裸岩地质钢栈桥防洪加固施工技术_楼政权.pdf

建筑施工第44卷第12期2979裸岩地质钢栈桥防洪加固施工技术楼政权 崔凤杰 陈慧娜 李子豪 任鹏霏浙江中天恒筑钢构有限公司 浙江 杭州 310008摘要：以云碧峰景观桥项目钢栈桥施工为主要研究对象，介绍裸岩地质钢栈桥防洪加固施工技术，通过钢管桩定位装置进行精确定位施工，钢管桩第1道平联采用可承受竖向荷载的钢梁，将主横梁架设于第1道平联上，留出桩上口，利用非暴雨、台风季节同步进行引孔加固及后续材料运输，提高施工工效。钢管桩底部通过引孔加固施工将钢筋混凝土灌注桩锚固嵌入岩层，实现钢栈桥暴雨季节防洪加固。云碧峰景观桥项目钢栈桥施工效果良好，可供同类工程借鉴。关键词：裸岩地质；防洪加固；钢栈桥；钢管桩定位装置中图分类号：TU997 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2022)12-2979-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2022.12.048Construction Technology for Flood Control Reinforcement of Steel Trestle in Bare Rock GeologyLOU Zhengquan CUI Fengjie CHEN Huina LI Zihao REN PengfeiZhejiang Zhongtian Hengzhu Steel Structure Co.,Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310008,ChinaAbstract:Taking the construction of steel trestle of Yunbifeng Landscape Bridge Project as the main research object,the construction technology of flood control and reinforcement of steel trestle in bare rock geology is introduced.The precise positioning construction is carried out through the positioning device of steel pipe piles.The first horizontal connection of steel pipe piles adopts steel beams that can bear vertical loads.The main beam is erected on the first horizontal connection,leaving the upper opening of the pile.The hole leading reinforcement and subsequent material transportation are carried out synchronously in non rainstorm and typhoon seasons to improve the construction efficiency.The bottom of the steel pipe pile is anchored and embedded into the rock stratum through the hole leading reinforcement construction,so as to realize the flood control and reinforcement of the steel trestle in the rainstorm season.The construction effect of the steel trestle of Yunbifeng Landscape Bridge Project is good,which can be used as reference for similar projects.Keywords:bare rock geology;flood control reinforcement;steel trestle;steel pipe pile positioning device1 工程概况1.1 工程概况云碧峰景观桥主桥跨越江西省上饶市信江河，为钢桁连续刚构桥，跨径布置为（6512065）m，桥梁全长250 m。桥梁横向分3幅布置，包括车行桥及东、西两侧辅桥，车行桥桥宽8 m，东西两侧辅桥桥宽均为4.5 m。主桥上部结构采用空间变高钢桁结构，主桁架采用三角形桁架，车行桥与东、西辅桥间通过上、下平联连接。主桥主墩为网状钢支腿墩，边墩为混凝土柱长墩。云碧峰景观桥上游布置一座9 m宽主栈桥，下游布置一座6 m宽主栈桥，2座主栈桥之间布置9 m宽支栈桥，支栈桥旁搭设施工平台。主栈桥上设置2台80 t双钩龙门吊（图1）。120 000M07M08图1 云碧峰景观桥钢栈桥现场布置示意随着我国交通建设的不断拓展，跨越大江、大河的水上桥梁大量涌现1，许多桥梁在建设时，常遇江河水量丰富、水系发达，在暴雨多发季节风力、水流大的问题。钢栈桥是水上施工时作为物资、设备运输、人员通行的临时桥梁设施，可以将水上施工变为陆上施工，可提高施工效率，降低安全风险2。然而，在钢栈桥施工时，部分桥段施工区域河道河床无覆盖层，钢栈桥施工时钢管桩入岩深度不足，稳定性差，遇暴雨季节洪水冲击时，存在较大的倾覆风险。在水位变化较大区域，钢管桩部分桩身位于水下，钢管桩难以精准定位、施工。因此，施工中的防洪问题是钢栈桥施工质量的关键3。作者简介：楼政权（1980），男，博士，高级工程师。通信地址：浙江省杭州市临安区青山湖街道鹤亭街520号（311305）。