文 鄭曉東（桂林海事局，廣西 桂林 541002）

一、鋼棧橋簡(jiǎn)介

（一）基本概況

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，中國(guó)涉水基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，鋼棧橋在交通運(yùn)輸、市政水利、國(guó)防戰(zhàn)備等各種水工建設(shè)中的應(yīng)用越來(lái)廣泛[1]。鋼棧橋指在跨通航河流橋梁（以下簡(jiǎn)稱(chēng)主橋）建設(shè)過(guò)程中，為了方便橋位處人員、機(jī)械設(shè)備及施工材料的水平運(yùn)輸而修建的臨時(shí)性跨越水體的鋼結(jié)構(gòu)橋梁。鋼棧橋一般連接岸邊至主橋水中橋墩的作業(yè)平臺(tái)，為主橋施工提供可靠的陸上運(yùn)輸條件，從而降低施工難度，為施工帶來(lái)諸多便利，同時(shí)降低安全和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，縮短工期[2]。近10年來(lái)，中國(guó)建設(shè)的比較有代表性的施工鋼棧橋主要有武漢市三官漢江大橋鋼棧橋（2012年）、援尼日爾二橋鋼棧橋（2014年）、福平鐵路烏龍江特大橋鋼棧橋（2016年）和鷹潭市余信貴大橋鋼棧橋（2017年）等[1]。

（二）組成結(jié)構(gòu)

鋼棧橋作為一種施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)，主要由橋面系、主梁、橋墩及橋臺(tái)四部分組成，一般在對(duì)應(yīng)主橋橋墩位置連接作業(yè)。在新建橋梁中，鋼棧橋普遍為單幅且布置在主橋上游側(cè)，既方便船舶配合作業(yè)，又能有效防止上游來(lái)船或大型水上漂浮物直接碰撞正在施工的主橋。對(duì)于擴(kuò)建拼寬的主橋，鋼棧橋一般為兩幅并分別布置在主橋上下游側(cè)。在主橋建成后，鋼棧橋因影響通航和泄洪需要及時(shí)拆除。因此，鋼棧橋使用期限比主橋的建設(shè)周期略長(zhǎng)，一般為2-3年。

（三）施工工藝

鋼棧橋的施工工藝除了沉樁工藝不同，其他部分項(xiàng)工程的工藝基本一致。沉樁工藝的選擇主要考慮施工周邊地質(zhì)條件、水文分布等因素，主要為水中筑島施工和水上履帶吊插打施工（俗稱(chēng)“釣魚(yú)法”施工）兩種。其中，使用水上履帶吊插打施工施工情況較多，水上履帶吊插打施工是以單作業(yè)面逐跨推進(jìn)的方式安排施工，使用履帶式起重機(jī)與振動(dòng)錘安裝鋼管樁。待每一跨鋼管樁安設(shè)結(jié)束后，均以從下往上的順序依次完成平聯(lián)、主橫梁、貝雷片以及分配梁等部件的安裝。所有安裝工作全部完成后，才可開(kāi)始另外的鋼棧橋施工，依序推進(jìn)，直至完成所有工序。其施工過(guò)程一般不使用施工船舶、不進(jìn)行水下爆破，可在很大程度上降低因水文分布、氣候變化等因素對(duì)項(xiàng)目的干擾。使用該工藝建設(shè)鋼棧橋，并將其作為作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行施工，不僅可以提升施工的安全性，還能大幅減少成本投入。

二、影響凈空尺度的因素

根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50139—2014）規(guī)定，水上過(guò)河建筑物的布置不得影響和限制航道的通過(guò)能力，通航孔的布置應(yīng)滿足過(guò)河建筑物所河段雙向通航的要求。鋼棧橋雖然只是主橋的輔助設(shè)施，因其橫跨整條河流，所以被認(rèn)為是整個(gè)涉水橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中主要的礙航物。鋼棧橋的礙航性主要表現(xiàn)為留出的臨時(shí)通航孔凈空寬度和凈空高度變小，導(dǎo)致施工水域通航尺度降低。

