１８８ 西部探矿工程 ２０１１年第３期 山区深水河流栈桥设计与施工 杨进华 （中铁二局二公司，四川成都６１００３１） 摘要：通过成渝环线（Ｇ９３高速）绵遂高速梓江大桥水中基础工程的施工，对山区深水河流水中栈桥 施工技术进行了探讨，提出了技术方法和技术措施。 关键词：绵遂高速；梓江大桥；钢栈桥；设计与施工 中图分类号：Ｕ４４２．５文献标识码：Ｂ文章编号：１Ｏ０４—５７１６（２Ｏ１１）０３～０１８８—０３ １工程概况 上述土层的摩擦力均按ｒ＝２５ｋＮ／ｍ２取值；有５个墩位 绵遂高速为成渝环线绵阳至遂宁段，北起绵阳，沿 于水中，与河面斜交，长约２４０ｍ。综合考虑施工时间、 涪江而行，线路多次跨越山区河流。梓江大桥为跨梓江 水文地质及山区河流受上游影响情况，常年频发洪水， 而设，位于螺丝池电站回水区内，最大桥高４２ｍ；水中墩 常年洪水位３４４．２８ｍ（调查资料，每年频率为３次左 采用 ２２０ｃｍ钻孑Ｌ灌注桩基础，双柱式变截面墩。 右），设计资料百年洪水位为３４７．４０ｍ。由于此桥施工 梓江由Ｎ向Ｓ流过桥区，汇人ｌｋｍ外的涪江，河床 需保证全天候正常进行，设计栈桥行车桥面标高确定为 宽阔平缓，桥位处河面宽约２００ｍ，水深１１．０￣１５ｍ。河 ３４５．０ｍ，比常年洪水位高０．７２ｍ。内陆地区风力不大， 流平时流速缓慢，约０．７ｍ／ｓ，但在洪水季节、螺丝池电 风荷载不予计算；由于水流作用在钢管桩上，落差不大， 站开闸放水时，流速可达到３．５ｍ／ｓ，洪水期问最大流速 上部结构分析中，不考虑水力影响。 ６．６ｍ／ｓ。设计百年洪水位３４７．４０ｍ，常年洪水位 ３４４．２８ｍ。梓江由众多小溪流汇合而成，并蛇形于山丘 间，全长３２１ｋｍ，受雨水供给大，一般洪水涨落可达４ｍ， 增加了水中墩深水基础施工难度。 水中桥址区域地质为第四系松散堆积层主要为坡 残积粉质粘土，冲洪积粉质粘土、淤泥、砂土及卵石，覆 盖层厚０～７．２ｍ不等。河床中间主要为卵石覆盖层下 卧中风化泥质粉砂岩。本桥拟采用搭设钢栈桥通道及 平台施工桩基及墩柱。 ２钢栈桥及平台设计 栈桥设计荷载采用汽一２Ｏ级车队、６０ｔ履带吊车、 ８ｍ３混凝土搅拌运输车（满载）。汽车及混凝土搅拌运 输车活载计算时采用荷载冲击系数１．３及偏载系数 １．２，钢管桩按摩擦桩设计。 ２．１钢栈桥结构型式（图１） 图１钢栈桥横截面结构型式 根据现场调查及图纸资料，梓江大桥位于梓江螺丝 池水库回水区内，根据现场调查实测，并结合设计资料， 设计参数： 水深为１３￣１５ｍ，其下为２～５ｍ卵石河床层，计算时， 栈桥跨距：５．５ｍ跨度布置；基础： ８２０ｍｍ ｘ ＊收稿日期：２０１０－０５—０５ 作者简介：杨进华（１９７０－），男（汉族），四川眉山人，工程师，现从事路桥工程设计及施工管理工作。 ２０１１年第３期 西部探矿工程 ２．２钢栈桥设计计算 ２．