刘汝秀
中电科公共设施运营管理有限公司 上海 200331
摘要：在菲律宾帕西格河大桥建设过程中，遇到北岸拆迁缓慢严重影响北岸主桥河中主墩建设的问题。因原方案未设计连通南北两岸的跨河栈桥通道，为保证主桥建设进度，必须设法解决北岸主桥河中主桥墩施工资源的运输通道问题。笔者编制的“利用架桥机主梁架设大跨径跨河栈桥”的设计方案，顺利通过了设计方案比选及专家评审。该方案充分利用大型设备的空闲期，提高了大型施工设备的利用率，确保主桥建设进度的同时，降低了项目施工成本。
关键词：跨河栈桥；方案设计；承载力验算；大跨径跨河栈桥
前言：近年来，我国的多项基建施工技术处于世界领先的地位水平。随着我国基础工程建设的高速发展，国家支持和鼓励企业走出国门，走向世界。借国家“一带一路”政策的东风，笔者有幸参与建设中国路桥帕西格河经援大桥项目“菲律宾比诺多---因特拉穆罗斯大桥”（以下简称菲律宾帕西格河大桥）工程项目。海外项目中，施工栈桥等大型临建设施及材料均需从国内引进，所需时间周期长。作者在实际工作中，利用现有已进场施工资源（架桥机主梁的空闲期），搭设大跨径跨河施工栈桥，既解决了施工过程中的实际问题，也节省时间和成本。希望本文能对类似的海外项目施工提供一点借鉴。
1. 菲律宾帕西格河大桥工程概况
1.1 桥梁概况
1）菲律宾帕西格河大桥位于马尼拉比诺多区，距离帕西格河入海口约2公里，路线全长738m，主线桥梁长度627m。
2）主要工程结构包括主桥、道路、南引桥、北引桥、终点小桥。主桥跨越帕西格河,为跨径90m的提篮式拱桥, 南引桥为钢箱叠合梁桥，北引桥为部分钢箱叠合梁，部分现浇混凝土板桥。
1.2 帕西格河通航情况
帕西格河全年通航，过往船只较多，航道繁忙。桥梁跨越帕西格河，在桥梁施工时要确保航道通行顺畅和运营安全。
2. 菲律宾帕西格河大桥施工栈桥方案变更概况
2.1 主桥河中主墩原栈桥方案概述
1）根据现场调查情况来看，场地南侧为墨西哥广场、菲律宾移民局，无法进行拆迁和临时占用作为施工场地。南岸可利用的场地包括南岸岸边的空地、道路，东、西长度约为320m，南、北宽约20m。
2）南岸主桥4#主墩中心距南岸岸边约30m，在河中搭设栈桥及水上施工作业平台后，4#主墩可用施工作业平台最大可达到50m。
3）河道北侧是居民区，无通道进入。原计划的施工安排为：南岸先行施工，同时北侧开始红线范围内的征地拆迁，待满足条件后可以在红线内建设陆地通道，同时搭设栈桥及河中5#墩施工作业平台。
2.2 原方案栈桥及水上作业平台总体布置
1）原方案栈桥及水上作业平台示意图
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图1 菲律宾帕西格河大桥地理位置示意图
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图2 原方案水上作业平台及栈桥位置示意图
2）海岸警卫队的水上施工许可中，通航航道净空数据为宽30m×高5m。帕西格河常水位标高2.18米，最高水位历史记录标高2.9米，岸堤标高为6.6米；结合现场实际情况，出于减少干扰和保证安全的考虑，栈桥及水上作业平台采用统一平面标高布置，底面标高设计为7.9米。
3）南岸栈桥的跨径布置为9+9+3.8m，栈桥桥面宽度为4m，4#墩水上作业平台长37.6m（纵桥向）×宽45m（横向桥）。栈桥桥台高1.3m，台后采用透水性填料进行顺坡，顺坡长度26m，坡度为5%。
4）北岸栈桥跨径布置为9+9+6+5.5，栈桥桥面宽度为4m，5#墩水上作业平台长35.9m（纵桥向）×宽30m（横向桥）。栈桥后设置桥台，桥台后与南岸栈桥桥台后的处理方式一致。
2.3 栈桥方案变更原因
1）由于政府拆迁工作进展缓慢，在南岸河中4#主墩承台完成并开始桥墩施工时，北岸的拆迁还没有好的进展，预计短期内无法展开搭设北岸河中主墩5#墩施工作业平台等北岸结构工程的前期施工准备工作。北岸的桥梁结构建设进度严重滞后。
2）由于主墩的施工是整座桥梁的关键线路，为保证工期，加快北岸工程施工进度，经多次集体会议研究确定，搭设跨河栈桥作为连通南北两岸物资转场的施工通道，方便北岸引桥桩基、下部结构及上部构造的钢筋、混凝土、模板等材料的运输，并作为钻机、吊车、施工车辆等机械设施进场或转场通道。
