浅谈球石覆盖海床情况下钢栈桥施工技术

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摘要：结合省道S263线南北长山连岛大桥的施工，阐述了钢栈桥施工前球石层厚度的探测、清理和钢栈桥的施工技术。

关键词：球石覆盖钢栈桥施工

中图分类号：U445 文献标识码：A

工程概况

省道S263线南北长山联岛大桥工程位于山东省长岛县南、北长山岛之间，为连接南长山镇和北长山乡的重要通道。工程分为主线和起点顺接改造段，主线起止桩号为：K1+020～K2+530，长度为1510m，其中桥梁长1200m。桥址海区水面宽度约为1000m，平潮时深度3～10m，最高潮位+1.65m，最低潮位-1.3m；根据勘测桥址海床覆盖了一层球石，长岛球石属石英岩，质地坚韧，硬度为7度左右，形状大多为椭圆或扁圆，直径在2～40cm之间。

施工方案的确定

由于桥址区不存在可液化土层、边坡失稳等不良地质现象，场区基岩埋藏适中，风化作用不强，基岩工程力学性能较好，根据水深、波高和地质情况采用了搭设钢栈桥与钢平台的施工方式进行桥梁施工。

施工工艺流程图图1施工工艺流程图

海底球石清理

4.1探测球石厚度探测

由于海底覆盖了一层球石，对栈桥钢管桩施工时的定位与插打造成了很大的阻碍，所以在钢管桩施工前，需先清理掉海底的球石方可进行栈桥施工。根据超声波雷达探测球石层厚度为4～6m。

图2 清理球石

4.2清理球石

采用挖沙船进行清理，清理范围为栈桥与钻孔平台范围向外各延伸5m，坡度为1:5，挖沙船清理不到位的地方采用驳船加长臂挖掘机的方式进行再次清理，球石清理干净后即可进行栈桥钢管桩施工。

钢栈桥施工

钢栈桥搭设在线路左侧，栈桥中心线距拟建桥梁中心线16m，线形与桥梁线形平行。栈桥共67跨，全长987m，栈桥桥跨为15m/跨和12m/跨，径向对应的线路起讫里程为K1+278～K2+265，桥面宽6m，净宽5.5m，桥面标高为+5.5m。栈桥桥头设置混凝土桥台，贝雷片直接放置在混凝土桥台上。

图3 一般栈桥伸缩缝位置立面结构布置图

栈桥基础采用单排3根直径Φ630mm,壁厚8mm的钢管桩；每6跨设置一处伸缩缝，伸缩缝宽度10cm；伸缩缝位置栈桥采用双排直径Φ630,壁厚8mm的钢管桩，每排布置3根钢管桩。桩长根据地面标高和承载力变化而定，长度从22～28m不等，钢管桩之间设连接系加固。

图4 一般栈桥与伸缩缝位置立面结构布置

栈桥上部结构采用3组单层双排贝雷片作主梁，每组贝雷片之间采用花架连接。其下垫2I32a工字钢；其上铺设I16工字钢横向分配梁、I12工字钢纵向分配梁及1cm厚桥面板。桥面设置φ10防滑钢筋和防护栏杆。

5.1施工步骤

根据工程地质情况、作业环境和施工作业能力，计划在深水位置采用履带吊在驳船上进行打设钢管桩和吊装上部结构；在浅滩位置采用履带吊在岸边或已完成栈桥上进行逐跨打设钢管桩和吊装上部结构。

5.1.1深水区栈桥施工

步骤1：驳船下锚定位后，履带吊起吊钢管桩，与振动锤连接后，使钢管桩振动下沉到位，然后在钢管桩桩顶开槽并焊接钢垫板，施作桩间连接系；吊装I32a双拼工字钢垫梁。

步骤2：用履带吊吊起预拼好的一组15m（2排10片）贝雷梁，安装在已打设好的钢管桩上，然后铺设桥面横、纵梁及桥面钢板，完成一跨栈桥的铺设。

步骤3：驳船前行就位，继续施工下一跨。

5.1.2浅水区栈桥施工

步骤1：从岸上推进，搭设第一跨连接栈桥。履带吊在已填筑压实的栈桥桥头施工便道上就位，起吊钢管桩，与振动锤连接后，使钢管桩振动下沉到位，然后在钢管桩桩顶设计标高位置焊接钢垫板，并焊接桩间连接系；吊装I32a双拼工字钢垫梁。

步骤2：用履带吊吊起预拼好的一组15m（2排10片）贝雷梁，安装在桥台和钢管桩上，钢管桩处悬臂3m，然后铺设桥面横、纵梁及桥面钢板，完成一跨栈桥的铺设。

步骤3：履带吊机在已架设的首跨栈桥上就位，起吊钢管桩，与振动锤连接后，使钢管桩振动下沉到位后焊接钢垫板，吊装I32a双拼工字钢垫梁。

步骤4：用履带吊吊起已预拼好的一组15m（2排10片）贝雷片，与安装好的贝雷梁销接就位，然后铺设桥面横、纵梁及桥面钢板，完成一跨栈桥的铺设。

步骤5：履带吊前行就位，继续施工下一跨。

5.2钢管桩施工

5.2.1钢管桩加工

钢管桩在钢结构加工区进行拼装，拼装时首段长度以15米为宜。为防止振动时钢管桩的桩顶变形，在钢管桩端头焊接1cm厚钢板，周围焊接加强钢板。焊接前必须将接头30cm范围进行除锈处理。钢板与钢管桩之间采用满焊，焊缝饱满，并保证焊缝的厚度。焊接时采用跳焊，防止钢管产生温度变形。

