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钢便桥施工与设计
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钢便桥施工与设计


摘 要:本文结合某高速公路跨江特大桥深水基础施工,主要介绍钢便桥的结构设计及施工技术。


  关键词:钢便桥 设计 钢管桩

 

  1.工程概况

  某高速公路特大桥跨越某江主航道,桥位处该江为VI级航道。该桥6#~21#墩是位于河道中,水深4~12米。桥址区水位及流量受降雨影响大。工程所在地年降雨量1800mm以上,暴雨和台风多集中在5~9月之间。江面常年水位58.651m,桥址下游为水电站,平时江水流速平缓。西岸标高63.8m,东岸标高66.917m,河床表层为砂卵石,卵石层下系灰岩,本区属岩溶发育区,暗流,落水洞对桩基施工影响较大。

  2.便桥设计方案

  为满足现场施工需要,在桥位上游设置钢便桥。便桥全长540m,南岸从5#墩至20#墩,北岸从23#墩至21#墩, 20#-21#墩作为主航道,确保既有航道畅通。便桥线路中心与主桥中心线平行,相距15m,直线布置。

  便桥按钢结构设计,采用钢管桩基础,贝雷桁架纵梁(双排单层,下承式结构),横梁桥面为I28a工字钢,桥面板为25b槽钢,桥面净宽6m。单车道通行,车道宽度3.7m,行人到宽度1.5m,动力电缆宽度0.8m。每150m设计一处会车道,栈桥基本跨度18m,当栈桥墩位与桥梁墩位干扰时调整为15m。

  2.1基础及下部结构设计

  单墩布置单排2根钢管(桩径ф800mm,壁厚8 mm),横向间距4.0m,桩顶布置36cm工字钢横梁,管桩与管桩之间用14bm槽钢组成剪刀撑牢固焊接。

  垫梁采用两根I40b工字钢,将同一墩上的两根工字钢的上部和端头用L75×75角钢连接。

  2.2上部结构设计

  桥梁纵梁各跨跨径均为18m。根据行车荷载及桥面宽度要求,18米跨纵梁布置单层4片贝雷片(规格为150cm×300cm),横向布置形式为:103cm+222cm+103cm。贝雷片纵向用贝雷销联结,横向用103型定型支撑片联结以保证其整体稳定性,贝雷片与工字钢横梁间用U型铁件联结以防滑动。两组贝雷片间每6m用14b槽钢组成剪刀撑连接。

  2.3桥面结构设计

  桥面采用6m长28b工字钢作为分配梁,按间距50cm布置,桥面铺设25b槽钢作为桥面板,间距30cm。

  2.4防护结构设计

  桥面采用小钢管(直径4.8cm)做成的栏杆进行防护,栏杆高度1.2米,栏杆纵向1.5米1根立柱(与桥面槽钢焊接)、高度方向设置两道横杆。

  3.钢便桥施工方案

  3.1钢管桩施工

  3.1.1钢管桩的定位

  根据现场施工条件,在岸边设置两个加密控制点,采用一台全站仪、两台J2经纬仪前方交会法(交会角控制在60°-120°之间)放样栈桥钢管桩。钢管桩放样角为方位角。钢管桩控制部位为钢管外切线,经纬仪十字丝切于钢管外切线,可以观测钢管的平面偏位情况和垂直度,通过对讲机指挥打桩机调整钢管桩的垂直度和纠正平面偏位。

  3.1.2钢管桩的打设

  栈桥钢管桩插打时,在铁驳船上安装导向架,利用50t船吊DZ90振动锤进行施工。

  测量人员在抛锚后的铁驳船边缘距待打入桩最近的地方测出控制点,施工人员根据此控制点量出钢管桩的平面位置。用船吊(或履带吊)起吊DZ-90振动锤及首节钢管桩,徐徐放下钢管桩,此时钢管桩在水流冲击下平面位置会发生变化,施工时根据水流情况可向上游预偏3-4cm 。当钢管桩在自身和振动锤重力下进入河床后,重新测设桩的平面位置,满足要求后启动振动锤将钢管桩振入河床。振动过程中测量人员通过全站仪、施工人员通过锤球对管桩纵横向的垂直度进行观测,并通过对讲机指挥吊船前后、左右摆动以调整钢管桩的垂直度。当钢管桩进入河床2-3m,其平面位置及垂直度基本不会发生变化后,可松开吊钩,让钢管桩在振动锤的振动下振入河床。当首节钢管桩顶露出水面约1.5m左右时,停止振入,移开振动锤进行钢管桩的接高。