3. 菲律宾帕西格河大桥跨河栈桥建设方案分析
3.1 通航要求概述
1）海岸警卫队的水上施工许可中，通航航道净空数据要求为宽30m×高5m。
2）原方案栈桥及水上作业平台采用统一平面标高布置，底面标高设计为7.9米，已满足通航的净空高度要求。
3.2 跨河栈桥设计基本情况
1）若要用跨河栈桥连通两座施工平台，为保证航道通航，跨河栈桥主跨单跨跨径必须在30米以上。南北两个主墩水上施工作业平台间净距53.25m。
2）栈桥主要荷载需要满足85T履带吊行走；满足10m3罐车载重行走；满足河道船舶通航净空距离要求；满足各种自然荷载（水流力，风荷载等）要求。
3）因为是海外项目，所有前期施工用材料已经在施工准备阶段按原施工组织设计的需求，基本准备到位。原方案设计中，没有架设跨河栈桥方案，因此未准备搭设跨河栈桥的结构材料。
3.3 跨河栈桥设计方案
方案一、利用原方案中的北岸栈桥结构材料搭设跨河栈桥。
方案二、从国内新采购贝雷式结构，搭设跨河栈桥。
4. 菲律宾帕西格河大桥建设大跨径跨河栈桥设计方案比选
4.1 方案一利用原方案中且已进场的北岸栈桥结构材料，分析情况如下
4.1.1 原方案北岸栈桥设计情况
北岸主墩施工作业平台至北岸岸边的栈桥跨径布置为9+9+6+5.5，见下图：
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图3 原方案北岸栈桥立面图
4.1.2 方案一（利用原方案栈桥材料）分析结论
经过建立模型初步验算，原施工方案中的北岸栈桥材料只能用于最大单跨跨径20米以下跨径的栈桥，无法满足通航要求。方案被否决。
4.2 方案二从国内新采购大跨径栈桥用贝雷式结构材料，分析情况如下
4.2.1 国内采购，到达施工现场的时间周期
国内采购大跨径栈桥用贝雷式结构材料，再转运到菲律宾，根据前期材料进场时间周期推算，需要60天的时间到达施工现场。
4.2.2 工期目标情况分析
按上述时间进行施工进度优化，分析主桥施工进度的节点目标完成时间，结果表明，在各工序最施工顺利的情况下，方案二的时间节点刚好满足进度要求。如果过程中有工序进展不太顺利，则没有富余时间也就是无法保证项目工期目标的实现。
4.2.3 方案二分析结论
从国内新采购大跨径栈桥用贝雷式结构材料，再经过国际运输及海关通关所需时间周期长，合同的工期目标履约风险太大，需要慎重选用。
5. 开拓思路，利用现有资源，探询新的跨河栈桥架设方案
5.1 方案设想
1）为了节省时间，考虑最好利用现有物资条件下建设跨河栈桥的可能；通过查阅资料，盘点已进场材料设备清单，发现为本桥梁上部结构梁体架设准备的180t架桥机设备已经全部进场，并且已完成到场后的检修保养工作。
2）经过分析论证，可以在整座桥的下部结构全部完成后，开始组装架桥机，从南岸桥台开始，逐孔架设至北岸，分析论证结果是不影响项目总工期目标；
3）经上述分析可知，架桥机在桥梁下部结构施工期间是空闲期；而且在桥梁下部结构施工全部完成后，水中施工作业平台和栈桥需要全部拆除，恢复河道原貌。因此考虑使用架桥机的主梁来做跨河栈桥的主梁。
5.2 方案设计
5.2.1 大跨径跨河栈桥结构设计
1）为保证航道通航，南北两岸河中两个主墩水上施工作业平台间净距为53.25米，现修建跨河栈桥连接南北两个水上施工作业平台。
2）根据帕西格河内的地勘情况显示，河中地层情况与岸堤上的地层情况基本一致，4#墩、5#墩所处位置的地质情况分别如下表所示：
表1 南岸4#墩地质情况表
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注：5#墩处河床底标高为-3.6m。
3）跨河栈桥设计全长54米，以南岸4#墩平台为起点，跨径设计为36m+9m+9m。栈桥桥面净宽4m，架桥机主梁中心距为5.2米，栈桥底面标高与水上施工作业平台底面标高相同。施工完成后的跨河栈桥主跨通航净空为36m×5m。
4）跨河栈桥36m主跨两个桥墩基础各打设3根直径80cm钢管桩做跨河栈桥桥台基础；钢管桩顶横向布设双拼488的H型钢作为栈桥桥台；其余跨径9m+9m桥墩基础与原方案栈桥设计相同。
