黃堅(jiān)HUANG Jian

（中鐵二十五局集團(tuán)第四工程有限公司，柳州 545027）

0 引言

當(dāng)橋梁跨越長(zhǎng)江航道時(shí)，由于長(zhǎng)江航道船舶運(yùn)輸頻繁，運(yùn)輸量大，因此跨越長(zhǎng)江的橋梁一般跨度較大，高度較高，考慮到兼顧受力荷載及大跨度要求，斜拉橋是理想橋型選擇。該類(lèi)型橋梁不但跨度較大，而且橋梁受力明確，橋梁承載力大。目前斜拉橋梁體多采用懸臂拼裝法，梁體多為鋼梁。由于鋼梁重量較大，且斜拉橋索塔位于航道范圍內(nèi)，因此鋼梁運(yùn)輸是橋梁施工的重中之重。當(dāng)航道水深滿(mǎn)足運(yùn)輸條件時(shí)，可采用大噸位運(yùn)輸船進(jìn)行運(yùn)輸，但當(dāng)水位較淺甚至主墩位于灘涂地區(qū)時(shí)，傳統(tǒng)運(yùn)輸方式無(wú)法滿(mǎn)足施工要求。在某項(xiàng)目公鐵兩用長(zhǎng)江大橋施工中，針對(duì)橋址區(qū)域水深較淺，主墩位于灘涂地區(qū)的問(wèn)題，項(xiàng)目部通過(guò)對(duì)周邊地形及地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查，決定采用鋼棧橋兼做主橋鋼梁運(yùn)輸通道，與船舶運(yùn)輸不同，該運(yùn)輸方式不受水深及周邊環(huán)境影響，可將鋼梁通過(guò)船只在航道中心位置提升至棧橋處，然后通過(guò)架設(shè)在棧橋上的運(yùn)梁車(chē)進(jìn)行梁體運(yùn)輸。該方法不但克服了灘涂淺水地區(qū)運(yùn)輸船無(wú)法運(yùn)達(dá)的難題，而且提高了棧橋的使用率，降低了大噸位鋼梁吊裝的施工風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)減少了運(yùn)輸船占用航道時(shí)間，減少了對(duì)長(zhǎng)江航道的影響。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用，該運(yùn)梁方式在灘涂淺水區(qū)域橋梁吊裝施工中取得很好的效果。

1 工程概況

某項(xiàng)目公鐵兩用長(zhǎng)江大橋在常合高速馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋上游約2.3km處姑孰橋位跨越長(zhǎng)江，跨江段采用巢馬鐵路+預(yù)留鐵路+城市快速路多通道合建的橋梁方案，跨江段總長(zhǎng)9.799km。其中主汊航道橋?yàn)槿髅驿撹炝盒崩瓨?，跨度布置為?12+392+2×1120+392+112）m=3248m。兩個(gè)主跨分別跨越和縣側(cè)長(zhǎng)江灘地（即牛屯河邊灘）和主汊航道。

主梁采用鋼桁梁，橫向?yàn)槿麒?，縱向采用N形桁式，主桁間距2×15.5m，總寬度為36m。邊桁高15.5m，中桁高15.737m，節(jié)間距14m。公路橋面為正交異性板整體橋面，鐵路橋面采用箱桁組合結(jié)構(gòu)。鋼梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段采用2節(jié)間全焊設(shè)計(jì)，節(jié)段長(zhǎng)度為28m，最重為1764t（E8-E9節(jié)段）。見(jiàn)圖1。

圖1 主橋橋跨布置圖

2 運(yùn)梁鋼棧橋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

某項(xiàng)目長(zhǎng)江公鐵大橋運(yùn)梁棧橋中心線(xiàn)與橋軸線(xiàn)平行，分左右兩幅布置，兩幅橫向中心距31.0m。起始里程為DK49+956.193，終止里程為DK50+869.793，全長(zhǎng)為2×913.6=1827.2m。橋跨布置：（1+15+2×15.1+2×15+14.97）m+0.06m+6×[（14.97+2×15+2×15.1+2×15+14.97）m+0.06m]+（14.97+2×15+2×15.1+12+13+1）m。

棧橋墩采用鋼管樁基礎(chǔ)，根據(jù)灘地高程分布及受力情況，分別采用φ820×8mm、φ820×12mm、φ820×14mm鋼管。鋼管樁為半敞口打入樁，樁底設(shè)一道豎向隔板以提高閉塞效，樁頂設(shè)“井”字加強(qiáng)形樁帽。非制動(dòng)墩均采用單排樁，制動(dòng)墩采用雙排樁。除提升站位置處制動(dòng)墩鋼管樁縱向間距為5.0m外，其余制動(dòng)墩鋼管樁縱橋向樁間距為3.0m，制動(dòng)墩橫橋向每排布置3根鋼管樁，間距3.0m；除G4類(lèi)墩外非制動(dòng)墩橫橋向每排布置4根鋼管樁，間距2.5m。G4類(lèi)非制動(dòng)墩橫橋向每排布置2根鋼管樁，間距3.0m。除提升站處，其余制動(dòng)墩均布置在每聯(lián)中間。樁間聯(lián)結(jié)系均采用2[20b型鋼。棧橋墩采用2層分配梁體系，其中上層分配梁均采用高1400mm箱梁。下層分配梁F2采用3HN700×300mm型鋼，分配梁F3與分配梁F5采用2HN900×300mm型鋼。見(jiàn)圖2。