２．１荷载布置 １８９ １０ｍｍ钢管桩，最大深度２７ｍ，自由段最大深度２０ｍ；横 桥向２．２ｍ间距，顺桥向５．５ｍ间距布置；桩顶横梁：２× Ｉ４５ｂ型工字钢（每墩布置２根）；纵向主梁：Ｉ３２ｂ型工字 梓江栈桥的钢管桩基础按５．５ｍ间距布置，纵梁搭 钢，横桥向布置间距０．３ｍ，每跨顺桥向共布置２１根。 为加强栈桥的稳定性，桥墩钢管纵横向均采用［１８槽钢 连接成整体；桥面防滑钢板：１０ｍｍ厚花纹钢板；桥面总 台结构型式与栈桥一致，比栈桥间距小。 接５０ｃｍ，横纵梁受力计算按简支梁进行。主要计算上 部恒载：Ｉ４５ｂ工字钢桩顶横梁、单根Ｉ３２ｂ纵向主梁、防 滑钢板桥面；活载：栈桥上重载主要为６０ｔ履带吊车及 ¨啪可Ⅱ 履一纵＿日市一，Ｔ， 丌 ｒ■：广 ：Ｌ＿ 工 Ｌ ，；． １一 宽度：６．０ｍ。设计行车速度：不超过１０ｋｍ／ｈ。栈桥平 砼罐车（满载），考虑１．３的冲击荷载系数，荷载布置如 图２、图３所示。 加一，Ｔ ¨．．●Ｌ 工 履带吊横向总重力压力７８０ ｋＮ 条Ｉ４５ ｎ ．卜—＿ ＼、 ，● ／ 一－Ｌ Ｌ 恒栽５ Ｉ： Ｌ＿＿．一生 ｍ＿一 ｊ， 图２履带吊荷载布置图 前轴重力１２７．９ ｋＮ 后轴重力２５５．８ｋ 轴重２２５ｓ． ｋＮ 图３满载罐车荷载布置图（车重２０ｔ，８ｍ３混凝土１９．２ｔ，考虑１．３的冲击荷载） ２．２．２纵梁受力验算 ２．２．２．１纵梁最大剪力计算 压力最大，此时Ｉ３２ｂ工字钢纵梁承受最大剪切力ＱＴ 一１３０．２ｋＮ＝１３０２００Ｎ。 （１）履带吊作用时的最大剪力计算：栈桥纵粱最不 利剪力是履带吊居于桥跨一侧位置（即该处支反力最 大），由于纵粱横桥向间距为０．３ｍ，则无论如何行驶，都 能保证每条履带作用在２根Ｉ３２ｂ工字钢纵梁上，纵梁 查路桥计算手册，得Ｉ３２ｂ工字钢截面特性数据： Ｉ３２ｂ工字钢最大剪切应力为３５．８ＭＰａ－￣［ｒ］一８５ＭＰａ。 ２．２．２．２纵梁最大弯矩计算 （１）履带吊作用时的最大弯矩计算：由于按简支模 型计算，履带吊处于跨中位置时，跨中弯矩最大，由于荷 载均匀、对称布置，Ａ、Ｂ点的支反力相等，跨中弯矩为： Ａ 一１７９．１ｋＮ・ｍ。 按简支受力进行计算。单根Ｉ３２ｂ工字钢纵梁承受的最 大剪力：Ｑ一１３０．２ｋＮ。 （２）满载砼罐车作用时的最大剪力计算：栈桥纵梁 受力最不利位置是罐车整车位于５．５ｍ跨内、后轴位于 桥跨一侧的位置，由于纵梁横桥向间距为０。３ｍ，罐车前 后轮着地宽度为２×０．３ｍ，则保证罐车无论怎么行驶， 单侧轮胎都能作用在２根Ｉ３２ｂ工字钢纵梁上，考虑１．３ 的冲击荷载，纵梁按简支受力进行计算，最大剪力Ｑ一 １２６．９ｋＮ。 （２）满载砼罐车作用时的最大弯矩计算：Ｍ中一 １５１．２ｋＮ・ｉｎ，则：最大弯矩 ‰一１７９．１ｋＮ・Ｉｎ。 ＝Ｍｌ申：１７９．１ｋＮ・ｍ≤２６６．５４ｋＮ・ｍ ２．