一种深水无覆盖层钢栈桥的施工方法

摘要

本发明公开了一种深水无覆盖层钢栈桥的施工方法，属于桥梁施工技术领域，其包括以下步骤：钢管桩基础施工、横梁施工、剪刀撑施工、纵梁施工、分配梁施工、桥面钢板施工、钢管桩内浇筑砼桩、安装抗倾覆斜撑、护栏施工以及堆载重物；其中，钢管桩基础施工中，钢管桩采用单排桩的形式安装在河床上，每根钢管桩上均设置有沉降观测点；剪刀撑施工中，剪刀撑包括设于钢管桩上且位于水面之下的水下剪刀撑；护栏施工中，在钢栈桥的相对两侧间隔设置多个安装座，安装座通过螺栓及螺母与护栏可拆卸连接；本发明解决了深水无覆盖层钢栈桥的稳定性较差并在遭遇洪水时容易产生倾覆现象的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别是一种深水无覆盖层钢栈桥的施工方法。

背景技术

钢栈桥是一种较为常见的施工便桥，主要采用钢管桩支撑，贝雷梁或型钢承重，铺设钢板进行人员及设备通行。由于钢栈桥能解决大桥水中桥墩临时施工通道的问题，因此其在国内外均被大量使用。目前，大多数钢栈桥所处河床均有覆盖层，水流的流速较小；设于深水、无覆盖层地质条件下的钢栈桥，由于桥位处覆盖层较薄，大部分位置基岩裸露，钢栈桥的钢管桩入岩困难，因此造成钢管桩锚固力不够，钢栈桥抗推、抗倾覆性能较差；当发生洪水时，钢栈桥易产生倾覆现象，从而造成较大的安全问题，不利于桥梁的正常、安全施工。因此，迫切需要提出一种深水无覆盖层钢栈桥的施工方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供了一种深水无覆盖层钢栈桥的施工方法，用以解决深水无覆盖层钢栈桥的稳定性较差并在遭遇洪水时容易产生倾覆现象的问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种深水无覆盖层钢栈桥的施工方法，包括以下步骤：

(1)钢管桩基础施工：钢管桩采用单排桩的形式安装在河床上，且桩顶高程高于五年洪水位高程；每根所述钢管桩上均设置有沉降观测点，用于监测所述钢管桩的沉降情况；

(2)横梁施工：待步骤(1)完成后，将横梁安装到所述钢管桩上；

(3)剪刀撑施工：待步骤(2)完成后，将剪刀撑安装到所述钢管桩上，所述剪刀撑包括水下剪刀撑和水上剪刀撑；所述水下剪刀撑设于所述钢管桩位于水面之下的部位，所述水上剪刀撑设于所述钢管桩位于水面和所述横梁之间的部位；

(4)纵梁施工：待步骤(3)完成后，将纵梁安装到所述横梁上；

(5)分配梁施工：待步骤(4)完成后，将分配梁安装到所述纵梁上；

(6)桥面钢板施工：待步骤(5)完成后，将桥面钢板安装到所述分配梁上，即可完成钢栈桥的一跨；

(7)钢管桩内浇筑砼桩：待步骤(6)完成后，往前搭设钢栈桥的下一跨，并对步骤(6)中的所述钢管桩进行浇筑砼桩操作，所述浇筑砼桩操作包括以下步骤：

A1.将位于所述钢管桩上方的桥面钢板移开；

A2.临时调整所述横梁的位置，使得所述钢管桩的管口暴露；

A3.采用外径小于钢管桩内径的冲锤进行桩基冲孔施工；

A4.待冲孔达到要求深度后，放入小钢筋笼，并进行水下桩基施工，使得所述钢管桩锚固于河床上；

A5.待水下桩基施工完成后，将所述横梁及所述桥面钢板复位，并通过焊接的方式固定；

(8)安装抗倾覆斜撑：待钢栈桥的最后一跨完成搭设后，于钢栈桥的的下游安装多个抗倾覆斜撑，所述抗倾覆斜撑通过第一水平横联与所述钢管桩连接；

(9)护栏施工：待步骤(8)完成后，于钢栈桥的相对两侧间隔设置多个安装座；所述安装座焊接在所述桥面钢板上，并通过螺栓及螺母与护栏可拆卸连接；所述螺栓和所述螺母的数量均为两个或两个以上；