  钢管桩接高时,吊船(或履带吊)起吊待接钢管桩就位,施工人员乘小船进行焊接施工。小船锚固于铁驳船及已打钢管桩。

  钢管桩打设深度采用计算深度和贯入度两个方面进行控制,平台钢管桩根据设计承载力的要求,采用DZ-90振动锤打设时贯入度在1-3cm/min时即可停锤。然后测量人员测设桩顶位置,割除多余钢管桩并在设计标高隔出槽口,焊接加劲板,然后进行下道工序施工。

  3.1.3注意事项

  ①施工过程中采用贯入度控制为主,但埋深不得少于2m,如钢管桩入土深度小于2m锤击不下,且用桩锤激振2分钟仍无进尺,必须现场分析地质状况,采取其他施工工艺。如采用长臂挖掘机挖出基础,再用振动锤打入而后回填,或射水配合打入施工。以保证钢管的防冲刷及抗横向力的能力。

  ②每根桩的下沉一气呵成,不可中途间歇时间过长。每次振动持续时间过短,则土的结构未被破坏,过长则振动锤部件易遭破坏。振动的持续时间长短应根据不同机械和不同土质通过试验确定,一般不易超过10min~15min。

  3.2 垫梁施工

  将垫梁处的钢管桩割成槽口,将I40a工字钢按放在槽口内。同时为保证垫梁稳定,将同一墩上的两根工字钢的下部和端头用L75×75角钢连接。

  由于桩在打设中平面位置会有误差,分配梁位置测设时适当前后移动确保分配梁位置垂直于线路方向。

  3.3贝雷梁、分配梁及桥面板安装

  3.3.1贝雷梁的拼装

  将安装的贝雷梁抬起,放在已装好的贝雷梁后面,并与其成一直线,两人用木棍穿过节点板将贝类梁前端抬起,下弦销孔对准后,插入销栓,然后再抬起贝雷梁后端,插入上弦销栓并设保险插销。贝类梁拼装按组进行,每次拼装一组贝雷(横向两排),每组贝雷长18m,贝雷片之间用连接片连接好,拼装在后场进行。

  3.3.2贝雷梁架设

  ①在下部结构顶横梁上进行测量放样,定出贝雷架准确位置。

  ②将拼装好的一组贝雷主桁片装车运至履带吊车后面。

  ③贝雷每两片分为一组,38t履带吊先安装一组贝雷,准确就位后先牢固捆绑在横梁上,然后用骑马螺栓将贝雷梁固定在垫梁上。再安装另一组贝雷,同时与安装好的一组贝雷用贝雷片剪刀撑进行连接,贝雷梁就位后,立即安装贝雷梁之间的横向支撑,贝雷梁安装就位后,按设计要求(间距30cm)架设I28b和桥面槽钢,注意在与桥梁桩基础位置铺设420cm分配梁,以免在桩基础施工再切割增加施工难度。分配梁用骑马螺栓与贝雷片固定。桥面槽钢铺设时注意不得悬空,且相邻槽钢纵向应错开3m以上。槽钢上焊接限位钢筋限制在分配横梁上的移动。

  3.4 施工安全措施

  由于本钢便桥所跨流域通航等级为Ⅵ,施工时根据水上工程状况,设置水上防撞设施:在通航段上游打设钢管桩群,并通过多层水平系杆将各个钢管桩相连,通过钢管桩系统来抵抗船舶对桥梁的撞击作用,避免桥墩系统受到损坏。并设置昼夜通用航道警告标志,摆设足够数量。

  4.结束语

  钢便桥达到通行条件后,首先通行试验车辆要求限重20T(5km/h、10km/h),依次增加载重至40t(5km/h、10km/h),并观测梁体、墩台位的沉降及挠度。结果表明,各项指标均符合设计要求,钢便桥结构安全稳固,能满足40T载重车辆通行要求。在实际施工过程中,该钢便桥经历了多次洪水冲击,桩基及便桥上部结构稳固,未受任何影响,值得推广应用。


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