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【摘 要】通过海洋与岛屿型地貌地区的钢栈桥分析，找出其设计和施工方面的多个不同点，从而根据实际情况来丰富钢栈桥的设计和施工内容，以确保钢栈桥在海洋气象下的结构安全运行，文章通过浙江省舟山市小干岛至长峙岛通道工程钢栈桥工程实例，分析了一些针对项目自然特点和工程特点而采取的相关措施，希望能够完善钢栈桥施工方法。
【关键词】连岛工程;钢栈桥;裸岩地质;曲线形;
1项目概况
该通道起于小干岛，途径茶山岛，西至长峙岛，采用海上桥梁连通。线路岛礁星罗棋布，规模悬殊较大，具有典型的海洋与岛屿型地貌特征，水底地形因岛礁分布杂乱，半日浅海潮型，全年平均风速为5.2m/s，钢栈桥共有218m为裸岩区域，表面为强风化凝灰岩，无覆盖层。
2总体布置
钢栈桥工程总长1460m，宽度9m，线路为曲线形，平曲线半径最小为R-610，栈桥最大跨度12m，需要满足70t（80t）履带吊与50t罐车错车。
钢栈桥处于弯曲线路上，为适应线形变化，钢栈桥整体分段，每段按直线搭设，每段约60米，相邻段之间断开，每段钢栈桥首尾两端各悬臂1.5m，每段钢栈桥按照曲线内切法设置，以保证钢栈桥总体线形，断开缝中心线处宽度约3cm，断开缝同时作为伸缩缝装置。断开处的钢栈桥管桩连接成框架结构，设置上下两层400钢管，以保证钢栈桥整体稳定性。
由于本钢栈桥处于海洋区和台风区，故在受力计算中充分考虑了水流速和13级风速等不利因素对栈桥的影响，设计考虑控制荷载：①考虑自重80t履带吊和吊重20t为使用荷载;②12方混凝土罐车（满载按50t计）满载通行作为使用荷载;除此之外钢栈桥满足公路I级荷载要求。
线路上地质分布有覆盖土层、强风化凝灰岩和中风化凝灰岩，全线各层分布极不均匀，各层分布厚度变化大，水下河床起伏剧烈，一些地段水下直接裸露为强风化凝灰岩。根据地质情况不同，钢栈桥按结构分区为覆盖层区域和裸岩区域。
2.1钢栈桥设计概述
钢栈桥覆盖层区域，表面泥层较厚，适合钢栈桥搭设;钢栈桥裸岩区域，共计218m，表面为强风化凝灰岩，无覆盖层，其下下卧中风化凝灰岩，钢栈桥全线采用军用贝雷梁作为主梁，2+3+2贝雷梁组合结构形式，钢栈桥设计标准跨径12m。
2.2钢栈桥断面设计
覆盖层区域下部采用4根?630×10钢管桩;裸岩区域下部采用3根?800×10钢管桩。钢管桩上结构总体采用双肢工40a下横梁、“2+3+2”组合军用贝雷梁、纵横分配梁和面板组合体的预制面板。
裸岩区钢管桩入岩深度全部采用冲孔形式成形，为加强栈桥整体稳定性，其中每排架中部桩基設置为冲孔成型的C35钢筋混凝土锚桩，两侧其余的2根钢管桩采用冲孔成型的下部灌砂密实加固。栈桥布置如图1所示。
3钢栈桥结构设计
钢栈桥设计参数：水流速：V=1.76m/s，正常工作风速：V0=17.1m/s（7级风），最大风速：V=41.4m/s，设计高水位：+3.2m。
3.1荷载组合及分析工况
3.1.1工况一：高潮位，履带吊未起重吊装，与混凝土罐车错、让车。
考虑：①上部结构荷载、②施工荷载、③履带吊、④罐车、⑤风荷载、⑥水流力的组合。计算组合如下：
标准组合：1.0（①+②+③+④+⑤+⑥）
基本组合：1.2①+1.4（②+③+④+0.7⑤+⑥）
3.1.2工况二：高潮位，履带吊在栈桥边侧向起重吊装。
考虑：①上部结构荷载、②施工荷载、③履带吊、⑤风荷载、⑥水流力的组合。计算组合如下：