(10)堆载重物：待步骤(9)完成后，于钢栈桥的桥面钢板上堆载重物，以增加钢栈桥自重力矩。

优选地，步骤(1)中，所述钢管桩的安装方法包括以下步骤：

B1.根据施工前计算好的钢管桩中心平面坐标，进行粗定位；

B2.使用DZ～90振动锤进行施工；

B3.待所述钢管桩进入河床后，重新测设所述钢管桩的平面位置，满足要求后启动DZ～90振动锤将所述钢管桩进一步振入河床深处；

B4.所述钢管桩的第一节进入河床后，其顶部露出水面1.2-1.8m时，移开DZ～90振动锤，并对所述钢管桩进行接长操作；

B5.待所述钢管桩安装好后，测量放点，并按照设计标高抄平。

优选地，步骤(2)中，所述横梁的安装方法包括以下步骤：

C1.于所述钢管桩的顶部割除一个槽口；

C2.于所述槽口的四周焊接加强钢板；

C3.利用吊车将所述横梁配合安装到所述钢管桩的槽口内，且所述横梁的顶部与所述钢管桩的顶部持平。

优选地，步骤(3)中，所述水上剪刀撑与所述钢管桩焊接，所述水下剪刀撑与所述钢管桩通过抱箍和锚栓可拆卸连接。

优选地，步骤(4)中，所述纵梁包括多组贝雷梁，所述纵梁的安装方法包括以下步骤：

D1.安装人员根据设计图纸，在加工场地提前将所述贝雷梁按要求尺寸进行拼接；

D2.测量员用全站仪根据设计图纸恢复钢管桩轴线，并将钢管桩轴线标示在封头顶板上；

D3.安装人员根据测量放出的钢管桩轴线进行贝雷梁安装，使得贝雷梁纵向中心轴线与钢管桩轴线重合；

D4.在所述横梁上设置横向限位块，防止所述贝雷梁横向移位；

D5.相邻两组贝雷梁之间的上、下玄杆每间隔一定距离设置一道第二水平横联，所述第二水平横联与所述贝雷梁之间用U形螺栓连接固定。

优选地，步骤(5)中，相邻两所述分配梁的间距为25-35cm。

优选地，步骤(6)中，安装桥面钢板时，顺桥向每隔一定距离设置一道伸缩缝，横桥向可设置若干道纵缝以落杂物，所述桥面钢板与所述分配梁通过间断焊的方式连接，防止重车行驶引起桥面钢板反卷。

优选地，步骤(8)中，所述抗倾覆斜撑安装时，通过打桩或寻找河床凸岩或斜岩的方式确保所述抗倾覆斜撑的支腿在水中保持稳固；同时，在所述抗倾覆斜撑内填满填料，确保其在洪水中保持自稳。

优选地，步骤(9)中，所述护栏上刷有红白相间油漆，起警示作用，并达到简洁美观的效果。

优选地，执行步骤(1)-(10)过程中，需要及时清理所述钢管桩周围的漂浮物以及定期观测所述钢管桩的冲刷情况，对于冲刷过大的位置采用抛砂袋、片石的办法进行维护。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.本发明进行钢管桩基础施工时，采用单排桩的形式，可以有效地减少流水阻力，而且每根钢管桩上均设置有沉降观测点，用于监测钢管桩的沉降情况，尤其是相邻钢管桩之间的相对沉降；这样，施工人员可以及时地了解钢管桩之间的相对沉降是否超限，一旦发生相对沉降超限的情形，施工人员可以及时地采取措施进行补救，从而减小相对沉降量，在一定程度上提高了钢栈桥的稳定性及抗倾覆性能。

2.本发明进行剪刀撑施工时，在钢管桩位于水面之下的部位设置了水下剪刀撑，可以有效地提高钢管桩的稳定性；由于水深的缘故，钢管桩在水中的自由端过长，钢管桩竖向容许应力随自由端长度增加有所递减，钢管桩之间增设水下剪刀撑作为钢管桩设置的步距限制是容许应力的保障，同时也是钢管桩在水中因阻水产生位移的限制；通过计算，在单根钢管桩由于阻水压力作用，桩顶位移是从桩底开始线性增加的，但在增设了水下剪刀撑后，在水下剪刀撑往上的钢管桩位移出现了转折，管顶位移减少，从而在流水阻力增大的时候，钢管桩的偏心受压现象减轻，进而增加了钢栈桥的稳定性；因此，根据深水无覆盖层钢栈桥所处河床的深度设立一道或多道水下剪刀撑，可以有效地提高钢栈桥在深水中的稳定性。

