斜坡式跨江钢栈桥施工工艺
邓宗仁 明昊田
背景
作为本项目的控制性工程,跨江的梁体结构形式设计为1-64m支架现浇梁+8-48m移动模架现浇梁+(60+96+60)m悬臂浇筑连续梁+8-48m移动模架现浇梁+1-64m支架现浇梁。内河为规划Ⅵ级航道,通航跨径为24m,净高6.5m。跨江钢栈桥的施工作为控制性工程的基础,必须尽早开工,为钻孔桩等下部结构的施工提供作业平台、为各种材料的运输提供道路,为电缆的架设提供依托。
江岸大里程侧有一条河堤路连接县道与栈桥桥头,长约1.5km,宽6.5m,可作为横向便道使用;江岸小里程侧为土路,较窄,需重建后作为横向便道使用,小里程江岸至项目起点共1km,基于此项目提出以下两种方案:
方案一:修建小里程河堤路,素混凝土路面,宽度6.5m,作为横向便道使用,栈桥采用断开形式,预留通航孔。
方案二:小里程侧不设置横向便道,栈桥采用贯通形式,作为纵向便道使用,保证通航段的跨径与净高。
两种方案比选内容如下表:
项目 | 需增加的施工项目 | 材料名称 | 单位 | 数量 | 工期(天) | 安全性 | 备注 |
方案一 | 新建横向便道(长1.5km,宽6.5m)临建混凝土施工 | C20混凝土 | 立方米 | 1950 | 20 | 施工期间需要注意交通导改,避免影响村民通行,发生交通事故。 | 需要与当地政府沟通办理占地手续。 |
方案二 | 通航段(长48m,宽9m)钢栈桥施工 | Q235钢材 | 吨 | 193 | 8 | 水上作业安全风险较大,与标准段施工相同,需要重点把控。 | 需要与航道局沟通办理通航施工手续。 |
因此,通过从经济、工期、安全等方面的综合比选,选择方案二斜坡式栈桥进行施工。
一、施工准备
1、根据地质条件及相关规范,考虑岩层硬度、通航要求、两岸标高等对钢栈桥结构进行设计,通过方案比选得出最优结构,满足结构安全的同时,尽可能地节约成本;
2、保证施工现场“三通一平”,并对拼装场地进行混凝土硬化;
3、做好人员进场的安全技术交底及培训教育;做好机械的日常维护检查。
二、主要人员配备
主要管理人员及作业人员配备见下表。
序号 | 现场职务 | 人员 | 数量 | 备注 |
1 | 现场施工负责人 | 分管副经理 | 1 | |
2 | 技术负责人 | 总工程师 | 1 | |
3 | 技术管理 | 技术员 | 4 | |
4 | 安全管理 | 安全员 | 4 | |
5 | 施工管理 | 领工员 | 2 | |
6 | 现场施工 | 吊装工 | 8 | |
7 | 电工 | 3 | ||
8 | 电焊工 | 12 | ||
9 | 普工 | 20 | ||
合计 | 55 |
三、主要材料与设备配备
3.1 主要材料性能和质量必须满足设计要求,主要材料的规格见下表。
序号 | 材料名称 | 规格 | 备注 |
1 | 螺旋管 | 630*10mm | |
2 | 槽钢 | [20#a | |
3 | 工字钢 | 双拼Ⅰ40a | |
4 | 贝雷梁 | 321型/321加强弦杆型 | |
5 | 工字钢 | Ⅰ20a | |
6 | 钢板 | 10mm厚 | |
7 | 钢管 | 48*3mm | |
8 | 槽钢 | 10# |
3.2 主要设备
主要机具设备见下表。
序号 | 设备名称 | 型号 | 单位 | 数量 | 备注 |
1 | 汽车吊 | 25t | 台 | 2 | |
2 | 履带吊 | SCC800C | 台 | 1 | |
3 | 振动锤 | DZJ90 | 个 | 1 | |
4 | 平板车 | 12m | 辆 | 2 | |
