装配式钢栈桥及钢平台施工关键技术

李灵

摘要：钢栈桥及钢平台在桥梁、码头等水中构筑物的施工领域运用非常广泛，本文以中交二航局宁高项目6.5公里钢栈桥及215座钢平台施工为背景，将原有设计方案优化成装配式钢栈桥，总结了装配式钢栈桥及钢平台施工经验，为类似工程提供参考。

Abstract： Steel trestle and steel platform are widely used in the construction field of bridge， wharf and other underwater structures. This paper takes the construction of Ninggao project 6.5km steel trestle and 215steel platform of CCCC Second Harbour Engineering Company as the background， optimizes the original design scheme into assembled steel trestle， summarizes the assembled steel trestle and steel platform construction experience， to provide a reference for similar projects.

关键词：装配式；钢栈桥；钢平台；关键技术

Key words： assembly；steel；steel platform；key technology

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）30-0083-03

0 引言

传统的钢栈桥一般采用上承式结构形式，这种形式的钢栈桥由于钢管桩采用平联进行焊接保持横向的整体性，质量控制和现场操作难度都较大。而装配式钢栈桥，在装配工艺上采用了钢管桩相应位置设置平联，保证了结构的整体性，从结构上完成了技术优化；其次，在施工过程中，能完成面板和贝雷梁安装的快速化；第三，在钢栈桥面板上采取了在工厂化进行加工的模式。有效地控制了施工质量。保证了钢栈桥的整体性，提高了功效。

1 工程背景

南京至高淳新通道工程是南京放射性主通道之一，是南京至高淳快速联系通道，是区域综合运输走廊的重要组成部分，同时也是区域城镇发展轴的重要支撑。路线起于溧马高速公路的将军路互通，终于239省道。路线全长约44.6km，其中跨越石臼湖段路线全长约12.617km。项目部主要负责石臼湖特大桥北引桥部分，起点桩号为K23+812，终点桩号为K31+348，共计7.536公里，其中路基段长度为1086m，桥梁长度为6450m。主要包含钻孔灌注桩914根，柱式墩下部结构215排，上部结构主要为30m跨径装配式预应力混凝土连续箱梁1731榀，以及湖区段的蓄水池。临时工程包含6500m长8m宽钢栈桥及215座钢平台。

2 原设计方案

2.1 设计方案

栈桥为上承式结构形式，栈桥下部管桩全部采用Φ600*10规格钢管桩。每跨设计为15m，每排3根钢管桩。主栈桥每排钢管桩的横向间距为3.2m，钢管桩横向剪刀撑采用[22a槽钢交叉焊接栈桥下部结构采用双拼工40型钢；15m标准跨栈桥上部结构主桁架采用321型装配式公路钢桥桁架，栈桥设置8道桁架片，间距为90cm+130cm+90cm+130cm+90cm+130cm+90cm；桥面系为钢结构桥面，桥面系横向分配梁采用I25a工字钢间距75cm铺设，I25a工字钢与贝雷片用U型螺栓连接，I25a工字钢上纵向间距30cm铺设I12工字钢，面板用10mm花纹钢板满铺供车辆通行，如图1所示。

2.2 存在的问题

由于钢管桩采用平联进行焊接保持横向的整体性。在实施过程中首先[22a槽钢与节点板进行焊接，然后节点板再与钢管桩进行焊接。焊接需采用满焊。且由于钢管桩在打设过程中出现程度大小不同的偏位，平联要进行大小不同的调节。因此平联下料长度经常发生变化。且焊接质量受到工人水平的高低波动比较大，检查非常不方便。质量控制难度较大。在支栈桥拆除的过程中要进行氧气切割，切割过程中对钢管桩损坏非常大。在施工过程中需要众多设备进行配合，人员现场操作困难大。

3 装配式钢栈桥方案

栈桥的总体结构形式不发生变化，同样为上承式结构形式，栈桥下部管桩全部采用Φ600*10规格钢管桩。15m每跨下部结构为单排桩，每排3根Φ600*10钢管桩；栈桥下部结构横梁采用双拼I40a工字钢。栈桥上部结构主桁架采用321型装配式公路钢桥桁架，栈桥设置8道桁架片，间距为90cm+130cm+90cm+130cm+90cm+130cm+90cm。桥面系为钢结构桥面，桥面系横向分配梁采用I25a工字钢间距75cm铺设，I25a工字钢与贝雷片用U型卡进行连接，I25a工字钢上纵向间距30cm铺设I12工字钢，面板用10mm花纹钢板满铺供车辆通行。为确保栈桥在使用过程中的稳定性及防止型钢受热变型，在15m跨段每7跨设置一组制动墩并设置20cm伸缩缝，如图2所示。该方案中重点研究的装配式工艺为：

①钢管桩相应位置设置平联，在每根钢管桩位置设置抱箍将剪刀撑与钢管桩进行连接。抱箍采用专项设计，通过八字形的斜插销采用锤击即可将抱箍与钢管形成可靠连接。为保持平联之间距离的调节，中间的平联采用大钢管套小钢管的结构型式，固定通过三角形斜插销锤击进行固定，如图3所示。由于钢管桩和平联在空间上存在扭曲，在装配式工艺设计上特别采用了球状体对平联和钢管桩的空间扭曲进行调节，球状体通过螺栓连接进行固定确保结构的整体性。