3.本发明通过在钢管桩内浇筑砼桩，确保钢管桩与河床锚固的稳定性；由于无覆盖层钢栈桥的钢管桩基础无法入岩，钢管桩直接竖立在河床面上，其对抗流水的稳定力仅有我们不可估测的钢管桩与河床接触产生的摩擦阻力；而在洪水期间，流水的流速增大，钢栈桥的稳定不是钢栈桥力矩的倾覆，而是整体滑移折断；由此可见，无覆盖层钢栈桥的钢管桩基础无法在运行中确保安全；本发明将钢管桩与河床进行锚接，在钢管桩内进行冲孔浇筑砼桩处理，确保钢管桩与裸岩连接的稳定性，有效地提高了钢栈桥的抗洪能力。

4.本发明设置有抗倾覆斜撑，通过抗倾覆斜撑的支撑力减轻流水阻力对钢栈桥的影响；此外，本发明还于钢栈桥的桥面钢板上堆载重物，以增加钢栈桥自重力矩，进一步提高钢栈桥的抗倾覆性能。

5.本发明进行护栏施工时，护栏通过螺栓及螺母与安装座可拆卸连接，当洪水来临时，统一拆除安装座上的部分螺栓及螺母，每一安装座仅保留一个螺栓及螺母；这样，护栏便可以被放倒在桥面钢板上，避免护栏阻碍漂浮物带来强大阻力；漂浮物是影响钢栈桥稳定性的重要因素，因此可放倒式护栏的设置，可以有效地提高钢栈桥在洪水环境下的稳定性。

附图说明

图1是本发明所述钢栈桥的侧面结构示意图；

附图中，1-钢管桩、2-横梁、3-水下剪刀撑、4-水上剪刀撑、5-纵梁、6-分配梁、7-桥面钢板、8-抗倾覆斜撑、9-护栏、10-安装座、11-河床。

具体实施方式

以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。

一种深水无覆盖层钢栈桥的施工方法，包括以下步骤：

(1)钢管桩基础施工：钢管桩1采用单排桩的形式安装在河床11上，且桩顶高程高于五年洪水位高程，如因新增水利枢纽，已对历年洪水位产生很大影响，应通过水文站提供新增水利枢纽后每年洪水位数据，综合对比造价和钢栈桥的稳定因素考虑；每根所述钢管桩1上均设置有沉降观测点，用于监测所述钢管桩1的沉降情况；其中，所述钢管桩1的安装方法包括以下步骤：

B1.根据施工前计算好的钢管桩1中心平面坐标，进行粗定位；

B2.使用DZ～90振动锤进行施工；

B3.待所述钢管桩1进入河床11后，重新测设所述钢管桩1的平面位置，满足要求后启动DZ～90振动锤将所述钢管桩1进一步振入河床11深处；

B4.所述钢管桩1的第一节进入河床11后，其顶部露出水面1.2-1.8m时，移开DZ～90振动锤，并对所述钢管桩1进行接长操作；本实施例中，所述钢管桩1的顶部露出水面1.5m时，移开DZ～90振动锤；

B5.待所述钢管桩1安装好后，测量放点，并按照设计标高抄平。

其中，执行步骤B2时，因河水流动冲击造成平面位置会发生变化，根据水流情况可向上游预偏3-4cm，并在所述钢管桩1上拉好缆风绳进行定位，防止DZ～90振动锤摆动。考虑实际施工过程中使用DZ～90振动锤进行施工，在中风化岩施工中可能对钢管桩1的底部产生变形影响，因此可对钢管桩1端部进行加固50-100cm；本实施例中，对钢管桩1端部进行加固80cm。考虑河床11底部不平整，在打桩过程中可能发生偏移，所述钢管桩1采用坡口或锯齿状端部，便于河床11的进入；本实施例中，所述钢管桩1采用坡口端部。

