浅谈钢管桩临时支墩在奉浦大道金汇港桥工程中的应用
摘要：随着桥梁结构和形式日新月异的发展，施工难度也越来越大，施工中临时结构的投入也越来越不容忽视，本文结合工程实例，介绍钢管桩临时支墩在奉浦大道金汇港桥工程中的施工技术和措施，供同行借鉴。
关键词：钢管支墩；桥梁；应用 0前言
近年来随着桥梁结构和形式多样、复杂化的发展，所在的地理位置和自然条件的千差万别，以及不同的桥梁所采用的施工工艺的不尽相同，在施工中所投入的临时结构设施也存在着种类和形式上的变化发展。大致归纳如下：
桥梁陆域基础施工为便道、筑岛平台、挡土结构等。
水上基础施工为便桥（也称栈桥）、平台、围堰等。
桥梁的墩台身、梁段混凝土施工用的托支架和模板结构。
桥梁上部结构施工的设备多为悬浇挂篮、悬拼吊机，整孔架设用的架桥机，整孔现浇的移动模架、钢管桩支架等。
本文主要对桥梁施工中常用的钢管临时墩进行讨论。
1.工程概况
奉浦大道金汇港大桥工程横跨奉贤区金汇港，全长432m，主桥为外倾拱肋系杆拱桥，跨径组合16m+100m+16m，全长132m，主拱矢高20m，矢跨比1/5，双拱肋外倾，倾斜度1/2.5，车行道宽度24.5m，人行道与非机动车道共处一个箱梁，与机动车道分离，断面宽度为5.5m。引桥为预应力混凝土组合小箱梁结构。
金汇港桥主桥采用先梁后拱的施工方法，主桥基础及下部结构施工完成后，水中打入施工临时墩，架设支架，主梁在支架上拼装焊接。临时墩将在吊杆张拉完成后进行拆除。为方便施工及缩短时间，临时墩拟采用钢管桩作为基础。
2.钢管桩设计
2.1单桩承载力验算
按照临时墩位置的不同，荷载有所不同、共分为四种桩基。钢管桩径φ600mm，壁厚10mm，钢材设计强度240MPa，桩长、标高以及单桩荷载见下表：
表1钢管桩参数表
钢管桩的单桩承载力计算闭口桩与混凝土桩计算相同，开孔装桩端承载力需要对桩端承载力进行修正，本设计按开口桩进行计算，并偏保守地不计桩端承载力，按照勘察单位提供的地质资料，地基土分面较稳定，自上而下可分七大层及六大亚层，其中①层填土属近期人工填土，②-⑤为第四纪全新世（Q4）沉积层，⑥层⑦层属第四纪上更新世（Q23）沉积层。⑥层暗绿色粉质粘土及⑦层砂质粉土的土质较好，分布均匀,有一定厚度，埋藏适中。钢管桩桩尖位于⑦1层及⑦2-1
表2 地质资料
单桩承载力计算结果见下表：
表3 钢管桩单桩承载力
由上表结果可知，临时墩钢管桩单桩承载能力满足设计要求。
2.2钢管桩压屈稳定验算
2.2.1 钢管桩地面以上部分压屈稳定验算
钢管桩地面以上部分压屈极限荷载可按欧拉公式计算，临时墩钢管桩按一端固结一端自由计算，按桩出土长度12m计算，其极限荷载计算如下：
＝1417.5kN
＝151.7MPa
其中：E＝2.0×105MPa，I＝0.00041363m4
钢管桩设计最大压应力为140.4MPa，满足设计要求。
2.2.2 钢管桩地面以下部分压稳定度验算
地面以下钢桩桩的稳定验算是通过对桩侧土的横向地基弹性系数K来确定，为使桩在低于设计强度下不出现屈曲，K值应满足以下条件：
式中：σy——钢管桩钢材的设计强度
E——钢桩桩钢材的弹性模量
A、E、I——钢桩桩的面积、弹性模量和惯性矩。
经计算，K值为15.2KPa，根据基础规范，桩侧土一般侧向地基反力系数均远大于该数值，所以钢管桩土下部分不会失稳。
2.3桩身强度验算
由于施工期间基本只承受静力荷载，临时墩钢管桩主要承受轴向力，故其设计应力小于材料强度即可，经计算，单桩正应力
＝140.4MPa，
小于设计强度240MPa，满足设计要求。
3.施工
3.1施工准备