标准组合：1.0（①+②+③+⑤+⑥）
基本组合：1.2①+1.4（②+③+0.7⑤+⑥）
3.2结构计算
采用大型有限元软件Midas/Civil对钢栈桥进行结构分析。
3.2.1覆盖层区域钢栈桥结构验算：以工况一的基本组合下，贝雷梁结构验算为例，如图2、图3所示。
根据计算结果，贝雷梁的最大组合应力为259.4MPa，小于许用应力 =273MPa;贝雷梁最大的挠度为13.10mm，小于计算跨度的1/400（12000/400=30mm）。贝雷梁的强度、刚度满足规范要求。
3.2.2 裸岩区结构计算
钢栈桥裸岩区域结构验算：以工况一的基本组合下，以钢管桩结构验算为例，如图4、图5所示。
根据计算结果，钢管桩的最大组合应力为38.9MPa，小于许用应力 =175MPa。钢管桩最大变形为3.08mm，小于L/2500（18000/2500=7.2mm）。钢管桩的强度、刚度满足规范要求。
3.3 钢栈桥稳定性验算
通过屈曲分析，查看振型屈曲模态，屈曲分析计算结果如下，如图6所示。
在最不利情况下，整体安全系数为9.569，大于4，满足要求。
3.4裸岩区入岩深度计算
裸岩区域φ800钢管反力标准值最大值N=563.9KN，计算结果如图7所示。
则有N=563.9kN 3.5强台风作用钢栈桥结构验算
当台风等级大于13级时，栈桥应停止使用。按强台风13级，工作基本风速为41.4m/s。此时栈桥受到结构自重、13级台风荷载、水流荷载作用。
在最不利情况下，钢管桩、后锚桩整体安全系数为6.925，大于4，满足要求，钢栈桥结构应力、挠度变形、安全系数均在规范范围内。
4钢栈桥施工
4.1钢管桩沉桩
钢管桩振沉，采用履带吊车配合振动锤、定位架及限位器位置插打钢管桩，管桩管节拼接位置采用坡口焊接，给予局部加强，周边贴焊钢板。按设计长度拼装好，从后场运输到前场，逐根施打和接长，在振沉与接桩过程中要不断的检测桩位与桩的垂直度，全桥排架推进式施工。全线由于地质情况变化大，每施工一个桩基后，及时根据振动锤施工时，相关数据推算桩基容许承载力，不符合要求的必须继续振动下沉。 4.2钢栈桥下部安装
钢栈桥一个墩位处钢管桩施沉到位后，立即进行该墩钢管桩间平联，连接完成经检查合格后进入下道工序，对于每段首尾处，钢管桩之间的上下两层钢管连接更应加强检查力度。
将钢管桩顶部按要求开口，吊双拼I40a安装入桩顶开口内，两侧用钢板将双拼I40a与钢管桩焊接牢固，所有与钢管联接处加设加劲钢板，连接与横梁安装完成后，一排钢栈桥支撑桩的下部结构施工即告完成。
4.3钢栈桥上部安装
钢栈桥主纵梁采用“321”型军用贝雷梁，按“2+3+2”布置。预先在后场拼装好每组贝雷梁，现场采用履带吊安装每组贝雷梁。使用槽8加工的“门”型限位器进行限位。
面层采用横向工25a@75cm、面板采用工12.6a型钢与10mm钢面板组合的预制面板。工25a与贝雷片连接采用“U”型螺栓连接。
面层与贝雷梁连接后，对该跨进行综合检查，合格后，安装定制护栏，由于本钢栈桥长度大，每一段钢栈桥施工完成，必须进行每段的综合检查。
4.4裸岩区域施工
采用?630×10临时钢管桩和临时平台，临时钢管桩设置在钢栈桥?800×10桩位外围与两?800×10桩位中间，每排4根，临时钢管桩施沉时，设置纵横向导向架定位，使用120震动锤振沉临时钢管桩施沉至强风化凝灰岩中，振沉至临时钢管桩无法继续下沉为止。
