一种装配式钢栈桥的施工方法与流程

1.本发明属于水运工程施工技术领域，具体涉及一种装配式钢栈桥的施工方法。


背景技术：

2.目前水中市政桥梁施工，需安装钢栈桥及作业平台以满足施工需求，多采用水上浮吊或重型机械采用钓鱼法施工，钢栈桥基础需有一定的持力层才能保证基础稳定。若遇到无持力层裸岩基础钢栈桥安装，需采用水上船只进行引孔，施工作业难度大且施工周期较长，尤其需要水上船只配合施工，作业人员和船舶在急速水流条件下作业的存在安全隐患，且容易受风浪和水深影响，施工精度难以保证。
3.现有的一种钢栈桥的施工方法，包括沿栈桥纵向设置的两组支撑梁，沿栈桥横向固定在两组支撑梁顶面的至少一个横梁，至少两对导向架，每对导向架均相对设置在两组支撑梁上，设置在支撑梁底面的一对高度可调的支撑腿。导向架包括一对水平且上下设置的导向板，其均具有一竖向贯通的导向孔，一对导向板中位于上方的导向板固定在一对第一横杆上，位于下方的导向板固定在一对第二横梁上。进行钢栈桥施工过程中，当钢管桩施打完成后，先用吊车移除桩帽，再按照导向架安装的相反顺序进行拆除。该方法的钢管桩在水流较大、河水较深尤其在无持力层的裸岩为基础的环境下，进行钢栈桥施工过程中，无法对钢管桩底部进行快速的稳定支撑存在一定的安全风险，后续再进行钢管桩底部支撑的施工，工序复杂且作业人员深水下施工的时间较长存在一定的安全风险。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术存在的问题和适应相应环境的需求，本发明主要提供能有效快捷的提高钢管桩底部整体性和稳定性的一种装配式钢栈桥的施工方法。
5.为了实现上述目的，本发明提供的装配式钢栈桥的施工方法包括以下步骤：
6.步骤一：完成桥台和桥台处首跨第一预设长度的贝雷片组拼架安装施工并固定，在贝雷片组拼架预设位置的上表面可拆卸的固定安装上定位架，在贝雷片组拼架的下表面与上定位架对应的位置可拆卸的固定安装下定位架，使用紧固件将上定位架和下定位架可拆卸的固定连接；
7.步骤二：将钢管桩插装至上定位架和下定位架上对应设置的定位孔中，将钢管桩振动下沉至预设位置，将下定位架下沉至底部并固定，在下定位架的上表面安装预设重量的配重件，在相邻钢管桩之间安装支撑架；
8.步骤三：割除位于水面上第一预设尺寸的钢管桩，沿钢栈桥的长度方向的每组钢管桩上均固定安装第二预设尺寸的帽梁，沿钢栈桥的宽度方向在帽梁上固定安装第三预设尺寸的扁担梁，移除上定位架，拆除位于桥台处预设长度的贝雷片组拼架，对剩下的贝雷片组拼架进行固定施工，在贝雷片组拼架上铺设横向分配梁以及桥面钢板，完成相应跨段的施工；
9.步骤四：沿下一跨布置方向连接第三预设长度的贝雷片组拼架进行下一跨施工，
在贝雷片组拼架预设位置的上表面可拆卸的固定安装上定位架，在贝雷片组拼架与上定位架对应位置的下表面可拆卸的固定安装下定位架；
10.步骤五：重复步骤二至步骤四，直至完成计划安装钢栈桥的长度。
11.优选的，支撑架为剪刀式支撑架。
12.优选的，上定位架和下定位架的焊脚尺寸均大于等于8mm。
13.由上可见，在钢栈桥安装的过程中，钢管桩定位插打完毕后，下定位架下沉至平整的河床表面并固定，相邻钢管桩之间安装剪刀式支撑架，均能快速有效的将定位架中的钢管桩连接成为一个整体，提升定位架中相邻钢管桩之间的稳定性，相比于在水下进行支撑件的安装，有效减少作业人员水下工作的时间和避免水下工作时间过长存在的安全风险。下沉定位架后，配重件的具体重量根据水流的具体流速确定，大大提高了钢管桩底部的稳定性，保证了施工过程中的安全性。