5 | 电焊机 | BX1-400 | 台 | 15 | |
6 | 气割 | 100型 | 台 | 5 |
四、施工工艺流程及操作要点
4.1 施工工艺流程
4.2 操作要点
4.2.1 材料的进场与加工
所有材料的规格、制造工艺必须符合设计和规范要求,并且出具出厂合格证和检验报告。所有材料要进行防腐处理,表面涂刷油漆。
钢管桩接长时焊缝要错开布设,间距不小于 1/8 周长。钢管桩焊缝接口应该全部焊满,焊缝表面应无气泡,最后在钢管对接缝处沿钢管圆周方向贴焊4块150*300*10mm钢板焊接补强。
4.2.2 钢管桩插打
(1)第一跨插打
测量放样出钢管桩的位置,采用履带吊大钩吊住振动锤(在锤头位置系缆风绳),小钩将钢管桩吊起放直,下放振动锤,人工牵动缆风绳,调整夹具位置,使夹具准确牢固夹住钢管桩。打桩过程两人与管桩成直角站立,采用线垂观测,控制管桩垂直度,倾斜度控制在不大于1%。将钢管桩打入地层,打入深度以贯入度和计算入土深度进行双控。两者有异时,以贯入度为准,贯入度控制在2cm/min。
打好第一排钢管桩,将钢管桩切割到设计标高,焊接好钢管桩之间的连接系及剪刀撑,保证桩基础的稳定性。
(2)其余标准跨钢管桩插打
将贝雷片架设于横向分配梁中心,以已架好的贝雷片为基准方向向外依次分别安装2组贝雷片。用吊车将导向架吊装在贝雷梁上,根据图纸计算出需打设钢管桩位置,调节导向架。导向架经复核准确无误后,用螺栓将导向架固定在贝雷梁上,通过在导向架与贝雷片的接触点,加减钢垫板,使导向架始终保持水平。依次向前插打钢管桩。
(3)通航跨钢管桩插打
通航段跨距为24m,履带吊无法直接一步到位,需要先在12m跨距处插打临时钢管桩,设置临时通道,履带吊在临时通道就位进行插打,在通航段贝雷梁安装后,将临时管桩拆除,依次向前施工。
4.2.3 桩顶横梁安装
在钢管桩顶部切割40cm深凹槽,将横梁嵌入凹槽内,并采用周边焊与钢管桩连接。横梁顶部与底部均焊有缀板,横梁底部与钢板之间采用单面角焊缝焊接固定,钢板与钢管桩之间采用双面角焊缝,焊缝高度及宽度满足规范要求。横梁设置限位装置以防移位。
4.2.4 贝雷桁架主梁拼接与安装
贝雷主梁在拼装场地内拼装完成,下垫枕木,用吊车将贝雷逐片吊起,用桁架销子相互连接接长。连接桁架的所有螺栓螺帽必须拧紧,桁架销子穿接到位后必须插好保险销。
主梁安装采用80t履带吊吊装就位。架设贝雷梁时要使梁的3米连接点坐落于垫梁顶部的钢垫板上,保证贝雷梁的受力点与设计吻合。保证所有垫梁上的钢垫板均要与贝雷梁下旋杆采用U型卡锁定,贝雷梁间采用标准0.9米架连接。
斜坡段贝雷片与下弦杆底部相接处采用钢板支垫,钢板下部与承重梁焊接固定,贝雷片下弦杆搁置与钢板上方,贝雷片采用[8槽钢制作而成的限位件进行固定,防止贝雷片下滑与左右偏移。
4.2.5 桥面板铺装
栈桥平台桥面分配梁采用20工字钢。斜坡段分配横梁要焊接限位装置。
分配梁吊装完成后,依次进行定型桥面钢板安装。对于斜坡段的桥面板,为防止车辆在上下坡时打滑,在桥面加焊HRB400直径12mm钢筋作为防滑条,间距20cm。
4.2.6 桥面防护施工
护栏按照设计要求进行焊接安装,完成后涂饰红白相间油漆,并在护栏上适当位置安装警示灯及安全警示标志,电缆敷设于封闭式电缆槽内,每隔50m挂1对救生圈及长绳,两岸各设救生船1艘。
4.2.7 栈桥的拆除
拆除工艺流程:桥面系及附属拆除→贝雷梁拆除→拆除桩顶双拼40a工字钢横梁→拔出钢管桩。采用“钓鱼法”施工,使用履带吊、DZ90型振动锤逐跨拆除栈桥桥面结构、拔除钢管桩基础。
五、钢栈桥的日常管控
5.1 监控量测
