兰溪市金角大桥分左右2幅, 主桥2幅间距10m。全桥由主桥、引桥及匝道组成, 其中主线桥长1 187.7m, 计28跨 (单幅) , 主桥全长416m, 采用58m+3×100m+58m五跨一联的预应力混凝土连续箱梁结构;引桥采用预应力混凝土连续箱梁结构。

兰江平常水深约5m, 水位为23.0～23.5m。兰江每年汛期为4～7月, 汛期期间水位上升较快, 历史最高水位35.35m (水深可达16.85m) , 最低水位22.54m, 多年平均流量为543m³/s, 历年实测最大流速为3.94m/s。

栈桥范围内由上至下依次为圆砾覆盖层、强风化粉砂岩层、中风化粉砂岩层。圆砾覆盖层厚0.5～0.8m, 钢管桩可穿透;强风化粉砂岩层厚度为1.0～1.3m, 钢管桩可穿透;中风化粉砂岩层厚度为15.2～16.7m, 强度接近10MPa, 且有较高黏性, 钢管桩很难打入。在此地质条件下, 钢管桩基础打入河床为1.5～2.0m, 汛期期间栈桥的安全性得不到保证。

考虑现场水文及地质条件, 钢栈桥施工采用先搭建“临时钢栈桥”, 再进行体系转换变为“正式钢栈桥”的方式。

钢栈桥临时桩施工首先逐孔振沉钢管桩然后逐孔架设上部贝雷梁。一孔架设完毕后, 振沉下一孔钢管桩及架设下一孔贝雷梁。正式支墩采用“营孔法”进行管桩施工, 用冲击钻机进行钻孔, 并浇筑水下混凝土, 架设正式钢管桩。正式钢管桩完成后, 将贝雷梁架设在正式桩顶, 拔除临时桩, 完成体系转换。正式钢栈桥结构形式如图1所示。

1) 下部结构基础采用φ630mm×10mm钢管桩, 钢管内灌注C20水下混凝土;钢管桩与钢管桩之间使用[20作为剪刀撑, 连接处满焊并焊接4道加强板;钢管桩顶部开槽横向放置2根H600×200型钢作为主横梁。

2) 上部结构主横梁型钢上纵向放置3组321军用贝雷梁;贝雷上铺设I22b作为分配梁, 间距100cm;上铺设专用桥面板, 专用桥面板采用I12.6作为小分配梁, 间距24cm, 顶底板及周边采用8mm厚钢板封闭。

栈桥起始墩搭设于大堤边的护坦上, 在大堤护坦起始位置浇筑扩大基础。在已做好的桥台上, 按图纸要求定位出贝雷片的准确位置。

水中第1跨钢管桩打设时, 履带式起重机大钩吊住振动锤 (在锤头位置系缆风绳) , 小钩将钢管桩吊起放直, 下放振动锤, 通过工人牵动缆风绳, 调整夹具位置, 使夹具准确牢固夹住钢管桩。

通过在栈桥纵横方向上站人, 采用简易垂球仪 (线锤) , 观测控制管桩垂直度, 将钢管桩打入地层, 入土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。

1) 将贝雷片从架好的墩中心, 以已架好的贝雷片为基准方向向外悬挑架设4组贝雷片。用起重机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。

2) 导向架经复核准确无误后, 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。

3) 履带式起重机大钩吊住振动锤 (在锤头位置系根麻绳) , 小钩将钢管桩吊起放直, 下放振动锤, 通过工人牵动麻绳, 调整夹具位置, 使夹具准确牢固夹住钢管桩。

4) 通过在栈桥纵横方向上站人, 观测控制管桩垂直度, 将钢管桩打入地层, 入土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。如图2所示。

栈桥一个墩位处钢管桩施工完成后, 立即进行该墩钢管桩间剪刀撑、平联、牛腿、桩顶分配梁施工。

在钢管桩上进行平联及牛腿位置的测量放样。技术员实测桩间平联长度并在后场下料, 同步进行牛腿加工、焊接及剪刀撑、桩顶分配梁的加工。

用履带式起重机悬吊平联、剪刀撑, 到位后电焊工焊接平联、剪刀撑。施焊前应对焊接部位的钢管桩表面进行清理, 去除锈皮、粘附的泥土等杂物, 并保证表面干燥。焊接完成后, 应保证焊缝冷却前不接触到冷水。现场技术员及时检查焊缝质量, 合格后进行纵横分配梁架设。

履带式起重机悬吊纵梁或横梁到测量放样位置后安装并简易固定, 电焊工按测量放样位置焊接牛腿, 技术员检查合格后, 将纵、横梁焊接在牛腿上。所有焊缝均要满足设计要求。

在后场拼装贝雷梁。将拟安装的贝雷梁抬起, 放在已装好的贝雷梁后面, 并与其成一直线, 2人用木棍穿过节点板将贝雷梁前端抬起, 下弦销孔对准后, 插入销栓, 然后再抬起贝雷梁后端, 插入上弦销栓并设保险插销。贝雷拼装按组进行, 每次拼装一组贝雷 (横向2排) , 每组贝雷长12m, 贝雷片间用花架连接好。

