海上钢栈桥施工技术1、前言桥梁施工沿线一般都要设施工便道辅助施工,由于桥梁施工环境的特殊性,必须采用相应的措施,保证桥梁正常施工。

海域桥梁基础施工一般都采用搭设钻孔平台辅助施工的方法进行,在海滩环境可采用吹填的施工方法构筑施工便道,跨河跨海桥梁施工便道可采用钢栈桥的形式,针对跨纳潮河特大桥施工环境特点,并综合考虑施工进度与工程造价问题,最终设计钢栈桥与钻孔平台辅助主桥施工,钢栈桥施工便道不仅能够解决海上桥梁施工没有合适的操作空间的技术难点,而且还提供了安全、舒适的海上施工作业平台,同时对于海域环境没有污染,桥梁建成后容易恢复沿线海域环境,并不影响设计通航。

1、2工程概况纳潮河特大桥位于曹妃甸岛后浅滩,处于曹妃甸煤码头通路路基工程公路段以南,曹妃甸综合服务区围海造地二期工程以北,已建成通车的通岛路河规划一港池之间,滩面高程约-1.0m～0.7m,因周边工程取砂,本工程范围内局部分布有取砂坑,最深处约-17.9m。

曹妃甸特大桥全桥长7477.46m,共242孔,位于水中部分约为1.44Km。

该特大桥自191#至216#共有26个墩台在纳潮河水域施工。

设计浅滩部位采用吹填的方法构筑施工便道,水域部分全部设钢栈桥及钻孔平台,钢栈桥全长897m,根据主跨基础结构尺寸与施工需求分别设为8m、12m、15m三种宽度。

2、方案选择为满足大桥桩基及墩台施工需要,采用在主桥桥线旁建造临时钢栈桥以辅助主桥施工的方案。

根据主桥施工需要,综合考虑当地气象、水文等资料,设计钢栈桥结构形式为:栈桥标准桥跨为15m长,每四个标准跨为一联并设伸缩缝。

下部结构采用打入式钢管桩基础。

钢管桩顶面采用2I45b工字钢为横向连接的垫梁,顶面铺设“321”型贝雷片组成的贝雷梁,梁部结构为间距0.9m的双排单层“321”贝雷桁架,梁高1.5m,贝雷梁上面铺设间距为0.6m的型号为I25a工字钢,工字钢长度比桥面宽度大1.0m,桥面采用[30b槽钢满铺。

钻孔平台也采用此方案,平台顶面标高与栈桥顶面标高一致。

结合工程实际情况,将距承台边缘最近距离为2.5m处作为栈桥边缘对钢栈桥进行设计施工,由于沿线承台结构尺寸不同,栈桥桥面设有8m、12m、15m三种宽度,栈桥平面变宽形式如“图1”所示,综合考虑水文特点及施工需要,将钢栈桥桥面顶标高设为5m。

3、钢栈桥辅助主桥施工的特点(1)解决了海上桥梁施工没有合适的操作空间的技术难点,提供了安全、舒适的海上施工作业平台。

(2)海上钢栈桥建设工期较短,可利用性较大,为工程进度争取时间。

(3)海上钢栈桥连通了两岸交通,为沿线桥梁施工提供了极大的方便,有利于工程质量与进度的保障。

(4)海上钢栈桥使用材料全部为常见钢材,易于购置与回收,节约成本。

(5)根据海上钢栈桥的结构特点,可以方便的调整钢栈桥结构,以满足局部不同的承载力要求。

(6)海上钻孔平台顶标高与钢栈桥桥面标高一致,为水中桩基施工提供了良好的作业空间,同时可以辅助避车,减少或省去避车台的设置,降低材料费用。

(7)钢栈桥建设、使用过程中不污染施工海域环境,拆除后容易恢复海域环境与航道通航。

4、栈桥、钻孔平台施工工艺(1)施工准备施工之前,全面掌握当地气候条件、水文特征、地质情况,合理安排管理人员,组建项目部,对项目各项工作分级、分工管理;项目经理部全面负责本工程组织实施、调度指挥、施工管理、进度控制、工程创优、安全管理、对外协调等全过程控制管理工作。

