不良地質條件下貝雷架鋼棧橋結構設計及施工技術

董彥會

（中交（廣州）建設有限公司，廣東 廣州 511458）

1 工程概況

西樵大橋建設地位于珠江三角洲順德水道區域，該處河網發達。該工程中，上游右岸200m處有官山涌匯入（寬度約60m）。西樵大橋施工區域上游河道寬度較大，為700m，下游河道寬為400m。主橋工程中，根據施工要求選擇的是雙索面鋼箱斜拉橋的結構形式，采取的是（125+120）m的跨徑組合方式，該處樁號為K1+238.207～ K1+573.207。

2 貝雷架體系

貝雷架體系是橋梁工程中主要的應用形式，常見于大跨度橋梁工程中。該體系由多個鋼桁架構成，具備靈活拼接的特點，所需構件數量較少，施工效率較高，可有效抵御外界因素的影響，具有優良的穩定性。從力學特性來看，其具備優良的結構強度與剛度，相比于常規結構具備更好的耐久性?；谏鲜鏊岬母黜梼烖c，貝雷架體系已經成為鐵路、市政等橋梁工程中的主要應用形式。以荷載和跨度要求為準，通過對貝雷架體系的調整，可組建為單層或是多層結構。從構成上看，主要有主桁架桿、加強弦桿等。

3 不良地質現象及特殊巖土

現場勘察資料表明，地質構成主要有如下幾個部分：

（1）軟弱土。此結構層含大量淤泥與淤泥質土，基本特點為壓縮性高、穩定性不足、固結度效果欠佳，因此常伴隨有剪切破壞現象，會對路基造成影響，使其穩定性大幅下降，但對嵌巖樁基礎的影響較為微弱。

（2）砂土液化。主要含有中等液化砂土層，此部分液化指數I1E=0.46～19.20，可視為不良地基土層，施工中易破壞地基穩定性。

（3）溶洞。西樵大橋西端地質環境特殊，含大量珠狀溶洞，存有大量的溶洞泥，呈流塑～軟塑狀，不利于樁基穩定性。此外，施工現場還伴隨有巖石溶蝕現象，樁基施工時應重點關注這一問題。

4 棧橋施工總體布置

綜合考慮現場施工環境、棧橋布置要求等因素，確定如下方案：順德水道西側設置為主航道，為確保交通運輸作業的穩定性，將棧橋位置調整至順德水道東側。此外，考慮到施工便捷性要求及提升鋼箱梁運輸效率，將棧橋施工位置選定為主橋上游處。

4.1 棧橋及施工平臺設計條件

（1）棧橋及平臺標高。順德水道所在區域水系豐富，河網較為發達，上接北江干流，下接李家沙等多條水道。根據當地的氣象資料可知，水道汛期自然環境惡劣，在受到臺風侵襲的同時，西江爆發洪水也會對其造成影響。主橋施工工程量較大，根據工期安排，需經過兩個洪水期，為確保棧橋穩定性，將頂高程設置為9.0m，即考慮50年一遇洪水位7.13m。

（2）棧橋及平臺寬度。由于棧橋偏短，僅為360m，此次設計工作中暫不考慮砼罐車橋位錯車問題。根據施工要求，履帶吊與砼罐車易出現交叉作業的情況，此時可通過鉆孔平臺錯車?？紤]履帶吊作業寬度要求，在此基礎上確定棧橋寬度，即6.0m。為給主橋施工創造良好條件，根據需求調整主墩和邊墩平臺寬度，分別為19m、18m。

（3）設計荷載?？紤]到80T履帶吊設備的工作要求。

4.2 棧橋結構形式

引橋段施工所用材料為φ630×8mm鋼管樁，主橋段棧橋為φ800×8mm鋼管樁，均采取的是橫橋向間距4m、順橋向間距9m的方式完成鋼管布設作業。下橫梁結構使用的是I45鋼管，設置二排單層貝雷架，將其置于棧橋兩邊，鋪設8mm厚的鋼板，形成完整的面板結構。

4.3 棧橋施工

（1）施工工藝流程。鋼管樁制作→平板車運送鋼管樁→履帶吊吊裝→測量定位→DZ-75振動錘施打鋼管樁→鋼管樁聯結加固→安裝下橫梁→安裝貝雷架→安裝橫向、縱向分配梁及面板→棧橋完善。

（2）施工方法。①鋼管樁施打。準備65T履帶吊設備，在其支持下吊起DZ-75振動錘，通過重力作用施打鋼管樁。選取合適規格的鋼管樁，通過運輸車轉移到施工現場，利用履帶吊吊起，使其保持垂直狀態并臨近平臺側面，通過鋼絲繩對其采取臨時固定措施，隨后履帶吊提升振動錘[1]?，F場配備2臺全站儀，以實現對鋼管樁平面位置的調整。正式施工之前在鋼管樁上標出刻度，將其作為高程控制標準，確保鋼管樁位置與垂直度的合理性。上述工作無誤后方可正式展開捶打作業，在樁錘以及鋼管樁自重的共同作用下，有效壓入土層中，經檢測若樁位與傾斜度都與設計要求相符，開始振動。首先點振，隨后再持續性施振，在此過程中注重對鋼管樁的監測，要求平面位置與高程都滿足要求。鋼管樁施打環節嚴格控制貫入度，并通過標高校核實際施工效果，對不足之處做靈活調整。確定沉樁質量標準，需滿足要求：樁頂平面位置偏差＜100mm，傾斜度≤1%，并且樁尖高程足夠合理。②下橫梁施工。結束鋼管樁施打作業后，即可安排人員施工下橫梁，此部分選擇的是I45a鋼管，于施工現場拼裝后，在鋼管樁頂部開槽口，通過焊接的方式實現主梁與鋼管樁的穩定連接，吊裝設備為65t履帶吊。③貝雷縱梁施工。設置1.5m高的貝雷梁，共2組，在后場拼裝使其成為整體結構，利用平板車轉移到施工現場，通過履帶吊提升并順利安裝。④橫向、縱向分配梁及面板施工。橫肋為I25b@750mm，縱肋為I12.6@300mm，面板結構選擇的是厚度為8mm的花紋鋼板。采取履帶吊吊裝的方式，以施工圖紙為指導，調整好各構件間距。⑤棧橋溫度伸縮縫設置?，F場溫度的變化易對棧橋鋼構件造成影響，使其發生變形現象，因此在棧橋中心處開設寬6cm的溫度縫，貝雷梁陰陽頭斷開，但要確保陽頭被良好地套至陰頭內。

