山区深水河流栈桥设计与施工
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１８８ 西部探矿工程 ２０１１年第３期
山区深水河流栈桥设计与施工
杨进华
（中铁二局二公司，四川成都６１００３１）
摘要：通过成渝环线（Ｇ９３高速）绵遂高速梓江大桥水中基础工程的施工，对山区深水河流水中栈桥
施工技术进行了探讨，提出了技术方法和技术措施。
关键词：绵遂高速；梓江大桥；钢栈桥；设计与施工
中图分类号：Ｕ４４２．５文献标识码：Ｂ文章编号：１Ｏ０４—５７１６（２Ｏ１１）０３～０１８８—０３
１工程概况
绵遂高速为成渝环线绵阳至遂宁段，北起绵阳，沿
涪江而行，线路多次跨越山区河流。梓江大桥为跨梓江
而设，位于螺丝池电站回水区内，最大桥高４２ｍ；水中墩
采用 ２２０ｃｍ钻孑Ｌ灌注桩基础，双柱式变截面墩。
梓江由Ｎ向Ｓ流过桥区，汇人ｌｋｍ外的涪江，河床
宽阔平缓，桥位处河面宽约２００ｍ，水深１１．０￣１５ｍ。河
流平时流速缓慢，约０．７ｍ／ｓ，但在洪水季节、螺丝池电
站开闸放水时，流速可达到３．５ｍ／ｓ，洪水期问最大流速
６．６ｍ／ｓ。设计百年洪水位３４７．４０ｍ，常年洪水位
３４４．２８ｍ。梓江由众多小溪流汇合而成，并蛇形于山丘
间，全长３２１ｋｍ，受雨水供给大，一般洪水涨落可达４ｍ，
增加了水中墩深水基础施工难度。 水中桥址区域地质为第四系松散堆积层主要为坡
残积粉质粘土，冲洪积粉质粘土、淤泥、砂土及卵石，覆
盖层厚０～７．２ｍ不等。河床中间主要为卵石覆盖层下
卧中风化泥质粉砂岩。本桥拟采用搭设钢栈桥通道及
平台施工桩基及墩柱。
２钢栈桥及平台设计
栈桥设计荷载采用汽一２Ｏ级车队、６０ｔ履带吊车、
８ｍ３混凝土搅拌运输车（满载）。汽车及混凝土搅拌运
输车活载计算时采用荷载冲击系数１．３及偏载系数
１．２，钢管桩按摩擦桩设计。
２．１钢栈桥结构型式（图１）
根据现场调查及图纸资料，梓江大桥位于梓江螺丝
池水库回水区内，根据现场调查实测，并结合设计资料， 水深为１３￣１５ｍ，其下为２～５ｍ卵石河床层，计算时， 上述土层的摩擦力均按ｒ＝２５ｋＮ／ｍ２取值；有５个墩位
于水中，与河面斜交，长约２４０ｍ。综合考虑施工时间、
水文地质及山区河流受上游影响情况，常年频发洪水，
常年洪水位３４４．２８ｍ（调查资料，每年频率为３次左
右），设计资料百年洪水位为３４７．４０ｍ。由于此桥施工
需保证全天候正常进行，设计栈桥行车桥面标高确定为
３４５．０ｍ，比常年洪水位高０．７２ｍ。内陆地区风力不大，
风荷载不予计算；由于水流作用在钢管桩上，落差不大，
上部结构分析中，不考虑水力影响。
图１钢栈桥横截面结构型式
设计参数：
栈桥跨距：５．５ｍ跨度布置；基础： ８２０ｍｍ ｘ
＊收稿日期：２０１０－０５—０５ 作者简介：杨进华（１９７０－），男（汉族），四川眉山人，工程师，现从事路桥工程设计及施工管理工作。