1、监测项目包括:栈桥位移变形的监测、栈桥沉降变形的监测。
2、监测点设置于每组主横梁上,两侧各一个,用以反映桩基础的变形情况,全桥共80组横梁,设置观测点160个。
3、变形的监测遵循三定原则,定人、定仪器、定时间,安排专人使用专用仪器按照批复的监控量测方案对栈桥进行监测,保证数据能够准确的反映变形的特征,为数据的分析提供可靠的依据。
4、加强对埋设测点的保护,每次监测前对测点进行检查确认,以防由测点问题干扰变形数据的采集。
5、现场测量及时逐级上报监测情况和问题,并提供切实可靠的数据记录。
5.2 日常检查维护
1、日常检查内容:栈桥、平台钢管桩的冲刷情况、贝雷梁桁片连接销及保险销等处紧固情况、桥面板发生翘曲或损坏情况、贝雷片、横撑、斜撑等构件的各个部位有无损伤、变形、油漆脱落、锈蚀情况等。
2、发现脱扣、悬空状态情况,及时组织人员进行修补;对于栈桥有损伤、变形的部位,加强该部位的监控频次,分析损伤、变形的发展趋势,必要时进行彻底更换;对于锈蚀部分清污后喷漆处理,必要时进行彻底更换;对于焊缝脱开情况,立即组织人员进行补焊;对于桥面板、防滑钢筋、护栏发生翘曲或损坏的部位,及时补焊修复或更换。
3、每月定期一次或洪水、台风过后,检查测量栈桥、平台钢管桩的冲刷情况,如发现冲刷过大的情况,立即组织人员采用抛砂袋、片石的办法进行维护。
4、检查栈桥门禁、救生设备、限载标志、限速标志是否齐全,是否正常使用。
5.3 其他注意事项
通过偏载计算,旋挖钻机走行时偏位控制在0.45m范围内满足受力要求,采取专人指挥及在栈桥桥面画线比照方式进行控制。
六、质量控制
6.1 验收依据
(1)《高速铁路桥涵工程施工技术规程》(Q/CR 9603-2015);
(2)《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB 10752-2018);
(3)《铁路工程测量规范》(TB10101-2009);
(4)《钢结构设计规范》(GB50017-2014);
(5)《装配式公路钢桥使用手册》;
(6)相关的标准图、通用图、参考图和有关设计标准。
6.2 验收程序
按照国家建筑工程有关质量分项的子项要求,参照有关质量评价验收的具体规定,由项目质量员、试验员、项目技术负责人对各具体分项进行检查评价合格后,报监理工程师,由监理工程师(建设单位项目技术负责人)组织施工单位项目专业质量(技术)负责人等进行验收。
对于监理工程师复验结果有不合格的项目,由项目部认真落实整改,合格后再次进行报案程序。
6.3 关键部位质量要求
6.3.1 钢管桩及钢护筒制作验收标准
6.3.2 钢护筒制造允许偏差及验收标准
6.2.3 钢管桩及钢护筒插打验收标准
6.2.4 栈桥上部结构验收标准
(1)型钢、桥面板制作验收标准
①型钢按设计要求截断,断面要平滑,下料长度按照设计要求,其偏差不大于±1cm。
②桥面板为工厂制作标准化模块,其加工尺寸偏差不大于±10mm,宽度误差控制在-5mm 以内。
③栏杆为标准件,其制作要符合设计要求。
④小型构件的外形轮廓清晰、线条直须,无翘曲现象。
(2)贝雷梁、型钢梁、桥面板安装验收标准
贝雷梁、型钢梁安装的允许偏差
桥面板安装的允许偏差
6.2.5 质量保证措施
(1)要求焊工持证上岗,严格控制焊缝质量,加强焊缝检查,工艺必须符合设计和规范要求,确保制造质量。
(2)在钢管接长过程中,要专人检查对接焊缝质量,两桩之间要顺直,且在对接环向焊缝外焊装设计数量的加强板。
(3)贝雷梁在安装过程中,要严格检查每一个螺栓的联结,有损伤的杆件及时更换。