图8 钢管桩导向架示意图

5.2.2钢管桩打设

将制作好的钢管通过15m平板车运至施工现场，由履带吊吊起钢管桩，由测量人员用全站仪对沉桩位置进行定位并复核导向架空间位置满足要求后，打设钢管桩至设计标高。

在打设钢管桩的过程中要不断的检测桩位与桩的垂直度，发现偏差及时纠正，逐步完成每跨钢管桩的施工。

a.钢管桩采用履带吊两点吊装，吊点分别焊接在距钢管桩的端头50cm处和中间位置。用两根钢丝绳分别拴住一个吊点，用履带吊慢慢提升直至钢管桩竖起。

b.打桩时，采用两台全站仪，架设在钢管桩的正面和侧面的岸上或已搭设完毕的栈桥上。c.打设的钢管桩入土深度不宜小于设计入土深度（根据现场地质不同深度不同，一般入土深度不小于7m。），如遇球石清理不干净地带则需先缓振钢管桩，使其进入粘土层，再加大振动频率进行插打。

d.钢管桩接长时，两节钢管桩接头处必须满焊，必要时进行多层焊接，焊缝必须饱满，无焊渣、焊瘤等缺陷。焊接完成后先冷却再对焊接位置进行清理，刷涂防锈漆，然后再进行锤击打桩。

e.每排钢管桩下沉到位后，桩间焊接横向连接系使其形成整体。

5.3主梁施工

栈桥主梁使用“321”型公路钢栈桥桁架拼装组成，每节尺寸为3000mm×1500mm，每两片一组，使用标准连接销子连接，每片桁架间距为900mm，中间使用定制花窗连接，提高桁架间的整体性，搭设前在钢结构加工场拼装完成，检测合格后方可出场。

拼装时按照12m或15m一节的两种长度进行拼装，用15m拖车运至现场，运输时使用0.5t手拉葫芦进行固定，保证在运输过程中的稳定。

由测量人员在2I32a工字钢垫梁上放样出每组贝雷片的准确位置后，将贝雷梁吊装到位。贝雷梁采用三吊点吊装，12m长贝雷梁吊点分别在距离贝雷梁两端3m处及贝雷梁中间处，15m长贝雷梁吊点分别在距离贝雷梁两端4.5m处及贝雷梁中间处。吊装时，在贝雷梁上安装保险绳防止吊装过程中的不稳定导致履带吊吊臂摆动过大，造成驳船的晃动。

贝雷梁与2I32a工字钢垫梁之间采用“U”卡连接；贝雷梁底部采用6m长I16工字钢按照1.5m间距进行横向连接，以保证贝雷梁整体稳定性。

5.4横、纵分配梁施工

横向分配梁采用I16工字钢，长度为6m，按照0.5m间距均匀分布在贝雷片纵梁上。I16工字钢横向分配梁与贝雷梁之间采用U型螺栓连接。施工时若I16工字钢横向分配梁与贝雷梁之间有间隙，安装时在I16工字钢底部用薄钢板找平。当需要多层钢板时，要优先选用厚钢板，以减少找平钢板的使用层数，增加稳定性和横向分配梁的合理受力。

I16工字钢横向分配梁安装完成并经检查合格后，在其上按照0.35m间距铺设I12工字钢纵向分配梁。I12工字钢纵向分配梁与I16工字钢横向分配梁焊接连接，焊点间距50cm，焊缝长5cm。

I12工字钢纵向分配梁焊接接长，对应栈桥伸缩缝位置设置一道伸缩缝。

5.5桥面系施工

桥面系主要包括桥面板、φ10钢筋防滑条、Φ50×3.5mm钢管护栏等。

桥面板采用1cm厚钢板，桥面板与纵向分配梁进行焊接，桥面板上焊接φ10钢筋防滑条， 栈桥栏杆高1.2m，采用Φ50×3.5mm钢管。立柱间距1.2m，焊接在工字钢横向分配梁上；横杆间距0.6m，分2层设置。栏杆安装完成后，涂刷红白相间的油漆或贴反光膜作为警示标示。

5.6钢栈桥的维护、保养

栈桥施工完毕后由技术员进行一次全面检查。发现质量或安全问题及时组织人员进行补救或采取纠正措施。在使用阶段，由两名专职安全员每天对栈桥的上、下部结构进行检查，发现问题及时进行处理。

5.7钢栈桥拆除

栈桥的拆除工作同栈桥的搭设工序基本相反，依次拆除桥面附属设施、桥面板、分配梁、贝雷梁、桩顶垫梁和钢管桩。栈桥上部构件拆除时由工人配合履带吊拆除。钢管桩基础拆除时，因长度太长不能一次性拔出，采用振动锤分两段进行拆除。

结束语

省道S263线南北长山联岛大桥工程施工采用了钢栈桥加平台的施工方法，由于海底地形复杂，在搭设钢栈桥时首先对海底球石进行清理，使栈桥施工可以正常进行，缩短了施工工期，为后续的桥梁施工节省了时间。同时，该施工技术的成功实施也为同样地质环境条件下的栈桥施工提供了一定的经验和可借鉴之处。