杜群波 王景滄

【摘 要】針對富春江特大橋水中區(qū)域的特殊地質情況及山區(qū)河流的水文特點，對鋼棧橋進行合理設計，通過對方案的比選和優(yōu)化，最大限度的保證施工安全和降低施工成本，也為類似邊界條件的工程提供參考和借鑒。

【關鍵詞】山區(qū)河流；厚卵石層；鋼棧橋；方案比選

杭黃鐵路富春江特大橋跨越富春江及其支流，橋梁全長2.98741m，孔跨布置形式為：46-32m簡支梁+6-24m簡支梁+1-（70+125+70）m連續(xù)梁+2-37m現(xiàn)澆簡支梁+1-（40+6×56+40）m連續(xù)梁+1-（69+103+103+130+80）m連續(xù)梁+1-（48+80+48）m連續(xù)梁。采用1-（70+125+70）m連續(xù)梁跨越富春江航道（南汊河），1-（40+6×56+40）連續(xù)梁跨越富春江北汊河，1-（69+103+103+130+80）m連續(xù)梁跨越富春江支流清渚江。富春江特大橋距離上游富春江水電站較近，水位受電站影響較大22號墩位于富春江南岸岸邊淺灘，23～26號墩位于江心洲上；27～33號墩位于富春江北汊河中。

1水文地質條件

（1）地質條件。根據(jù)地質鉆探資料，橋址區(qū)富春江及其支流巖土層為：第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）：粉質黏土、細砂、卵石土、細圓礫土、泥巖。23～27號墩表覆粉質黏土0.5～3.0m，卵石土、細圓礫土16.0～20.0m，基巖為泥巖：強風化0.5～1.0m，下為弱風化。22號墩、28～33號墩河床底無覆蓋層12.0～25.0m為卵石土、細圓礫土，其下為泥巖。泥巖飽和單軸抗壓強度為28.24MPa。

圖1 2-2 22～34號墩地質柱狀圖

（2）氣候、水文資料

本橋設計水位：17.80m

施工水位：13.87m

最高通航水位：12.61m

最低通航水位：3.29m

橋址區(qū)距上游距富春江水電站較近，水位受發(fā)電站影響較大。除洪水期外，發(fā)電站每日開機發(fā)電，壩下水位變幅達6m：當三臺機組發(fā)電時，泄流量為1500m3/s，壩下相應水位約8.0m；六臺機組發(fā)電時，泄流量為3070m3/s，壩下相應水位約為9.2m?？菟晷购樘鞌?shù)為4天，平水年為14天，豐水年為17天，泄洪期主要在4～7月。非汛期期間，富春江水流流速比較穩(wěn)定，汛期泄洪出壩最大流速可達8m/s。

表1富春江電站建成后設計洪水成果表單位：m

頻率（%） 50 20 10 5 2 1

洪峰流量（m3/s） 9947 13130 15240 17240 21600 23100

上游水位（m） 23.00 23.00 23.00 23.00 24.10 28.20

下游水位（m） 13.00 14.40 15.25 15.95 17.00 17.8

目前在橋址區(qū)上游約1公里處正修建船閘，通航孔已臨時封閉，上游來水只能從北汊河流淌。因此，實際下游水位將會有所抬高，施工中應加強監(jiān)測。

錢塘江流域屬副熱帶季風氣候區(qū)，溫和多雨，四季分明，多年平均降水量為1598.9mm，雨量多集中在3～9月，占全年降水量的76.5%。徑流主要由降雨形成，徑流年內分配不均，年際變化較大。

2設計條件

（1）水位：正常使用水位為+8.0m，洪水期水位為+14.0m；

（2）流速：正常使用流速為2.0m/s，洪水期流速為4.0m/s；

（3）風速：工作風速為17.1m/s；

（4）設計荷載：人群荷載為3kN/m2，12m3混凝土罐車滿載時重40t，80t履帶吊通行及作業(yè)。

3鋼棧橋及鋼平臺截面設計形式

棧橋頂標高+16.50m，寬為8.0m，兩側設欄桿，基樁采用φ630×8mm鋼管樁；上部結構采用型鋼結構，主橫梁選用工字鋼2I40a，主縱梁選用普通321型單層貝雷片，橫向分配梁選用間距0.75m的工字鋼I20a，縱向分配梁選用間距0.3m的型鋼I12.6，面板為8mm厚花紋鋼板。

