西村港跨海大桥栈桥设计与施工技术

　　【摘要】以北海西村港跨海大桥项目修建的临时栈桥实例，通过施工重难点分析，介绍了跨海栈桥结构优化设计及施工关键技术，包括栈桥选址，西栈桥、通航栈桥与东栈桥总体结构设计参数，三维模型与最不利受力时的安全稳定性，解决了受潮汐和水文地质、雷暴区、通航段多次拼拆与重建等海洋环境条件下栈桥工艺技术难题，为类似工程施工提供借鉴。

　　【关键词】跨海栈桥;海洋环境;钓鱼法;叠拼式弯道;三维模型

　　0　引言

　　目前在国内外出现大量跨河跨海桥梁施工，为了保证桥梁正常施工作业，施工便道采用钢栈桥的形式比较多，针对跨西村港大桥施工环境特点，并综合考虑施工进度与工程造价可題，最终设计钢栈桥与钻孔平台辅助主桥施工，钢栈桥施工便道不仅能够解决海上桥梁施工没有合适的操作空间的技术难点，而且还提供了安全、舒适的海上施工作业平台，同时对于海域环境没有污染，桥梁建成后容易恢复沿线海域环境，并不影响设计通航。

　　1　工程概况

　　西村港跨海大桥项目是广西北海市重点建设工程，是连接贯通银海区银滩东区、竹林组团及海洋产业园的“百里海岸海滩海景大道”，也是北海产城融合、打通向海经济发展之路的财富通道。大桥位于西村港出海口处，西起渤海路，向东延伸，跨越西村港后落地与林一路相交。由西引桥、主桥、东引桥三部分组成，全长2544.4m。其中桥梁长度1775.8m，设计采用双向6车道，荷载标准城-A级，行车速度60km/h，通航限界110m×12.5m。

　　主桥采用半漂浮体系双塔双索面景观斜拉桥，跨径布置为38.9m+70m+238m+70m+38.9m，主梁为钢混叠合梁结构，桥宽为38m，主塔20#、21#墩高度为84m，呈汉代铜凤灯造型，有“凤冠琴韵”之称。西引桥长720m，东引桥长600m，均采用跨径30m、40m简支箱梁，分幅布置。根据工程规模特点及总体施工安排，需在东、西两岸堤坝间修建临时钢栈桥一座，以满足主桥海上施工作业人员、运输建筑材料和机械设备通行。

　　2　钢栈桥重难点分析

　　2.1　栈桥是辅助桥梁的关键通道

　　项目工期紧任务重，原建设工期由900d压缩至720d，施工组织管理难度大，各项施工准备工作需超前计划安排，而主栈桥是修建西村港跨海大桥的生命线和交通要道，必须为主体施工创造有利条件，对于主桥、东西引桥各墩位能否尽早开工和顺利实施具有关键作用，保证水上施工变为陆上施工的通道物流运输通畅。

　　2.2　受水文地理环境影响施工难度大

　　桥位处海岸线距离约为1495m，潮位标高约3.0m，两岸地面标高为3.0～4.5m。受潮汐影响，纵向海床标高为-0.65～1.1m，航道处最深可达-1.5m，地势低缓。潮位低时滩涂区域出现，海面宽度为150m左右，低潮水位为-0.85m，海运船只易搁浅。岩土成因主要为第四纪冲、洪积及滨海沉积作用形成的黏土、粉质黏土和砂类土，管桩入土液化塑性大。同时，上游分布有“铁山港”等大型企业时有航运出海，受通航需求可多次拼拆重建。每年四月至九月是雷暴、雷电活动频繁期，属典型沿海雷暴活动的“多雷区”，遇龙卷风、台风或暴雨、大雨，年雷暴天数83d，“雷害”防范风险高，必须加强防范预控措施。

　　2.3　钢结构安装施工难度大风险高

　　栈桥下部结构采用“钓鱼法”[1]施打钢管桩，上部贝雷梁组拼与钢构件吊装、联结焊接工序多，各种周转材料一次性投入大，水上作业专业性强，承重支撑体系稳定性要求高，且需满足主桥钢箱梁大吨位构件上栈桥吊装作业，其工艺技术必须进行专项设计、受力检算与专项评审，严格执行各项操作规程，确保栈桥质量安全受控。

　　2.4　栈桥地处生态保护区环水保要求高

　　项目桥址属于热带湿热区气候与Ⅲ类海洋大气环境区，又跨越“金海湾红树林”和虾塘生态保护区。施工中，坚持“环保、安全、合理、适用”的绿色施工原则，定时安排专人到岸滩清理垃圾，严禁排放污染海水，最大限度节约资源、保护环境和减少污染。

　　3　栈桥结构优化设计

　　3.1　桥位选择

　　根据西村港跨海大桥工程规模特点及总体施工安排，桥位选择在东、西两岸堤坝间4#～33#墩北侧上游，总体平行于大桥方向，栈桥与主桥中心线相距22m，且两岸纵向贯通，其端头与两岸海防堤坝外便道相接。考虑栈桥实用性、经济性，各主墩承台平面大小不同，在东、西引桥与主桥交界处设加宽弯道，栈桥中心线与同侧边线错位间距均为4m，最宽处辅助墩承台边缘距栈桥中心线22.8m，引桥墩承台边缘距主栈桥中心线为14.5m。

　　3.2　总体结构设计与技术参数

　　栈桥由西栈桥4#～18#墩、通航道18#～23#墩、东栈桥23#～S33#墩段三部分组成，采用钢管柱贝雷梁结构形式，总长度为1450m。设计行车速度10km/h，主栈桥荷载不小于800kN，支栈桥荷载不小于1000kN，桥面控制标高5.8m，底面标高为4m，累年最高潮位3.3m，保证栈桥梁部构造高于累年高潮位0.7m，使用年限2年。