执行步骤B3时，管理人员通过全站仪和锤球对钢管桩1纵横向的垂直度进行观测，并通过对讲机指挥吊车前后、左右摆动以调整钢管桩1的垂直度。当钢管桩1进入河床11两到三米时，其平面位置及垂直度基本不会发生变化后，可松开吊钩，让钢管桩1在DZ～90振动锤的作用下继续振入。垂直度控制以预防为主，纠偏为辅，观测密度适当加大，随时了解沉桩状况。

本发明进行钢管桩1基础施工时，采用单排桩的形式，可以有效地减少流水阻力，而且每根钢管桩1上均设置有沉降观测点，用于监测钢管桩1的沉降情况，尤其是相邻钢管桩1之间的相对沉降；这样，施工人员可以及时地了解钢管桩1之间的相对沉降是否超限，一旦发生相对沉降超限的情形，施工人员可以及时地采取措施进行补救，从而减小相对沉降量，在一定程度上提高了钢栈桥的稳定性及抗倾覆性能。

(2)横梁施工：待步骤(1)完成后，将横梁2安装到所述钢管桩1上；其中，所述横梁2的安装方法包括以下步骤：

C1.于所述钢管桩1的顶部割除一个槽口；

C2.于所述槽口的四周焊接加强钢板；

C3.利用吊车将所述横梁2配合安装到所述钢管桩1的槽口内，且所述横梁2的顶部与所述钢管桩1的顶部持平。

(3)剪刀撑施工：待步骤(2)完成后，将剪刀撑安装到所述钢管桩1上，所述剪刀撑包括水下剪刀撑3和水上剪刀撑4；所述水下剪刀撑3设于所述钢管桩1位于水面之下的部位，所述水上剪刀撑4设于所述钢管桩1位于水面和所述横梁2之间的部位；所述水上剪刀撑4与所述钢管桩1焊接，所述水下剪刀撑3与所述钢管桩1通过抱箍和锚栓可拆卸连接。

本发明在钢管桩1位于水面之下的部位设置了水下剪刀撑3，可以有效地提高钢管桩1的稳定性；由于水深的缘故，钢管桩1在水中的自由端过长，钢管桩1竖向容许应力随自由端长度增加有所递减，钢管桩1之间增设水下剪刀撑3作为钢管桩1设置的步距限制是容许应力的保障，同时也是钢管桩1在水中因阻水产生位移的限制；通过计算，在单根钢管桩1由于阻水压力作用，桩顶位移是从桩底开始线性增加的，但在增设了水下剪刀撑3后，在水下剪刀撑3往上的钢管桩1位移出现了转折，管顶位移减少，从而在流水阻力增大的时候，钢管桩1的偏心受压现象减轻，进而增加了钢栈桥的稳定性；因此，根据深水无覆盖层钢栈桥所处河床11的深度设立一道或多道水下剪刀撑3，可以有效地提高钢栈桥在深水中的稳定性。

(4)纵梁施工：待步骤(3)完成后，将纵梁5安装到所述横梁2上；其中，所述纵梁5包括多组贝雷梁，所述纵梁5的安装方法包括以下步骤：

D1.安装人员根据设计图纸，在加工场地提前将所述贝雷梁按要求尺寸进行拼接；

D2.测量员用全站仪根据设计图纸恢复钢管桩轴线，并将钢管桩轴线标示在封头顶板上；

D3.安装人员根据测量放出的钢管桩轴线进行贝雷梁安装，使得贝雷梁纵向中心轴线与钢管桩轴线重合；

D4.在所述横梁2上设置横向限位块，防止所述贝雷梁横向移位；

D5.相邻两组贝雷梁之间的上、下玄杆每间隔一定距离设置一道第二水平横联，所述第二水平横联与所述贝雷梁之间用U形螺栓连接固定。

(5)分配梁施工：待步骤(4)完成后，将分配梁6安装到所述纵梁5上，相邻两所述分配梁6的间距为25-35cm。本实施例中，相邻两所述分配梁6的间距为30cm。

(6)桥面钢板施工：待步骤(5)完成后，将桥面钢板7安装到所述分配梁6上，即可完成钢栈桥的一跨。安装桥面钢板7时，顺桥向每隔一定距离设置一道伸缩缝，横桥向可设置若干道纵缝以落杂物，所述桥面钢板7与所述分配梁6通过间断焊的方式连接，防止重车行驶引起桥面钢板7反卷。本实施例中，横桥向可设置四道纵缝。

