深水基础临时设施模块化设计与施工

李彩霞，陈云辉

(广西路桥工程集团有限公司，广西　南宁　530011)



深水基础临时设施模块化设计与施工

李彩霞，陈云辉

(广西路桥工程集团有限公司，广西南宁530011)

对桥梁临时结构实行标准化、集成化、模块化设计，可降低风险，确保安全，提高效益。文章基于深水基础临时设施模块化设计思路，介绍了钢栈桥、钢围堰等临时结构的设计方法与施工工艺，对类似工程有一定的借鉴意义。

深水基础；钢栈桥；钢围堰；临时结构；模块化设计

0　引言

广西地表水量丰富，径流量的季节变化大，汛期较长，如西江、浔江，出现汛期的时间一般在夏秋季节，对于此流域的跨江、跨河桥梁工程施工，将会带来较大的季节性环境的影响。广西大部分河流无法满足大型浮吊吃水深度要求，因此无法大面积开展水上大型化施工，因此在栈桥、平台等设计用钢量一般会比较大。如何高效、快速地完成水下结构的施工，成为严重制约工程进度的关键所在。目前国家尚未出台临时结构相关规范，如何实现桥梁临时结构的标准化、集成化、模块化设计，以降低风险，确保安全，提高效益，一直都是施工企业所探寻的。本文主要围绕钢栈桥、钢围堰等临时设施如何进行模块化设计进行论述。

1深水基础施工之临时设施模块化设计思路

公路桥梁临时设施是指为满足公路桥梁建设需要而修建和布置的非工程实

体结构的各种临时性简易结构和设施。对于桥梁深水基础施工，一般包括钢栈桥、钢平台、钢围堰等主要临时结构，本文主要介绍钢栈桥、钢围堰的模块化设计思路。

1.1设计原则

设计遵循以下基本原则：

(1)功能性原则；

(2)合理性原则；

(3)经济性原则；

(4)协调性原则；

(5)临时性原则。

1.2设计步骤

(1)钢栈桥的模块化设计；

(2)钢围堰的模块化设计。

2　钢栈桥模块化设计的应用

2.1钢栈桥的模块化设计

(1)基本用途

充分考虑是否满足工程施工和运输材料、设备、人员的需要。做好现场实地调查，包括水文情况、材料情况等，以开展钢栈桥的平面布置、立面布置。

对于栈桥的设计，确定各种参数至关重要，如与桥轴线的距离、栈桥标高、孔跨布置、荷载类型、栈桥梁的选择、桩柱形式等。栈桥断面图如图1所示。

图1　栈桥断面图

(2)复杂条件下的设计思路

针对广西河流的特点，主要存在以下方面需考虑：①汛期抗洪；②急流、浅滩；③深水、高栈桥；④覆盖层浅、裸岩；⑤以上几种情况组合。

(3)上构选型

根据纵向主梁来选型，工字钢及贝雷梁居多；一般来说当贝雷梁作纵向主梁时，跨度较大；大型钢作纵向主梁时，跨度较小。

(4)桥面系选型

一般可选取型钢桥面、钢筋混凝土桥面。桥面系的加工采用后方标准化、工厂化分块制作。在选取型钢桥面系时，通过调整规格的方式改变，一般纵向分配梁可以为[10、[16、[20槽钢，Ⅰ10、Ⅰ12工字钢；横向分配梁Ⅰ18、Ⅰ20、Ⅰ22、Ⅰ25工字钢；不同的布置方式，所对应的工程量有一定的区别，如表1所示。

