谈急流及岩层裸露地区深水钢栈桥施工技术

王 德 明

(中铁九局集团有限公司，辽宁 沈阳 110000)



谈急流及岩层裸露地区深水钢栈桥施工技术

王 德 明

(中铁九局集团有限公司，辽宁 沈阳 110000)

通过对急流、基岩裸露地区钢栈桥施工中管桩施打及管桩定位较困难情况的分析，提出了错位引孔施工技术，并设计制作了装配式悬臂导向架等施工措施，达到了节约工期、减少投资、消除安全隐患的效果。

栈桥，钢管桩，导向架，施工工艺

1 工程概况

栈桥以其施工便捷、铺架速度快、整体稳定性高的特点，在水中墩施工中得到了广泛应用，但这一技术在黄河上游地段，因其黄河上游的复杂地质及特殊水文条件，栈桥的管桩基础无法施工而未能实施，一直采用古老的筑岛法施工，随着物质文化生活水平的不断提高，对环境的要求也越来越高，环保意识也不断增强。同时根据文明施工及黄河环保等相关制度的不断建立、健全，在黄河上游地段水中墩施工中修建栈桥已经是迫在眉睫。

本文以兰州市境内新建兰渝铁路南坡坪黄河特大桥和新建兰州至中川机场铁路西固黄河特大桥施工中所修建的钢栈桥为工程实例，针对黄河上游地段地质坚硬：上覆2 m～3 m漂石层(σ0=600 kPa)、下覆弱风化砂岩(σ0=450 kPa)；水文条件复杂：平均流速3.5 m/s，平均水深8.5 m，每天受上游电站影响，水位产生1.5 m的高差变化所造成的管桩无法打进、无法定位等技术难点进行了分析，并提出施工中采用水井钻对栈桥基础管桩进行引孔并灌沙施工、自行设计制作的悬臂导向架对钢管桩进行辅助定位，成功进行了栈桥施工。

2 施工工艺

2.1 总体思路

钢栈桥下部结构采用钢管桩基础，上部结构采用连续梁结构。栈桥桩基采用D600×10 mm的螺旋钢管，桩中心间距4.0 m，每处设桩基4根，钢管桩间采用[20a做剪刀撑、φ426×8 mm的钢管或[20a槽钢做平联，使之形成板凳桩结构。桩顶设由两根Ⅰ45b工字钢拼制而成横梁，横梁上方延桥向铺设纵梁，纵梁采用单层6排贝雷梁不加强，横向中心间距90 cm，桥跨形式采用20-(9 m+3 m)，桥面采用自制桥面板，桥面板每块宽度为1.26 m，长6 m，沿桥向横向铺设，每块桥面板纵向设3根[14a槽钢，横向设[14a槽钢@300 mm，上铺10 mm厚螺纹钢板。

钢栈桥施工采用逐孔架设法施工，钢管桩基础采用50 t履带吊悬吊DZ-90型振动锤通过导向架直接沉桩就位，先施工12 m处的两根钢管桩，结束后开始焊接剪刀撑及平联，利用50 t履带吊吊装横梁工字钢、铺设临时纵梁贝雷片及桥面板，然后施工9 m处的两根钢管桩，插打结束后对9 m处的两根钢管桩进行引孔及灌沙施工，然后拆除临时贝雷梁和桥面板，对9 m处钢管桩和12 m处钢管桩进行平联和剪刀撑施工，形成一个稳定的板凳桩结构，最后吊装9 m处工字钢横梁和该孔跨的纵向贝雷梁及桥面板。循环施工直至结束。

2.2 施工要点

1)钢管桩的制作及运输。钢管桩由厂家加工成型，厂家必须提供卷制钢管桩所用钢材的产品合格证、质量保证书以及钢管桩的出厂产品合格证。

2)导向架设计与安装。装配式悬臂导向架需根据现场实际情况，与贝雷梁结合使用，采用型钢加工而成，从而控制钢管桩的平面位置及垂直度。即采用型钢焊接一个主梁，主梁末端采用栓接固定在已铺设的贝雷梁上，使其具有很好的抗剪能力和横向稳定性，可抵抗钢管桩在振打过程中所产生的压力。导向架主梁前端焊接桁架及栏杆，最前端焊接两个中心间距4.5 m、边长635 mm的正方形框架。使钢管桩沿前端框架下沉，通过两台全站仪进行观测，上部再利用振动锤进行摆正，全部调整合格后在启动振动锤振沉管桩。

