深水基礎臨時設施模塊化設計與施工

李彩霞，陳云輝

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西　南寧　530011)

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深水基礎臨時設施模塊化設計與施工

李彩霞，陳云輝

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西南寧530011)

對橋梁臨時結構實行標準化、集成化、模塊化設計，可降低風險，確保安全，提高效益。文章基于深水基礎臨時設施模塊化設計思路，介紹了鋼棧橋、鋼圍堰等臨時結構的設計方法與施工工藝，對類似工程有一定的借鑒意義。

深水基礎；鋼棧橋；鋼圍堰；臨時結構；模塊化設計

0　引言

廣西地表水量豐富，徑流量的季節(jié)變化大，汛期較長，如西江、潯江，出現(xiàn)汛期的時間一般在夏秋季節(jié)，對于此流域的跨江、跨河橋梁工程施工，將會帶來較大的季節(jié)性環(huán)境的影響。廣西大部分河流無法滿足大型浮吊吃水深度要求，因此無法大面積開展水上大型化施工，因此在棧橋、平臺等設計用鋼量一般會比較大。如何高效、快速地完成水下結構的施工，成為嚴重制約工程進度的關鍵所在。目前國家尚未出臺臨時結構相關規(guī)范，如何實現(xiàn)橋梁臨時結構的標準化、集成化、模塊化設計，以降低風險，確保安全，提高效益，一直都是施工企業(yè)所探尋的。本文主要圍繞鋼棧橋、鋼圍堰等臨時設施如何進行模塊化設計進行論述。

1深水基礎施工之臨時設施模塊化設計思路

公路橋梁臨時設施是指為滿足公路橋梁建設需要而修建和布置的非工程實

體結構的各種臨時性簡易結構和設施。對于橋梁深水基礎施工，一般包括鋼棧橋、鋼平臺、鋼圍堰等主要臨時結構，本文主要介紹鋼棧橋、鋼圍堰的模塊化設計思路。

1.1設計原則

設計遵循以下基本原則：

(1)功能性原則；

(2)合理性原則；

(3)經濟性原則；

(4)協(xié)調性原則；

(5)臨時性原則。

1.2設計步驟

(1)鋼棧橋的模塊化設計；

(2)鋼圍堰的模塊化設計。

2　鋼棧橋模塊化設計的應用

2.1鋼棧橋的模塊化設計

(1)基本用途

充分考慮是否滿足工程施工和運輸材料、設備、人員的需要。做好現(xiàn)場實地調查，包括水文情況、材料情況等，以開展鋼棧橋的平面布置、立面布置。

對于棧橋的設計，確定各種參數(shù)至關重要，如與橋軸線的距離、棧橋標高、孔跨布置、荷載類型、棧橋梁的選擇、樁柱形式等。棧橋斷面圖如圖1所示。

圖1　棧橋斷面圖

(2)復雜條件下的設計思路

針對廣西河流的特點，主要存在以下方面需考慮：①汛期抗洪；②急流、淺灘；③深水、高棧橋；④覆蓋層淺、裸巖；⑤以上幾種情況組合。

(3)上構選型

根據(jù)縱向主梁來選型，工字鋼及貝雷梁居多；一般來說當貝雷梁作縱向主梁時，跨度較大；大型鋼作縱向主梁時，跨度較小。

(4)橋面系選型

一般可選取型鋼橋面、鋼筋混凝土橋面。橋面系的加工采用后方標準化、工廠化分塊制作。在選取型鋼橋面系時，通過調整規(guī)格的方式改變，一般縱向分配梁可以為[10、[16、[20槽鋼，Ⅰ10、Ⅰ12工字鋼；橫向分配梁Ⅰ18、Ⅰ20、Ⅰ22、Ⅰ25工字鋼；不同的布置方式，所對應的工程量有一定的區(qū)別，如表1所示。

表1　鋼棧橋工程數(shù)量比較表

其中：布置方式1：常規(guī)布置(橫向分配+縱向分配)；布置方式2：面系槽鋼(橫向分配+縱向分配)；布置方式3：面系工字鋼(橫向分配)，此種布置方式用鋼量最少。