14.优选的，当河床不平整时，步骤二还包括：将钢管桩振动下沉至预设位置，再采用沙袋进行河床找平后，将下定位架下沉至底部并固定。
15.进一步的方案是，当河床底部为基岩时，步骤二还包括：将钢管桩插装至上定位架和下定位架上对应设置的定位孔后，将钢管桩振入至基岩的表面，在钢管桩内灌砂至第一预设高度，将下定位架下沉至底部并固定。
16.由上可见，当河床底部为基岩，钢管桩无法通过振动下沉而自稳，通过将钢管桩振入河床底部的基岩表面，再在管内灌砂至第一预设高度。增加了钢管桩的自重，提升施工过程中钢管桩的稳定性。
17.进一步的方案是，当施工至河床深度大于等于10m的跨段时，步骤二还包括：将下定位架下沉至底部并固定后，在相应跨段的下定位架上安装配重件进行找平，沿着钢栈桥宽度方向上的一组钢管桩的外侧套设第四预设尺寸的钢套箱，钢套箱设置在配重件上，向钢套箱中浇筑混凝土，向钢管桩内灌砂至高于钢套箱顶部的第二预设高度，在相邻钢管桩之间安装支撑架。
18.可选择的，当施工至河床深度大于等于10m的跨段时，步骤二还包括：将下定位架下沉至底部并固定后，在下定位架上安装配重件的重量大于等于20吨，再向钢管桩内灌砂至高于配重件的顶部的第三预设高度，在相邻所述钢管桩之间安装支撑架。
19.由上可见，通过在钢管桩内灌砂至预设高度、配重件上安装钢套箱并浇筑混凝土或者增加配重件的重量来增加自重，增强了在洪水期钢管桩抵抗洪水冲击力的能力，同时也提升了钢管桩的稳定性。
20.优选的，上定位架与下定位架结构一致，安装上定位架和下定位架时，上定位架竖直方向的投影与下定位架重叠。
21.进一步的方案是，上定位架上设置有一个以上的第一定位部件，下定位架上设置有一个以上的第二定位部件，每一第一定位部件均对应有一个第二定位部件，每一个第一定位部件、每一个第二定位部件均包括两个以上沿钢栈桥宽度方向的中心线对称的定位孔。
22.由上可见，上定位架与下定位架结构相同方便批量化生产和施工，上定位架竖直方向的投影与下定位架重叠，保证了上定位架上定位孔内接圆的圆心的投影与下定位架上定位孔内接圆的圆心重叠，满足钢管桩施工时精确定位的需求。定位架上的定位孔数量可
以两两一组根据施工需求设置，将相应数量的钢管桩底部连接为整体结构。
23.进一步的方案是，贝雷片组拼架固定安装在扁担梁顶部，扁担梁上设置有活动限位卡，贝雷片组拼架包括有贝雷片，贝雷片固定安装在活动限位卡中。
24.由上可见，通过设置活动限位卡与贝雷片的配合，将贝雷片组拼架和所述扁担梁组合成一个整体，提升稳定性。
25.综上可见，本发明能快捷有效的在钢管桩施工过程中对钢管桩底部进行支撑固定，提升钢管桩底部基础的稳定性，提高施工过程中的安全性，减少作业人员水下施工的时间，有效增加本发明抵抗水流冲刷力的能力。
附图说明
26.图1为本发明装配式钢栈桥的施工方法实施例的施工状态一结构示意图。
27.图2为本发明装配式钢栈桥的施工方法实施例的施工状态二结构示意图。
28.图3为本发明装配式钢栈桥的施工方法实施例的施工状态三结构示意图。
29.图4为本发明装配式钢栈桥的施工方法实施例的施工状态四结构示意图。
30.图5为本发明装配式钢栈桥的施工方法实施例的整体结构示意图。
31.图6为本发明装配式钢栈桥的施工方法实施例的定位架结构示意图。
32.图7为本发明装配式钢栈桥的施工方法实施例的钢管桩、钢套箱与帽梁、扁担梁的平面布置图。
33.图8为本发明装配式钢栈桥的施工方法实施例的钢栈桥的立面图。
34.图9为图8中a处的放大图。
具体实施方式