及时根据计划工期合理安排作业面,组织施工人员、设备与材料进场。

编制施工组织计划及施工作业指导书,有计划有步骤的开始钢栈桥的全面建设工作。

(2)测量平台搭设及测量放线因栈桥较长且大部分在海水中,为精确定位,在施工前首先沿栈桥轴线两侧沿路线方向每500m搭设一座测量平台,测量平台与栈桥垂直距离为300m,测量平台设计为边长为 4.5m的正方形,平台面标高与栈桥面标高一致,测量平台设计示意图如“图2”所示。

测量平台基础采用Φ820螺旋焊管,钢管桩基础入土深度12m,管桩基础间设剪刀撑,以I45b为横梁,以间距为1m的I25a为分配梁铺设在横梁上,焊接固定,面板采用[30b铺面,面板间焊接使之成为一体,且在平台四周用Φ50钢管焊接高1.2m的护栏,并留出入口,在出入口下方设爬梯供测量人员使用。

测量平台施工完成后在平台上借助于GPS测定出一个定点坐标及高程,施工过程中利用全站仪借助测量平台进行全部测量定位作业。

测量平台完成后首先按照设计图纸精确定出管桩基础的实际位置,并指挥定位船定位。

(3)栈桥桥台施工栈桥桥台位置采用填土筑岛,以双排中心间距为 1.5m的管桩基础作支撑,桩顶铺设I45工字钢承压,以I25a工字钢为横向分配梁,面板采用[30b槽钢满铺,端部一排管桩外侧铺衬两层荆芭挡土,桥台外侧填土至桥面标高,便道与栈桥桥台连接的填土过渡段两侧抛石护坡处理,桥台侧面示意图如“图3”示。

(4)管桩基础打设根据设计承载力要求,普通墩管桩基础统一采用Φ820螺旋焊管,制动墩及深水处双排管桩采用Φ630螺旋焊管,管桩使用前必须进行防腐处理(后面详细介绍防腐方案),管桩基础入土深度必须保证在12m以上,普通桩位采用垂直于路线布置单排管桩基础,每排设3根管桩,伸缩缝位置采用制动墩管桩基础(制动墩示意图如“图4”示),由双排管桩组成,低潮位水深大于12m的区域,统一采用双排管桩基础。

管桩运输到施工现场后,以方便施工为目标,对管桩进行对接加长作业,一般可根据运输船长度加长至18m左右,对接加长时必须对对接部位增设加强钢板,对接完成后,由运输船运至桩位。

图1说明：钢管桩基础施工时采用两次定位方法,初定位就是船体定位,在仪器监控下,利用船体四角“八字”锚缆将船体初步定位,在四角打入四根φ529mm定位桩,使船体只可随潮位上下浮动。

二次定位就是利用悬臂框架定位,在仪器监控下,将活动框架准确定位,用骑马螺栓与船体连接牢固。

此种方法一次可定位6根钢管桩。

此船体可坐滩使用,可实现全天候作业,待打桩完毕后,可将活动框架螺栓松开,将框架吊离钢管,把船体移至下一墩位处施工。

管桩基础的施工可根据施工进度要求同时安排多个作业面平行施工。

钢管桩插打注意事项如下:①钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制。

当钢管桩进尺极为缓慢或施沉困难时,则不能强行施沉,以免钢管偏位或变形,要分析其原因,若桩尖遇到异物时,则须采取相应合理措施,以满足施工要求。

钢管桩施工的平面位置、倾斜度必须满足设计要求。

②钢管桩施打时,若桩顶有损坏或局部压屈,则对该部分予以割除并接长至设计标高。

③由于施工环境十分恶劣,经理部将安排相关部门做好天气及海洋预报资料的收集,并及时将相关情况传达到参与现场施工的相关部门或个人。

同时现场设立潮位观测标尺,适时进行潮水位观测并做好记录。

(5)、垫梁安装每个墩位的3根钢管桩振沉完成后,检查桩的偏斜及入土深度与设计无误后,及时按设计将钢管桩间用[20槽钢焊接剪刀撑,并在桩顶焊接垫梁连成整体,垫梁由2I45b工字钢焊接组成,安装前在加工场内直接按设计长度下料,并焊接牢固,铺设垫梁前,要在桩顶按设计尺寸气割槽口,并保证底面平整,再用浮吊或汽车吊放置垫梁并与钢管桩焊接固定,并在垫梁与管桩顶连接处焊接20*30cm的耳板,以保证垫梁与管桩基础的整体性,同时防止管桩受压过度引起变形。

