高水流速及深水裸巖條件下鋼棧橋及鋼平臺施工技術.docx

1、FruitsandApplication與應用高水流速及深水裸巖條件下鋼棧橋及鋼平臺施工技術劉仁圣知鐵十八局集團第一工程有限公司，河北涿州071000摘要：在淺、無覆蓋層裸巖區(qū)的水庫區(qū)施工鋼棧橋和鋼平臺，需要考慮傾斜巖面影響、鋼管樁打入深度以及插打鋼管樁時底端易屈曲而導致鋼管樁承載能力不足等不利因素。結合新建興國至泉州鐵路六角宮中橋施工，介紹采用鉆孔平臺兩側支棧橋合并、加大棧橋縱梁強度以及鋼管樁采用擴大基礎及雙支墩錨固等具體措施，確保了鋼棧橋及平臺滿足受力及施工要求。施工效果他好，可供同類工程借鑒。關鍵詞：鋼棧橋：鋼平臺；深水區(qū)；高水流速：裸巖D01：10.13219/j.sjgyat.201

2、9.04.017中圖分類號:U448.18文獻標識碼：B文章編號：1672-39532019）04-0066-005新建興國至泉州鐵路六角宮橋全長111.60m，施工時要跨越水庫庫尾，上部結構為0X32m）預制預應力混凝土簡支梁：下部結構1#、2封墩為圓端形實心橋墩，樁基礎為鉆孔灌注樁，樁長22m;橋墩位于六角宮水庫庫區(qū)，巖土層地質依次為軟土、碎石土、砂巖及弱風化砂巖，無巖溶、土洞塌陷以及滑坡等不良地質情況，而且地形起伏較大；2#墩無覆蓋層，基巖裸露，施工過程中水深約為8.912.5m，河流底面寬度約為53.6m，河流水流速較大；水庫枯水期時間短，僅為4個月，工期較緊，汛期水位上漲較快,施工困

3、難。綜合考慮地質條件，經過反復方案比選，1井、2井橋墩施工宜采用鋼棧橋及鉆孔平臺，既需要對鋼棧橋及鉆孔平臺進行合適的孔跨和構造設計，同時還需要采取合適施工工藝控制措施，以有效克服在淺層、無覆蓋層裸巖區(qū)鋼管樁打入深度淺、穩(wěn)定性差、傾斜巖面等問題，還需解決鋼管就插打時底端因屈曲而導致鋼管樁承載能力不足的技術難題。1鋼棧橋及鋼平臺構造選擇1.1方案比選根據現(xiàn)場地形地貌及技術條件要求設計了鋼棧橋和鋼平臺，布置情況如圖1，有兩種方案。圖10）為初始方案，每根水中墩各設置一個鋼平臺及一個支棧橋，尺寸分別為14.5mXI2.7m，14.5mX6m，兩個墩的鋼平臺及支棧橋未連成整體。圖16）收稿日期：2019

4、-04-16作者簡介：劉仁圣4978-）.男.工程師，主要從事土木工程項目管理工作.為結合當地特殊地質和施工環(huán)境優(yōu)化后方案。方案的基本特點是：兩根水中墩的支棧橋同時移至鉆孔平臺的中間，形成一個整體。優(yōu)化后方案與初始設計方案相比，優(yōu)點為：結構更合理穩(wěn)固，增加了主棧橋的支撐，起到加固棧橋及平臺基礎的效果。平臺面積增大，增加了車輛會車及材料堆放空間，更有利于現(xiàn)場施工。經過比選，選用兩個平臺與支棧橋合并的施工方案配圖Ib）°1.2選用方案基本特點C鋼棧橋長度約為80m，寬度為6.0m，鋼管立柱縱向間距在910m范圍；在岸邊裸巖區(qū)采用C30混凝土擴大基礎，靠近端頭，設置單肢鋼管樁基礎，而在深水

5、區(qū)設置雙肢墩鋼管樁基礎，水中采用雙格構鋼管支墩基礎錨固鋼管樁。支棧橋與鉆孔平臺合并成整體如圖1b）所示），鋼平臺由1個支棧橋和2個鉆孔平臺組成，布置于鋼棧橋的右側：單個鋼平臺支棧橋15.5mX20.0m，鉆孔平臺兩個，單個尺寸為15.5mXll.7mo鋼棧橋及支棧橋內邊緣與承臺邊緣距離控制不小于2.5m，以保證后續(xù)承臺圍堰施工的凈寬足夠。2）鋼棧橋兩側橋頭根據現(xiàn)場情況應進行局部加寬，以便車輛利用轉角正常通行：主承重梁為單層321普通貝雷梁，橫向3組6片，間距為90+120+90+120+90）cm，每組貝雷在橫向用花格連接，確保其整體穩(wěn)定性；鋼棧橋下部普通單支墩采用630mmx7mm鋼管，單墩