3)钢管桩插打及焊接。a.钢管桩各项偏差满足要求后，利用DZ90振动打桩锤插打钢管桩。直到不再进尺，且在压力达到150 kPa以上时停止振动，不能强行施沉，以免钢管偏位或变形;b.钢管桩施打时，若桩顶有损坏或局部压屈，则对该部分予以割除并接长至设计标高；c.如钢管桩需要接长时，钢管桩接头处必须满焊，焊缝必须饱满，由质检员进行超声波探伤检测，检测合格后，整个钢管桩二次振打。

4)引孔施工。首先，根据地基设计承载力要求推算单桩抗压承载力；然后根据推算的单桩抗压承载力推算管桩打设深度，最后进行引孔及振打。根据其地质特点及计算深度，采用φ550 mm的水井钻对φ630 mm的管桩进行冲击引孔，再在引孔的基础上振动下沉钢管桩的施工工艺，同时利用板凳桩的优势结构成功解决引孔钻机的工作平台问题。即先施打12 m处的钢管桩，铺设贝雷梁，形成平台，再插打9 m处的钢管桩，然后对9 m处的钢管桩进行引孔施工、振动锤振沉，使其达到设计深度。

5)灌砂法施工。针对由于引桩施工导致管内空、无内摩擦力的问题。采用在引桩施工完毕的钢管桩内利用自制下口可控式漏斗灌入粗砂，使管内形成密实的水含砂实体，以增加钢管桩的自重、刚度及内摩擦力，其灌注粗砂的高度为管桩外最高水位高度。

6)板凳桩结构施工。针对钢管桩采用引孔导致的前两根桩不稳定，采取引孔施工的桩基稳定的实际情况及增加桩基整体稳定性的要求，对桩基采用板凳桩形式。即采用(9+3) m的跨径形式，在3 m处设置一个板凳桩，每个板凳桩由四根钢管桩组成，四根桩基通过平联及斜撑连接成一个整体。在充分考虑水上焊接的施工难度及平联阻水等因素，平联在顺水流方向采用槽钢，在迎水方向采用圆管的方案，并制定了焊接质量控制标准。

7)上部结构铺设方法。上部工字钢横梁、贝雷梁及桥面板采用场外整体拼装成型，50 t履带吊吊装，逐孔架设法进行施工。减少了水上作业时间，加快了施工进度，确保了施工安全。

3 结语

通过该工程实例，对在急流、基岩裸露地区钢栈桥的施工提供了新的思路，在施工生产方面，它工序简单、易操作，保证了水中通道的安全，在目前大西北建设中越来越多的桥梁将跨越黄河上游这一急流、基岩裸露的地区，本文介绍的栈桥施工方法具有一定的推广意义。

[1] 黄 棠.结构设计原理[M].北京：中国铁道出版社，1990.

[2] 陈 伟，李 明.桥梁施工临时结构设计[M].北京：中国铁路出版社，2015.

[3] 周水兴，何兆益，邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2016.

[4] 张 波，彭启明，陈 倩，等.钢栈桥施工技术分析[J].交通科技及经济，2011(6)：41-42.

[5] 施俊波.浅滩及急流裸露基岩钢栈桥施工技术[J].山西建筑，2012，38(11)：193-195.

Discussion on deep-water steel trestle construction technology in torrent and bare rocky region

Wang Deming

(ChinaRailway9thBureauGroupCo.,Ltd,Shenyang110000,China)

Through analyzing pipe pile construction and pipe pile locating difficulties in steel trestle construction of torrent and bare rocky region, the paper puts forward mismatching hole-guiding construction technologies, designs and formulates assembly-style cantilever guiding frame and other construction measures, and finally achieves effects of saving construction duration, reducing investment and demolishing safety hazards.

trestle, steel-pipe pile, guiding frame, construction technology

2016-11-25

王德明(1983- )，男，工程师

1009-6825(2017)04-0185-02

U445

A