王卫星 ，江克斌 ，丁 勇 ，倪胜琪

（1.解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京 210007；2.江苏阳湖建设项目管理有限公司，江苏常州 213159；3.上海浦东路桥建设股份有限公司，上海市 201210）

0 前言

随着“十二五”期间城市经济、社会的快速发展和城市化的快速推进，城市对市政基础设施建设的公用服务功能和配套等各方面要求将日益增强，“绿色、低碳、环保”将成为城市基础设施工程建设的新方向。在河网密布的江南水乡城市中进行道路改造，中小型桥梁工程是最为常见的，而在一般河流中建造桥梁，施工平台的搭设也是必不可少的，本文结合工程实例推荐一种经济、实用、简便、快捷又符合“绿色、低碳、环保”原则的搭设方法，以供参考。

1 工程概况

大通河桥位于某道路K0+325.03处，跨大通河，桥位处河道宽38 m左右。河道流速约2.0 m/min，有潮汐影响。桥梁上部采用三跨预应力混凝土空心板简支梁，主要跨径20 m+25 m+20 m，下部采用桩柱式桥墩。

大通河水位为青岛标高2.0 m左右（2010年3月测量），5月份施工时水位为青岛标高约2.5 m左右，河道中心深度约5.5 m。从现场地形条件看，桥梁主跨2#墩位于河道内，0#桥台位于现状道路上，1#墩及3#桥台在河岸挡墙位置，钻桩平台总平面布置见图1。基础桥墩为1200 mm钻孔灌注桩，桩底标高-29.0 m，计24根。在进行桥梁2#墩基础位置及下部结构施工时需设置水上钻桩平台，考虑到防汛防台要求，平台高度应在水平面以上50 cm处。1#墩及3#墩在河岸挡墙位置，需要拆除挡墙才能钻桩，同时在此位置外侧进行围堰占用河道约4 m。

2 水上木结构施工平台搭设前的施工准备工作

2.1 施工方案的选择与报审

水上钻孔灌注桩施工平台的选择，对照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）[1]中6.2.1条的施工平台与护筒规定：场地为深水时可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台，也可采用浮式施工平台。针对施工现场的实际情况（平均水深 5 m），本着“经济、绿色、低碳、环保”的原则，经参建各方共同协商后，决定采用承包单位提出的搭设水上木结构施工平台的方案。具体方案见图1～图4。

图1 大通河围堰/钻桩平台总平面布置图（单位：m）

2.2 拟投入的机械设备

表1所列为本方案所需机械设备及其主要性能参数。

2.3 拟投入的劳动力情况

针对施工工期、机械设备及施工现状的地质、水文状况，承包单位投入管理人员8人，打桩人员8人，普通工人10人，水电工2人。

2.4 木桩承载力验算

由于该水上木结构施工平台（2#墩）承受较完整施工荷载，其立柱及盖梁的支架、模板（需计算强度、刚度和稳定性）另行考虑具体施工方案，因此只需计算2#墩平台木结构的单桩实际承载力是否小于设计承载力。人行便桥因结构类似，且只有施工人群及移动荷载，就不作赘述。如图2、图4所示，根据地质资料及拟定的施工方案，圆木桩入粉质粘土质层，拟入土层深度为3 m，圆木桩小头直径为Ds=22 cm，直径变化率为9 cm/m。依据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）[4]的规定，将该平台的木桩力学计算模型简化为两端铰接的轴心受压构件，因此只需验算其稳定承载力即可。l0=1.0l，其中l0为计算长度，l为总长度。按最不利情况考虑，长度l=5.5 m木桩的稳定承载力为：式中：[N]为稳定承载力；[σa]为木材顺纹容许承压应力，取为11.0 MPa；Am为木桩中部截面面积；φ为稳定系数，当 λ≤80时，φ=1.02-0.55×[(λ+20)/100]2，当 λ＞80 时，φ=3000/λ2。式中：λ为木桩的长细比；r为回转半径；Im为中部截面的惯性矩。根据规范[4]的规定，稳定性计算时取中部截面进行，则木桩中部截面直径Dc=24.5 cm；Imc=0.177×10-3m4；Amc=0.047 m2。经过计算可得 rc=6.14×10-2m；λc=89.5；φc=0.374。将以上计算得到

的数据代入式(1)可得：

图2 钻桩平台（2#墩）平面布置图（单位：cm）

图3 人行便桥剖面图Ⅱ（单位：cm）

表1 主要施工机械选用表

因此，单根木桩承受的设计计算荷载为193 kN。

依据钻桩平台（2#墩）平面布置图（见图2）所示，每根钻孔灌注桩钻机施工时，其承受的荷载大致为钻机二台（一台备用）、施工人群及其它移动荷载等，且木桩平台承受荷载的作用位置影响范围至少为三排12根，如图2中圆圈虚线所示。经查表，钻孔灌注桩施工过程中两台GPS-15型号主机重约16 t，考虑桩基吊导管、钢筋笼等因素，桩机总重量取40 t，人及其它移动荷载取10 t，因此，根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)[5]中第4.1.6条的相关规定，该平台承载能力极限状态下荷载设计值为：式中：γ0取为1.0；SGik为第i个永久荷载标准值，本文不考虑木桩本身重量，SGik取为0；SQlk为第1个可变荷载标准值，文中为桩机重量，故取为40 t；γQl为可变荷载效应分项系数，取为1.4；SGik为其他第j个可变荷载标准值，本文只考虑人及其他移动荷载，取10 t；γQj为其他可变荷载分项系数，取为1.4；ψc为其他可变荷载组合系数，取为0.80；因此有：