圖2 運(yùn)梁棧橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3 運(yùn)梁鋼棧橋受力驗(yàn)算

3.1 荷載參數(shù)

3.1.1 運(yùn)梁臺(tái)車(chē)自重

運(yùn)梁臺(tái)車(chē)采用1800t移動(dòng)臺(tái)車(chē)，整套1800t移動(dòng)臺(tái)車(chē)總重72.8t，按運(yùn)梁臺(tái)車(chē)運(yùn)梁走行，實(shí)際輪位加載。

3.1.2 鋼梁自重

根據(jù)某項(xiàng)目長(zhǎng)江公鐵大橋設(shè)計(jì)文件，鋼梁最大節(jié)段重量約為1800t。運(yùn)梁臺(tái)車(chē)運(yùn)梁走行時(shí)按臺(tái)車(chē)實(shí)際輪位加載，存梁時(shí)按抄墊位置加載。

3.1.3 其他荷載

①欄桿荷載：按人行道欄桿設(shè)計(jì)，作用于欄桿立柱頂上的水平推力標(biāo)準(zhǔn)值為：0.75kN/m；作用于欄桿扶手上的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值為：1.0kN/m。

②人員通道荷載：2.0kN/m2。

3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

利用Midas Civil軟件建立運(yùn)梁棧橋有限元模型元（見(jiàn)圖3），鋼管樁、分配梁、主縱梁均采用梁?jiǎn)卧?。根?jù)水深、鋼管樁規(guī)格、鋼管樁橫向布置不同，分別建立第一～第二聯(lián)處運(yùn)梁棧橋模型，此時(shí)水深5m、φ820×8mm鋼管樁（制動(dòng)墩）+φ1200×16mm及φ820×12mm鋼管樁（非制動(dòng)墩）；第二～第五聯(lián)處運(yùn)梁棧橋模型，此時(shí)水深9m、φ820×8mm鋼管樁（制動(dòng)墩）+φ820×12mm鋼管樁（非制動(dòng)墩）；第五～第八聯(lián)處運(yùn)梁棧橋模型，此時(shí)水深5m、φ820×8mm鋼管樁（制動(dòng)墩）+φ820×8mm鋼管樁（非制動(dòng)墩）；第八～第九聯(lián)處運(yùn)梁棧橋模型，此時(shí)水深12.5m、φ820×12mm鋼管樁（制動(dòng)墩）+φ820×14mm鋼管樁（非制動(dòng)墩）。

圖3 棧橋整體模型圖

3.2.1 貝雷梁驗(yàn)算結(jié)果分析

①貝雷梁強(qiáng)度驗(yàn)算。（圖4）

圖4 貝雷梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果圖

由以上計(jì)算結(jié)果圖4可知，貝雷梁所受應(yīng)力為188MPa，最大應(yīng)力188MPa＜σw=273MPa。故貝雷梁強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

②貝雷梁擾度驗(yàn)算。（圖5）

由以上計(jì)算結(jié)果圖5可知，下貝雷梁最大擾度為5.5mm，貝雷梁最大擾度5.5mm＜f=L/400=22mm，故貝雷梁擾度滿(mǎn)足要求。

圖5 貝雷梁位移計(jì)算結(jié)果圖

3.2.2 樁頂橫梁驗(yàn)算結(jié)果分析（圖6）

由以上計(jì)算結(jié)果圖6可知，橫梁的最大應(yīng)力為79.8MPa，橫梁所受最大應(yīng)力79.8MPa＜σw=215MPa，故橫梁強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

圖6 橫梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果圖

3.2.3 鋼管樁驗(yàn)算結(jié)果分析

①鋼管樁強(qiáng)度分析。（圖7）

由以上計(jì)算結(jié)果圖7可知，鋼管樁最大應(yīng)力均為13.5MPa。鋼管樁所受最大應(yīng)力13.5MPa＜σw=215MPa，故鋼管樁強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

圖7 鋼管樁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果圖

②鋼管樁穩(wěn)定性分析。（圖8）

由以上計(jì)算結(jié)果圖8可知，鋼管樁反力為837kN。

圖8 鋼管樁反力計(jì)算結(jié)果圖

1）鋼管樁長(zhǎng)細(xì)比。

③鋼管樁承載能力分析。

根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》沉樁的單樁軸向受壓容許承載力：

鋼管樁參數(shù)：

鋼管樁采用外徑D=630mm，壁厚d=10mm；

鋼管樁樁底投影面積A=0.312m2；

鋼管樁周長(zhǎng)U=1.979m。

土層摩阻力統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

不計(jì)地基承載力，鋼管樁長(zhǎng)度按穿過(guò)淤泥層與卵石層，打入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖1m，打入深度共19.6m。