２．３桩顶横梁受力验算 钢管桩横桥向等距离布置３根，间距２．２ｍ，每墩上 并排布置２根Ｉ４５ｂ工字钢桩顶横梁，横梁（单根）主要 承受荷载为：Ｉ４５ｂ工字钢最大剪切应力为６７．８ＭＰａ％ 根据以上计算可知，履带吊在桥跨一侧时，产生的 １９Ｏ ［ｒ］一８５ＭＰａ。 西部探矿工程 ２０１１年第３期 ２．２．４栈桥钢管桩稳定性验算 （１）栈桥钢管桩单桩桩顶最大荷载（横桥向中间根， 其分配系数０．４２８：Ｎ＝３６７．５ｋＮ。 （２）钢管桩采用 ８２０ｍｍ×１０ｍｍ螺旋钢管，钢管 桩最大深度２７ｍ，从剪刀撑下端到河床最大高度按 ２０ｍ，按２０ｍ偏心受压杆件计算（两端绞支）。则 一 ｐＡ＋Ｍ／Ｗ＝５１．３ＭＰａ＜Ｅａ］－－－１４５ＭＰａ。 ２．２．５桥面框架整体计算 当横向分配工字钢和纵向主梁工字钢通过焊缝连 接为整体后，桥面上的荷载在纵向主梁工字钢Ｉ３２ｂ上 的分配不是简单的通过几根承受，这时可将该５．５ｍ桥 跨结构用梁格模拟进行计算（注意：横向分配梁必须与 纵向主梁焊接），计算模型如图４所示。 图５钢管桩结构模型 计算结果显示，最大应力为３３．３ＭＰａ。 ３施工工艺 栈桥施工主要由基础螺旋管振打、纵横梁架设、桥 面铺装及栏杆施工几部分。采用履带吊（或５０ｔ吊车） 逐跨插打法、钓鱼法施工。 ４施工安全 （１）制定栈桥交通管理办法，加强日常维护。 （２）栈桥严格按设计间距及钢管桩入土深度施作， 纵横向采用剪刀撑焊接成整体并定期检查焊接。 图４框架结构模型 （３）长期观测栈桥基础钢管桩的冲刷情况，尤其是 洪水过后，对于超过栈桥设计参数警戒位置的区域采取 抛砂袋或片石进行维护。 （４）严禁两辆重车在同一跨行驶。 （５）水位达到３４４ｍ时，停止一切作业。 ５结束语 整体计算，单桩最不利状态是履带吊的一侧作用在 桩顶时，此时单桩最大组合内力为Ｐ一＝６５４ｋＮ。 ２．２．５钢管桩整体结构检算 将用槽钢相连的钢管桩作为一个整体进行计算，桩 长取为２７ｍ（按最深桩计算），下端铰接，上端通过型钢 连接，每根桩顶作用Ｐ～＝６５４ｋＮ的荷载，计算模型如 图５所示。 本栈桥在使用过程中，经历了“８．２”２０年一遇洪 水，个别焊接槽钢、螺旋管被冲毁，其栈桥主体未受到影 响，在类似工程中，应特别注意构件焊接质量。 （上接第１８１页） 通过北京地铁四号线黄庄一中关村区间隧道施工 的实践证明，在中粗砂、卵石、粉土及粉质粘土等地层中 施工地铁暗挖隧道时，采用上下台阶预留核心土法开挖 施工具有技术成熟、经济性好、安全性高、质量易控制、 开挖进尺和格栅拱架纵向间距，起拱线位置设置一道工 字钢临时横撑，开挖后及时封闭隧道，进行初期支护背 后充填注浆，有效控制了桥基沉降。开挖通过后天桥最 大沉降仅为９．６２ｍｍ。 ５结束语 监控简易快捷有效等优点，值得在同类地质条件下的地 铁暗挖隧道施工中进行推广。