贝雷梁式钢栈桥设计施工技术

杨 魁

（中铁十八局集团第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

0 引言

随着时代的进步，我国桥梁工程如火如荼地发展起来， 极具新时代特色的桥梁在全国各地拔地而起。其中，为适应高速公路跨越河流、峡谷的需要，独具匠心的大跨度桥梁在全国迅速地兴建起来［1］。 在这类跨越河流、峡谷的大跨度桥梁的施工过程中，由于无法修建施工便道，常修建钢栈桥，作为施工材料、机械设备和施工人员的上桥通道， 同时也是施工电缆线、水管等的依托结构。钢栈桥的形式很多，其中贝雷式钢栈桥由于具有承载力高、操作流程较短、自身重量轻、可重复利用钢质材料、支撑体系加固简单、安全性好等优点，被广泛应用于跨河桥梁的施工中［2］。

安徽庐江兆河特大桥全长1 352.06 m， 跨河道上口宽度约为180 m。 为了确保水中桥梁下部结构的施工，根据施工现场周边环境的情况，在河中搭设钢栈桥。 根据工程特点、 现场的地形及周围环境情况，并结合现有的机械设备、工期及施工工艺，该工程采用了贝雷式钢栈桥为施工便道。 笔者对其钢栈桥的设计和施工技术进行探讨， 以期供类似工程参考。

1 工程概况

1.1 兆河特大桥概况

安徽庐江兆河特大桥处于庐江县盛桥镇与巢湖市沐集镇交界处， 位于兆河中下游， 距离巢湖河口10 km， 下游536 m 处有盛桥河汇入， 下游2.43 km处建有兆河船闸。 该桥全长1 352.06 m，跨河道上口宽度约为180 m， 两岸堤坝上的行车道路为沥青混凝土路面。 兆河特大桥设计采用135 m 的钢箱系杆拱桥跨兆河主航道，采用45 m 简支钢板组合梁桥跨越两岸大堤，其余引桥采用35 m 的连续钢板组合梁桥。兆河特大桥工程区为丘陵区和平原区的过渡段，地势较为平坦。

1.2 钢栈桥概况

兆河特大桥施工栈桥主要用于两岸的物资、机械设备和人员通行。原河道为Ⅵ级航道，按照对通航安全更有利的原则， 栈桥设计结构物外轮廓净跨径不小于10 m，供过往船舶通过。 查《上海至武汉国家高速公路无为至岳西段两阶段施工图设计文件》中的桥梁技术标准，确定兆河设计洪水位为11.4 m，测时水位为7.0 m，最低水位为4.85 m。 施工栈桥需按大于兆河节制闸的标准进行布置， 由此确定该栈桥顶面高程为15.0 m，底面高程为13.1 m，设计宽度为12.0 m，桥下净空大于6.0 m。

2 钢栈桥设计

钢栈桥两端利用兆河两侧大堤沥青混凝土道路作为施工便道， 由下游兆河船闸沿路堤进入施工现场。

2.1 钢栈桥结构设计

兆河特大桥工程钢栈桥设计长为180 m、宽为8 m（市场提供材料的标准尺寸为8 m 或6 m），结构为临时支墩+分配梁及贝雷梁承重结构+桥面结构。

兆河特大桥工程钢栈桥断面设计如图1 所示。

2.2 设计荷载和通行形式

钢栈桥设计荷载按100 t 履带吊、50 t 重型汽车、146 t 旋挖钻机考虑。 履带吊起吊必须在桩顶进行［3］。 栈桥设计车速为5 km／h、行车间距大于12 m。

2.3 桥基础设计

图1 钢栈桥断面设计示意图Fig.1 Steel trestle section design

钢栈桥基础采用直径为630 mm、 壁厚为8 mm的钢管桩布置，钢管桩纵向步距为12 m，横向间距为3.2 m （每排布置3 根）。 依据勘察报告及相关验算，确定河道钢管桩桩长为26.2 m，入土埋深16 m。钢管桩分节拼装，现场焊接，各桩之间用作剪刀撑，槽钢距桩顶20 cm。

2.4 承重结构设计

钢管桩顶部的承重梁为双拼I36a#工字钢，纵桥向设321 型贝雷梁。 16 片贝雷梁为一个承重体系，贝雷梁之间采用■7#角钢连接。

2.5 桥面结构设计

桥面由纵、横桥向分配梁与厚10 mm 的花纹钢板焊接而成。 横桥向分配梁为I22b#工字钢，间距为1 m；纵桥向分配梁为I12a#工字钢，间距为0.3 m。花纹钢板接头部位加焊钢板。 桥面结构与贝雷梁采用U 型螺栓栓结固定。钢栈桥两侧设置护栏，每侧设置上、下2 道，护栏扶手为直径48 mm、厚3.5 mm 的钢管。 护栏立杆采用高1.2 m 的I12a#工字钢，间距为2 m。 护栏立杆焊接在钢板上。