表1土層摩阻力統(tǒng)計(jì)表

鋼管樁單樁容許承載力：

由上面計(jì)算可知鋼管樁最大反力N=837kN＜[Ra]=928.151kN。

承載力滿(mǎn)足要求。

4 運(yùn)梁棧橋施工工藝及注意事項(xiàng)

4.1 鋼管樁施工

鋼管樁測(cè)量定位采用全站儀前方交會(huì)法精確測(cè)量定位后，履帶吊機(jī)安裝振動(dòng)打樁錘插打鋼管樁，振動(dòng)沉樁，直至鋼管樁樁底達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。插打過(guò)程中應(yīng)注意鋼管樁的垂直度，當(dāng)發(fā)生傾斜時(shí)，應(yīng)該及時(shí)糾正。鋼管樁對(duì)位完成后，慢速松鉤使鋼管樁在自重作用下插入土中。在此過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)觀察鋼管樁偏位以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，待自重下沉穩(wěn)定后，應(yīng)觀測(cè)鋼管樁偏位，若超出規(guī)定要求，起吊鋼管樁重新對(duì)位。樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位，從兩個(gè)側(cè)面校正樁身垂直度，待其偏差小于1%時(shí)方可正式打樁。

鋼管樁平面位置及垂直度調(diào)整完成后，開(kāi)始振動(dòng)下沉。依靠振動(dòng)打樁錘的振壓力將其壓入土層，在插打過(guò)程中要不間斷地測(cè)量樁位和傾斜度，偏差要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4.2 樁間連接系、樁頂分配梁施工

樁間連接系及樁頂分配梁均在鋼結(jié)構(gòu)加工場(chǎng)加工成成品，由履帶吊機(jī)起吊安裝。鋼管樁上安裝必要的工作平臺(tái)，以利于安裝工作的安全、順利進(jìn)行。樁間連接系組件及樁頂分配梁安裝位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；樁間聯(lián)結(jié)系組件、樁帽加勁板、樁頂分配梁各單元間焊縫滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.3 貝雷片施工

運(yùn)梁棧橋臨時(shí)平臺(tái)貝雷梁直接安裝在樁頂分配梁上，對(duì)于分配梁兩側(cè)長(zhǎng)度不足的情況采取型鋼抄墊。樁頂分配梁與貝雷梁之間采用型鋼作為限位件對(duì)主梁進(jìn)行縱、橫向限位。具體做法如下：樁頂分配梁安裝就位后，貝雷梁采取整孔按組拼裝后分組吊裝就位法安裝，貝雷梁組吊裝就位后與分配梁間間隙采用薄鋼板抄墊密實(shí)，然后在樁頂分配梁上焊接縱、橫向限位裝置，連接各貝雷梁組之間的連接系，完成安裝。貝雷梁組在岸上預(yù)先安裝，2片或3片貝雷梁為1組、中間用連接系連接，采用平板車(chē)倒運(yùn)至橋跨位置安裝。貝雷片均采用“321”型貝雷梁片，貝雷片應(yīng)根據(jù)《裝配式公路鋼橋使用手冊(cè)》要求安裝。

5 安全保證措施

①按方案定期做好運(yùn)梁棧橋的檢查、觀測(cè)及維護(hù)：棧橋構(gòu)件出現(xiàn)損壞應(yīng)及時(shí)修復(fù)；定期觀測(cè)棧橋沉降情況，超出限值及時(shí)調(diào)整抄墊；定期觀測(cè)河床水位高程對(duì)棧橋的影響，河床沖刷深度大于設(shè)計(jì)限值時(shí)，應(yīng)在四周拋填片石維護(hù)；人員通道僅允許人員通行及小型工具擺放，嚴(yán)禁超重堆放物料。②首次運(yùn)梁前及運(yùn)梁后對(duì)運(yùn)梁棧橋各做一次全面的檢查和測(cè)量，若出現(xiàn)問(wèn)題先進(jìn)行分析，整改完善后方可后續(xù)施工。③運(yùn)梁臺(tái)車(chē)運(yùn)梁行駛時(shí)，遵循慢—快—慢的節(jié)奏，即慢速啟動(dòng)，正常行駛，減速停止。④運(yùn)梁棧橋需進(jìn)行定期監(jiān)控量測(cè)，縱橋向相鄰墩容許沉降偏差值為2cm；左右兩幅相鄰墩容許沉降偏差值為2cm；主縱梁跨中撓度容許值為2cm。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)使用將鋼棧橋兼做鋼梁運(yùn)輸通道，從而很好解決了在長(zhǎng)江航道范圍內(nèi)大噸位鋼梁運(yùn)輸?shù)碾y題。該棧橋不但可以滿(mǎn)足主體工程下部施工，而且也可兼做鋼梁運(yùn)輸通道，提高了棧橋的使用效率，大大降低了施工措施費(fèi)用。并且由于鋼棧橋承載噸位較大，鋼梁運(yùn)輸更加安全，避免了采用水運(yùn)運(yùn)輸?shù)陌踩[患，減少了對(duì)長(zhǎng)江航道的影響。此方法為后續(xù)類(lèi)似施工提供了借鑒和參考。