大型海上钢栈桥及钢平台标准化施工工艺研究

严海宁　江栋材　向一明　杨地　张金宇

摘 要：在我国沿海地区位于浅海湾处的水上桥梁施工中，由于无通航条件，大型浮吊无法进入施工区域，通常搭设钢栈桥进行辅助施工，但由于这类地区常年风速较大，且存在半日潮差，临近海水面的栈桥及钢平台结构施工安全及工效受到严重影响。为了保证在该类海上强风环境条件下的桩基施工平台高效、安全地施工，本文依托漳江湾特大桥及连接线工程，对海上钢栈桥及钢平台施工工艺进行研究，形成了一套标准化施工工艺，可在类似工程中推广应用。

关键词：强风地区;海上钢栈桥;海上钢平台;标准化施工工艺

中图分类号：U445            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2019）05-0112-03

随着国家经济快速发展，我国桥梁工程施工方法日趋成熟，在本世纪初期修建的东海大桥和杭州湾跨海大桥正式拉开了我国跨海桥梁建设的序幕[1]。目前我国跨海桥梁正处于蓬勃发展的阶段，大量的海湾、江河入海口、岛屿、海峡将需要架设海上长桥，当前跨海大桥基础施工方法常用的施工方法有三种：钢栈桥+围堰筑岛、大型船只+水上钢平台、大型钢栈桥+钢平台[2-3]。针对位于强风区浅海湾处的桥梁工程施工，该三种施工方法均存在需要完善的不足之处，研究出一套适应于强风浅海地区的大型海上桩基施工平台标准化工艺，对未来的同类型工程具有重要借鉴意义。

1工程项目简介

漳江湾特大桥及连接线工程，是国省道干线公路纵一线的重要组成路段，项目路线起于漳浦县沙西镇埔里村，顺接纵一线漳州沿海大通道漳浦段，向南建漳江湾特大桥跨漳江，跨越3km的漳江湾海域。

项目所在区域有如下环境特点：属亚热带季风性湿润气候，暖热湿润，每年夏秋两季是本地区台风盛行季节，累年超过6级风的时间占161天;历史最大浪高为3.7m，风浪以有效浪高H1/3 小于1.0m的浪为主，出现的频率约为80%。潮流流速较大，平均涨潮历时为6时25分，平均落潮历时为6时，最大潮差可达362cm。受强风、海浪、潮差影响，每日海上作业有效时间很短，且进行施工作业时存在很多安全隐患。

2方案比选

当前跨海大桥常用的施工方法有三種：钢栈桥+围堰筑岛、大型船只+水上钢平台、大型钢栈桥+钢平台[8]。

（1）钢栈桥+围堰筑岛适用于水深较小的水域，优点是可以较快开始施工，施工成本较小。但是施工要求天气情况稳定，施工过程中可能会污染水域，填土时必须从中间向两侧填，中间用机械碾压，边缘用人工夯实且在水上打入木桩，压实度应足以支撑钻孔设备工作时的冲击和压力，下构施工完成后应及时将土和木桩清除。

（2）大型船只+水上钢平台适用于较深水域，优点是灵活机动，钢平台稳定安全可靠，对环境影响较小。但是须有通航条件。

（3）大型钢栈桥+钢平台优点是受天气环境影响较小，转水上为陆地，不需要通航条件，栈桥、平台搭设的材料可周转使用，成本可控，同时减少对施工环境的不利影响[8]。

经过方案的比选，考虑到依托工程实际施工环境，现场无通航条件，且施工水域台风频发，为了提供施工作业面安全稳定，保证桩基施工顺利进行，且保护现场施工环境不受污染，采用大型钢栈桥+钢平台的施工方法，然后针对现有的施工方法进行符合浅海湾地区施工环境的适应性改进。

3钢栈桥施工工艺优选

依托工程钢栈桥全长2214.5m，布置在漳江下游侧，栈桥中心线距离路线中心线21m，钢栈桥布置为高桩梁式结构，顶面标高设置为+6.5m，栈桥顶面全宽8.6m，其中行车道宽度为8m。栈桥立面图如图1所示。

由于本工程处于海洋环境，钢栈桥下部结构需做防腐处理，钢栈桥各结构部位防腐要求见表1。[7]

现有海上钢栈桥的桩间结构常为钢管平联、槽钢斜撑，型钢主横梁，施工时采用平联、斜撑、主梁现场分部安装焊接，最后对焊接部位补防腐油漆的方式进行。这种结构及其施工方式存在如下缺点：现场安装时间长，受高潮位影响，有效作业时间少，施工进度缓慢;海上环境湿度大，水上焊接数量越多越难以保证施工质量;海上风力大，吊装时间越长，安全风险越大;安装现场焊接部位的增加导致需要现场防腐的数量增加，同时钢栈桥拆除时，材料损耗大，功效低，成本高。

经过本项研究，发明了一种钢栈桥平联斜撑整体装配式施工工艺，采用2根Φ630钢管基础，平联斜撑为2[25a型钢，通过12mm厚钢板作为节点板与钢管桩及2工56主横梁连接成整体，在工厂将平联、斜撑加工成整体，整体防腐涂装，现场整体安装，大大减少了海上施工的工作量，安装和拆卸简单快捷，周转方便，施工工效高，从而节约成本，并能使海上作业风险降低。该整体梁系结构示意图如图2所示。[4，6]

