钢栈桥及钢平台在水中桩基施工中的应用

梁 露

(广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001)

0 引言

随着近年高速公路建设的高速发展，桥梁施工条件越来越复杂，如何在深水、急流的复杂条件下搭设钢栈桥及水上钢平台进行水中桩基施工已成为高速公路建设中常见的问题。本文以梧州至柳州高速公路土建工程№A01-7标段枫木界1#大桥水中桩基施工中钢栈桥及钢平台的应用为例，介绍了钢栈桥及钢平台施工技术。

1 工程概况

枫木界1#大桥位于来宾市金秀县六巷乡门头村，上跨门头河及枫木坳电站蓄水区而设。受地形影响，左线贯通，右线设计为两段，枫木界1#左线大桥长674.07 m，孔数及跨径为11×30 m+7×40 m+2×30 m；枫木界1#右线1#大桥长为217.08 m，孔数及跨径为7×30 m，右线2#大桥长为337.08 m，孔数及跨径为11×30 m，桥梁上部结构为先简支后连续后张法预应力混凝土T梁，下部结构采用圆柱墩、桩基础。枫木界1#大桥位于水中的桩基共有28根，分别为左线大桥12#～19#墩桩基16根，右线2#大桥4#～9#墩桩基12根，旱季桩基被水淹深度最深为10.2 m、最浅为1 m，覆盖层为卵石夹土、粉质黏土、小块石质土均为第四系松散堆积物，土质不均，厚度变化大；下伏基岩强风化层岩体破碎，承载力相对较低，分布不均；中风化基岩厚度大，层位稳定，承载力高，是理想的桥墩基础持力层。枫木界1#大桥水中桩基采用在水上搭设钢栈桥及钢平台，在钢平台上进行桩基钻孔施工，用浮吊及材料运输船配合作业。

2 钢栈桥及钢平台设计

在枫木界1#左线大桥12#～19#墩和右线2#大桥4#～9#墩位置设置钢平台，在右线2#大桥4#～9#墩钢平台右侧顺桥向设置钢栈桥，设置一横向钢栈桥对顺桥向钢栈桥与纵向施工便道相连接。在左线大桥及右线2#大桥之间，采用插打钢管桩搭设简易平台，作为左线大桥施工人员上班通道及泵管铺设通道。

2.1 钢栈桥设计结构形式

枫木界1#T2线大桥12#～19#墩和右线2#大桥4#～9#墩钢栈桥长186 m，栈桥基础全部采用φ630 mm钢管桩，钢栈桥桥墩分两种：主墩及副墩，主墩由4根钢管桩组成，采用板凳墩形式，横桥向桩距3.93 m，顺桥向桩距3 m，两主墩墩中心距离最大15 m，两主墩中间加设单排钢管桩副墩(横桥向桩距3.93 m)。钢栈桥位于曲线段上，为方便钢栈桥搭设及更好衔接，将钢栈桥分为11联。

钢栈桥下部结构为钢管桩架型钢承重梁，上部结构为贝雷梁组拼结构。施工便桥基础采用直径为630 mm，壁厚10 mm的螺旋焊接钢管，为了克服覆盖层较薄，桩基抗倾覆能力较弱的缺点，每处便桥支撑墩设4根钢管桩，双排布置。桩与桩之间用2根口对口双拼14#槽钢连接，剪刀撑也采用2根口对口双拼14#槽钢，桩顶开口设置2I36a工字钢横梁，横梁顶面与桩顶平齐，桩顶两侧(横梁架设方向)设支承钢横梁的钢板牛腿与钢管桩焊接，扩散并降低钢横梁与钢管桩的接触应力。钢横梁上架设贝雷梁，采用6排3组贝雷梁结构，每排贝雷梁用115 cm的支撑架连接，每组之间采用90 cm支撑架连接成整体，避免单组贝雷梁倾翻。分缝处设置贝雷梁固定装置，防止贝雷梁滑移。贝雷梁上设置间距为30 cm的I14号工字钢分配横梁，两头用骑马螺栓与贝雷梁连接，分配梁顶面设10 mm厚钢板作为桥面板，见图1。

图1 钢栈桥横断面图(单位：mm)

2.2 钢平台设计结构形式

2.2.1 右幅水上钢平台设计结构形式

钢平台设计荷载、标高均与栈桥一致，单个钢平台长15 m×12.83 m。其中4#墩、8#墩及9#墩设置独立钢平台，为方便右线2#大桥水上桩基及下构施工，减少材料的转运，加快施工进度，将5#墩、6#墩及7#墩的钢平台联接成一个长75 m、宽13.33 m的整体钢平台，整体钢平台分3联。平台基础采用直径φ630 mm、壁厚10 mm的钢管桩，桥墩为双排桩，横桥向每排4根；横向桩距为3.93 m+3.27 m+3.93 m，纵向桩距为5 m。

桩之间的连接件及剪刀撑采用口对口焊接双拼14#槽钢，桩顶开口设置2I36a工字钢横梁，横梁顶面与桩顶平齐，桩顶两侧(横梁架设方向)设支承钢横梁的钢板牛腿与钢管桩焊接，扩散并降低钢横梁与钢管桩的接触应力。钢横梁上架设8排4组贝雷梁，用115 cm的支撑架连接每两排贝雷梁。分缝处设置贝雷梁固定装置，避免贝雷梁滑移。贝雷梁上设置I22号工字钢分配横梁，独立钢平台上吊车工作区间距20 cm，钻机工作区间距30 cm，整体钢平台间距均为20 cm，用骑马螺栓与贝雷梁连接两头，分配梁顶面设10 mm厚钢板做桥面板。