鋼平臺平面尺寸為18m×13.2m，頂面標高為+16.50m。其橋墩處自下而上依次采用的主要材料為：10根Φ630×8mm鋼管樁基礎→平聯(lián)Φ426×6mm鋼管→HM588×300mm下橫梁→單層標準321型貝雷片→I25a@1500mm橫向分配梁→I14@300mm縱向分配梁→8mm花紋鋼板面層。

4方案比選

（1）鋼棧橋設置在橋位處的下游（鋼平臺設置在鋼棧橋的上游），承臺施工時采用雙壁鋼圍堰進行施工。

圖2 鋼棧橋及鋼平臺布置圖

此方案的優(yōu)點是：①可以增強整個體系抵抗洪水的能力。因杭黃鐵路富春江特大橋離富春江發(fā)電站約1公里，處于行洪區(qū)，電站的正常生產和防汛調度均可能對鋼棧橋產生影響，特別是此處流速較大，沖刷嚴重，鋼平臺設在上游時在一定程度上可以保護鋼棧橋。

②相對鋼棧橋而言支棧橋設在其上游就可以相當于抗滑樁，減少了抗拔樁的數(shù)量，進而縮短了工期。

此方案的缺點是：此處地質情況復雜，河床底無覆蓋層均為卵石、漂石，承臺施工時需采用自重較大的雙壁鋼圍堰進行施工，鋼圍堰沉放困難。

（2）鋼棧橋設置在橋位處的上游（鋼平臺設置在鋼棧橋的下游），承臺施工時采用單壁鋼圍堰進行施工。

圖3 鋼棧橋及鋼平臺布置圖

此方案的優(yōu)點是：不僅節(jié)省約了鋼圍堰用鋼量還確保鋼圍堰沉放到位。針對橋址區(qū)厚卵石土地層，鋼圍堰下放時先采用挖砂船在承臺四周進行開挖作業(yè)，開挖到位后沉放鋼圍堰。

此方法的缺點是：抗拔樁數(shù)量較多，施工進度較慢。

根據(jù)抗拔樁的設置形式不同又可分為兩種類型，分別如下圖所示：

圖4 鋼棧橋（抗拔樁為鋼管樁） 圖5 鋼棧橋（抗拔樁為錨桿）

1）抗拔樁類型為鋼管樁的，并在鋼管樁內澆筑混凝土，此方案的有點是棧橋穩(wěn)定性較強。缺點是棧橋用鋼量較大，抗拔樁施工工藝繁瑣，進度較慢，且灌注混凝土部分的鋼管樁無法回收。

2）在上述方的基礎上對其進行優(yōu)化，抗拔樁利用主棧橋上游的鋼管樁的一排鋼管樁進行設置，待鋼管樁沉放到位后，搭設鉆孔平臺利用小鉆機在每根鋼管樁內鉆2個φ150mm的孔，孔底標高為鋼管樁樁底標高-4m，成孔后插入φ32mm錨桿利用導管在孔內灌入M30水泥砂漿，待達到一定強度后再把錨桿和主梁進行連接。此方法的有點是：減少了鋼棧橋的工程數(shù)量，降低了工程成本，抗拔樁的鋼管樁可重復利用。缺點是：施工時需用小鉆機成孔，設置錨桿，灌漿施工工藝。

結語

通過對上述三種施工方案的比選和優(yōu)化，杭黃鐵路富春江特大橋鋼棧橋設計方案采用第三種方案，即采用鋼棧橋設置在鋼平臺上游，抗拔樁采用錨桿的結構形式，且圍堰結構形式為單壁鋼圍堰。此方案與第一種方案相比更加詳細的考慮了后續(xù)鋼圍堰的沉放工藝，減少棧橋和圍堰的用鋼量，降低了施工成本；與第二種施工方案相比第三種施工方案更經濟。

參考文獻：

[1] 杭黃鐵路站前V標施工組織設計。

[2] 杭黃鐵路站前V標鋼棧橋及鋼平臺施工技術方案。

[3] 《新建鐵路杭州至黃山鐵路施工圖（站前5標）富春江特大橋設計圖》

[4] 《港口工程荷載規(guī)范》（JTS 144-1-2010）

[5] 《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）

[6] 《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 50007-2011）