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１０ｍｍ钢管桩，最大深度２７ｍ，自由段最大深度２０ｍ；横
桥向２．２ｍ间距，顺桥向５．５ｍ间距布置；桩顶横梁：２×
Ｉ４５ｂ型工字钢（每墩布置２根）；纵向主梁：Ｉ３２ｂ型工字
钢，横桥向布置间距０．３ｍ，每跨顺桥向共布置２１根。
为加强栈桥的稳定性，桥墩钢管纵横向均采用［１８槽钢
连接成整体；桥面防滑钢板：１０ｍｍ厚花纹钢板；桥面总
宽度：６．０ｍ。设计行车速度：不超过１０ｋｍ／ｈ。栈桥平
台结构型式与栈桥一致，比栈桥间距小。
Ｉ ： Ｌ＿＿．一生 ｍ＿一 ｊ， ２．２钢栈桥设计计算
２．２．１荷载布置
梓江栈桥的钢管桩基础按５．５ｍ间距布置，纵梁搭
接５０ｃｍ，横纵梁受力计算按简支梁进行。主要计算上
部恒载：Ｉ４５ｂ工字钢桩顶横梁、单根Ｉ３２ｂ纵向主梁、防
滑钢板桥面；活载：栈桥上重载主要为６０ｔ履带吊车及
砼罐车（满载），考虑１．３的冲击荷载系数，荷载布置如
图２、图３所示。
条Ｉ４５ 恒栽５ 履带吊横向总重力压力７８０ ｋＮ
图２履带吊荷载布置图
前轴重力１２７．９ ｋＮ 后轴重力２５５．８ｋ 轴重２２５ｓ． ｋＮ
图３满载罐车荷载布置图（车重２０ｔ，８ｍ３混凝土１９．２ｔ，考虑１．３的冲击荷载）
２．２．２纵梁受力验算
２．２．２．１纵梁最大剪力计算
（１）履带吊作用时的最大剪力计算：栈桥纵粱最不
利剪力是履带吊居于桥跨一侧位置（即该处支反力最
大），由于纵粱横桥向间距为０．３ｍ，则无论如何行驶，都
能保证每条履带作用在２根Ｉ３２ｂ工字钢纵梁上，纵梁
按简支受力进行计算。单根Ｉ３２ｂ工字钢纵梁承受的最
大剪力：Ｑ一１３０．２ｋＮ。
（２）满载砼罐车作用时的最大剪力计算：栈桥纵梁
受力最不利位置是罐车整车位于５．５ｍ跨内、后轴位于
桥跨一侧的位置，由于纵梁横桥向间距为０。３ｍ，罐车前
后轮着地宽度为２×０．３ｍ，则保证罐车无论怎么行驶，
单侧轮胎都能作用在２根Ｉ３２ｂ工字钢纵梁上，考虑１．３
的冲击荷载，纵梁按简支受力进行计算，最大剪力Ｑ一
１２６．９ｋＮ。
根据以上计算可知，履带吊在桥跨一侧时，产生的 压力最大，此时Ｉ３２ｂ工字钢纵梁承受最大剪切力ＱＴ
一１３０．２ｋＮ＝１３０２００Ｎ。
查路桥计算手册，得Ｉ３２ｂ工字钢截面特性数据：
Ｉ３２ｂ工字钢最大剪切应力为３５．８ＭＰａ－￣［ｒ］一８５ＭＰａ。
２．２．２．２纵梁最大弯矩计算
（１）履带吊作用时的最大弯矩计算：由于按简支模 型计算，履带吊处于跨中位置时，跨中弯矩最大，由于荷
载均匀、对称布置，Ａ、Ｂ点的支反力相等，跨中弯矩为：
Ａ 一１７９．１ｋＮ・ｍ。 （２）满载砼罐车作用时的最大弯矩计算：Ｍ中一
１５１．２ｋＮ・ｉｎ，则：最大弯矩 一１７９．１ｋＮ・Ｉｎ。
‰＝Ｍｌ申：１７９．１ｋＮ・ｍ≤２６６．５４ｋＮ・ｍ
２．２．３桩顶横梁受力验算
