利用装配式公路钢桥架设长大应急通道的施工方案*

陈启飞，李学礼，王尚龙

(1.陆军工程大学野战工程学院，江苏 南京 210007； 2.南京交通建设项目管理有限责任公司，江苏 南京 210008； 3.陆军研究院工程设计研究所，江苏 南京 210016)

针对南方水网稻田地区快速架设长大应急通道要求，根据确定的应急通道总体方案，结合宁高新通道二期工程石臼湖大桥栈桥架设经验，提出该应急通道的施工方案、主要作业步骤及施工作业控制要求。

1 施工方案与流程

为提高架设速度，采用起重机架设法，将应急通道划分成多个工作面同时施工。每个工作面的主要工序包括钢管桩加工、沉桩、安装下横梁、拼装桁架梁、安装桁架梁(9排，依次安装)、设置上横梁和纵梁、安装桥面板、设置栏杆等。其中，钢管桩在岸边进行加工，然后由施工方运输至相应位置沉桩。陆侧首跨桁架梁在岸边拼装，次跨桁架梁在成型后的首跨上拼装，然后依次向远处推进。水上作业面各跨作业同陆侧，以临时码头作为周转平台，各船舶机械通过水运完成水上工作面的联系。每个工作面平均每天完成1～2跨。总体施工流程如图1所示。

图1 总体施工流程

单跨施工步骤如下：①吊放导向架后，调平、固定导向架；②吊放钢管桩，校准、限位钢管桩位置；③插打钢管桩后，纠偏导向架；④拆除提升导向架，铺装贝雷承重梁、型钢分配梁、桥面板。在每个施工阶段，可采用GPS定位结合全站仪测量的方式进行测量放样，以确保桥梁轴线准确。

2 架设准备

2.1 施工作业编组

按工程量大小合理划分施工作业段，明确各段作业时间和所需机械、人员，采用流水施工法安排施工进度。根据施工流程，作业编组为：①上部结构作业班 共2～4个，每班4～5人，负责协助起重机扶稳、对正桁架，当桁架梁准确落位至下横梁后，设置横向支撑，协助起重机铺设上横梁、纵梁和桥面板，并设置栏杆等附属设施；②钢管桩加工班 共2～4个，每班2～3人，负责钢管桩焊接与加工(主要根据桩长情况进行接长或截短)；③水上作业班 共2个，每班3～4人，协助起重机运输钢管桩成品、定位和打桩，并设置剪刀撑，安装下横梁；④机械操作班 每台施工机械按2名操作手进行配备。

综合考虑，每跨作业需6～7人。根据架设时间要求，作业班和作业手可视情况进行增减。必要时采用平行施工法，增派机械、人员，以加快施工进度。其中，桩基施工所需周期长，应提供多个工作面，为桩基平行施工创造条件。

2.2 施工场地布置

根据应急通道走向、周围地形、道路状况，通过勘察现场，按布置合理、施工方便、安全可靠、少占耕地的原则布设施工现场，包括临时办公区与生产加工区。为方便应急通道架设作业，应在岸边规划堆放通道部件配件的仓库、作业工(机)具停放场地，并设置施工机械车辆掉头区域。

2.3 通道轴线选择

1)根据两岸接线位置、地形、高差、地质等情况，确定最适宜的通道中轴线。通过测量河流(湿地)宽度，确定桥梁跨径，设置两岸钢管桩加工和桁架拼装场地。

2)根据接线路堤标高，确定通道基础标高，并计算填挖数量，划出填挖范围。

3)划出料场线后，注明通道各部件配件及工具堆放位置。

3 下部结构施工方案

3.1 桩基础施工

3.1.1钢管桩制作

可采用储备钢管桩进行制作，长度根据需要进行加工。当储备钢管桩不够时，可用符合设计及规范要求的钢板卷制。在专门的台架上进行管节拼装、定位，管节对口应保持在同一轴线上。管节管径差、椭圆度及桩成品的外形尺寸必须满足规范要求。

3.1.2沉入钢管桩

沉入钢管桩前需结合通道位置，采用全站仪或GPS对钢管桩进行精确定位，保证钢管桩施工精确度，并在桩位处设置辅助支撑桩。

钢管桩采用陆上运输形式，当钢管桩就位后，履带式起重机停放在钢栈桥施工便道上，测量组确定桩位与桩垂直度满足要求后，采用80t履带式起重机配合DZ120型振动锤施打钢管桩，当振动锤施工达不到规定入土深度时，使用80t履带式起重机配合柴油锤或振动锤施打钢管桩。水上工作面采用80t履带式起重机配合DZ120振动锤，通过钓鱼法施打钢管桩(见图2)。测量组确定桩位与桩垂直度满足要求后开始振动，打入过程需不断检测桩位与桩垂直度，若发生偏差应及时纠正，桩下沉过程中不可有较长时间的停顿，以免扰动管桩周围土体，导致沉桩困难。

图2 振动锤钓鱼法沉桩施工示意

桩顶铺设好型钢主梁及桥面板后，前移履带式起重机，插打下一跨钢管桩。按此方法，循序渐进地施工。

打入钢管桩时，应严格控制桩身垂直度，确保钢管桩合理承载，沉桩以标高进行控制。沉桩时，桩位平面位置偏差控制在±10cm，桩顶标高偏差控制在±2cm，桩身垂直度偏差<1%。