由于贝雷梁重量不大 (12m跨径2排贝雷梁重约2.16t) , 起重机有足够的起重量, 故单跨2排贝雷梁作为一组同时架设。贝雷梁架设如图3所示。

采用50t履带式起重机按0.75m的间距安装I22a横梁, 并用骑马螺栓固定好。I22a横梁的支点必须放在贝雷梁竖弦杆或菱形弦杆的支点位置, 以满足受力要求。

单跨栈桥上部结构安装完成后进行桥面系施工, 用履带式起重机吊装专用桥面板拼接点焊固定, 专用桥面板上下面板采用8mm厚钢板, 内衬I12.6型钢, 上层钢板为花纹钢板, 使用效果牢固可靠 (见图4) 。每块面板间设置1cm伸缩缝, 用于防止因温度变化而引起的桥面翘曲起伏。

1) 锤击护筒, 钻机就位钻机布置在桥面一侧, 另一侧留出足够的空间供车辆通行。钻机布置如图5所示。

正式支墩孔桩钢护筒直径1.0m, 在钢栈桥贝雷梁之间采用锤击入岩。下放过程中注意护筒垂直度。护筒锤击结束后将冲击钻机就位, 冲击钻机摆放平稳, 钻机底座用钢管支垫, 钻机摆放就位后对机具及机座稳固性等进行全面检查, 用水平尺检查钻机摆放是否水平, 吊线检查钻机摆放是否正确。

2) 冲击成孔孔桩冲击锤采用6t冲击锤。在钻机驱动钻锤冲击的同时, 利用捞渣筒将钻渣提升至钢栈桥上装备好的钻渣存放铁箱 (2m×2m) 。铁箱钻渣装满后用履带式起重机吊至平板车上运至指定区域。

钻机就位后应水平平稳, 不得产生位移和沉陷, 开孔孔位必须准确。冲锤的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不得大于2㎝, 升降冲击锤时要平稳, 不得碰撞护壁和孔壁。

冲孔作业必须连续进行, 并作冲孔施工记录, 定期对冲孔泥浆进行检测, 不符合要求的随时改正, 注意补充新拌的优质泥浆。在整个施工过程中, 要把泥浆的损失降到最小, 并始终保证水头, 防止发生孔壁坍塌、埋冲锤头的现象, 确保桩基的成孔质量和成孔速度。钻孔底为河床以下6m处。

混凝土灌注应连续进行, 并要特别注意保持孔内的静压水头不少于2.0m, 同时要及时测量混凝土面的高度及上升速度。

桩顶标高的确定:正式支墩桩顶标高与河床标高相同。

待水下混凝土浇筑完毕后及时吊放φ630mm正式钢管桩。在栈桥上履带式起重机配合吊放钢管桩, 下放到位后锤击至设计标高, 拔出钢护筒。

正式桩完成后进行体系转换。在正式桩顶架设横梁, 横梁顶标高较临时桩顶标高低10cm。正式桩横梁安装完成后, 将临时桩支撑横梁部位钢管切断, 此处贝雷梁端部靠重力落至正式钢管桩桩顶。拔除临时钢管桩完成体系转换。

1) 所有钢结构的焊接, 包括钢管桩的节段焊接、型钢的焊接及各个连接件的焊接都必须在监理及相关质检人员的监督下进行合格检验。

2) 钢管桩平面位置偏差在50mm以内, 垂直度控制在1%以内。

3) 钢管桩插打后的连接在整个栈桥施工过程中非常关键, 需要非常重视栈桥及平台钢管桩的连接体系, 钢管桩施打完成后, 立即进行钢管桩的横向连接, 焊接剪刀撑及型钢平联, 上下游位置均进行纵向连接。

4) 考虑到钢栈桥由多片贝雷梁组合而成, 且贝雷梁横桥向宽度较窄, 容易引起面外失稳, 建议在施工时, 加强横桥向连接刚度, 并保证各构件间的焊接施工质量, 以确保钢栈桥及钻孔平台在施工过程中的安全性。

1) 在远离栈桥稳定区域选2组稳定基准点, 用水准仪观测测点的高程变化, 取观测3次的平均值即为沉降位移累计值。

2) 仪器、仪表的正确使用、适时维护和发现异常及时修理;监测点位的保护;进场前组织全体人员学习监测施工技术方案;监测中尽量固定监测人员, 减少人为误差;多次测量减少误差;监测资料及时采集和整理, 归档及汇总等。

3) 每一联栈桥设2处监测点, 每2d测量1次。若出现连续2d沉降超过3mm, 对栈桥进行全面检查, 找出原因并及时处理。

4) 施工测量严格按照规范操作, 定期检校仪器, 保证仪器良好, 作好施工观测记录, 填好相应的测量成果资料, 确保施工测量程序有效进行, 保证产品质量。

在岩质河床且水位较高条件下进行钢栈桥施工, 国内应用较少。兰溪市金角大桥施工采用这一工艺并应用成功, 表明岩质河床高栈桥施工技术安全、可靠, 值得推广。