钢管桩横桥向等距离布置３根，间距２．２ｍ，每墩上
并排布置２根Ｉ４５ｂ工字钢桩顶横梁，横梁（单根）主要
承受荷载为：Ｉ４５ｂ工字钢最大剪切应力为６７．８ＭＰａ％ ＼、 ，／ 一 卜● ｎ ．＿ －Ｌ — Ｌ ，Ｔ．●工 加一 ¨．Ｌ 啪可Ⅱ 市一，；．１履一 一丌 ¨日Ｔ ｒ ：Ｌ■： 纵＿＿ 工 ，，广
Ｌ １９Ｏ 西部探矿工程 ２０１１年第３期
［ｒ］一８５ＭＰａ。
２．２．４栈桥钢管桩稳定性验算
（１）栈桥钢管桩单桩桩顶最大荷载（横桥向中间根，
其分配系数０．４２８：Ｎ＝３６７．５ｋＮ。 （２）钢管桩采用 ８２０ｍｍ×１０ｍｍ螺旋钢管，钢管
桩最大深度２７ｍ，从剪刀撑下端到河床最大高度按
２０ｍ，按２０ｍ偏心受压杆件计算（两端绞支）。则 一
ｐＡ＋Ｍ／Ｗ＝５１．３ＭＰａ＜Ｅａ］－－－１４５ＭＰａ。
２．２．５桥面框架整体计算
当横向分配工字钢和纵向主梁工字钢通过焊缝连
接为整体后，桥面上的荷载在纵向主梁工字钢Ｉ３２ｂ上
的分配不是简单的通过几根承受，这时可将该５．５ｍ桥
跨结构用梁格模拟进行计算（注意：横向分配梁必须与
纵向主梁焊接），计算模型如图４所示。
图４框架结构模型
整体计算，单桩最不利状态是履带吊的一侧作用在
桩顶时，此时单桩最大组合内力为Ｐ一＝６５４ｋＮ。
２．２．５钢管桩整体结构检算
将用槽钢相连的钢管桩作为一个整体进行计算，桩
长取为２７ｍ（按最深桩计算），下端铰接，上端通过型钢
连接，每根桩顶作用Ｐ～＝６５４ｋＮ的荷载，计算模型如
图５所示。 图５钢管桩结构模型
计算结果显示，最大应力为３３．３ＭＰａ。
３施工工艺
栈桥施工主要由基础螺旋管振打、纵横梁架设、桥
面铺装及栏杆施工几部分。采用履带吊（或５０ｔ吊车）
逐跨插打法、钓鱼法施工。
４施工安全
（１）制定栈桥交通管理办法，加强日常维护。
（２）栈桥严格按设计间距及钢管桩入土深度施作，
纵横向采用剪刀撑焊接成整体并定期检查焊接。
（３）长期观测栈桥基础钢管桩的冲刷情况，尤其是
洪水过后，对于超过栈桥设计参数警戒位置的区域采取
抛砂袋或片石进行维护。 （４）严禁两辆重车在同一跨行驶。
（５）水位达到３４４ｍ时，停止一切作业。 ５结束语
本栈桥在使用过程中，经历了“８．２”２０年一遇洪
水，个别焊接槽钢、螺旋管被冲毁，其栈桥主体未受到影
响，在类似工程中，应特别注意构件焊接质量。
（上接第１８１页）
开挖进尺和格栅拱架纵向间距，起拱线位置设置一道工
字钢临时横撑，开挖后及时封闭隧道，进行初期支护背
后充填注浆，有效控制了桥基沉降。开挖通过后天桥最
大沉降仅为９．６２ｍｍ。
５结束语 通过北京地铁四号线黄庄一中关村区间隧道施工
的实践证明，在中粗砂、卵石、粉土及粉质粘土等地层中
施工地铁暗挖隧道时，采用上下台阶预留核心土法开挖
施工具有技术成熟、经济性好、安全性高、质量易控制、
监控简易快捷有效等优点，值得在同类地质条件下的地
铁暗挖隧道施工中进行推广。