3 钢栈桥施工

3.1 钢栈桥施工工艺流程

钢栈桥的施工工艺流程如图2 所示［4］。

3.2 原材料准备

图2 钢栈桥施工工艺流程图Fig.2 Steel trestle construction process flow

物资部门在购进原材料时， 必须要求厂家提供质量保证书和产品合格证。 购进成品时，如钢管桩，生产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。

在施工过程中，钢管桩需要铆接加长时，需在施工现场进行垂直对接，施工班组需要进行补强连接，并采用焊枪满焊加固（用4 块钢板在满焊的钢管桩部位四周进行加固处理）。

钢管桩成品堆积应该安全牢靠，整齐美观，避免因堆积过高使成品钢管桩产生变形和坍塌滑落，出现砸伤施工人员或损害集体利益的问题。 根据国家规范要求，堆放或存放层数不得超过两层，超过两层以上时，需要采取加固措施。

钢管桩在起吊和运输过程中， 应当尽量避免出现由于碰撞或震动造成管节变形弯曲和机械破损的现象。 吊车吊装时，采用多个支点吊装的方法，可以避免管节弯曲变形。 将钢管桩从加工厂运输至现场时，采用胶轮式平板车进行运输，下垫缓冲轮胎起到防震作用。

3.3 钢管桩插打

3.3.1 插打方法

钢栈桥钢管桩的插打采用“钓鱼法”，即在部分已施工完成的钢栈桥桥面上，使用履带吊逐跨前进，振动捶打钢管桩［5］。每一跨钢管桩施工完成后，架设承重结构体系和桥面系，然后履带吊向前移动，进行下一跨的施工。 该工程采用100 t 履带吊携带DZJ-70 型号振动锤进行钢管桩的水下施工。在已架设好的栈桥上，将1 组长度为12 m 的贝雷梁悬挑架设起来，在端头安装临时定位架，由测量班组使用全站仪和其他辅助设备准确放样，确定钢管桩所在的位置。将钢管桩吊入定位架内， 利用监测仪器把控钢管桩的偏移距离和垂直误差，对插打桩深控制好标高，最后由现场技术负责人对钢管桩插打深度进行校核。

3.3.2 插打步骤

（1）插打第一跨钢管桩。 根据设计图纸准确放样，确定贝雷梁的分布位置，并使用测量仪器放出2号墩所在位置。 然后， 用履带吊的大钩起吊振动锤（可在锤头系一根粗绳），小钩吊起钢管桩。当下方振动锤开始锤击时，通过人工牵动粗绳，调整好角度，使振动锤准确锤击钢管桩， 并用经纬仪检测钢管桩的垂直度，将钢管桩打入地层，以贯入度为准。 当第一排桩打设完毕后，要对管节进行环切，环切至设计标高位置后，架设承重梁。

（2）插打2 号钢管桩（注意：需将贝雷梁牢固连接在1 号钢管桩和2 号钢管桩上，以抵抗架设3 号钢管桩悬挑施工的重量。）。将贝雷梁片拼接安装到墩中心。 以安装完毕的贝雷梁片为基准，向外悬挑架设贝雷梁片。贝雷梁上面安装导向架。然后，根据设计， 由现场技术负责人准确推算出桩的具体位置，调节导向架，并由技术管理人员进行复核。 若导向架安装符合要求，用螺栓将导向架固定在贝雷梁上，并通过调节钢板的数量（导向架与贝雷梁接触的间隙），使导向架始终保持水平。 然后，用履带吊的大钩起吊振动锤（可在锤头系一根粗绳），小钩起吊钢管桩。 当下方振动锤开始锤击时，通过人工牵动粗绳，调整好角度，使振动锤准确锤击钢管桩，并采用经纬仪检测钢管桩的垂直度，将钢管桩打入地层，以贯入度为准。 当第一排桩打设完毕后，要对管节进行环切，环切至设计标高后，先不安装承重梁（避免因第一排插打钢管桩桩顶标高过高而导致下一步导向架安装无法定位）， 将导向架向前滑移到设计位置，并进行加固处理。 然后，按照上述的施工顺序进行第二排桩的插打。