电子邮箱：收稿日期：2022-08-26市政工程MUNICIPAL ENGINEERING202212Building Construction29801.2 水文桥位区主干河流是信江，河水量丰富，多年平均流量188.9 m/s，在上饶市历史最高洪水位69.14 m，历史最低水位60.32 m。枯水期现场勘测水面标高在64.50 m左右，水深0.83.7 m，水流流速较缓。本区内多年的平均降雨量为1 944.2 mm，降雨量年内分配极不均匀，雨量主要集中在46月份，占全年降雨量的50%左右，日最大降雨量为159.3 mm，56月一般是大雨或暴雨的多发季节，降水强度大且连续，常引起江河水位猛涨。1.3 地形地貌桥位区主要属河流阶地地貌，地势平坦开阔，水域丰富。信江河水面宽约260 m，河床地表水下地形变化较大，水深变化可达3 m以上。桥位区第四系冲积层发育，植被覆盖率较差。2 重难点及应对措施2.1 重难点分析1）桥位区信江水位较深，且水下地形变化较大，水深变化较大，部分桩身位于水下，钢管桩难以定位，钢管桩垂直度难以测量、施工。2）桥位区地形变化较大，且河床多为裸岩地质，植被覆盖率较差。部分区域钢管桩施打难度大，打入深度浅，在暴雨多发季节，钢管桩无法抵抗洪水冲击，无法满足栈桥基础的受力要求。3）水域内钢栈桥施工时受到暴雨、裸岩地质等自然条件的制约，施工时效低，对后续桥梁主体工程的施工造成较大影响。2.2 应对措施针对桥位区施工重难点，采取的应对措施主要如下：1）钢管桩插打时采用钢管桩精准定位装置。可以将水下复杂环境的定位测量作业转换至水上作业面定位测量，定位精准，无需额外搭设平台，操作简单，可以降低施工成本。2）钢管桩第1道平联采用可承受竖向荷载的工字钢梁。将贝雷架底部主横梁避开桩顶放置于钢管桩第1道平联钢梁上，留出钢管桩上口以便引孔，利用非暴雨、台风季节，先形成钢栈桥，而后同时进行材料设备运输和引孔加固施工，既保证了施工工序的独立性，也大幅提高了施工工效。3）钢管桩桩底采用钢筋混凝土灌注桩嵌岩锚固4-5。对打入深度不足、难度大的钢管桩，采用冲击钻对钢管桩进行引孔加固施工，可以在钢管桩底部形成钢筋混凝土灌注桩并嵌入岩中形成稳固桩体，材料用量小，可有效抵抗洪水冲击。3 栈桥设计3.1 栈桥形式云碧峰景观桥9 m宽主栈桥钢管桩采用630 mm 10 mm钢管，钢管柱之间平联、剪刀撑等连接系采用单根20a#槽钢，结构之间采用焊接连接。主横梁采用双拼45a#工字钢。主横梁放置于圆管侧面第1道平联钢梁上，第1道平联钢梁采用45a#工字钢，第1道平联钢梁下部斜撑采用140 mm6 mm圆管。贝雷片采用普通321型贝雷片，贝雷片上部分配梁采用25a#工字钢，间距为300 mm，桥面板采用花纹钢板。栈桥上布置70 kg钢轨作为龙门吊轨道（图2、图3）。主横梁分配梁钢管桩钢轨斜撑 平联、剪刀撑第1道平联钢梁贝雷片图2 钢栈桥立面示意花纹钢板分配梁钢轨平联、剪刀撑贝雷片主横梁第1道平联钢梁钢管桩图3 钢栈桥断面示意3.2 技术参数栈桥设计控制荷载为：45 t罐车、100 t履带吊、2台80 t龙门吊。考虑车辆通行和经济性，按9 m宽布置。水流流速2 m/s。栈桥顶面标高设计为74.5 m。栈桥设计车速为15 km/h。3.3 栈桥计算3.3.1 荷载组合主栈桥上部荷载包括2台80 t龙门吊、100 t履带吊、罐车等，采用70 kg钢轨。栈桥各状态下的计算工况见表1。表1 栈桥各状态下的计算工况计算工况荷载分类恒载活荷载其他可变荷载罐车浇筑结构自重罐车荷载水流力、风荷载履带吊吊装结构自重100t履带吊水流力、风荷载龙门吊吊装结构自重2台80t龙门吊水流力、风荷载楼政权、崔凤杰、陈慧娜、李子豪、任鹏霏:裸岩地质钢栈桥防洪加固施工技术建筑施工第44卷第12期2981按荷载效应的基本组合进行荷载组合，主要如下：1.3恒载1.5活荷载。1.3恒载1.5活荷载1.50.6风荷载1.50.6水流力。1.3恒载1.5风荷载1.5水流力。1.35恒载1.40.7活荷载1.40.6风荷载1.40.6水流力。1.3恒载1.50.7活荷载1.5风荷载1.5水流力。3.3.2 上部结构计算通过Midas软件建立模型，采用有限元法对9 m宽主栈桥进行计算。栈桥跨度为12 m，采用间距3 m双排桩，取其中3联进行计算，最不利计算结果如图4、图5所示。图4 应力比计算结果图5 合位移计算结果 通过Midas软件计算得到最大应力比为0.9161.0，满足规范要求。通过Midas软件计算得到合位移为23.992 mm，位移比1/630，满足规范要求。3.3.3 下部结构计算通过有限元法得到，钢栈桥钢管桩桩底最大轴力标准值为656 kN。根据钢管桩竖向承载力验算6，钢管桩厚度10 mm，桩最大计算长度L15 m，计算得长细比L/i68.42。查轴心受压构件稳定系数表，得0.849，A194.78 cm2。钢管桩竖向承载力PA2315.1 kNP656 kN，满足要求。根据钢管桩入土深度验算，在最不利土层下桩位，按打入-1全风化砂砾岩层，打入桩长15 m、入土深度2.8 m计算，其余桩位入土深度按实际地勘考虑。振动沉桩对桩侧摩阻力影响系数取1.1。考虑土塞效应，当敞口管桩hb/d5时，p0.16 hb/d0.711，桩顶截面面积Ap0.311 m2。经计算，钢管桩单桩受压轴向承载力容许值为1 173 kN656 kN，满足要求。施工过程中，钢管桩入土深度按3 m控制。4 栈桥施工4.1 施工工艺流程裸岩地质钢栈桥防洪加固施工工艺流程如图6所示。初始钢管桩测量、定位施工初始段贝雷架测量定位和搭设悬挑延伸段的贝雷架测量定位和搭设钢管桩定位装置安装钢栈桥是否全部安装完成裸岩区钢管桩施工两侧贝雷架及分配梁安装、桥面板铺设钢管桩平联、剪刀撑施工主横梁架设栈桥防护安装引孔加固施工是否图6 裸岩地质钢栈桥防洪加固施工工艺流程4.2 施工方法4.2.1 初始钢管桩测量、定位施工利用全站仪对位于岸边的初始钢管桩进行测量定位，并用液压振动锤将钢管桩打入设计位置，施工完成后进行复测，若偏差过大，则应进行调整或重新施工，保证初