②对贝雷梁与上面的25#工字钢通过U型卡进行固定。在贝雷梁安装完成后需将工字钢与贝雷梁进行有效连接。一般通常做法是采用U型骑马螺栓进行连接。项目研发小组设计了一种U型卡代替了U型骑马螺栓进行贝雷梁与工字钢的连接。事实证明U型卡能有效固定工字钢与贝雷梁的连接，提高了钢栈桥安装的工效。

③桥面板的设计。研发小组为提高上部结构安装工效，提出将纵向分配梁与桥面板焊接在一起进行整体吊装。另外考虑整个栈桥拆除的方便合理划分了桥面板的设计尺寸，确保安装过程和拆除过程简便，便于现场操作。

4 优化技术分析

4.1 斜撑、平联的装配化、标准化

平联设计是装配式钢栈桥工艺的核心工艺，通过该种工艺实现了钢栈桥及平台下部结构的平稳连接。它改变了传统的焊接工艺通过铰接或栓接保证了结构的稳定性。在设计过程中考虑了钢管桩在施工过程中导致的上下，左右，前后位置的偏位的情况而进行的连接。该结构的巧妙之处在于能够在三维空间内适应桩基的偏位。在长度方向上，通过管径273的无缝钢管插入管径253的无缝钢管，可调节距离可达1m，公管和母管固定采用三角锲形块通过摩擦力进行固定。平联通过抱箍连接在钢管桩上，抱箍采用壁厚16mm的半圆形钢板，一侧采用轴销将两块半圆型钢板通过连为一体，另外一侧采用八字形的斜插销将两块半圆体夹在一起。抱箍摩擦力的大小主要通过八字形插销外力作用保证抱箍与钢管的压力来保持。平联与抱箍的连接采用球状体，球状体外侧采用球状外壳将球体包裹住，待角度调整好后采用螺栓将球状外壳与球体进行夹紧连接。采用球状体的主要作用是调节钢管桩在空间上的偏位，角度调节范围较大，能适合现场工况的要求。

4.2 面板系统与贝雷梁连接的快速化

U型卡主要是连接贝雷和I25的连接件。在实际施工过程中一般通常采用骑马螺栓进行连接。但在实施过程中骑马螺栓需要人在底部进行连接，操作空间有限，另外在由于骑马螺栓需占用更大空间位置，即把贝雷的竖向节点位置占用了，导致面板的受力无法传输至贝雷竖向节点，从而导致对贝雷受力不利。U型卡采用厚度为14mm厚的钢板制作而成，主要是利用U型卡与贝雷下杆的压力进行连接。在面板安装完成以后立即采用U型卡连接面板系统和贝雷，人工用锤将U型卡敲入到贝雷和I25的连接处点焊即可。

4.3 面板系统的模块化、装配化

在钢栈桥结构中面板是直接承受荷载作用的一个重要部件。面板上部主要铺设10mm后花纹钢板来承受荷载反复作用。通常的设计是面板通过焊接在底部的主梁和次梁上。施工次序为先主梁I25按照间距进行铺设，然后在I25上铺设I12.5，I12.5与I25采用点焊连接，面板钢板铺设在I12.5上，同样采用点焊连接。在施工过程中由于反复行车荷载作用导致焊缝进行脱裂。另外在钢平台进行拆除过程中由于分部位进行拆除导致拆除导致功效不高。为此在钢栈桥面板上采取了在工厂化进行加工的模式。即把面板设计成8m*2.98m面积大小的小块。该小块在后场进行加工焊接，质量较能控制。在施工桥面板时直接将主梁和次梁及面板连为一体，在贝雷安装完成后直接将面板和主梁一体整体吊装，提高了功效。

5 结束语

宁高新通道程通过探索优化，将焊接式平联及斜撑进行了改造，经过相关的科研开发等活动研究出了具有装配式工艺的临时钢栈桥及钢平台工艺，并大量应用于实际施工生产活动中去，取得了良好的效果。装配式钢栈桥及钢平台施工工艺应用，宁高新通道及城际轨道二期工程基础施工取得了成功，临时钢平台周转快速便捷，为项目的基础施工赢得了工期和效益，保证了施工质量和结构安全。

通过装配式工艺研究，解决钢栈桥的快速周转问题，提高施工功效。装配式钢栈桥的大规模使用，解决了在焊接工程中出现的质量不稳定等相关问题，将现场焊接改为工厂化集中焊接，提高了工程质量。有效减少钢管桩的破损，保证材料的周转效率。

通过装配式钢栈桥及钢平台施工工艺在宁高城际轨道二期工程石臼湖特大桥的施工，成功解决了在特大桥桥梁施工过程中临时钢平台的周转功效低下的难题，为特大型桥梁在基础施工节省大量周转材料的投入提供了成功的经验。

参考文献：

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