临时钢管桩施沉完成后，安装临时平台（该临时平台上部结构与钢栈桥一致），搭设完成后，将钢栈桥支撑基础?800×10桩位处的面板移除，并在此桩位处下沉φ1000*10套筒鋼管桩，然后采用φ830冲击钻进行冲孔，充分考虑现场地质情况变化复杂多样和施工工艺要求高，将设计的裸岩区入岩深度加深2m，冲孔深度变更为5m。
裸岩区每12m设置1根钢筋混凝土锚桩（每排架中间桩），其余每排架2根锚桩采用灌砂加固处理，混凝土锚桩（配置φ16HRB335主筋和φ8HPB235箍筋的钢筋笼）采用浇筑水下C35砼。
冲孔完成后，下放?800×10锚桩和钢筋笼至桩底，水下灌注混凝土至设计高度，拔出套筒钢管桩，钢栈桥裸岩区钢管桩锚桩基础成型，灌砂法加固法：冲孔完成后，对套筒钢管桩内灌砂6m，使用振动锤将φ800钢管桩插入至冲孔桩孔底，再用振动锤将φ800钢管桩缓慢地从桩底拔出至冲孔桩灌砂顶部50cm，其后缓慢振沉至冲孔桩孔底并调整垂直度，最后采用振动锤缓慢拔出套筒钢管桩从而形成钢栈桥裸岩区钢管桩基础。
钢栈桥每一排架桩基施工完成后，将该排架的临时钢管桩上的双拼I40a横梁和其上的上部结构转换至?800钢桩上并连接，转化过程中严格控制各个构件之间的紧密连接情况。
每一排架养护3天后方可允许重载设备上跨施工下一跨钢栈桥。每一根?800桩基增加抛射护桩粘土袋，并随时进行检查。
结束语
为了解决在海洋与岛屿型地貌地区，钢栈桥设计和施工中，碰到的曲线形线路，总体线路长，裸岩区分布广泛等具体问题，采取了文中的具体设计和施工措施，经过长时间检验，钢栈桥性能完好，达到了预期设想，丰富了钢栈桥的设计施工内容，希望能够为我国海洋工程建设提供有积极的借鉴参考作用。
参考文献：
[1]装配式公路钢桥多用途使用手册.人民交通出版社，2004
[2]龙亮.钢栈桥施工技术[J].黑龙江科技信息2008（02）：76-79
[3]刘金玲.京秦高速公路潮白河特大桥临时栈桥施工技术[J].建筑技术开发，2018，45（04）：56-58.
（作者单位：中交一航局第一工程有限公司）
【关键词】连岛工程;钢栈桥;裸岩地质;曲线形;
1项目概况
该通道起于小干岛，途径茶山岛，西至长峙岛，采用海上桥梁连通。线路岛礁星罗棋布，规模悬殊较大，具有典型的海洋与岛屿型地貌特征，水底地形因岛礁分布杂乱，半日浅海潮型，全年平均风速为5.2m/s，钢栈桥共有218m为裸岩区域，表面为强风化凝灰岩，无覆盖层。
2总体布置
钢栈桥工程总长1460m，宽度9m，线路为曲线形，平曲线半径最小为R-610，栈桥最大跨度12m，需要满足70t（80t）履带吊与50t罐车错车。
钢栈桥处于弯曲线路上，为适应线形变化，钢栈桥整体分段，每段按直线搭设，每段约60米，相邻段之间断开，每段钢栈桥首尾两端各悬臂1.5m，每段钢栈桥按照曲线内切法设置，以保证钢栈桥总体线形，断开缝中心线处宽度约3cm，断开缝同时作为伸缩缝装置。断开处的钢栈桥管桩连接成框架结构，设置上下两层400钢管，以保证钢栈桥整体稳定性。
由于本钢栈桥处于海洋区和台风区，故在受力计算中充分考虑了水流速和13级风速等不利因素对栈桥的影响，设计考虑控制荷载：①考虑自重80t履带吊和吊重20t为使用荷载;②12方混凝土罐车（满载按50t计）满载通行作为使用荷载;除此之外钢栈桥满足公路I级荷载要求。
线路上地质分布有覆盖土层、强风化凝灰岩和中风化凝灰岩，全线各层分布极不均匀，各层分布厚度变化大，水下河床起伏剧烈，一些地段水下直接裸露为强风化凝灰岩。根据地质情况不同，钢栈桥按结构分区为覆盖层区域和裸岩区域。