依据以上，承受所有荷载的圆木桩，取3排12根计，则单根木桩承受的实际荷载为：Q=γ0Sud/n=67.2/12=5.6 t=56.0 kN

因此该水上木结构施工平台（2#墩）的单桩承载力符合施工方案的要求。

3 水上木结构施工平台搭设的施工过程

根据拟定的施工方案，水上木结构施工平台的施工过程为：测量放样→根据施工方案放出钻孔桩及圆木桩位置→潜水员水下探测→清除抛石等水下障碍物→打圆木桩→设槽钢剪刀撑→方木连接→铺设木板→水上平台临边围护等→钻孔桩、系梁、立柱及盖梁施工→拆除水上平台。

3.1 水上木结构施工平台搭设的测量放样

（1）导线点及水准点测量

用全站仪按相同的导线形式和精度对原有导线点进行复测，并将测量结果进行平差式计算，将相关资料报监理工程师进行最后审核，确定其首级导线点的坐标数据，并以此作为施工控制测量的依据。

（2）地形复测和建立施工控制网

在导线点复测完毕并得到测绘部门认可后，在开工前对该桥梁进行施工控制网测量，用全站仪和工程施工放样软件，在监理部测量监理工程师的监督下，依据导线点和施工软件设计里程桩中桩坐标，用坐标法恢复里程桩位（加密桩位同时进行）。

施工控制网点在导线测量完成后，布设次级导线加密（结果同样需测量监理工程师最后复核确认），以满足施工现场的控制要求。

承包单位根据施工现场实际情况，在通视良好的状态下在大通河两侧布置了5个控制点，经测量监理工程师复核后投入使用。所有测量控制点，设置均应牢固可靠，且不受施工或其他条件的影响，并定期对其进行复测、保护，发现问题须及时补测和恢复。所有布设的导线及水准点、钻孔灌注桩和圆木桩坐标位置均经测量监理工程师最终复核，即“一放二复”，确保与设计图纸一致，标高及中线误差控制在规范允许范围内。

（3）根据设计图纸和以上测量成果，放出钻孔桩位置，然后根据项目监理部最终审定的水上平台施工方案定出圆木桩的位置。

3.2 水上木结构施工平台的搭设

（1）打圆木桩前，必须如前所述进行仔细测量放样，按照拟定的施工方案放出圆木桩位置，然后派潜水员水下勘察，清除抛石等障碍物。圆木桩进场后，承包单位对其外观进行检查，并用卷尺测量，该木桩长度、直径等必须符合要求。承包单位在施工现场租赁一台25 t的船吊并用人工配合进行圆木桩施工。

（2）钻孔桩水上施工平台采用9～11 m长的圆木桩，小头直径为22 cm，桩入土3 m，桩顶离水平面保持50 cm。圆木桩每4根为1排，间距1 m+2 m+1 m，排距为2 m，共16排。2#墩水上平台与河岸之间设置2.4 m宽的人行便桥通道。通道采用相同规格的圆木桩，桩入土3 m，每2根为1排，间距为2 m，排距为2 m。

（3）圆木桩打入完毕后，桩顶采用25 cm×25 cm的方木进行连接，最后在方木上铺设5 cm厚的木板。并用槽钢设置剪力撑，在圆木桩和槽钢对应位置钻孔，用螺栓连接，横向和竖向方木之间用蚂蟥钉进行连接后成形。水上木结构施工平台施工完毕后用钢管及绿网进行临边围护，防止人员及材料掉入水中。施工完毕后照片见图5、图6。

图5 水上木结构施工平台

4 结语

图6 人行便桥

由于施工方案准备的较为完善，现场施工的人员、机械、材料得以合理组织、安排，承包单位在一台打桩机械施工的情况下，在7 d内就基本完成了圆木桩100多根的施工任务，并依据施工方案的要求加工成钻孔灌注桩钻机施工平台，为整个桥梁工程在施工计划工期内完成作了有力保障。而且该施工平台在整个桥梁工程的施工过程中使用功能良好，达到了施工方案预期的效果。

在整个桥梁工程下部结构施工完毕后，该木结构水上施工平台易于拆除、不污染河流、不阻碍航道，而且圆木桩也可重复周转使用，在一定程度上降低了施工成本。相对于其他形式的施工平台、围堰而言，该施工平台即经济又环保，也基本达到参建各方开工前设定的“经济、绿色、低碳、环保”目标。

[1]JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2000.

[2]公路桥涵施工技术规范实施手册[S].北京:人民交通出版社,2002.

[3]CJJ2-2008,城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[4]JTJ025-86,公路桥涵钢结构及木结构设计规范[S].北京:人民交通出版社,1987.

[5]JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社,2004.