高水流速及深水裸岩条件下钢栈桥及钢平台施工技术.docx

1、FruitsandApplication与应用高水流速及深水裸岩条件下钢栈桥及钢平台施工技术刘仁圣知铁十八局集团第一工程有限公司，河北涿州071000摘要：在浅、无覆盖层裸岩区的水库区施工钢栈桥和钢平台，需要考虑倾斜岩面影响、钢管桩打入深度以及插打钢管桩时底端易屈曲而导致钢管桩承载能力不足等不利因素。结合新建兴国至泉州铁路六角宫中桥施工，介绍采用钻孔平台两侧支栈桥合并、加大栈桥纵梁强度以及钢管桩采用扩大基础及双支墩锚固等具体措施，确保了钢栈桥及平台满足受力及施工要求。施工效果他好，可供同类工程借鉴。关键词：钢栈桥：钢平台；深水区；高水流速：裸岩D01：10.13219/j.sjgyat.201

2、9.04.017中图分类号:U448.18文献标识码：B文章编号：1672-39532019）04-0066-005新建兴国至泉州铁路六角宫桥全长111.60m，施工时要跨越水库库尾，上部结构为0X32m）预制预应力混凝土简支梁：下部结构1#、2封墩为圆端形实心桥墩，桩基础为钻孔灌注桩，桩长22m;桥墩位于六角宫水库库区，岩土层地质依次为软土、碎石土、砂岩及弱风化砂岩，无岩溶、土洞塌陷以及滑坡等不良地质情况，而且地形起伏较大；2#墩无覆盖层，基岩裸露，施工过程中水深约为8.912.5m，河流底面宽度约为53.6m，河流水流速较大；水库枯水期时间短，仅为4个月，工期较紧，汛期水位上涨较快,施工困

3、难。综合考虑地质条件，经过反复方案比选，1井、2井桥墩施工宜采用钢栈桥及钻孔平台，既需要对钢栈桥及钻孔平台进行合适的孔跨和构造设计，同时还需要采取合适施工工艺控制措施，以有效克服在浅层、无覆盖层裸岩区钢管桩打入深度浅、稳定性差、倾斜岩面等问题，还需解决钢管就插打时底端因屈曲而导致钢管桩承载能力不足的技术难题。1钢栈桥及钢平台构造选择1.1方案比选根据现场地形地貌及技术条件要求设计了钢栈桥和钢平台，布置情况如图1，有两种方案。图10）为初始方案，每根水中墩各设置一个钢平台及一个支栈桥，尺寸分别为14.5mXI2.7m，14.5mX6m，两个墩的钢平台及支栈桥未连成整体。图16）收稿日期：2019

4、-04-16作者简介：刘仁圣4978-）.男.工程师，主要从事土木工程项目管理工作.为结合当地特殊地质和施工环境优化后方案。方案的基本特点是：两根水中墩的支栈桥同时移至钻孔平台的中间，形成一个整体。优化后方案与初始设计方案相比，优点为：结构更合理稳固，增加了主栈桥的支撑，起到加固栈桥及平台基础的效果。平台面积增大，增加了车辆会车及材料堆放空间，更有利于现场施工。经过比选，选用两个平台与支栈桥合并的施工方案配图Ib）°1.2选用方案基本特点C钢栈桥长度约为80m，宽度为6.0m，钢管立柱纵向间距在910m范围；在岸边裸岩区采用C30混凝土扩大基础，靠近端头，设置单肢钢管桩基础，而在深水

5、区设置双肢墩钢管桩基础，水中采用双格构钢管支墩基础锚固钢管桩。支栈桥与钻孔平台合并成整体如图1b）所示），钢平台由1个支栈桥和2个钻孔平台组成，布置于钢栈桥的右侧：单个钢平台支栈桥15.5mX20.0m，钻孔平台两个，单个尺寸为15.5mXll.7mo钢栈桥及支栈桥内边缘与承台边缘距离控制不小于2.5m，以保证后续承台围堰施工的净宽足够。2）钢栈桥两侧桥头根据现场情况应进行局部加宽，以便车辆利用转角正常通行：主承重梁为单层321普通贝雷梁，横向3组6片，间距为90+120+90+120+90）cm，每组贝雷在横向用花格连接，确保其整体稳定性；钢栈桥下部普通单支墩采用630mmx7mm钢管，单墩

6、布置单排3根管桩基础：双排支墩采用530mmX7mm钢管、布置双排共计6根管桩基础：栈桥钢管基础横向设3根，间距为2.5m，桩顶横梁为双I32a工字钢，钢管立柱间采用&4槽图1钢栈桥及钢平台平面布置图单位：mm）图1钢栈桥及钢平台平面布置图单位：mm）钢作为水平和剪刀撑：其中，在水中位置的钢管支墩设置两层剪刀撑。钢栈桥桥面采用I22aI字钢，纵向间距为40cm，采用螺栓和贝雷梁进行连接，在其上铺设12mm厚钢板：桥面采用38mm、高1.2m、纵向间距3.5m钢管栏杆防护，在栏杆防护的竖向设涂红白油漆的横杆。Q钢平台结构采用530mmX7mm钢管桩基础、2132工字钢横梁、单层普通贝雷梁