6、布置單排3根管樁基礎：雙排支墩采用530mmX7mm鋼管、布置雙排共計6根管樁基礎：棧橋鋼管基礎橫向設3根，間距為2.5m，樁頂橫梁為雙I32a工字鋼，鋼管立柱間采用&4槽圖1鋼棧橋及鋼平臺平面布置圖單位：mm）圖1鋼棧橋及鋼平臺平面布置圖單位：mm）鋼作為水平和剪刀撐：其中，在水中位置的鋼管支墩設置兩層剪刀撐。鋼棧橋橋面采用I22aI字鋼，縱向間距為40cm，采用螺栓和貝雷梁進行連接，在其上鋪設12mm厚鋼板：橋面采用38mm、高1.2m、縱向間距3.5m鋼管欄桿防護，在欄桿防護的豎向設涂紅白油漆的橫桿。Q鋼平臺結構采用530mmX7mm鋼管樁基礎、2132工字鋼橫梁、單層普通貝雷梁

7、、間距40cm的122工字鋼分配梁、10mm厚鋼板而板。支棧橋及鉆孔平臺立柱間與鋼棧橋連接方式一樣，立柱間采用槽鋼54剪刀撐。根據現(xiàn)場技術施工條件和設備布置要求，優(yōu)化后的鋼棧橋和鋼平臺總體布置如圖2所示。2鋼棧橋及平臺設計鋼棧橋采用單跨載重600kN重車進行荷載設計計算，荷載模型如圖3所示。重車行車速度控制在10km/h以內。鋼棧橋計算時，既要考慮汽車荷載橫向最不利位置，也要考慮沿橋縱向移動時的影響。采用有限元法對鋼棧橋進行計算，有限元模型如圖4所示，其最不利工況計算結果如圖5所示。其最不利計算結果主要包括：貝雷梁水平弦桿最大軸力N=206kN<N=563kN，豎桿最大軸力N=154kN

8、<N=212kN，斜桿最大軸力N=139kN<Z=171kN，均滿足受力要求；最大撓度w=17mm/9000mm=1/529<tv=1/400滿足剛度要求。小橫梁最大界面正應力b=112.2MPa，最大豎向位移為1.5mm。大橫梁最大界面正應力b=96.2MPa,最大豎向位移為1.2mm。單根鋼管軸力<F）為459.7kN,計算長度為12m,壓桿穩(wěn)定系數為*=0.781,則小=/導）=38.2MPa<f=205MPa。式中：A是鋼管截面積。計算表明，主承重梁、大橫梁、小橫梁及鋼管立柱均滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求。Ml中心里程DK347+475.00全長111.60

9、m+1.9%o(a)立面(b)橫斷面圖2鋼棧橋總體布置單位：mm)(a)立面汽車荷我總重P=660kN，1.8(b)橫斷面圖3汽車荷載圖單位：m)預埋鋼3鋼棧橋支墩施工技術D對橋頭支墩位于邊坡巖面的基礎，施工時先將邊坡清理至標高位置，并將&面松散土層清理后再進行C35混凝土基礎施工，基礎形式如圖6所示；當清理至標高位置時仍為松散砂土等不滿足受力要求時，則先施打鋼管樁、再進行混凝土澆筑成擴大650工字鋼橫梁50cmX50cmX1.2cm(b)橫斷面圖6混凝土基礎施工示意圖單位：cm)2)對于邊坡附近的單鋼管立柱基礎既圖7)，單根鋼管樁底部增加錨固樁限制鋼管樁位移S。錨固樁口J.采取埋設鋼