本项研究还将常用的钢栈桥面板由钢材替换为混凝土面板，混凝土面板的使用提升了栈桥的抗倾覆能力，且相较传统钢面板更能抵御海水环境的腐蚀，可周转使用率也更高。栈桥与施工便道相接的位置设置钢筋混凝土桥台。

4钢栈桥及钢平台标准化施工工艺应用

在对现有工艺进行研究并针对浅海湾地区施工环境进行适应性改进后，将该工艺投入现场应用，具体施工工艺流程如下：

4.1 钢栈桥施工

栈桥采用Φ630×8mm螺旋钢管桩基础，基本跨径为12m，以6跨为一联，每联设置一个制动墩，钢管桩之间设置平联和斜撑;双拼工56a主横梁;321型贝雷梁主纵梁;面板结构为标准20cm厚混凝土面板，施工流程如下：

在加工场地进行钢管桩加工、防腐涂装[7];

采用平板车运输至施工现场;

履带吊起吊，测量人员免棱放样螺旋钢管下口至设计位置（偏差5cm之内），下口至设计位置后沉放钢管0.5m（淤泥固定螺旋钢管，防止风力、波浪力对钢管的摆动），测量人员免棱放样螺旋钢管上口，调整垂直度，继续下放至螺旋钢管不再下沉，脱钩;

起吊振动锤，夹紧螺旋钢管，测量人员再次校核垂直度，调整，开振下沉，（全程控制垂直度）松夹，下根施工[5];

桩间梁系结构整体吊放，焊接;

平台钢管桩切割槽口并安放主横梁，栈桥钢管桩安放加劲板，封堵板，然后再安放主横梁至封堵板;

将贝雷架起吊至对接位置后，用倒链进行微调，先对接上弦，再对接下弦。插上钢销后，进行保险销安装，待所有钢销及保险销安装完毕吊机松钩。安装就位后，在贝雷梁下弦杆两侧焊接限位板，保证贝雷梁不左右偏移。每组贝雷梁之间用∠75角钢设置剪刀支撑，保证贝雷梁整体稳定性;

起吊混凝土橋面板，待吊至铺设位置时安装限位U型卡，将桥面板与下部贝雷梁固定;

进行安全护栏安装，安全网挂设，并设置相应警示标牌，保证安全文明施工。

4.2钢平台施工

平台的结构形式为Φ820×10mm螺旋钢管桩基础，双拼工56a主横梁，321型贝雷梁主纵梁，支栈桥混凝土面板，平台钢面板，每个钢平台长33m，宽14.3m，平台横梁与支栈桥断开，焊接在支栈桥桩侧牛腿上，钻孔平台见图3和4。南引桥钢平台采取支栈桥结合钻孔平台的形式，其施工方法同栈桥施工。投入15个钢平台，周转四次。

2016年7月至2017年3月完成钢栈施工，桥经过8个月（2016年7月至2017年3月）的周转施工，依托工程顺利完成钢栈桥及钢平台搭设。

5经济效益分析

与传统的海上钢栈桥的桩间结构施工时采用平联、斜撑、主梁现场分部安装焊接、最后对焊接部位补防腐油漆的方式进行相比，新型的钢栈桥桩间整体式梁系结构施工海上焊接工程量少，吊装、安装、拆卸简单快捷，安装时间短，施工时基本不受潮位影响，有效工作时长增加，施工工效高。比预期计划完工时间提前三个月，节省履带吊+振动锤设备租赁费约21万元，平板车租赁费6万元，汽车吊租赁费7.2万元，人员费用40.5万元，获得直接经济效益约74.4万元，效益良好。

6结论

采用大型钢栈桥+钢平台+预制砼面板的标准化施工工艺，发明了一种钢栈桥平联斜撑整体装配式施工工艺，适用于施工水域不通航、天气情况较恶劣、且施工环境保护要求较高的要求，解决了台风地区海上桥梁施工工作平台难题。提供了桩基施工稳定可靠的工作面，将水上转为陆地，具有安全环保等特点，为今后的同类型海上大型钢栈桥及钢平台施工提供了良好的借鉴。

参考文献：

[1]凤懋润.敢教天堑变通途——中国现代公路桥梁建设成就[J]，中国公路，2007.

[2]杨少华.复杂水文地质条件下的桥梁水上基础施工技术研究[D]，重庆交通大学.

[3]姜枫，朱艳峰.特大钢栈桥海上施工结构承载力研究与方案设计[J]，铁道科学与工程学报，2018，6.

[4]罗洪成.一种钢栈桥桩间整体式梁系结构制造技术[P]，ZL201621187536.X.

[5]乔光，姚杰.钓鱼法修建平台施工技术[J]，建材发展导向（下），2013，3.

[6]李灵.装配式钢栈桥及钢平台施工工艺应用[J]，价值工程，2016，30.

[7]纪蒙生.探究钢管桩防腐涂装新技术[J]，化工管理，2017，18.

[8]魏书剑，张君华.钢栈桥及钻孔平台设计施工的构建探讨[J]，建筑工程技术与设计，2017，32.