　　下部结构采用φ630×10mm、φ529×10mm钢管桩，单根长度19～22m，单墩单排3根，制动过渡墩双排6根。墩柱高3～6m，桩间剪刀撑[20b联结系横向连接，桩顶设桩帽、牛腿加劲板，上铺2I40a工字钢横梁，横梁与贝雷梁限位架、墩柱焊接连接。经比选，确定跨径为12m，主栈桥、主墩支栈桥(沿墩周一圈)纵梁采用四组8片贝雷梁，桥面宽度为8m。

　　每联中间设一处双排制动墩，每三联有一孔6m制动跨，其它为3m制动跨，每三联一组正好与三孔边跨位置相对应，单联长度39m或42m，支点均设置在贝雷梁节点竖杆位置。引桥墩、主桥边墩及辅助墩支栈桥垂直于主栈桥下游修建，在制动墩附近交会，跨径6m或9m，纵梁采用三组6片贝雷梁，桥面宽为6m，保证车辆在主、支栈桥间顺利转弯过渡。在主桥东、西两端锚跨范围左右设叠拼式弯道[3]，单侧加宽4m。

　　考虑跨航道段及东栈桥通过主桥钢梁运输车，横向分配梁采用工字钢I25b@300，西栈桥分配梁采用工字钢I20b@300。桥面系铺设厚10mm花纹钢板，两侧设防护栏杆。

　　3.3　受力检算

　　3.3.1　荷载

　　栈桥拼装与使用期间采用QUY75履带吊，主臂33m，最大工作幅度为15m，自重68.6t，配重25t。DZ60振动锤及夹具重5000kg，每孔单组2片贝雷梁最大吊重为2400kg。10m3罐车总重为400kN，按单车重力10%计算，单支墩制动力为50kN，桥面系冲击系数[4]为1.303。施工人员与机具荷载为1.5kN/m2。

　　4　施工关键技术

　　4.1　施工方法与工艺

　　自西岸、东岸堤坝位置起分两个作业面，依次同步平行于主桥方向展开施工，再于跨通航段海上相应主墩附近位置合龙成桥，并适时增加资源投入，同步展开主桥各墩位支线栈桥、钻孔平台的搭设施工。钢管桩、贝雷桁片、各类型钢等周转材料采用平板车运输，现场组拼安装就位。钢管桩采用“钓鱼法”插打，全站仪控制桩位，每天按成桥12m计。

　　每个作业面各配备一台DZ60型振动锤，一台50t履带吊配合插打钢管桩，辅助一台400kW发电机、四台BX-315电焊机。必要时，采用DZ90型振动锤、75t履带吊插打拔除管桩。每排管桩打设完毕后，在桩顶摆放大横梁，依次成组安装贝雷梁，再铺设桥面系。每孔栈桥完成后，应进行安全检查和验收，合格后方可通行车辆，继续下一孔栈桥施工。施工中，在已架设的栈桥上，将一孔单组跨贝雷梁悬挑，端头安装临时导向架。

　　将管桩吊入定位架内，履带吊小钩起吊点在管桩1/3桩长位置，桩端用双夹具固定。待桩身和振动锤重力下进入河床后，通过全站仪和锤球观测桩位，对讲机指挥履带吊前后、左右摆动，以调整管桩垂直度。检查无误后启动振动锤，将管桩振入河床。进入海床2～3m后可松开吊钩，让管桩在振动锤的作用下继续打入，直至插打成桩。

　　建筑论文投稿刊物：铁道建筑技术征收交通土建工程及其相关领域研究成果和先进技术;相关专业工程设计、施工、管理等方面的新方法、新经验和工程实录;有关的科技政策、法规、规范;相关领域的国内外科技信息、行业动态等。刊登内容以实用技术为主，兼顾试验、研究和综合评述，涉及铁路、公路、桥梁与结构工程、隧道地下工程、水利工程、岩土工程、房屋建筑、工程爆破、工程材料、工程机械、交通工程抢修、工程管理等专业领域。

　　5　结语

　　西村港跨海大桥项目主栈桥于2019年8月15日顺利合龙成桥。截至目前，主桥各墩位支栈线施工已接近尾声，成为一道亮丽的北海风景线，随着大桥工程建设的有序推进，已投入使用的主栈桥与支栈桥总体运行良好，受到了建设单位、监理单位和社会各界的高度赞誉，积累储备了跨海栈桥施工技术创新经验。

　　参考文献

　　[1]　梁之海.闽江特大桥深水裸岩河床栈桥设计与施工技术研究[J].铁道建筑技术，2019，36(3)：50-53，67.

　　[2]　中冶京诚工程技术有限公司.钢结构设计标准：GB50017-2017[S].北京：中国建筑工业出版社，2017.

　　[3]　中交公路规划设计院有限公司.公路钢结构桥梁设计规范：JTGD64-2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

　　[4]　中交公路规划设计院有限公司.公路桥涵设计通用规范：JTGD60-2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

　　[5]　肖宇.钢栈桥设计与施工技术[J].四川建材，2018，44(3)：137-138.

　　[6]　朱进军.贝雷栈桥施工技术及验算[J].交通建设与管理，2015，52(8)：138-143.

　　[7]　陈强，林玉明.跨海特大桥栈桥设计与施工技术研究[J].铁道建筑技术，2018，35(2)：65-68，106.

　　[8]　张振国，苏英，郝海飞，等.黄河急流区钢栈桥设计与施工技术[J].施工技术，2018，48(S1)：1235-1238.

　　作者：邓加成