(4)桥面板与贝雷梁组之间的限位应焊接牢固,贝雷梁之间的连接系螺栓应拧紧。栏杆立柱应牢固焊装在桥面板两端预埋件上。
(5)严格控制钢管桩下沉质量
a.打桩前应详细了解现场的工程地质情况,同时做好设备的检查工作,防止打桩过程中出现事故而使施工中断,引起间歇后沉桩阻力增大,导致钢管桩打不到设计标高。
b.钢管桩下沉过程中打桩机应精确定位稳定,以提高钢管桩的定位精度。
c.打桩过程中要经常检查桩身的垂直度,出现贯入度反常、桩身倾斜、位移等异常情况时,要找出原因并停止打桩,待查明原因并进行必要的处理后,方可继续进行施工。
d.在插打过程中定时检测钢管桩的平面偏移和垂直度。
e.打桩时,技术人员应实时观测、记录钢管桩和钢护筒的入土深度及贯入度、锤击数,做好施工记录。
f.以桩底标高及贯入度两项指标同时进行控制,若桩尖标高难以达到设计标高,应及时进行设计复核。
g.水中已沉放的钢管桩按设计要求及时安装桩间连接系,尽量缩短单桩抗水流时间。
七、安全措施
1、所有水上作业人员均配备安全帽、救生衣、防滑胶鞋、安全带等安全防护用品,保证施工和人身安全。
2、遇4级以上风力天气,停止管桩打设工作,遇风力5级以上时停止一切水上作业,所有水上设施采取有效措施保护和固定。
3、钢栈桥施工过程中要加强检查验收,由于施工环境较差、连接节点较多,要确保每个连接节点的可靠性与安全性。
4、钢栈桥成桥使用过程中,要定期对栈桥进行检查、维修,重点观测桥梁基础沉降,及时对栈桥进行加固整修,以保证栈桥的使用安全。
5、在两侧桥头设置安全标识:栈桥两头设非施工车辆禁止驶入警示牌、限速5km/h、限重140t、两辆满载罐车不允许同一桥跨超车。
6、安排专人负责指挥栈桥车辆通行及施工作业。未经允许严禁与施工无关的人员到栈桥上参观、游玩。栈桥设置为双车道,但履带吊工作时任何车辆不允许出现在同一跨上。
7、在通航孔上、下游迎船一面的两侧桥墩各垂直安装3盏桥柱灯(共12盏),灯质为绿色定光。每一侧桥柱专门设置有供桥梁维护用爬梯通道,航标灯维护人员可从此通道对航标灯进行维护。
八、环保措施
1、施工前项目部组建环境保护小组,设专职负责人。
2、对所有参建员工进行教育,提高保护意识,把学习和教育贯穿到工程施工的始终,使所有员工明确环境保护的重要性。
3、做好栈桥搭设及使用过程中杂物、垃圾的处理措施,集中将杂物、垃圾打堆运至岸上,确保杂物、垃圾不抛入航道中。
4、项目部定期派专人清理栈桥上杂物、垃圾。
5、项目部环境保护小组定期开展环保检查,及时处理破坏环境的行为。
6、开工前组织全体员工进行生态资源环境保护知识的学习,增强环保意识,保证环保工程质量,采取有效措施,使施工过程对生态环境的损害降低到最低程度。施工期不影响当地道路和交通设施的使用,不影响群众的通行,不影响当地居民的生活和工作。
7、施工用地统筹规划,合理布置。生产生活设施均应布置在用地线以内,尽量不破坏原有植被,不随意砍伐树木,并在其周围植草或植树绿化,创建优美环境。
8、做好生产、生活的卫生工作,保持工地整洁,定时打扫,垃圾定点存放,定期运到环保部门指定的位置,定点投药,防止蚊蝇鼠虫滋生传播疾病。
9、在施工前做好各类市政管线的调查,施工中做好防护,防止施工破坏管线,并对施工影响范围内的管线进行监测,发现过量变形,及时采取加固措施。
10、爱护和保护现有文物古迹,发现地下文物,保护现场,及时上报。
11、严格履行各类用地手续,按规定的施工场地组织施工,不乱占地、不多占地。
本文作者为中铁北京工程局(天津)工程有限公司广湛铁路项目部员工。
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