35.本实施例介绍了使用本发明的施工方法在进行沱江上进行钢栈桥的施工的一种情况，除此之外，本发明可以应用于多种其他场景的钢栈桥施工。本实施例以应用在沱江上施工桥梁为例进行说明。沱江进行栈桥施工的河段经勘测河床底部为基岩，河床上覆盖有厚度不均的河卵石，江水最深处13m，最浅处7m。
36.本实施例中的装配式钢栈桥的施工方法包括以下步骤：
37.参见图1和图6，本实施例首先执行步骤一：平整场地、测量放样、修建桥头连接处，在桥台5上进行首跨第一预设长度的贝雷片组拼架1安装施工并在贝雷片组拼架1远离河岸的一端上压负重件2进行固定，在贝雷片组拼架1预设位置的上表面可拆卸的固定安装上定位架3，在贝雷片组拼架1的下表面与上定位架3对应的位置可拆卸的固定安装与上定位架3结构一致的下定位架4，上定位架3和下定位架4之间采用四根直径25mm的精轧螺纹钢(图中未示出)和螺母定位固定，保证上定位架3竖直方向的投影与下定位架4重叠，同时保证上定位架3的定位孔16内接圆的圆心在竖直方向的投影与下定位架4的定位孔16内接圆的圆心重叠。
38.参见图5至图8，本实施例中，第一预设长度的贝雷片组拼架1包括贝雷片6，贝雷片6每两榀为一组，每榀之间采用花架20连接，沿钢栈桥18的宽度方向安装三组，首跨第一预设长度的贝雷片组拼架1沿钢栈桥18的长度方向包括8片结构相同的贝雷片6顺次连接，第一预设长度的贝雷片组拼架1的中心部分位于桥台5的中心处。上定位架3和下定位架4均采
用i25b工字钢焊接而成，上定位架3和下定位架4上均一一对应的间隔设置有4个定位孔16，定位孔16的形状为三角形，钢管桩7的横截面的面积略小于三角形定位孔16的内接圆的面积，钢栈桥18长度方向上的相邻两个定位孔16沿钢栈桥18长度方向的中心线对称，钢栈桥18宽度方向上的相邻两个定位孔16沿钢栈桥18宽度方向的中心线相互对称。可选择的，上定位架3和下定位架4的结构根据每组钢管桩7的布设数量的需求进行焊接且上定位架3和下定位架4上的焊脚尺寸均大于等于8mm。
39.参见图2、图7和图8，然后，执行步骤二：将一组钢管桩7插装至上定位架3和下定位架4上对应设置的四个定位孔16中，钢管桩7下沉时在剪刀式支撑架14的预装位置的管壁上预留用直径3cm的高强螺栓连接的斜拉杆(图中未示出)后，将钢管桩7振入至基岩图中未示出表面后，在钢管桩7内灌砂至河卵石顶部标高处，再将下定位架4下沉至底部并焊接固定。可选择的，当遇到河床不平的河段时，步骤二还包括：先采用第一砂袋(图中未示出)进行找平，再下沉下4定位架并焊接固定。再在下定位架4的上表面安装一定重量的第二砂袋8，具体重量根据水流和深度设置。
40.参见图8，本实施例中，施工至河床深度大于等于10m的跨段时，步骤二还包括：将下定位架4下沉至底部并焊接固定后，在相应跨段的下定位架4上用砂袋8进行找平，沿着钢栈桥宽度方向上的两根钢管桩7的外侧套设第四预设尺寸的钢套箱13，钢套箱13设置在砂袋8上，向钢套箱13中浇筑混凝土，再向钢管桩7内灌砂至略高于钢套箱13顶部，具体高度根据设计需求而定。
41.可选择的，当施工至河床深度大于等于10m的跨段时，步骤二包括：将第二砂袋8的重量增加至大于等于20吨，具体重量随深度的加深而增加，再在钢管桩7内灌砂至略高于砂袋8顶部，具体高度根据设计需求而定。
42.接着在水深4m处的相邻钢管桩7之间采用16a槽钢交错连接形成剪刀式支撑架14。可选择的，相邻钢管桩7之间可以安装现有形式的支撑架进行支撑，在此不再赘述。