(6)贝雷桁架梁、横向分配梁、桥面系施工栈桥贝雷桁架梁由“321”型贝雷片与“90”型支撑架组合拼装而成,贝雷梁安装前在岸上按照预设分段长度(15m)提前拼装完成,并运输至施工墩位,由测量人员配合在垫梁上定出贝雷桁架梁的具体位置,由吊车配合安装就位、联结,并用U型卡将贝雷桁架梁固定在垫梁上,每四跨设一道伸缩缝,伸缩缝宽度20cm。

贝雷梁全部架设完成后,沿路线方向每隔5m以[8槽钢为材料设一道横向联结的系梁,用U形螺栓固定,将四组贝雷梁联为整体。

贝雷梁安装就位后,I25a工字钢在材料加工场按设计长度下料,以I25a工字钢为横向分配梁按照设计0.6m的间距铺设,采用U形螺栓固定,U形螺栓螺母位置涂抹黄油,防止生锈。

桥面采用[30b槽钢按设计位置与宽度密铺,槽钢间缝隙焊接牢固,除伸缩缝位置外槽钢相邻端部必须焊接牢固,伸缩缝位置桥面铺设厚度为12mm大小为1、5*8m的钢板,桥面铺设完成后,用Φ50钢管焊接护栏,护栏高度1.2m,立柱间距1.5m,护栏全部刷油漆作防腐处理。

(7)钻孔平台施工为加快施工速度,压缩工期,提高工作效率,在栈桥施工的同时,展开钻孔平台的搭建工作,以供钻机进行桩基施工。

钻孔平台的结构形式与栈桥完全一样,自下而上分别为φ820mm钢管桩、2I45工字钢垫梁、贝雷片桁架、I25a横向分配梁、以[30b槽钢做为平台面,钻孔平台顶面标高与栈桥顶面标高一致,且平台与栈桥相连,便于施工机具及车辆工作,平台管桩间以[20a槽钢为剪刀撑相连稳固,平台面上提前预留桩基施工孔位,用活动井盖盖好,钻孔平台四周焊接护栏与栈桥护栏相连。

钻孔平台搭设的同时在加工场按设计尺寸以12mm厚钢板为材料加工钢护筒,钻孔平台施工完成后,运输钢护筒至钻孔平台,在预留孔位置定位导向框,用振动锤将钢护筒振沉入河床,入土深度不小于8m,施工方法与振动打设钢管桩相似,护筒打设完成后,复核护筒中心坐标以及垂直度,检查合格后即可上钻机开始桩基钻孔作业。

钻孔平台施工工序与设备机具与栈桥施工相同,这里不再赘述。

(8)栈桥拆除桥梁施工完成后,钢栈桥要全部拆除,恢复海域原貌,并回收材料,拆除顺序与搭设顺序相反,自上而下先拆除桥面系,可采用乙炔气割首先割除护栏,割开连接的桥面板,拆除桥面系,随后卸下U形螺栓,拆除分配梁、贝雷桁架梁、垫梁、拔除管桩,管桩拔除时同样借助振动锤施工,拔除时应先向下振动搭设1～2分钟左右以减少泥土与管桩长期形成以来的粘结力,随后向上振动拔除钢管桩。

栈桥拆除过程中及时回收、整理旧材料。

(9)钢管桩防腐方案因栈桥使用贯穿于整个主桥施工过程中,任重道远,且栈桥位于海水之中,海水腐蚀性较大,为保证栈桥基础在整个施工及使用过程中不被海水侵蚀,同时提高栈桥拆除后钢管桩的剩余价值,对栈桥的钢管桩基础进行防腐处理,处理后的栈桥基础,其安全性、实用性、美观性都将大大提高。

一般海水中的钢管桩防腐措施有阴极保护法、涂层屏蔽法等,结合本工程实际特点、栈桥使用时间、经济效益考虑,拟采用涂层屏蔽法(即在需防腐的部位涂刷防腐材料)进行钢管桩防腐。

根据海洋环境条件与腐蚀特点的不同,海水中的钢管桩基础分为五个区段:大气区、浪溅区、潮差区、全浸区与海泥区。

大气区与浪溅区的分界线为设计高水位加1.5 m,浪溅区与潮差区的分界线为设计高水位,潮差区与全浸区的分界线为设计低水位,全浸区与海泥区的分界线为泥面。