东营黄河大桥钢便桥施工技术

毕爱国

(中铁十四局集团三公司，山东兖州 272100)

1 工程概况

东营黄河公路大桥位于山东省东营市，桥梁上部结构为(116+200+220+200+116)m五跨一联预应力钢筋混凝土连续梁，主桥8号～11号墩位于水中。

大桥位于黄河入海口处，这里河道宽阔，河床平缓，夏季水量少，仅50 m3/s，而秋汛和凌汛流量达3 000 m3/s，局部冲刷深10 m～12 m。

地质情况从上至下为砂土、亚砂土，局部有亚粘土夹层。

为完成水中墩和对岸工程，需搭设跨河临时钢便桥。

2 方案设计

2.1 水文条件

首先考虑汛期影响。通过当地黄河河务部门收集了近年大汛年份水文资料，对黄河汛期流量、流速、冲刷深度等数据进行了分析整理，见表1。

表1 历年大汛资料一览表

2.2 冲刷深度

经调查咨询，历年大汛期间局部冲刷在10 m～12 m左右。

2.3 主要技术指标

桥面标高，梁底标高按照1996年洪水位考虑，按照11.5 m。桩长计算考虑冲刷深度，在计算桩基承载力时扣除。

根据全桥工期和成本进行整体考虑，将防洪标准定在2 500 m3/s，如果施工过程中洪水流量超过2 500 m3/s，就暂停施工，以保证施工安全。

便桥荷载按单车—300 kN设计，最重施工机械30 t吊车，自重27 t;6 m3混凝土罐车在满载情况下为25 t。行车速度:重车10 km/h，轻车30 km/h。便桥共33跨，组合为4×24 m+4×24 m+4×24 m+4×24 m+4×24 m，全长为480 m，全桥采用钢结构，采用钢管桩基础，钢管桩规格φ720×10 mm，桩长设计为18 m～26 m，每墩同排布置3根。贝雷桁架纵梁，下承式结构，双排单层，上下加强弦杆。桥面横梁为Ⅰ28a工字钢，桥面板为20a槽钢，桥面净宽3.8 m(见图1)。

3 设计计算

3.1 主要计算荷载

恒载:结构自重，考虑1.2倍的分项系数。

活载:单车—300 kN，考虑1.4倍的分项系数、1.3倍的冲击系数。

3.2 计算方法

根据《装配式公路钢桥使用手册》结合midas计算软件进行计算。

验算范围为钢便桥基础及上部结构的承载能力，主要包括:桥面板槽钢→Ⅰ25a工字钢横梁→贝雷梁→Ⅰ36a工字钢横梁→钢管桩。

图1 便桥截面图

钢管桩入土深度按照打入桩进行计算，根据《桥梁桩基计算与检测》敞口管桩单桩极限承载力计算公式(计算略)。经计算桩基承载力和桥梁强度刚度满足设计要求。

4 钢便桥施工

4.1 钢管桩插打

使用一台25 t机械吊车起吊钢管桩，水中采用浮吊打桩，浮吊用振动锤液压夹桩装置将桩捶打到位。使用90型液压振动锤打桩，施工前先打试桩，根据打桩贯入度，结合设计计算确定最终桩长。

同排钢管桩在横桥向一侧相互间设剪刀撑，剪刀撑采用∠75×75角钢与钢管桩焊接。

4.2 桩顶横梁安装

用75 cm×75 cm的10 mm的钢板将钢管桩顶焊严罩面，形成垫板，而后在垫板上横桥向平行布置两根Ⅰ40a工字钢作为垫梁，将Ⅰ40a工字钢与垫板焊牢。同时为保证垫梁稳定，将同一墩上的两根工字钢的下部和端头用∠75×75角钢连接，另将工字钢两侧在垫板位置加上∠75×75角钢斜撑。

4.3 贝雷梁安装

贝雷梁预先在岸上按双排单层拼装成24长，使用岸上(便桥上)吊车和水中浮吊配合，吊起安装到位。贝雷梁与垫梁间采用φ20的U形螺栓连接，U形螺栓在同排上须交叉设置，同侧面两排也交叉设置。为防止纵梁侧向位移，在垫梁顶靠纵梁外侧焊接角钢限位。

4.4 桥面横梁与面板安装

桥面横梁采用Ⅰ28a工字钢制作，每根6 m，间距1.5 m，置于纵梁下弦杆上，用φ20的U形螺栓连接，在同侧两排贝雷片上交叉设置，桥面板用20号槽钢垂直扣在横梁上形成，槽口向下，为增强槽钢的承载力，把槽钢下口与工字钢点焊连接，纵向接头错开，为调整便桥净宽，横向布置为(4×0.2+5×0.2+5×0.2+4×0.2)m，接头采用100 mm×10 mm厚扁铁压条焊牢，保证桥面平顺且起防滑作用，同时调整两端间距，使接缝位于横梁上。

钢便桥于2002年11月2日从南岸开始施工，于12月30日完成。

5 汛期施工

2003年8月底，黄河进行调水调沙试验，流量很快增至1 000 m3/s，由于河道长期无水，河床泄洪能力差，水位增长较快，到9月1日水位已升至7.3 m，为准确掌握流量变化，每天通过网上信息查询，同时和河务部门保持联系，记录三门峡、小浪底、花园口各水文点水情变化，分类制成图表(见表2)，从而掌握水情变化规律和洪峰从各水文点到东营的时间差，为现场施工提供依据。

表2 施工期间水文情况记录

9月7日，洪水流量达到2 000 m3/s，水位标高7.8 m，冲刷深度7 m，因河道在洪水冲刷下加深扩宽，水位上升已不明显，但随着流量增加，冲刷加剧。9月11日，洪水流量达到2 700 m3/s，水位到达8.3 m，便桥出现明显的晃动，小浪底继续加大泄洪速度，经分析3 d后3 000 m3/s洪峰到达东营，为保证安全，便桥停止使用，安排人员轮流进行看守。9月15日，洪水流量达到2 950 m3/s，便桥晃动较大，上游漂浮物杂草树枝等缠在钢管桩和梁底，现场进行了及时清理，便桥基本稳定。10月5日，洪水流量逐渐回落到1 600 m3/s，冲刷部位已不再继续发展，10日洪水回落到1 000 m3/s时，由于河道加宽，流量已不明显，对便桥进行了检查加固，恢复施工。

大体积混凝土施工中，优化配合比设计、降低水化热是关键，施工中加强施工工艺控制，内部降温、外部保温、定时测温、精心养护，就能有效防止温度裂纹的发生。

通过对大体积承台施工各部位、各时段温度的系统观测，为指导施工提供了可靠依据，也为同类工程施工积累了资料。

6 结语

黄河下游河道善淤善决，不同季节水位变化很大，加上气候异常以及小浪底调水调沙的影响，情况较为复杂。设置钢便桥时应充分考虑洪水冲刷影响，适当加大桩基入土深度和桥梁净空，防止洪水冲毁便桥，造成经济损失和延误工期。

［1］JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范［S］.

［2］铁道部大桥工程局.武汉长江二桥技术总结［M］.北京:科学出版社，1998.