10、棒，安裝鋼管樁前通過測量定位，在鋼管樁與巖面接觸的上口位置，利用地質鉆機沿鋼管樁內緣鉆孔，孔徑至少大于鋼棒直徑10cm，鉆孔后將鋼棒錨入孔內，注水泥砂漿進行錨固，鉆孔深度保證鋼棒埋入鋼管樁底口以下5m左右，具體深度還需根據地層巖性的不同進行調整。鋼管樁接頭處采用騷向拼接板，并確保鋼管樁焊接成型后的外周長、橢圓度、縱軸線偏差滿足規(guī)定要求：在吊裝、運輸和存放過程中，應避免因碰撞等原因導致的鋼管損傷或變形；鋼管下沉采用履帶吊車吊DZ45振動，入土1m后連續(xù)沉樁，下沉過程中及時檢查鋼管傾斜度，要求鋼管軸線斜率1%，傾斜超限時應及時糾偏：鋼管立柱入土要求不小于3m，當DZ45錘激振2min后仍無進尺為止

11、。施打鋼管立柱后，為增強鋼管支墩的整體穩(wěn)定性，還需要將其附近松散砂土清理，再澆筑混凝土條形基礎，以包裹鋼管立柱基礎?；炷翖l基外邊緣距鋼管壁不小于60cm，基礎厚度不小于1.0m。棧橋與鋼平臺施工中鋼管樁施工過程如圖8所示。)對于跨中深水區(qū)的格構鋼管支墩基礎，采用剪刀撐系統(tǒng)將鋼管立柱連接成框架格構，以保證鋼棧橋的整體穩(wěn)定性：考慮到入水就到主體承臺位置，開始進行鋼平臺施工時就將鋼棧橋和鋼平臺連接成整體。格構鋼管立柱支撐于深水裸巖區(qū)，穩(wěn)定性差，需要采用模袋圍堰澆筑水下不離散混凝土來對鋼管立柱基礎進行加固X。廠制的模袋運至施工現(xiàn)場，采用機械加潛水員配合堆碼：模袋吊裝投放宜選擇6級以下風天進行，做好投

12、放預偏量：先沿雙格構鋼管立柱的外圍1m為邊線拋投水下模袋混凝土，偏差控制在5Ocm，圍堰高度2m左右，拋投完成后潛水員進行水下探摸檢查，對偏移較大或存在缺口位置補拋，模袋圍堰底寬設計為6m，并列堆放高為2m，共分2層堆放，頂寬約2m，坡度1：1。婦水下不離散混凝土施工要點如下：工藝流程，投料導管布設一氣舉清基一水下不離散混凝土澆筑觀測點測量平臺拆除與恢復。準備工作，根據導管分布情況，對平臺面板進行導管下放孔洞切割：混凝土封底前，需由潛水員下水探查模袋碼砌情況，清理鋼管基礎范困內的廢棄物，有圍堰縫隙部位需用模袋塞堵，以防澆筑時混凝土流失；安裝導管后，還需對其進行拼接、過球及水壓試驗。澆筑工序，運

13、輸車將混凝上運至現(xiàn)場，泵送混凝土到一個大料斗和一個小料斗，大料斗混凝土用于封底，小料斗混凝土用于將己經封底完成混凝土層澆筑至設計標高。鋼管樁之間采用剪刀撐連接曰，每排鋼管樁插打完成并檢查合格后需及時焊接鋼管樁間的橫向聯(lián)接系，在鋼管樁頂部設置2cm厚的擴大鋼板，其上焊接橫向工字鋼：準確定位每組貝雷梁的位置，再用吊車吊安貝雷梁，并需要在橫向、縱向焊接定位擋塊及壓板，將其固定在橫梁上，之后，再在貝雷梁上面安裝裝配式鋼橋面板及防護欄桿。通過以上措施，鋼棧橋與平臺施工完成后如圖9所示。圖8鋼管樁施工過程圖9棧橋與平臺施工完成后4結束語結合六角宮水庫區(qū)復雜地質環(huán)境，介紹了在淺、無覆蓋層裸巖區(qū)以及考慮一定水

14、流速條件下鋼棧橋和鋼平臺施工時平臺的構造選擇、設計計算過程和主要施工措施。實踐證明采用剪刀撐系統(tǒng)將鋼管立柱連接成框架格構，可進一步保證鋼棧橋的整體穩(wěn)定性。參考文獻陳重，劉平.鋼棧橋施工方法研究.公路交通科技筑用技術版)，200707):135-137D郭永斌.深海橋梁鉆孔平臺鋼管樁施工技術&.鐵道建筑技術，201508):26-29田學林，王立輝.深水急流鋼棧橋施工技術lj.鐵道建筑技術，200942):36-380伊凱.深水急流裸巖鋼棧橋施工技術研究.鐵道建筑技術,201602)：17-216朱政敏.無覆蓋層深水鋼棧橋施工技術分析&.西部交通科技-201S9607)：34-3