组织现场管理人员进一步勘察现场、学习熟悉图纸，向施工班组进行施工技术、标准、安全文明交底。
由于本次施工作业涉及水上作业，提前向辖区海事部门申请通航管制作业，办理施工相关手续，积极与航务海事部门配合工作，以确保打桩工程施工安全有效地展开。
打桩工作采用1条起吊能力150吨的浮吊船，吊杆为高45米的可变幅吊杆浮吊主船长32米、宽9.35米、深2.20米，为了保证浮吊船在吊装打桩过程的稳定性，在浮吊船两侧各配置浮箱，浮箱长20米、宽5米、深2.2米。浮吊船尾
有三个压载用水箱，确保浮吊船打桩平衡。
浮吊船上有8台卷扬机，16吨卷扬机二台，钢丝索32mm×37，一台变幅吊杆，一台起吊主钩；5吨卷扬机，钢丝索22mm×37，起吊副钩；3吨卷扬机，钢丝索19.5×37，拉船定位用；50吨滑轮组3对、120T卸扣4个，50T卸扣8个，25T卸扣10个；16T卸扣、10T卸扣、6T卸扣各若干个。
90kw震动锤、液压钳夹及（液压配电柜）一套。
3.2临时墩施工
临时墩采用φ630mm，管壁厚度10mm的唐山华岐螺旋焊管Q235钢管桩，首先浮吊将45米长吊杆拼装好，然后根据现场的具体情况，选择合适的地方挖好较牢固的地锚，并在河道合适的位置前后各抛一个定位锚（打钢管桩定位用）。
在工程船拼装吊杆及抛锚的同时进行，将厂家发出的每根12米的钢管桩运抵现场，然后卸下，在施工现场将12米的钢管桩焊接成设计要求的长度，每个焊接缝外另焊4块加强附板（确保钢管焊接处的强度）。（如右图所示）
等工程船上准备工作完成并抛好锚，现场已经焊接好若干根钢管桩了。
正式打桩前先检查震动锤、液压钳夹及卷扬机等设备，确保打桩顺利进行。
先放样出所打钢管桩的具体位置，工程船将工地现场（岸边）的已焊接好钢管桩的吊移到位，然后用90kw的震动锤的液压钳夹将已焊接好的成桩（630mm×10mm的钢管桩）夹紧，调整工程船的位置，使钢管桩准确的移到，设计的打桩点，然后震动锤开始工作将钢管桩缓缓的打下去，直到打桩深度达到设计要求的标高。
具体打桩顺序见下图所示。
3.3水上施工平台的搭设
钢管桩打入完成后，以8根钢管桩为一个水上施工平台，8根钢管桩横向距离为4～6米，纵向距离为3米。钢管上面用电焊封盖厚度不小于15mmφ650mm钢板一块，纵向用16#槽钢作为剪刀撑将桩相互之间联接，使两个钢管相互连接受力，然后再钢管上焊接双排40#工字钢作为上部支架，使8根钢管桩整体受力。最后在支架上满铺钢板形成一个施工平台，进行主纵梁的焊接。
临时墩上槽钢及工字钢布置图
临时墩及防撞墩平面布置图
为确保航道的通航安全，保护已施工临时墩的安全，需要在临时墩上下游两侧位置设置防撞墩警示设施。防撞墩结构采用三根Φ630钢管桩，等边三角形布置，桩与桩之间设置Φ219联系钢管，使三根桩形成整体受力结构，桩顶标高为5.0m，桩长25m，桩底标高为-20.0m。防撞墩外边缘距临时墩轴线1.5m，通航河道宽度34m。
由于钢管桩长度较长，且施工时需要测量定位，一天打两根钢管桩。
4.结束语
结合现场实际，用科学的管理方法对工程的始末进行总体计划，对施工顺序和时间安排设计最佳关键线图，并在施工过程中不断进行调整，使工期控制达到较为理想的效果。钢管支墩地基处理费用低、支架受力较大、布置形式跨度和支架高度不受，在安全质量、施工进度、经济效益等方面都取得了较好的效果。
参考文献：
[1]GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2000.
[3]毕永清.钢管支墩与贝雷梁支架在现浇梁施工中的应用[J].施工技术,2011.7.