（一）設(shè)計(jì)因素

在設(shè)計(jì)階段，鋼棧橋的尺寸設(shè)計(jì)因素主要包括跨徑、預(yù)留臨時(shí)通航孔的凈空寬度、貝雷梁底高程（凈空高度）、一聯(lián)長(zhǎng)度及伸縮縫等。鋼棧橋的主縱梁多采用貝雷梁拼裝而成，因此其跨徑確定主要考慮貝雷梁的構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)。鑒于貝雷片行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和工廠化生產(chǎn)，市場(chǎng)上常見(jiàn)的貝雷片長(zhǎng)度均為3 m，目前國(guó)內(nèi)使用的大多數(shù)鋼棧橋，廣泛采用的單跨跨徑有9 m、12 m、15 m。武漢市三官漢江大橋鋼棧橋，全長(zhǎng)254 m，橋跨9～12 m；鷹潭市余信貴大橋鋼棧橋，全長(zhǎng)429 m，橋跨15～18 m[1]。在這種跨徑布置下，通航孔的凈空寬度必然會(huì)變窄，難以滿足船舶的正常通航需求。對(duì)于采用縱橋向雙排樁結(jié)構(gòu)形式的鋼棧橋，通航孔兩側(cè)的雙排樁會(huì)進(jìn)一步擠占通航凈空寬度。

（二）監(jiān)管因素

在工作實(shí)踐中，鋼棧橋作為臨時(shí)性的水工建筑物，只存在于主橋的施工期，故其對(duì)船舶通航的影響在與通航相關(guān)的評(píng)審階段容易被忽視：一是沒(méi)有納入交通運(yùn)輸主管部門(mén)的航道通航條件影響評(píng)價(jià)（在工程可行性研究階段開(kāi)展）范疇，沒(méi)有分析其在主橋施工期對(duì)航道通航條件的影響及施工期航標(biāo)配布工作；二是鋼棧橋雖然在主橋的施工期范圍內(nèi)建設(shè)，且與主橋工程相對(duì)獨(dú)立，但海事管理機(jī)構(gòu)沒(méi)有單獨(dú)對(duì)鋼棧橋的施工進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)鋼棧橋的施工礙航性分析沒(méi)有進(jìn)行單獨(dú)評(píng)審，而是包含在作業(yè)保障措施方案評(píng)審中。

綜上所述，由于設(shè)計(jì)因素和監(jiān)管因素的同時(shí)存在，導(dǎo)致鋼棧橋的臨時(shí)通航孔凈空尺度小于橋梁通航孔正常通航尺度，降低通航效率，甚至影響船舶航行安全。因此，有必要對(duì)鋼棧橋的臨時(shí)通航孔凈空尺度的取值進(jìn)行分析，并提出工作建議。

三、凈空尺度合理取值分析

在通航河流施工時(shí)，鋼棧橋必須預(yù)留通航孔，以供過(guò)往船舶航行。預(yù)留的通航孔一般布置在航道上，并與主橋通航孔對(duì)孔布置?？紤]到建造成本、結(jié)構(gòu)形式、施工方便等因素，鋼棧橋的跨徑和高度均較小，預(yù)留的通航孔往往不能滿足過(guò)往船舶正常通航的需求，因而在開(kāi)展施工作業(yè)保障措施方案評(píng)審中，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)施工水域環(huán)境、代表船型、航道等級(jí)、通航需求等方面因素對(duì)鋼棧橋通航孔凈空尺度進(jìn)行分析后合理取值。橋梁的通航孔凈空尺度包括通航凈空高度、通航凈空寬度、上底寬和側(cè)高。由于鋼棧橋結(jié)構(gòu)的特殊性和復(fù)雜性，僅分析其通航凈空高度和通航凈空寬度。

（一）通航凈空高度

鋼棧橋臨時(shí)通航孔凈空高度為貝雷梁底部至設(shè)計(jì)最高通航水位的高度，可參考主橋航道通航條件影響評(píng)價(jià)中通航孔凈高計(jì)算值。鋼棧橋施工時(shí)，往往還會(huì)連接主橋橋墩的施工作業(yè)平臺(tái)，從方便施工和降低施工成本的角度出發(fā)，鋼棧橋臨時(shí)通航孔凈空高度一般都會(huì)比主橋通航孔小。當(dāng)水位上漲到一定程度時(shí)，代表船型船舶會(huì)因高度受限而無(wú)法通過(guò)。為解決此問(wèn)題，對(duì)通航密度大或船型較大船舶的航段，建議采用提升鋼棧橋臨時(shí)通航孔施工技術(shù)，確保在高水位時(shí)通航孔凈空高度依然能滿足要求[3]。在只設(shè)置一個(gè)通航孔的鋼棧橋中采用通航孔上方無(wú)貝雷梁連接的方式，這樣過(guò)往船舶的凈高不受鋼棧橋通航孔凈空高度的影響，只需考慮主橋施工期間主通航孔凈空高度的影響。