表1　钢栈桥工程数量比较表

其中：布置方式1：常规布置(横向分配+纵向分配)；布置方式2：面系槽钢(横向分配+纵向分配)；布置方式3：面系工字钢(横向分配)，此种布置方式用钢量最少。

(5)施工注意事项

栈桥施工上，需要采取措施确保栈桥结构的连接牢固可靠，栈桥施工如图2所示。

图2　栈桥施工示例图

①桩顶横梁与贝雷梁的连接：用型钢焊接固定在桩顶横梁上；

②分配梁与贝雷梁的连接：用钢板特制的凹型卡与贝雷梁焊接固定，每根最少3个；

③纵向分配梁与横向梁，纵向分配梁与面板之间的连接：间断错位焊接固定，面板与分配梁采用间断焊，焊缝长度3 cm，间隔30 cm；

④钢管桩支架之间剪刀撑的连接；平联与钢管桩间、斜撑与钢管桩间均采用节点板连接工艺；

⑤其他注意事项：必须按照安全技术规范要求做好相关交通安全管控工作，栈桥应设置限宽、限速、限载等标志。

3　钢围堰模块化设计的应用

3.1钢围堰的模块化设计

(1)钢围堰、钢栈桥、主体桥梁支架的空间位置

设计时，应充分考虑钢围堰与其他结构物之间的空间位置关系，避免施工工序的交叉影响，有利于整体施工组织，空间位置如图3所示。

(2)钢围堰结构设计

重计算、轻结构的现象在钢结构设计中时有发生，对于钢围堰设计，构造上进行改进的措施如下：

图3　钢栈桥、钢围堰模型图

①竖肋连续；

②隔板设加劲肋；

③钢围堰加工节段、分块的划分；

④合理分块，接头避开受力大的位置。

某矩形双壁围堰设计，双壁钢围堰平面图如图4所示，双壁钢围堰标准节段断面图如图5所示。

图4　双壁钢围堰平面图

图5　双壁钢围堰标准节段断面图

在矩形双壁围堰的设计中，进行合理分块，接头避开受力大的位置，只要三种类型的节段，就能满足设计施工要求；隔板设加劲肋，通过环板开槽的形式，可以保证竖肋连续，确保围堰结构整体受力；内外壁板之间的间距加大到1.2 m，有利于工人的操作，围堰的拼装精度高，无论是加工或者现场拼装都能使用自动二氧化碳气体保护焊，操作简易，工序衔接合理。

(3)钢围堰的下放工艺

在没有大型浮吊的情况下，一般采用千斤顶下放工艺。

采用千斤顶下放工艺时，有依靠钢护筒或重新插打钢管支撑，或依靠支栈桥设置门架等形式。双壁钢围堰下放图如图6所示。

图6　双壁钢围堰下放图

通过方案比较，采用直接在原桩基施工用的钢护筒的基础上接高钢护筒，在护筒上设置型钢扁担及千斤顶下放系统，减少了另设支撑门架等工序，达到了节约施工临时设备，快速施工的目的。

3.2经济性指标的优化

根据水上施工的大桥的施工经验和设计分析数据，对于20 m的水深情况，钢套箱的用钢量约为280～320 kg/m2，而通过优化设计，可以控制在250 kg/m2以内。

4　结语

桥梁的施工过程中工序较多，而临时结构的工况又相对较为复杂，尤其是一些细节问题，经常容易被弱化或忽略，因而极易埋下安全隐患。在桥梁深水基础施工中，本文通过介绍模块化设计、施工注意事项，探讨在没有大型设备的情况下，规避大量的交叉施工和重复性施工，大大提高工效，无需水上浮吊等大型设备，就能加快水上施工的速度。对同类型的施工有一定的指导借鉴意义。

[1]中交第二航务工程局有限公司.公路桥梁施工系列手册[M].北京：人民交通出版社.2014.

[2]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

Modular Design and Construction of Deep-water Foundation Temporary Facilities

LI Cai-xia，CHEN Yun-hui

(Guangxi Road and Bridge Engineering Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530011)

The standardized，integrated，and modular design of temporary bridge structure can reduce the risk，ensure the safety and improve the efficiency.Based on the modular design concept of deep-water foundation temporary facilities，this article introduced the design method and construction technology of steel trestle bridge，steel cofferdam and other temporary structures，which has certain reference for similar projects.

Deep-water foundation；Steel trestle bridge；Steel cofferdam；Temporary structure；Modular design

U443.16

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.07.018

1673-4874(2016)07-0069-04

2016-06-15

李彩霞(1980—)，高级工程师，研究方向：公路桥梁隧道施工管理；

陈云辉(1984—)，工程师，主要从事公路桥梁隧道施工管理工作。