接，加工支架先在20号墩前拼装成型，并采用4根对称的抗风缆绳进行稳定，抗风缆绳采用φ21.5 mm的6×37钢丝绳。

(3)采用穿心式千斤顶将支架横移至旧桥下，以便让出M19节段的空间位置，移动时安全操作按照索塔移动的标准操作方法进行。

(4)M18节段斜拉索安装完成后，前移就位桥面吊机，同时提前将M19节段移至桥面吊机正下方，待桥面吊机将M19节段吊起后，将钢支架进行回移，待钢支架回移就位后，钢支架顶部与20号墩盖梁进行固结，钢支架底板与走道上的预埋钢板焊接，增强支架稳定性，20号墩盖梁上采用植筋的方法将支撑斜撑联接，支架顶部高程应与M19箱梁底部高程一致，然后，将M19节段放置在钢支架上。

(5)利用千斤顶向20号墩方向纵移M19节段，并使之向20号墩方向安装超过设计位置20 cm，以便让出HL合龙段的吊装空间位置。

(6)安装HL合龙段，待HL合龙段提升安装就位后，先将HL合龙段与M18节段进行环焊联接，再往后纵移M19节段，使 M19节段与 HL合龙段联接成整体。

(7)待上述一切安装就位完成后，便可对支架进行拆除，在拆除过程中，应先将支架脱空移出钢箱梁底再利用25 t汽车吊采用由上至下的顺序进行拆解。

3 结语

钢管桩支架具有施工速度快，高空作业安全稳定，质轻易于移动拆除，经济可循环使用等优点，通过灵活应用钢管桩支架，可以为施工中跨越障碍物提供作业场地和作业平台，新建天津海河大桥施工中通过灵活应用钢管桩支架平台节省了300万元材料购置费，加快2个月的施工工期，显著提高了工效。当然在应用钢管桩支架施工中也总结出钢管桩支架的不足之处，就是稳定性较差，解决钢管桩支架稳定性差的问题，一般主要采取增加桩间连接系或者使支架与其他固定物连接牢固，通过这些方法可有效解决钢管桩支架不稳定的风险，为安全快速施工提供有力保障。

［1]杨文渊.路桥施工常用数据手册［M].北京:人民交通出版社，2001.

［2]JTG041—2000 公路桥涵施工技术规范［S].

［3]GB50017—2003 钢结构设计规范［S].

［4]余定军，任 军.超高钢管桩支架在山区桥梁施工中的应用［J].铁道标准设计，2008(6):47-49.

［5]武船重型工程有限公司.海河大桥钢箱梁吊装报告［R].天津:武船重型工程有限公司，2010.