7、、间距40cm的122工字钢分配梁、10mm厚钢板而板。支栈桥及钻孔平台立柱间与钢栈桥连接方式一样，立柱间采用槽钢54剪刀撑。根据现场技术施工条件和设备布置要求，优化后的钢栈桥和钢平台总体布置如图2所示。2钢栈桥及平台设计钢栈桥采用单跨载重600kN重车进行荷载设计计算，荷载模型如图3所示。重车行车速度控制在10km/h以内。钢栈桥计算时，既要考虑汽车荷载横向最不利位置，也要考虑沿桥纵向移动时的影响。采用有限元法对钢栈桥进行计算，有限元模型如图4所示，其最不利工况计算结果如图5所示。其最不利计算结果主要包括：贝雷梁水平弦杆最大轴力N=206kN<N=563kN，竖杆最大轴力N=154kN

8、<N=212kN，斜杆最大轴力N=139kN<Z=171kN，均满足受力要求；最大挠度w=17mm/9000mm=1/529<tv=1/400满足刚度要求。小横梁最大界面正应力b=112.2MPa，最大竖向位移为1.5mm。大横梁最大界面正应力b=96.2MPa,最大竖向位移为1.2mm。单根钢管轴力<F）为459.7kN,计算长度为12m,压杆稳定系数为*=0.781,则小=/导）=38.2MPa<f=205MPa。式中：A是钢管截面积。计算表明，主承重梁、大横梁、小横梁及钢管立柱均满足强度、刚度和稳定性要求。Ml中心里程DK347+475.00全长111.60

9、m+1.9%o(a)立面(b)横断面图2钢栈桥总体布置单位：mm)(a)立面汽车荷我总重P=660kN，1.8(b)横断面图3汽车荷载图单位：m)预埋钢3钢栈桥支墩施工技术D对桥头支墩位于边坡岩面的基础，施工时先将边坡清理至标高位置，并将&面松散土层清理后再进行C35混凝土基础施工，基础形式如图6所示；当清理至标高位置时仍为松散砂土等不满足受力要求时，则先施打钢管桩、再进行混凝土浇筑成扩大650工字钢横梁50cmX50cmX1.2cm(b)横断面图6混凝土基础施工示意图单位：cm)2)对于边坡附近的单钢管立柱基础既图7)，单根钢管桩底部增加锚固桩限制钢管桩位移S。锚固桩口J.采取埋设钢

10、棒，安装钢管桩前通过测量定位，在钢管桩与岩面接触的上口位置，利用地质钻机沿钢管桩内缘钻孔，孔径至少大于钢棒直径10cm，钻孔后将钢棒锚入孔内，注水泥砂浆进行锚固，钻孔深度保证钢棒埋入钢管桩底口以下5m左右，具体深度还需根据地层岩性的不同进行调整。钢管桩接头处采用骚向拼接板，并确保钢管桩焊接成型后的外周长、椭圆度、纵轴线偏差满足规定要求：在吊装、运输和存放过程中，应避免因碰撞等原因导致的钢管损伤或变形；钢管下沉采用履带吊车吊DZ45振动，入土1m后连续沉桩，下沉过程中及时检查钢管倾斜度，要求钢管轴线斜率1%，倾斜超限时应及时纠偏：钢管立柱入土要求不小于3m，当DZ45锤激振2min后仍无进尺为止

11、。施打钢管立柱后，为增强钢管支墩的整体稳定性，还需要将其附近松散砂土清理，再浇筑混凝土条形基础，以包裹钢管立柱基础。混凝土条基外边缘距钢管壁不小于60cm，基础厚度不小于1.0m。栈桥与钢平台施工中钢管桩施工过程如图8所示。)对于跨中深水区的格构钢管支墩基础，采用剪刀撑系统将钢管立柱连接成框架格构，以保证钢栈桥的整体稳定性：考虑到入水就到主体承台位置，开始进行钢平台施工时就将钢栈桥和钢平台连接成整体。格构钢管立柱支撑于深水裸岩区，稳定性差，需要采用模袋围堰浇筑水下不离散混凝土来对钢管立柱基础进行加固X。厂制的模袋运至施工现场，采用机械加潜水员配合堆码：模袋吊装投放宜选择6级以下风天进行，做好投