2.2.2 左幅水上钢平台设计结构形式

左幅水上钢平台顶面标高与右幅一致，由于左幅水上钢平台设计只用作钻孔桩施工，每个平台上面只摆放一台钻机且每个平台间无连接，施工机械及材料无法直接运至平台，需借助浮吊及材料运输船吊放至平台，相比右幅钢平台设计荷载较小且结构形式都要简单。整个钢平台长15 m×12 m。平台基础采用φ529×10 mm钢管桩，每个平台顺桥向设置3排，每排3根，共9根；纵桥向桩距5.5 m，横向桩距7 m。

桩与桩之间联接件及剪刀撑均用口对口焊接双拼20#槽钢，为保证钢平台整体稳定性，在旱季常水位以上对钢管桩设置两道连接，两道连接中间设φ28钢筋剪刀撑，桩顶开口设置2I45a工字钢横梁，横梁顶面与桩顶平齐，桩顶两侧(横梁架设方向)设支承钢横梁的钢板牛腿与钢管桩焊接，扩散并降低钢横梁与钢管桩的接触应力。钢横梁上设置I16#工字钢形成平台分配梁，分配梁与钢横梁焊接固定，顶面满铺8 mm厚钢板形成平台面板，面板上预留桩基钢护筒位置，如图2所示。

图2 左幅水上钢平台立面图(单位：mm)

3 钢便桥及水上钢平台施工

3.1 钢管桩接长

吊车起吊待接钢管桩，操作员乘船焊接施工。采用对接满焊方式接长钢管桩，同一墩台的钢管桩，处于同高度内的桩接头数不能超过桩总数的1/4，用10 mm厚、300 mm高的环形钢板在钢管桩接头处焊接加强。

3.2 钢管桩运输

左幅钢平台所需的钢管桩在临河码头加工，由钢浮箱组装成的运输船将钢管桩运至桩位处，然后通过浮吊上的吊车采用振动锤施打；右幅钢栈桥及钢平台所需的钢管桩前期也在临河码头加工，随着施工推进，可利用已经施工好的钢栈桥堆放部分钢管桩，25 t汽车吊直接上桥进行其他钢管桩插打施工，以减轻浮吊及材料运输船的施工压力。

3.3 钢管桩起吊

左幅钢平台与河岸无连接，施工机械无法直接上平台，因此左幅钢平台施工需用浮吊及材料运输船配合，由码头上的吊车将钢管桩吊放至运输船，运至桩位处，由浮吊将运输船上钢管桩立起采用支架临时固定，用浮吊吊起振动锤夹住钢管桩，吊至桩位插打施工；右幅钢栈桥及钢平台前期采用与左幅同样的方法进行钢管桩施工，施工好的钢管桩立即组织进行上联施工为吊车上桥提供条件。后期即可将吊车行驶上钢栈桥，将钢管桩运至桥面进行其余钢管桩插打作业。

3.4 钢管桩打设

施工前计算好钢管桩中心平面坐标，做好定位，用振动锤进行施工。如桩位处河床倾斜时，应先用吊车起吊冲锤对桩位处河床面进行锤击，找平后再进行钢管桩插打施工。桩进入河床后，要保证首节钢管桩长度露出水面的高度≥1.5 m。施工时应根据水流情况可向上游预偏3～4 cm，避免水流冲击影响平面位置变化，并拉好缆风绳，防止振动锤摆动。[1]

3.5 钢管桩联杆施工

左幅钢平台钢管桩联杆采用两根20#槽钢口对口焊接；右幅钢栈桥及钢平台的桥墩钢管桩联杆用两根14#槽钢口对口焊接，联杆先在岸边焊接成形后运至插打好的钢管桩进行焊接，焊接质量需满足规范要求。

3.6 下横梁施工

桩顶钢横梁采用双拼工字钢，应预先把横梁焊成整体。待钢管桩下沉到位后，按桩顶设计标高找平桩顶，在顶部切割一个槽口，槽口两侧设置两个钢板牛腿支承钢横梁，工字钢入槽后确保工字钢平钢管桩顶，并用砂砾灌满钢管桩以保证受力。

3.7 贝雷梁安装

贝雷梁在架设前先拼接成长3 m模数的单段架体，在架设前测量员恢复桩轴线，并在封头顶板上标注。安装人员根据桩轴线安装贝雷架，钢管桩轴线与贝雷纵向中心轴线重合。

为防止贝雷梁横向移位，在下横梁上焊接横向限位块，用浮箱上的吊车逐段架设拼好的每段贝雷梁。

3.8 横向分配梁安装

安装一跨贝雷梁后，即按铺设工字钢横向分配梁，右幅钢栈桥及钢平台分配梁与贝雷梁用骑马螺栓连接固定；左幅钢平台分配梁可与钢横梁焊接固定。

3.9 桥面板安装

桥面板采用多块1 cm厚的花纹防滑钢板拼装，钢板与分配梁梁顶的每个接触面均采用焊接固定，板与板之间不再焊接预留1 cm的缝隙。

3.10 防护栏安装

面板铺设后，在栈桥两侧及时设置安全栏杆。栏杆高1.2 m，横、竖杆均采用φ50 mm×3 mm钢管，按间距0.6 m设置二道横杆，每3 m设置一道竖杆与桥面系横梁焊接，在栏杆刷红白相间油漆作安全警示。

4 效果

钢栈桥和水上钢平台受到多次水库涨水的影响，体现了良好的抗倾覆和稳定性，为保证枫木界1#水上桩基的顺利施工打下坚实的基础。

5 结语

实践证明，钢栈桥和水上钢平台作为水上桩基施工的重要临时设施，充分利用自身的结构特点，具有受力良好、应力分配均匀、造价低、后期维护费用少的特点，大大提高了施工进度，为今后钢栈桥和水上平台在类似地质条件下施工提供了宝贵的经验，具有一定的推广意义。