如果上述形式均無(wú)法采用時(shí)，施工單位可通過(guò)向海事管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)發(fā)布航行通告、現(xiàn)場(chǎng)布置警戒船、在醒目位置設(shè)置凈空高度警示牌等方式限制最大高度超過(guò)鋼棧橋臨時(shí)通航孔凈空高度的船舶通過(guò)施工水域。

（二）通航凈空寬度

橋梁通航凈寬不足，會(huì)限制船舶通航效率，還易導(dǎo)致船舶刮擦甚至碰撞橋墩，給船舶和橋梁造成安全隱患。因此，鋼棧橋臨時(shí)通航孔凈寬合理取值尤為重要。根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50139—2014），以天然和渠化河流為例，Ⅶ級(jí)航道水上過(guò)河建筑物單向和雙向通航孔需要的凈寬尺度分別為20 m、32 m，I級(jí)航道水上過(guò)河建筑物單向和雙向通航孔需要的凈寬尺度分別為110 m、220 m。通航孔凈寬尺度的具體計(jì)算方法如下:

式中：

Bm1—單孔單向通航凈寬（m）；

BF—船舶或船隊(duì)航跡帶寬度（m）；

ΔBm—船舶或船隊(duì)與兩側(cè)橋墩間的富裕寬度（m），I級(jí)—V級(jí)航道可取0.6倍航跡帶寬度，Ⅵ級(jí)—Ⅶ級(jí)航道可取0.5倍航跡帶寬度；

Pd—下行船舶或船隊(duì)偏航距（m），按《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》表C.0.1取值；Bm2—單孔雙向通航凈寬（m）；b—上下行船舶或船隊(duì)會(huì)船時(shí)的安全距離（m）,可取船舶或船隊(duì)的寬度；Pu—上行船舶或船隊(duì)偏航距（m），可取0.85倍下行偏航距；BS—船舶或船隊(duì)寬度（m）；L—頂推船隊(duì)或貨船長(zhǎng)度（m）；β—船舶或船隊(duì)航行漂角（°），I級(jí)—V級(jí)航道可取6°，Ⅵ級(jí)—Ⅶ級(jí)航道取3°。

1. 當(dāng)天然和渠化河流水上過(guò)河建筑物軸線法線方向與水流流向的交角大于5°時(shí)，如彎道橋梁或斜交橋梁，則應(yīng)根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50139—2014）的規(guī)定并適當(dāng)考慮斜交加寬值和橋墩紊流寬度后取值[4]。

2. 在鋼棧橋臨時(shí)通航孔凈空尺度設(shè)計(jì)值小于計(jì)算值的情況下，通過(guò)適當(dāng)加大單跨跨徑、采用單孔雙向交替通行或雙孔單向通行的方式,以達(dá)到滿足低等級(jí)航道船舶的通行需求。

3. 對(duì)于高等級(jí)航道，則通過(guò)從左右岸施工便道分別搭建鋼棧橋至主橋主通航孔（或雙孔單向通航時(shí)其中一個(gè)通航孔）兩側(cè)主墩所在處的作業(yè)平臺(tái)，來(lái)增大鋼棧橋臨時(shí)通航孔的通航凈寬，從而滿足大型船舶的通航需求。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)航運(yùn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，航道等級(jí)的不斷提高，船舶大型化日趨明顯，對(duì)橋梁施工鋼棧橋臨時(shí)通航孔的凈空尺度要求也越來(lái)越高。針對(duì)常規(guī)情況下施工鋼棧橋臨時(shí)通航孔凈空尺度取值的分析，可作為海事管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)的施工作業(yè)保障措施方案評(píng)審時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注的因素，也可作為鋼棧橋設(shè)計(jì)時(shí)的參考。需要結(jié)合實(shí)際情況具體分析，同時(shí)需綜合考慮防撞、防洪、沉降等因素，努力確保橋梁施工安全、船舶通航安全、區(qū)段通航效率，以達(dá)到較為理想的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。