15、8用何明輝，胡雄偉.深水區(qū)復雜地質條件下棧橋設計與施工廳.工程技術研究，201701):196-197ConstructionTechniquesforSteelTrestlesandSteelPlatformsUndertheConditionsofHigh-FlowVelocityDeepWaterandBareRockLIURenshengThe1stEngineeringCo.Ltd.ofthe18thBureauGroupofChinaRailwayZhuozhou071000，China）Abstract：Whensteeltrestlesandplatformsarebuilti

16、nshallowanduncoveredbarerockreservoirdistricts*itisnecessarytoconsidertheadversefactorssuchastheinfluenceoftheinclinedrocksurface*thepenetrationdepthofsteel-tubepilesandthebucklingofthebottomofsteeHubepileswhentheyareinsertedintothereservoirs，whichmayresultintheinsufficientbearingcapacityofthesteel-

17、tubepiles.WiththeconstructionofthemediumbridgeatHexagonalPalace（卜轉第80貝）噴抹后側壁高度范圍內均勻覆蓋，一般上下高4cm，瀝青膜厚3mm左右。在灌縫機涂抹不到的地方，可人工涂刷進行抹縫?？紤]到目前路面維修中上封層均采用同步碎石封層工藝，封層施工后側立面會黏附小粒徑集料，影響抹縫質量，因此上面層抹縫應盡量在上封層撒布前完成。上面層側立面抹縫及效果如圖3、圖4所示。圖3側立面密封膠抹縫圖4抹縫效果3.3抹縫實施效果采用抹縫技術對施工縫處理后，側面涂抹的粘結材料在壓路機多次有效壓實下更加均勻的透到新老路而的結構深度中，新老路而的粘結

18、性得到提高，施工縫抗開裂能力增強，同時部分在壓路機壓實作用下被擠壓出來的粘結材料可以被壓實成一層薄層瀝青膜分布于施工縫界面，起到密封防水的作用。養(yǎng)護部門對歷年路面專項維修中采用抹縫技術處理的新老路面施工縫路段進項了跟蹤調查。跟蹤數據顯示，經抹縫技術處理的施工縫，經過多個完整的凍融循環(huán)周期，未發(fā)現(xiàn)任何開裂、唧漿的情況，施工縫開裂問題得到有效解決。抹縫技術對道路養(yǎng)護成木降低顯著，經統(tǒng)計，抹縫技術應用可有效節(jié)約后期裂縫灌注養(yǎng)護費用約2.6萬元/km。4結束語施工實踐表明，抹縫技術可以有效解決路面挖補維修后新老路面接縫開裂問題，防止接縫處開裂造成的地表水下滲對路面的不利影響。抹縫技術是預防性養(yǎng)護理念的

19、強化，改善了底層處理和表層處治的方式，實現(xiàn)事后處治養(yǎng)護向事前預防養(yǎng)護的根本轉變。參考文獻于建民，于元寶，畢建偉.瀝青混凝土路面攤鋪中接縫的處理可.黑龍江交通科技.201003）:12-14刃過華平.淺談高等級公路瀝青施工縫處理丘.江西建材，201704）：149索有來.淺析瀝青混凝土路面施工接縫處理技術E.青海交通科技.201103）：57,61TheApplicationoftheAsphalt-Seam-PlasteringTechniquetoPreventingthePavementJointsfromCrackingPAslGShihua，MAZengfengShandongExpr

20、esswayCo.Ltd.>Jinan250014-China)Abstract：Aimingatsolvingtheengineeringproblemsofthecrackingoftheconstructionjointsofbotholdandnewhighwayas-phaltpavementsandpreventingrainwaterfrompenetratingintothepavement，theplasteringtechniquewithahigh-performancesealantasthemainmaterialisadopted»withthefo

21、urverticalsidesofthemilledconstructiongroovesbondedandsealed.Theresultoftheconstructionshowsthattheplasteringtechniquecaneffectivelyhelppreventthelaterconstructionjointsfromcrackingandpreventingthepenetrationofrainwaterintothepavement，whichpromotesthechangeofthemaintenancefromthepost-failuremaintenancetothepreventivepre-Tailuremaintenance.Thetechniquehasanimportantroletoplayinlengtheningtheservicelifeofthepavementandimprovingtheperformanceofthepavement.Ke