2.1钢栈桥设计概述
钢栈桥覆盖层区域，表面泥层较厚，适合钢栈桥搭设;钢栈桥裸岩区域，共计218m，表面为强风化凝灰岩，无覆盖层，其下下卧中风化凝灰岩，钢栈桥全线采用军用贝雷梁作为主梁，2+3+2贝雷梁组合结构形式，钢栈桥设计标准跨径12m。
2.2钢栈桥断面设计
覆盖层区域下部采用4根?630×10钢管桩;裸岩区域下部采用3根?800×10钢管桩。钢管桩上结构总体采用双肢工40a下横梁、“2+3+2”组合军用贝雷梁、纵横分配梁和面板组合体的预制面板。
裸岩区钢管桩入岩深度全部采用冲孔形式成形，为加强栈桥整体稳定性，其中每排架中部桩基設置为冲孔成型的C35钢筋混凝土锚桩，两侧其余的2根钢管桩采用冲孔成型的下部灌砂密实加固。栈桥布置如图1所示。
3钢栈桥结构设计
钢栈桥设计参数：水流速：V=1.76m/s，正常工作风速：V0=17.1m/s（7级风），最大风速：V=41.4m/s，设计高水位：+3.2m。
3.1荷载组合及分析工况
3.1.1工况一：高潮位，履带吊未起重吊装，与混凝土罐车错、让车。
考虑：①上部结构荷载、②施工荷载、③履带吊、④罐车、⑤风荷载、⑥水流力的组合。计算组合如下：
标准组合：1.0（①+②+③+④+⑤+⑥）
基本组合：1.2①+1.4（②+③+④+0.7⑤+⑥）
3.1.2工况二：高潮位，履带吊在栈桥边侧向起重吊装。
考虑：①上部结构荷载、②施工荷载、③履带吊、⑤风荷载、⑥水流力的组合。计算组合如下：
标准组合：1.0（①+②+③+⑤+⑥）
基本组合：1.2①+1.4（②+③+0.7⑤+⑥）
3.2结构计算
采用大型有限元软件Midas/Civil对钢栈桥进行结构分析。
3.2.1覆盖层区域钢栈桥结构验算：以工况一的基本组合下，贝雷梁结构验算为例，如图2、图3所示。
根据计算结果，贝雷梁的最大组合应力为259.4MPa，小于许用应力 =273MPa;贝雷梁最大的挠度为13.10mm，小于计算跨度的1/400（12000/400=30mm）。贝雷梁的强度、刚度满足规范要求。
3.2.2 裸岩区结构计算
钢栈桥裸岩区域结构验算：以工况一的基本组合下，以钢管桩结构验算为例，如图4、图5所示。
根据计算结果，钢管桩的最大组合应力为38.9MPa，小于许用应力 =175MPa。钢管桩最大变形为3.08mm，小于L/2500（18000/2500=7.2mm）。钢管桩的强度、刚度满足规范要求。
3.3 钢栈桥稳定性验算
通过屈曲分析，查看振型屈曲模态，屈曲分析计算结果如下，如图6所示。
在最不利情况下，整体安全系数为9.569，大于4，满足要求。
3.4裸岩区入岩深度计算
裸岩区域φ800钢管反力标准值最大值N=563.9KN，计算结果如图7所示。
则有N=563.9kN
当台风等级大于13级时，栈桥应停止使用。按强台风13级，工作基本风速为41.4m/s。此时栈桥受到结构自重、13级台风荷载、水流荷载作用。
在最不利情况下，钢管桩、后锚桩整体安全系数为6.925，大于4，满足要求，钢栈桥结构应力、挠度变形、安全系数均在规范范围内。
4钢栈桥施工
4.1钢管桩沉桩
钢管桩振沉，采用履带吊车配合振动锤、定位架及限位器位置插打钢管桩，管桩管节拼接位置采用坡口焊接，给予局部加强，周边贴焊钢板。按设计长度拼装好，从后场运输到前场，逐根施打和接长，在振沉与接桩过程中要不断的检测桩位与桩的垂直度，全桥排架推进式施工。全线由于地质情况变化大，每施工一个桩基后，及时根据振动锤施工时，相关数据推算桩基容许承载力，不符合要求的必须继续振动下沉。 4.2钢栈桥下部安装