43.本实施中，外径为529mm，壁厚为10mm的钢管桩7，沿栈桥长度方向和宽度方向每四根为一组，钢管桩7的长度根据现场实际河床深度予以考虑，可适当加长。每个钢套箱13施工后的砼结构为1.5m
×
6.0m
×
1.5m，每个基础砼方量为13.5m3，共计13.5
×
4＝54m3。
44.参见图3和图8，接着，执行步骤三：割除位于水面上第一预设尺寸的钢管桩7，再在柱顶开设沿钢栈桥18宽度方向宽18cm、深40cm的贯通槽(图中未示出)，沿钢栈桥18的长度方向的两根钢管桩7上的贯通槽内均固定安装单根第二预设尺寸的i45b工字钢作帽梁11，沿钢栈桥18的宽度方向在帽梁11上间隔固定安装两根双拼第三预设尺寸的i45b工字钢作扁担梁12，移除上定位架3，移除负重2并拆除位于桥台上远离河岸一端四片贝雷片6长度的贝雷片组拼架1，对剩下四片贝雷片6长度的贝雷片组拼架1进行固定施工，在贝雷片组拼架1上等40cm的间距铺设横向分配梁17，在分配梁17上焊接铺设1cm桥面钢板(图中未示出)，桥面钢板上焊直径为ф1cm的圆钢(图中未示出)，作为防滑措施。桥面两侧护栏19使用ф5cm圆钢管，高1.2m，与桥面钢板焊接，间距2m，中间挂安全网(图中未示出)保护行人安全。完成后进行桥台5上与钢栈桥18的锥坡填筑等，此为现有技术，在此不再赘述。
45.参见图8和图9，本实施例中，扁担梁12上设置有活动限位卡15，贝雷片6的一端卡接在活动限位卡15中，使得扁担梁12与贝雷片6成为一个整体，增强钢栈桥的稳定性。
46.参见图4，然后，执行步骤四：沿下一跨布置方向连接第二预设长度的贝雷片组拼
架1进行下一跨施工，在贝雷片组拼架1预设位置的上表面可拆卸的固定安装上定位架3，在贝雷片组拼架1与上定位架4对应位置的下表面可拆卸的固定安装下定位架4。
47.本实施例中第二预设长度的贝雷片组拼架1包括沿钢栈桥18的长度方向包括4片结构相同的贝雷片6顺次连接。
48.最后，执行步骤五：重复步骤二至步骤四，直至完成计划安装钢栈桥18的长度。
49.当水深大于等于10m时的混凝土基底力学检算，本实施例中的钢栈桥18结构与现有的装配式钢栈桥结构相同，因此钢管桩及其它受力杆件力学检算均能满足施工要求，不再赘述，仅对水中混凝土及钢管桩组合体的稳定性进行验算。
50.动水压力的计算按《公路桥涵设计通用规范(jtg d
‑
60 2011)》考虑，式中：f
w
—流水压力标准值(kn)；γ—水的重力密度(kn/m3)，水的重力密度按10kn/m3计算；v—设计流速(m/s)，根据流量计算时v＝3m/s；a—桥墩阻水面积(m2)，计算至一般冲刷线处，按10m计算；g—重力加速度，g＝9.81(m/s2)；k—基础形状系数，方形k＝1.5，矩形k＝1.3；
51.基础f
w
＝1.3
×
1.5
×
10
×
10
×9÷
(2
×
9.81)＝89.4kn
52.钢管f
w
＝1.3
×
0.529
×
10
×
10
×9÷
(2
×
9.81)＝31.5kn
53.根据情况钢套箱的砼基础与基岩件的动摩擦力因数按μ＝0.607计算，钢套箱混凝土的密度按2400kg/m3计算，钢套箱的砼基础与基岩间的磨擦力f＝μg＝0.607
×
1.5
×
1.5
×6×
2400
×
10
÷
1000＝196.668kn，由此可见远远大于流水冲刷力，各承重钢管桩间均有较强纵横向联系，而且全部和河床有嵌入深度，故而此结构稳定性满足要求。
54.需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。