12、放预偏量：先沿双格构钢管立柱的外围1m为边线抛投水下模袋混凝土，偏差控制在5Ocm，围堰高度2m左右，抛投完成后潜水员进行水下探摸检查，对偏移较大或存在缺口位置补抛，模袋围堰底宽设计为6m，并列堆放高为2m，共分2层堆放，顶宽约2m，坡度1：1。妇水下不离散混凝土施工要点如下：工艺流程，投料导管布设一气举清基一水下不离散混凝土浇筑观测点测量平台拆除与恢复。准备工作，根据导管分布情况，对平台面板进行导管下放孔洞切割：混凝土封底前，需由潜水员下水探查模袋码砌情况，清理钢管基础范困内的废弃物，有围堰缝隙部位需用模袋塞堵，以防浇筑时混凝土流失；安装导管后，还需对其进行拼接、过球及水压试验。浇筑工序，运

13、输车将混凝上运至现场，泵送混凝土到一个大料斗和一个小料斗，大料斗混凝土用于封底，小料斗混凝土用于将己经封底完成混凝土层浇筑至设计标高。钢管桩之间采用剪刀撑连接曰，每排钢管桩插打完成并检查合格后需及时焊接钢管桩间的横向联接系，在钢管桩顶部设置2cm厚的扩大钢板，其上焊接横向工字钢：准确定位每组贝雷梁的位置，再用吊车吊安贝雷梁，并需要在横向、纵向焊接定位挡块及压板，将其固定在横梁上，之后，再在贝雷梁上面安装装配式钢桥面板及防护栏杆。通过以上措施，钢栈桥与平台施工完成后如图9所示。图8钢管桩施工过程图9栈桥与平台施工完成后4结束语结合六角宫水库区复杂地质环境，介绍了在浅、无覆盖层裸岩区以及考虑一定水

14、流速条件下钢栈桥和钢平台施工时平台的构造选择、设计计算过程和主要施工措施。实践证明采用剪刀撑系统将钢管立柱连接成框架格构，可进一步保证钢栈桥的整体稳定性。参考文献陈重，刘平.钢栈桥施工方法研究.公路交通科技筑用技术版)，200707):135-137D郭永斌.深海桥梁钻孔平台钢管桩施工技术&.铁道建筑技术，201508):26-29田学林，王立辉.深水急流钢栈桥施工技术lj.铁道建筑技术，200942):36-380伊凯.深水急流裸岩钢栈桥施工技术研究.铁道建筑技术,201602)：17-216朱政敏.无覆盖层深水钢栈桥施工技术分析&.西部交通科技-201S9607)：34-3

15、8用何明辉，胡雄伟.深水区复杂地质条件下栈桥设计与施工厅.工程技术研究，201701):196-197ConstructionTechniquesforSteelTrestlesandSteelPlatformsUndertheConditionsofHigh-FlowVelocityDeepWaterandBareRockLIURenshengThe1stEngineeringCo.Ltd.ofthe18thBureauGroupofChinaRailwayZhuozhou071000，China）Abstract：Whensteeltrestlesandplatformsarebuilti

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

17、tubepiles.WiththeconstructionofthemediumbridgeatHexagonalPalace（卜转第80贝）喷抹后侧壁高度范围内均匀覆盖，一般上下高4cm，沥青膜厚3mm左右。在灌缝机涂抹不到的地方，可人工涂刷进行抹缝。考虑到目前路面维修中上封层均采用同步碎石封层工艺，封层施工后侧立面会黏附小粒径集料，影响抹缝质量，因此上面层抹缝应尽量在上封层撒布前完成。上面层侧立面抹缝及效果如图3、图4所示。图3侧立面密封胶抹缝图4抹缝效果3.3抹缝实施效果采用抹缝技术对施工缝处理后，侧面涂抹的粘结材料在压路机多次有效压实下更加均匀的透到新老路而的结构深度中，新老路而的粘结

18、性得到提高，施工缝抗开裂能力增强，同时部分在压路机压实作用下被挤压出来的粘结材料可以被压实成一层薄层沥青膜分布于施工缝界面，起到密封防水的作用。养护部门对历年路面专项维修中采用抹缝技术处理的新老路面施工缝路段进项了跟踪调查。跟踪数据显示，经抹缝技术处理的施工缝，经过多个完整的冻融循环周期，未发现任何开裂、唧浆的情况，施工缝开裂问题得到有效解决。抹缝技术对道路养护成木降低显著，经统计，抹缝技术应用可有效节约后期裂缝灌注养护费用约2.6万元/km。4结束语施工实践表明，抹缝技术可以有效解决路面挖补维修后新老路面接缝开裂问题，防止接缝处开裂造成的地表水下渗对路面的不利影响。抹缝技术是预防性养护理念的

19、强化，改善了底层处理和表层处治的方式，实现事后处治养护向事前预防养护的根本转变。参考文献于建民，于元宝，毕建伟.沥青混凝土路面摊铺中接缝的处理可.黑龙江交通科技.201003）:12-14刃过华平.浅谈高等级公路沥青施工缝处理丘.江西建材，201704）：149索有来.浅析沥青混凝土路面施工接缝处理技术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