钢栈桥一个墩位处钢管桩施沉到位后，立即进行该墩钢管桩间平联，连接完成经检查合格后进入下道工序，对于每段首尾处，钢管桩之间的上下两层钢管连接更应加强检查力度。
将钢管桩顶部按要求开口，吊双拼I40a安装入桩顶开口内，两侧用钢板将双拼I40a与钢管桩焊接牢固，所有与钢管联接处加设加劲钢板，连接与横梁安装完成后，一排钢栈桥支撑桩的下部结构施工即告完成。
4.3钢栈桥上部安装
钢栈桥主纵梁采用“321”型军用贝雷梁，按“2+3+2”布置。预先在后场拼装好每组贝雷梁，现场采用履带吊安装每组贝雷梁。使用槽8加工的“门”型限位器进行限位。
面层采用横向工25a@75cm、面板采用工12.6a型钢与10mm钢面板组合的预制面板。工25a与贝雷片连接采用“U”型螺栓连接。
面层与贝雷梁连接后，对该跨进行综合检查，合格后，安装定制护栏，由于本钢栈桥长度大，每一段钢栈桥施工完成，必须进行每段的综合检查。
4.4裸岩区域施工
采用?630×10临时钢管桩和临时平台，临时钢管桩设置在钢栈桥?800×10桩位外围与两?800×10桩位中间，每排4根，临时钢管桩施沉时，设置纵横向导向架定位，使用120震动锤振沉临时钢管桩施沉至强风化凝灰岩中，振沉至临时钢管桩无法继续下沉为止。
临时钢管桩施沉完成后，安装临时平台（该临时平台上部结构与钢栈桥一致），搭设完成后，将钢栈桥支撑基础?800×10桩位处的面板移除，并在此桩位处下沉φ1000*10套筒鋼管桩，然后采用φ830冲击钻进行冲孔，充分考虑现场地质情况变化复杂多样和施工工艺要求高，将设计的裸岩区入岩深度加深2m，冲孔深度变更为5m。
裸岩区每12m设置1根钢筋混凝土锚桩（每排架中间桩），其余每排架2根锚桩采用灌砂加固处理，混凝土锚桩（配置φ16HRB335主筋和φ8HPB235箍筋的钢筋笼）采用浇筑水下C35砼。
冲孔完成后，下放?800×10锚桩和钢筋笼至桩底，水下灌注混凝土至设计高度，拔出套筒钢管桩，钢栈桥裸岩区钢管桩锚桩基础成型，灌砂法加固法：冲孔完成后，对套筒钢管桩内灌砂6m，使用振动锤将φ800钢管桩插入至冲孔桩孔底，再用振动锤将φ800钢管桩缓慢地从桩底拔出至冲孔桩灌砂顶部50cm，其后缓慢振沉至冲孔桩孔底并调整垂直度，最后采用振动锤缓慢拔出套筒钢管桩从而形成钢栈桥裸岩区钢管桩基础。
钢栈桥每一排架桩基施工完成后，将该排架的临时钢管桩上的双拼I40a横梁和其上的上部结构转换至?800钢桩上并连接，转化过程中严格控制各个构件之间的紧密连接情况。
每一排架养护3天后方可允许重载设备上跨施工下一跨钢栈桥。每一根?800桩基增加抛射护桩粘土袋，并随时进行检查。
结束语
为了解决在海洋与岛屿型地貌地区，钢栈桥设计和施工中，碰到的曲线形线路，总体线路长，裸岩区分布广泛等具体问题，采取了文中的具体设计和施工措施，经过长时间检验，钢栈桥性能完好，达到了预期设想，丰富了钢栈桥的设计施工内容，希望能够为我国海洋工程建设提供有积极的借鉴参考作用。
参考文献：
[1]装配式公路钢桥多用途使用手册.人民交通出版社，2004
[2]龙亮.钢栈桥施工技术[J].黑龙江科技信息2008（02）：76-79
[3]刘金玲.京秦高速公路潮白河特大桥临时栈桥施工技术[J].建筑技术开发，2018，45（04）：56-58.
（作者单位：中交一航局第一工程有限公司）