（3）参考2 号钢管桩的插打方法，对其他钢管桩进行插打。

3.3.3 注意事项

（1）插打钢管桩时，要控制好钢管桩的桩顶标高（规范要求控制在0～8 cm）。 （2）插打钢管桩循环进度较为迟缓或者遇到较大阻碍时， 应立即停止振动锤锤击钢管桩，分析地质情况，并采取应急措施，避免桩头破损或严重变形。（3）在钢管桩桩基插打过程中，遇到桩顶破损开裂的情况时，施工班组要及时截断破损部分，并满焊接长管节至设计标高。 （4）严格控制钢管桩最终贯入度。 3 根桩单排桩的贯入度控制为2 cm／min；制动桩和伸缩缝桩钢管的贯入度控制为5 cm／min。

3.4 钢管桩平联及牛腿安装

钢管桩插打施工完成后， 进行钢管桩间平联和剪刀撑的安装。用槽钢进行钢管桩间的平联，采用焊接的方式进行加固处理， 并且槽钢与钢管桩必须满焊。 考虑到钢管桩插打过程中存在一定误差， 平联时，需根据实际量测桩间距进行下料。对槽钢进行加工前，一定要进行除锈处理，以保证槽钢表面清洁干净无污染。

在平联施工过程中， 测量班组放样牛腿的准确位置，施工班组进行焊接处理。插打钢管桩会造成水平位移误差， 导致实际牛腿的部位与设计的部位不能吻合。 因此，应该采取补强措施，以保证钢栈桥的施工质量［6］。

3.5 安装桩顶横梁

桩顶横梁采用I36a#的工字钢。 施工时，应根据工字钢的尺寸和规格，提前在加工厂加工成品。在钢管桩插打操作完成后， 进行桩顶横梁的吊装作业和加固作业。在加工过程中，一定注意精确标记好加劲焊板的位置。若牛腿与桩顶横梁未能密贴在一起，为了使桩顶横梁更加牢固， 可在间隙处堵塞相同厚度的钢板，进行平整度调节。

3.6 履带吊吊装、安装贝雷梁

当横梁安装完后，可以用履带吊进行贝雷梁的吊装工作。 首先，加工班组在加工厂提前试拼贝雷梁，监理验收后，进行成品加工，即拼装好每一片贝雷梁。 拼装好的贝雷梁用汽车吊进行运输，用履带吊将每组贝雷梁架设、安放在桩顶横梁上。 调好位置后，加固贝雷梁与桩顶横梁的连接部位。 若因操作原因产生较大的误差，使贝雷梁和桩顶横梁不能密切连接在一起，施工班组必须填塞或增设同空隙厚度的钢板， 再采用焊接的方式进行补强加固，从而保证钢栈桥支撑体系的完整性。为增强贝雷梁横桥向抗失稳能力，在每二组贝雷梁间实施斜支撑连接，以加强横桥向连接刚度。

3.7 安装横、纵向分配梁

先按间距1 m 铺设横向I22b#分配梁， 并采用“U”型螺栓把横向分配梁与贝雷梁加固在一起。 施工班组依据设计图纸调整间距后， 对每根横向分配梁的两端分别进行加固处理和防锈处理（一般采用黄油涂抹的方法）。 在桥梁施工过程中，安排专人对“U”型螺栓进行定期的养护和检查，以避免因荷载承重和机械振动产生松动，出现螺栓脱落的现象。横向分配梁安装完成后， 按0.3 m 间距铺设纵桥向I12a#分配梁。 纵向分配梁采用焊接形式，进行加固处理。

3.8 桥面系施工

分配梁安装完成后，用吊车吊装10 mm 厚的花纹钢板，将其铺设在分配梁上。花纹钢板与纵桥向分配梁用点焊方法连接。 钢栈桥外侧护栏扶手采用直径为48 mm 的钢管，每侧设置上、下2 道。 护栏立杆为高度1.2 m 的I12a#工字钢，按间距2 m 焊接在纵桥向分配梁上。

4 结语

钢栈桥适用于跨越峡谷及河流等大跨度桥梁工程中。 当钢栈桥处于流速快、船舶行驶多的河床时，其施工将受到河水流速、 栈桥跨度及往返船舶等因素的干扰。为了避免诸多外在因素的干扰，保证钢栈桥能够快速、平稳地顺利施工，兆河特大桥贝雷式钢便桥采用“临时支墩＋分配梁及贝雷梁＋桥面”的结构。实践证明，兆河特大桥工程通过合理使用贝雷式钢栈桥，节约了成本、提高了工作效率、减少了施工风险。 该工程对贝雷式钢栈桥的成功应用可以为类似工程提供经验。