4.4 鋼棧橋拆除

橋面板與各類構件均在吊車的輔助下完成拆除作業，利用振動錘拔除管樁。合理的拆除順序為先橋面板后管樁，基于此方法依次完成整個鋼棧橋的拆除作業?？缭降暮恿鞅仨毥涍^清淤處理，以確保河道水位深度的合理性，即恢復至初始狀態。

4.5 施工控制要點

該工程施工較為復雜，各環節均存在技術要點，主要體現在如下3方面：（1）樁體貫入時調整好貫入度，施工人員密切分析沉樁速度，不可出現沉樁過快的情況，亦不可因沉樁過慢而影響施工效率。構件連接要足夠穩定，現場可設置固定導向裝置，在其支持下調整樁體垂直度，提升該指標的合理性。（2）樁頂橫梁施工中，嚴格控制其平面位置與標高，要求排距合理，并在指定位置切割限位槽。部分區域采取焊接的方式，應注重焊縫質量的控制，確保上部結構處于穩定狀態。（3）鋼棧橋拆除環節，鋼管樁拔除時不可損傷管壁，現場施工人員要密切關注液壓表數值，不可出現壓力不足的情況，否則錘頭將發生滑落。部分主墩較特殊，其拆除作業已超出吊車工作范圍，此部分采取的是履帶吊與振動錘相結合的拆除方式，各類機械設備均要處于安全的工作環境中。

5 棧橋施工技術要求

（1）不可盲目施工，以施工圖紙為指導，依次完成臨時棧橋各部分的施工作業。（2）挑選合格的原材料，如型鋼、貝雷片等，所有進場材料均要提供合格證。（3）鋼管樁下沉作業時，必須按設計承載力控制，全面確保鋼管樁承載力的合理性；若因實際情況而存在變更需求，生成方案后交給技術負責人審批，并交由設計人員驗算。（4）下橫梁之間采取的是間斷焊接的方式，要求下橫梁與鋼管樁牛腿保持穩定連接狀態[2]。（5）貝雷片與下橫梁施工中，需使用貝雷片卡板連接，以提升穩定性。（6）通過焊接手段連接縱向及橫向分配梁，使其形成穩定的整體。（7）控制焊縫高度，必須與最小焊板厚度保持一致。

6 應用前景

在鋼結構施工領域，支撐體系往往采用鋼管腳手架、塔吊標準節或者自行設計制作的支撐體系等幾種方式，其各有優缺點，且實際施工總是存在一定的不足。鋼管腳手架因其拆搭方便、經濟適用在建筑工程中被廣泛使用，但近年來鋼管腳手架安全事故時有發生，也說明了其在實際應用方面的局限性。塔吊標準節結構受力穩定，裝配拆卸方便，但費用較高，且無法滿足使用支撐架量大的工程。而自行設計制作的支撐架，是根據現場實際的施工需求進行設計、制作、安裝的，因此具有較好的適應性且符合實際的施工要求，在安全性以及穩定性方面具有較大的保證，但由于制作過程一般相對較復雜，且使用完成以后回收利用率較低，不滿足實際施工的經濟性需要[3]。貝雷架的結構形式使其具備成為支撐架的條件，因此，復雜地質條件下使用貝雷架作為支撐體系是非常正確的選擇。

使用貝雷架體系僅占使用滿堂腳手架費用的76.9%，且搭設貝雷架體系能大大縮短工期。針對案例工程，最大的優點是能給后續的預應力張拉提供足夠的操作空間，同時貝雷架安全穩定性比較好，消除了超高大腳手架失穩、坍塌等安全隱患。實踐證明，選用貝雷架體系在經濟安全、施工速度等方面都是非常優秀的，對類似工程有很好的參考意義。

7 結束語

綜上所述，文章從現場地質環境出發，確定貝雷架鋼棧橋的設計方案，交代了各環節工藝要點，具體做如下總結：（1）針對不良巖溶地質環境，要求鋼管樁的質量應足夠良好，否則將對上部鋼結構正常施工作業造成影響；（2）施工中要注重監測工作，根據實際情況采取科學控制措施；（3）貝雷架施工復雜度較高，需形成科學的組織規劃，有序完成吊裝、安裝與拆卸作業，各環節都要滿足質量要求；（4）施工人員應具備較高的專業素質，施工單位要將職責落實至每一位施工人員，通過此方式確保操作規范性，創建安全的施工環境，高效完成貝雷架鋼棧橋施工作業。