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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