(5)施工注意事項

棧橋施工上，需要采取措施確保棧橋結構的連接牢固可靠，棧橋施工如圖2所示。

圖2　棧橋施工示例圖

①樁頂橫梁與貝雷梁的連接：用型鋼焊接固定在樁頂橫梁上；

②分配梁與貝雷梁的連接：用鋼板特制的凹型卡與貝雷梁焊接固定，每根最少3個；

③縱向分配梁與橫向梁，縱向分配梁與面板之間的連接：間斷錯位焊接固定，面板與分配梁采用間斷焊，焊縫長度3 cm，間隔30 cm；

④鋼管樁支架之間剪刀撐的連接；平聯(lián)與鋼管樁間、斜撐與鋼管樁間均采用節(jié)點板連接工藝；

⑤其他注意事項：必須按照安全技術規(guī)范要求做好相關交通安全管控工作，棧橋應設置限寬、限速、限載等標志。

3　鋼圍堰模塊化設計的應用

3.1鋼圍堰的模塊化設計

(1)鋼圍堰、鋼棧橋、主體橋梁支架的空間位置

設計時，應充分考慮鋼圍堰與其他結構物之間的空間位置關系，避免施工工序的交叉影響，有利于整體施工組織，空間位置如圖3所示。

(2)鋼圍堰結構設計

重計算、輕結構的現(xiàn)象在鋼結構設計中時有發(fā)生，對于鋼圍堰設計，構造上進行改進的措施如下：

圖3　鋼棧橋、鋼圍堰模型圖

①豎肋連續(xù)；

②隔板設加勁肋；

③鋼圍堰加工節(jié)段、分塊的劃分；

④合理分塊，接頭避開受力大的位置。

某矩形雙壁圍堰設計，雙壁鋼圍堰平面圖如圖4所示，雙壁鋼圍堰標準節(jié)段斷面圖如圖5所示。

圖4　雙壁鋼圍堰平面圖

圖5　雙壁鋼圍堰標準節(jié)段斷面圖

在矩形雙壁圍堰的設計中，進行合理分塊，接頭避開受力大的位置，只要三種類型的節(jié)段，就能滿足設計施工要求；隔板設加勁肋，通過環(huán)板開槽的形式，可以保證豎肋連續(xù)，確保圍堰結構整體受力；內外壁板之間的間距加大到1.2 m，有利于工人的操作，圍堰的拼裝精度高，無論是加工或者現(xiàn)場拼裝都能使用自動二氧化碳氣體保護焊，操作簡易，工序銜接合理。

(3)鋼圍堰的下放工藝

在沒有大型浮吊的情況下，一般采用千斤頂下放工藝。

采用千斤頂下放工藝時，有依靠鋼護筒或重新插打鋼管支撐，或依靠支棧橋設置門架等形式。雙壁鋼圍堰下放圖如圖6所示。

圖6　雙壁鋼圍堰下放圖

通過方案比較，采用直接在原樁基施工用的鋼護筒的基礎上接高鋼護筒，在護筒上設置型鋼扁擔及千斤頂下放系統(tǒng)，減少了另設支撐門架等工序，達到了節(jié)約施工臨時設備，快速施工的目的。

3.2經濟性指標的優(yōu)化

根據(jù)水上施工的大橋的施工經驗和設計分析數(shù)據(jù)，對于20 m的水深情況，鋼套箱的用鋼量約為280～320 kg/m2，而通過優(yōu)化設計，可以控制在250 kg/m2以內。

4　結語

橋梁的施工過程中工序較多，而臨時結構的工況又相對較為復雜，尤其是一些細節(jié)問題，經常容易被弱化或忽略，因而極易埋下安全隱患。在橋梁深水基礎施工中，本文通過介紹模塊化設計、施工注意事項，探討在沒有大型設備的情況下，規(guī)避大量的交叉施工和重復性施工，大大提高工效，無需水上浮吊等大型設備，就能加快水上施工的速度。對同類型的施工有一定的指導借鑒意義。

[1]中交第二航務工程局有限公司.公路橋梁施工系列手冊[M].北京：人民交通出版社.2014.

[2]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術規(guī)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—)，高級工程師，研究方向：公路橋梁隧道施工管理；

陳云輝(1984—)，工程師，主要從事公路橋梁隧道施工管理工作。