浅谈大跨径钢栈桥设计与施工关键技术

浅谈大跨径钢栈桥设计与施工关键技术

郝瑞峰 

中铁四局集团第一工程有限公司

摘要：本文针对具体大跨径钢栈桥工程进行了介绍，并且分析了大跨径钢栈桥的主要设计技术参数，在此基础上针对大跨径钢栈桥的设计原则，以及使用的关键施工技术进行了探讨与研究。

关键词：桥梁工程；大跨径钢栈桥；设计施工；施工技术

前言：随着社会经济水平和科学技术的不断进步，钢栈桥的设计和施工受到了更大的重视，大跨径钢栈桥作为临时跨越通道，施工工期较短，而且结构造型限制小，还能够做到回收利用，因此受到了高度重视。

一、工程简介

XXX大桥全长XXXm，斜拉桥设计为双塔、双索面预应力混凝土梁结构，桥跨组合（XX+XX+XXX）m。主梁采用等高无悬臂的矩形边主梁结构，桥面宽度8m；主梁标准段为混凝土边主梁“工”字形钢横梁；主塔结构型式为空心钢筋混凝土结构；斜拉索采用现场组装的镀锌钢绞线体系。南岸主栈桥全长27m，标准跨径9m，桥面净宽8m。主栈桥连接3号墩钻孔平台及支栈桥。支栈桥1长96m，桥面净宽10m。北岸主栈桥全长55m，标准跨径9m，桥面净宽8m。主栈桥连接4、5号墩钻孔平台及支栈桥。支栈桥1长96m，桥面净宽10m。支栈桥4长66m，桥面净宽10m。

南岸主栈桥立面图

北岸主栈桥立面图

二、主要设计技术参数

（一）设计荷载

主栈桥标准跨径9m，桥面净宽8m。主栈桥主要控制荷载为TR580D旋挖钻机通行（按200t计），钻孔平台及支栈桥控制荷载为TR580D旋挖钻机施工荷载（按240t计）,另外支栈桥还需要考虑130t履带吊吊装35t钢护筒的工况。

（二）设计宽度

考虑施工车辆通行需求、安全及经济性因素。栈桥设于墩柱两侧，3#、4#主墩支栈桥桥面宽10m，行车道宽度为9米；过渡墩支栈桥桥面宽8m，车行道宽7m；均设计为人车分离道路。

（三）控制要素

（1）水流力：流速2m/s（近四年最大流速）。

（2）标高：根据提供的淮河水文资料，本地区淮河100年一遇的洪水位为21.2m，根据淮委的建设方案批文要求，设计栈桥及平台顶高程为23.0m；

（3）行车设计车速：10km/h；使用寿命＞3年；

（4）动载系数：车行荷载的冲击系数取1.3；

（5）桥位处设计最高通航水位为20.63m（20年一遇洪水位），设计最低通航水位为10.97m（98%保证率水位），均为1985国家高程系统。

三、大跨径钢栈桥施工方案

栈桥施工方案总体原则为：钢管桩采用浮吊法和钓鱼法配合，采用振动锤进行振动插打施工，连接系采用单片联结系现场焊接成设计的结构形式；上部结构采用逐跨安装。

四、钢栈桥施工关键环节控制

（一）钢管桩施工环节控制

在进行主栈桥第一孔钢管桩施工的过程中，首先应该在河道边进行桩位的放样，使用“钓鱼法”进行施工。在第一根钢管桩打入时，先打入一根标准节段，并且对当前液压振动桩锤的工作时间进行观察和记录，在完成第一节标准节施工后，再开展第二节钢管桩的吊装，并且使用履带式起重机定位到第一节钢管桩所在位置，技术人员需要对接口的平整程度以及吻合程度进行现场检测，达标后再开展焊接工作。在进行焊接时，工作人员需要从两端同时开始焊接，保证焊接质量，焊接合格后进行第二节管桩的打入。如果打入第二节管桩之后，贯入度要求仍不满足，就必须继续进行管桩的打入，直至满足要求为止。履带式起重机停放在已经完成施工操作的钢栈桥桥面之上，履带式起重机停放在已施工完成的栈桥桥面上，吊装装配式悬臂定位导向架，利用悬臂定位导向架精确打入栈桥基础钢管桩。悬臂定位导向架安装完成后，利用全站仪测量出预施沉钢管桩的准确位置，调整导向架的微调系统，完成精确定位。用液压夹钳将钢管桩顶口夹住检查桩的垂直度满足要求后，启动振动锤开始振动，每次振动的时间应该保持在10分钟到15分钟之间，如果振动的时间过长，容易导致振动锤损坏，如果振动时间太短，钢管桩无法下沉。每根钢管桩的下沉都应该做到一气呵成，避免中途出现停顿，避免影响下沉效果。

