深水中钢栈桥和钢平台设计及施工技术要点

邓津

【摘 要】钢栈桥和钢平台是结构性的临时设施,而且在人员及物料运输中起到关键性的作用,就深水中钢栈桥和钢平台设计的几个技术要点进行了探讨,由理论到实践,希望能引起大多数工程技术人员的共鸣.

【期刊名称】《山西建筑》

【年(卷),期】2018(044)027

【总页数】2页(P181-182)

【关键词】钢栈桥;技术要点;受力验算;下沉施工

【作 者】邓津

【作者单位】福建省隆恩建设集团有限公司广州分公司,广东 广州 511400

【正文语种】中 文

【中图分类】U442.5

现在我国的桥梁技术是越来越先进，跨河桥梁也在不断地建设当中。但我们建设跨河桥梁时要面临着在深水中建设桥梁的情况,施工难度特别大,这时钢栈桥和钢平台的作用就突现了，它能帮助我们像在陆地上建设桥梁一样方便。钢栈桥和钢平台是结构性的临时设施，而且又在人员及物料运输中起到关键性的作用，如果其在桥梁施工过程中出现问题则后果不堪设想。现就深水中钢栈桥和钢平台设计的几个技术要点进行一番探讨。

1 概况

某特大桥钢栈桥与钢平台位于河流堆积形成的河口三角洲地貌上，临时施工钢栈桥分为两个部分，其中左侧栈桥从河堤搭设至1号主墩位置，全长2.5 m。右侧栈桥从河堤搭设至3号主墩位置，全长96 m。栈桥与主墩施工钢平台连接位置，栈桥设置加宽段，加宽段顶面宽度为12 m，长度为19 m，用于施工车辆在栈桥上转弯掉头以及错车。

2 钢栈桥与钢平台的设计与施工的几个技术要点

2.1 收集水文资料和确定钢管桩设计桩顶

桥地位区表水为西江河流，平常流量大。该处水道洪水发生在4月份～9月份，洪峰多出现在6月下旬，年最高水位为1.83 m～3.60 m，历史最高水位为2005年的3.60 m。而枯水期在10月～3月，年最枯水位为-0.4 m～-0.6 m之间，最低-0.99 m。正常水位为0.2 m～1.8 m。在设计和施工过程中，最有用的数据是正常水位和高水位，枯水位期间也可以用来参考钢栈桥和钢平台开工的时间。经过分析，在施工期间考虑发生洪水时预留杂物通过的间隙，因此钢管桩设计桩顶为3.90 m，比历史最高水位高出30 cm。

2.2 施工材料、加工设备及机械的选择及应用

2.2.1 栈桥面板方面

栈桥面板的选择，有三种材料可供选择，一是实木板，二是花纹钢板，三是混凝土板。实木板优点是经济，施工方便，但因雨水浸泡，局部会出现严重腐烂，重车行走时存在较大安全隐患，而且不防火。花纹钢板优点是能多次周转使用，但对于该项目而言，首次投入太多了，钢板投入是混凝土板投入的2.5倍，不经济。混凝土板优点是经济耐用，虽然极其笨重，但是可以利用搭设钢栈桥的车辆及设备安装，没有存在资源浪费的现象，完工后附近一些河堤防护工程项目也可以利用到部分混凝土板面。最重要的是对于这个项目而言，采用混凝土板能节约项目前期投入，其发挥的效益是显著的，因此栈桥面板优先选择混凝土面板。注意浇制混凝土板时在两侧预留4个小孔，以便安装时用U环扣与贝雷梁紧密扣紧，板面与贝雷梁之间垫上橡胶带，避免板面与贝雷梁产生滑移。

2.2.2 加工设备及施工机械方面

钢板采用数控切割机切割。纵缝和直管段环缝坡口用12 m刨边机加工；弯管段环缝坡口用数控切割机加工，钢板经全数控四辊卷板机多次卷制，检查达到设计弧度。组圆后管内壁加临时支撑增加刚性，然后进行钢管纵缝的焊接，焊接应严格按照焊接工艺指导书确定的焊接方法及焊接参数执行。

栈桥的架设采用50 t浮吊、DZ40型振动锤、DZ90型振动锤(备用)逐跨打桩搭设栈桥。

2.3 钢栈桥与钢平台结构由上到下的受力验算

钢管桩、贝雷梁和工字钢三者组合早已成为了成熟的栈桥搭设结构。本项目钢栈桥与钢平台设计跨径为15 m，从下到上依次采用φ100 cm δ10 mm钢管桩→2Ⅰ36a工字钢下横梁→3组贝雷梁→C30钢筋混凝土预制板。