每排钢管桩下沉到位后，桩间采用[22a设置横向剪刀撑，以增加桩稳定性。施工电焊采用普通交流电焊机，效率高、焊接质量好、焊缝变形小，可全位置焊接，操作较方便，并可人工(焊枪)焊接。

3.1.3桩基承载力检测

根据桩基承载力设计要求，可选择典型地质断面墩位上的1跨通道，采用静载试验法进行检测。堆载荷载不小于通道单跨总荷载，在通道上设置沉降位移观测点进行跟踪观测。待静载试验完成且沉降观测结果满足桩基承载力后，再进行后续施工。

3.2 下横梁安装及桩顶处理

下横梁为双拼I40a。架设时，应先将辅板(1cm厚钢板)与钢管桩焊接，确保下横梁稳定性。若桩存在较大偏位、下横梁与桩间无法可靠连接时，应将桩顶抄水平后，使用钢板封顶，再焊接下横梁与封顶钢板，并在桩顶范围的下横梁与桩间设置加劲板。

4 上部结构施工方案

上部结构桁架梁先在岸上按30m 1跨组拼成9片桁架梁，然后2片1组使用横向连接槽钢，通过螺栓组拼为4组。通过起重机将中间1片桁架梁吊装到位后，分别将4组组合桁架梁分组吊装就位，最后对未连接的桁架梁安装横向连接槽钢。

桁架梁上的型钢桥面板预先在钢结构厂焊接扁钢防滑带，并加工成6m长、8m宽吊装段，陆运至现场后，由浮式起重机将桥面板逐片吊装就位，最后连接桥面板与桁架梁。桥面板安装完成后，再安装桥面附属设施。

4.1 主梁安装

桁架顺桥向布置，采用9排单排单层加强型桁架梁进行搭设。首先，将桁架片拼装成单排单层桁架梁，运至施工现场后，在主梁上绘制桁架梁位置线，将中间桁架梁和4组组合桁架梁分别吊装就位后，偏差应≤5cm。每排桁架梁间采用双[10横向连接，以增加桁架梁整体稳定性。桁架梁安放好后，采用如图3所示方式，将桁架梁焊接固定于I25a主梁。不可直接焊接桁架片下弦杆，应采用门式卡固定法将桁架片下弦杆固定在主梁上。

图3 门式卡固定法

4.2 桥面板安装

1)加工及运输 桥面板包括9m长的I25a、30m长的I12.6及1cm厚钢面板。桥面板在生产加工区加工成9m宽、6m长吊装段后，使用汽车式起重机吊至半挂车上，再由半挂车运输至钢桥架设现场。在陆上工作面工作时，桥面板由履带式起重机直接起吊安装。

2)吊点设置及安装方法 在I25a，I12.6型钢上各设置2个吊点，吊点在型钢三分点处沿长度方向对称分布，采用钢丝绳卡环进行固定。在桥面板宽度方向中点对称设置2个钢丝绳抱箍。

待安装完桁架梁后，在梁上逐片铺设I25a横向分配梁，横桥向间距75cm，I25a与桁架梁间采用φ16 U形螺栓进行固定，每个节点使用1套螺栓。然后在I25a上铺设I12.6纵向分配梁，纵桥向间距25cm，若与U形螺栓发生冲突，可适当调整间距。

3)安装钢桥面板 桥面板铺设在纵梁上，与纵梁接触点均要满焊，焊缝质量应满足要求。每块桥面板间设置2cm宽伸缩缝，以防因温度变化引起桥面翘曲起伏。

5 水上施工点设置与施工

当水位变化情况满足施工条件时，使用160t起重机将80t履带式起重机吊至600t方驳上，经过航道进入施工水域，在相应范围内设置工作点。

先利用80t履带式起重机施工最近2跨通道，然后施工3跨共计27m长斜栈桥，履带式起重机通过斜栈桥行驶至已完成的通道上，最后利用钓鱼法施工其余跨段通道。

6 可能存在的问题与解决措施

6.1 可能存在的问题

1)车辆在通道上的紧急制动及温度应力对结构产生水平力，影响桩稳定性。

2)桩承受重大荷载后产生沉降，影响通道结构正常使用。

6.2 解决措施

1)在每联间设置伸缩缝，相邻两联间设置制动墩，必要时采取双排桩，可有效解决通道结构产生的水平力对桩稳定性的影响。

2)桩基础施工过程中，严格按设计要求施工并进行静载试验，投入使用后设置沉降观测点，并安排维护人员定期观测，沉降一旦超过限值，影响正常使用，即调遣相应施工队伍和机械进场，在相应桩顶处加设型钢等垫块，必要时打设辅助支撑桩，确保桩顶高程在控制范围内。

7 结语

利用装配式公路钢桥快速架设长大应急通道，运用起重机架设法将应急通道划分成多个作业段同时施工，施工方案如下：①对不同位置的下部结构采取相应施工方法；②上部结构桁架梁先在岸上组拼单片再两两组合，先吊装中间1片再依次吊装组合梁，最后安装横向连接槽钢；③型钢桥面板预先加工成吊装段后，由浮式起重机吊装就位；④连接桥面板与桁架梁后，安装桥面附属设施。