(7)钢管桩内浇筑砼桩：待步骤(6)完成后，往前搭设钢栈桥的下一跨，并对步骤(6)中的所述钢管桩1进行浇筑砼桩操作，所述浇筑砼桩操作包括以下步骤：

A1.将位于所述钢管桩1上方的桥面钢板7移开；

A2.临时调整所述横梁2的位置，使得所述钢管桩1的管口暴露；

A3.采用外径小于钢管桩1内径的冲锤进行桩基冲孔施工；

A4.待冲孔达到要求深度后，放入小钢筋笼，并进行水下桩基施工，使得所述钢管桩1锚固于河床11上；

A5.待水下桩基施工完成后，将所述横梁2及所述桥面钢板7复位，并通过焊接的方式固定。

本发明通过在钢管桩1内浇筑砼桩，确保钢管桩1与河床11锚固的稳定性；由于无覆盖层钢栈桥的钢管桩1基础无法入岩，钢管桩1直接竖立在河床11面上，其对抗流水的稳定力仅有我们不可估测的钢管桩1与河床11接触产生的摩擦阻力；而在洪水期间，流水的流速增大，钢栈桥的稳定不是钢栈桥力矩的倾覆，而是整体滑移折断；由此可见，无覆盖层钢栈桥的钢管桩1基础无法在运行中确保安全；本发明将钢管桩1与河床11进行锚接，在钢管桩1内进行冲孔浇筑砼桩处理，确保钢管桩1与裸岩连接的稳定性，有效地提高了钢栈桥的抗洪能力。

(8)安装抗倾覆斜撑：待钢栈桥的最后一跨完成搭设后，于钢栈桥的的下游安装多个抗倾覆斜撑8，所述抗倾覆斜撑8通过第一水平横联与所述钢管桩1连接。所述抗倾覆斜撑8安装时，通过打桩或寻找河床11凸岩或斜岩的方式确保所述抗倾覆斜撑8的支腿在水中保持稳固；同时，在所述抗倾覆斜撑8内填满填料，确保其在洪水中保持自稳。本实施例中，所述抗倾覆斜撑8安装时，通过打桩的方式确保所述抗倾覆斜撑8的支腿在水中保持稳固。抗倾覆斜撑8的设置，可以有效地减轻流水阻力对钢栈桥的影响，提高钢栈桥的抗倾覆性能。

(9)护栏施工：待步骤(8)完成后，于钢栈桥的相对两侧间隔设置多个安装座10；所述安装座10焊接在所述桥面钢板7上，并通过螺栓及螺母与护栏9可拆卸连接。所述护栏9上刷有红白相间油漆，起警示作用，并达到简洁美观的效果。所述螺栓和所述螺母的数量均为两个或两个以上。本实施例中，所述螺栓和所述螺母的数量均为两个。当洪水来临时，统一拆除安装座10上的部分螺栓及螺母，每一安装座10仅保留一个螺栓及螺母；这样，护栏9便可以被放倒在桥面钢板7上，避免护栏9阻碍漂浮物带来强大阻力；漂浮物是影响钢栈桥稳定性的重要因素，因此可放倒式护栏9的设置，可以有效地提高钢栈桥在洪水环境下的稳定性。

(10)堆载重物：待步骤(9)完成后，于钢栈桥的桥面钢板7上堆载重物，以增加钢栈桥自重力矩，进一步提高钢栈桥的稳定性及抗倾覆性能。

执行步骤(1)-(10)过程中，需要及时清理所述钢管桩1周围的漂浮物以及定期观测所述钢管桩1的冲刷情况，对于冲刷过大的位置采用抛砂袋、片石的办法进行维护。每次洪水过后，监测钢栈桥的变形情况，对发生倾斜的钢管桩1进行调直，发生变形的贝雷梁进行维修或者更换。

本发明可以有效地提高钢栈桥的基础稳定性以及降低流水的阻力，使得钢栈桥面对洪水冲击时，仍然能够保持较强的稳定性及抗倾覆性能，为钢栈桥的正常、安全施工带来了极大的便利。本发明应用于浔江特大桥钢栈桥搭设，在经历洪水考验方面取得了良好效果，相对传统的钢栈桥，抗洪能力大大提高。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。