2.3.1 混凝土预制板的受力验算

在进行钢筋混凝土预制板截面承载力验算时，主要考虑的荷载作用效应组合为永久荷载作用和可变荷载作用。设计预制板尺寸为长6 m,宽1.8 m，厚20 cm。预制板混凝土采用双层配筋，主筋采用HRB335 Φ14钢筋，箍筋采用HRB335 Φ12钢筋。预制板混凝土采用C30标号。根据JTG D60—2015公路桥涵设计通用规范在进行截面抗压及抗弯强度计算，满足技术要求。

2.3.2 贝雷梁的受力验算

混凝土板以下贝雷片纵梁按照简支梁进行受力验算。考虑混凝土预制板结构自重与车辆荷载作用组合效应得到的弯矩设计值，来检验预制板的承载力。预制板结构自重与550 kN车辆荷载按均布荷载计算。栈桥采用纵向3组贝雷梁作为管桩上的承重结构，经过强度及刚度计算符合技术要求。

2.3.3 工字钢下横梁的受力验算

工字钢下横梁由两根Ⅰ36a工字钢组成，按跨径4.5 m的简支梁来计算。考虑最不利

情况，整个车重平均分配到3组贝雷片梁上面，并传力至工字钢下横梁。经过抗弯及抗剪强度计算，Ⅰ36a工字钢下横梁满足设计要求。

2.3.4 钢管桩的桩长计算及受力验算

钢管桩作为栈桥主要承重基础，按照摩擦桩计算，注意淤泥的摩阻力忽略不计。栈桥钢管桩冲刷考虑了一般冲刷和局部冲刷。计算时只考虑最大水深位置，其余水深位置的冲刷数据也可以根据JTG C30—2015公路工程水文勘测设计规范相关公式计算得出总冲刷高度。

设计时计算的最大总冲刷高度约6 m，但实际应用时可根据实际需要增加安全系数，最后该项目取最大总冲刷高度为7 m。根据JTG C30—2015公路工程水文勘测设计规范中特殊大桥取埋置深度，则钢管桩及钢护筒埋置深度均应埋入最大冲刷线下4.0 m，即钢管桩及钢护筒要埋入目前河床面以下11 m。利用钢管桩设计桩顶标高、河床各断面的标高、总冲刷高度及埋置深度等数据计算出各断面上钢管桩的桩长、入土深度及相关数据，绘制出各断面上钢管桩材料用量表，以供施工参考。

最后根据《公路桥涵设计手册》相关公式依次计算以下相关数据，一是单桩竖向承载力钢管桩承载力计算，二是钢管桩压杆稳定性计算，三是流水及漂流物对栈桥钢管桩冲击力横桥向计算，四是钢栈桥及平台汽车制动力顺桥向稳定计算，五是钢管桩在钢栈桥及平台形成阶段和正常使用阶段中各种工况下受力及变形验算，由于本文篇幅有限，相关计算公式比较繁多，而且相关公式及计算方法也可以在《公路桥涵设计手册》中轻易找到，故本文没有就以上计算的公式展开讨论。

2.3.5 钢管桩的振动下沉施工

栈桥的架设原采用50 t浮吊、DZ40型振动锤、DZ90型振动锤(备用)逐跨打桩搭设栈桥。施工时注意履带吊悬出长度不准超过2 m。实际施工中，DZ40型振动锤的激振力才230 kN，远远达不到钢管桩最大要下沉11 m的深度的要求，为了保证主河道中的钢管桩的入土深度，故换成了激振力为530 kN的DZ90振动锤，其施工效率和施工质量都大大提高。钢管桩的打设顺序为纵向从岸边出发，横向沿顺水方向，所有打设的钢管桩进入河床的设计深度时可以收锤，如遇到下沉幅度还较大时有必要打设到振动不下沉为止。

在施工过程中，很难做到振动锤中心和桩中心轴保持在同一直线上，这时要在沉放前做好测量放样，安放好导向装置，沉放过程中加强桩身竖直度观测，保证钢管桩偏位和倾斜度在容许范围之内。还要注意钢管桩的对接施工，焊缝应饱满，焊缝处应力集中部位应用焊接钢板加强。钢栈桥及钢平台施工完成后，每天采集相关数据，利用相关公式测算钢管桩的埋置深度，钢管桩的埋置深度始终满足冲刷后的埋置深度要求。

3 结语

在建设跨河桥梁的过程中，某些工程技术人员往往重视主体结构而轻视临时设施结构，而一些盲目赶工期和技术力量薄弱的项目中的临时设施施工方案并没有经过详细计算或论证过就施工，这就令工程产生了巨大的安全隐患，本文就深水中钢栈桥和钢平台设计与施工过程中应该注意的一些技术要点进行了一番探讨，希望能引起大多数工程技术人员的共鸣。

参考文献:

【相关文献】

[1] JTG C30—2015，公路工程水文勘测设计规范[S].

[2] JTG D60—2015，公路桥涵设计通用规范[S].

[3] JTG—T F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].