为了能够进一步优化施工效果，必须从全过程对其进行质量控制。首先应该根据每根钢管桩在当前水中的具体位置以及水的深度来对第一节的长度进行确定，而且长度应该控制在十五米以内，在充分考虑到当前施工情况和地形地势情况的基础上再进行具体的施工操作。其次，在进行振桩操作时，应该使用悬臂导向支架进行钢管桩的打入，并且对桩位与桩的垂直度进行测量，确定满足要求之后再开始进行振动，在振动的过程中要对垂直度进行实时检查，一旦发现出现偏差必须及时对其进行纠正。在此过程可以通过在栈桥纵横方向上站人，观测控制管桩垂直度,将钢管桩打入地层,入土深度以贯入度和计算入土深度进行双控[1]。最后在完成沉桩施工之后，测量组应该对桩顶设计标高值进行确定，从而割掉多余的钢管桩，并且保证同一个墩的两根钢管桩能够保持一根直线，从而能够达到高效的质量控制目的。

（二）上部结构安装环节控制

本工程主栈桥桥面宽8.0m，桩顶分配梁采用I45a双拼工字钢；纵梁采用贝雷梁组合桁架；底模分配梁采用I20a工字钢（间距300mm），分配梁与贝雷梁采用U型螺栓连接；分配梁顶铺桥面板。现场根据钢管桩插打方法不同，选用不同的施工机械，钓鱼法选用130t履带吊安装上部结构，浮吊法选用50t汽车吊安装上部结构。

贝雷桁架拼装主跨贝雷主梁需要在桥头空旷的位置进行安装，并且在下面进行枕木的铺垫，使用吊车逐片将贝雷吊起，通过桁架销子将不同贝雷进行连接拼装。通常情况下，贝雷为10排，在当前施工场地上，每两片贝雷梁之间应该使用一个四十五厘米的花架对其进行拼装，从而能够形成一个整体。安装完毕贝雷片后，在单片贝雷梁的顶面铺设橡胶皮，将橡胶皮与贝雷梁用铁丝绑扎牢固，然后铺设桥面板，并在桥面板底面焊接限位角钢，防止桥面板滑动[2]。桁架应该使用支撑架螺栓，将竖向支撑架、水平方向的支撑架以及贝雷架之间进行连接，每个小组接头的位置进行一片规格为四十五厘米的花架的安装。为了能够保证当前梁的施工强度，贝雷架以及花架之间应该使用接头错位连接方法进行连接，如此能够有效减少主梁位移问题。在此过程中，连接桁架的所有螺栓以及螺帽装置都应该拧紧，并且将涂抹润滑油的桁架销子安装完成之后，必须插好保险销，保证使用安全。

结束语：总而言之，本文以对大跨径钢栈桥设计与施工关键技术研究进展为着眼点，进一步探讨了在当前进行大跨径钢桥设计工作中的关键技术，这不但能够对当前实际建设工作的开展具有一定的积极指导意义，而且能够在一定程度上推动相关规范的制定和落实。

参考文献

[1]刘松亮.沪昆客专沅江大桥钢栈桥设计和施工技术[J].价值工程,2015,34(18):103-107.

[2]张延河,潘承志,刘子嘉.浅析深水裸岩斜岩条件下的大跨度钢栈桥设计与施工工艺[J].长春工程学院学报(自然科学版),2021,22(02):11-17+29.