5）跨河栈桥纵向沿主梁布设双拼488的H型钢做横梁，使用U型螺杆与主梁连接，间距9米；在横梁上纵向布设I50b型工字钢做纵梁，间距40cm；其上设置反扣的25a型槽钢作为桥面系，槽钢间距26cm（净距1cm）。
6）跨河栈桥布置图
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图5跨河栈桥立面图
7）栈桥两侧设置护栏，护栏采用间距6m的φ48×3.5的钢管立柱，护栏高度1.5m。横杆设2排，间距0.6m，其中扫地杆距立杆底部不高于30cm, 扫地杆与桥面处设置30cm高、2mm厚的钢板作为踢脚板；护栏间用钢丝网片连接钢管立柱，防止高空掉落物品。护栏的立柱、横杆连续刷上红黄相间的反光油漆作警示标志。
5.2.2 栈桥施工顺序
1）栈桥施工时，临时调整通航的航道至北岸附近，跨河栈桥施工完成后，恢复通航航道。
2）利用已完工的南岸主墩水上施工作业平台作为起点开始施工栈桥钢管桩基础，先在河道中打设临时钢管桩，临时安装上部结构作为打桩机械的作业平台。
3）栈桥钢管桩基础采用φ800mm，t=10mm钢管，钢管桩分段和加工时应考虑避免接头位置处于冲刷线附近并满足相邻管桩焊缝必须错开1/4周长以上的要求；钢管桩在出厂前标上重量、重心和吊点的位置，以便吊运和安装，利用水运运至施工现场。
4）钢管桩基础施工全部完成后，拆除临时上部结构并逐根拔出临时钢管桩。
5）安装栈桥桥台进行栈桥主纵梁的架设，并安装跨河栈桥上部结构。
6. 跨河栈桥主纵梁（架桥机主梁）承载力计算
因除架桥机主梁外，其余栈桥基础栈桥桥面等结构形式和工作状态与原方案中连接施工平台和岸边的栈桥相同，承载力已在原设计方案中经过验算，能够满足要求，故本次仅验算架桥机主梁的承载力是否满足要求。
6.1 栈桥主要承受荷载
6.1.1 上部结构自重
1）双拼H型钢横梁间距9米，长6.5米，总重量为129kg/m×5×6.5=4192.5kg。
2）I50b型工字钢10根，长36米，总重量为101.504kg/m×10×36=36541.44kg。
3）25a槽钢138根，单根长4.2米，总重量为27.41kg/m×138×4.2=15886.84kg。
架桥机主梁上的栈桥上部结构自重4.193+36.541.44+15.887=56.621吨。
6.1.2 工作荷载
栈桥的主要工作荷载为10m3混凝土运输车载重行驶、85T履带式起重机空载行驶、其他交通车辆或材料运输设备。取最重的“徐工85T履带式起重机”进行验算。
表3 跨河栈桥荷载取值表
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6.1.3 初步分析结论
荷载组合总重量为150.221t，架桥机设备工作荷载为180T, 荷载组合150.221T <架桥机设备工作荷载180T,用架桥机主梁做跨河栈桥主梁满足荷载要求。
6.2 主梁受力及挠度验算
综合分析后认为最不利工况发生在85T履带起重机行走至跨中时。请专业人员建立模型，对主梁的受力和挠度进行验算。
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图6 主梁受力示意图
验算结果显示
1)跨中受载时180型架桥机主梁满足要求荷载要求；
2)查《钢结构设计标准》续表B.1.1，主梁挠度容许值l/400=3600/400=9mm。跨中受载时180型架桥机主梁工作最大挠度5.52mm<9mm，满足要求。
结语：经过上面的验算，可知采用180T型架桥机主梁做栈桥主纵梁可安全承载，采用180T型架桥机做栈桥主纵梁是安全的。“利用架桥机设备的空闲期，用架桥机主梁架设大跨径跨河栈桥”的栈桥设计方案取得成功。
栈桥在荷载作业使用过程中，安排测量小组针对栈桥使用过程中的沉降、位移、倾斜度及荷载后主跨的挠度等进行全面监测，确保栈桥的安全。目前北岸桥梁下部结构施工已全面展开，经监测，栈桥使用过程中，整体结构稳定安全可靠。值得具有类似情况的海外工程项目借鉴。
参考文献
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