钢便桥在大型水利枢纽工程施工中的应用与研究

钢便桥具有结构稳定、承载能力强、安装便捷、周转率高、搭设速度快等优点，已大量应用在跨湖、跨河及跨线的公路、市政桥梁项目施工中。由于其具有较高的强度、较长的耐久性和高度模块化的设计，钢便桥能够根据具体施工条件及要求进行模数拼装、调整，满足不工程项目的不同跨度、面宽及高度等需求。本文以淮河入海水道二期新涧河站及河道工程北泓便桥为研究对象，对水利枢纽项目中的钢便桥从结构设计、施工方案制定、现场施工及日常维护等进行研究，提出了一套可行的设计及施工方案。

1 研究背景

大型水利枢纽工程通常涉及河道扩挖、堤防加固、泵站与节制闸建设等复杂施工内容，施工区域多跨越江河、滩涂等复杂地形，需临时交通设施保障材料运输与设备通行。钢便桥因具备结构强度高、拼装便捷、可重复利用等优势，成为水利工程中临时交通体系的核心组成部分。淮河入海水道二期新涧河站及河道工程作为国家重点水利工程，施工范围广、工期紧，需在河道及周边区域建设多座钢便桥，以满足土方运输、设备进场等需求。

2 工程概况

淮河入海水道二期新涧河站及河道工程位于淮安枢纽下游约4.9km处，包含河道堤防、新涧河站、涵洞及节制闸等建设内容。施工区域涉及淮河入海水道北泓、新北泓及调度河等水域，需在不同标段架设多座钢便桥，其中北泓便桥长90m，调度河便桥长27m，新涧河便桥长36m，均采用贝雷梁与型钢组合结构，设计荷载70t，满足单车道通行要求。

3便桥设计关键技术

本钢便桥设计特点集中体现在桥面系统、贝雷桁架应用及满足通航要求的开启装置设计上。

（1）桥面系统1）桥面采用规格化的桥面板单元，尺寸为宽度2 m、长度6 m。

2）结构形式为框架式，由厚度8 mm的花纹钢板与工字钢加劲肋焊接构成主体，并辅以横向加劲肋增强。

其优势在于：

a.结构稳固，刚性强，有效控制变形；

b.花纹钢板表面提供卓越的抗滑性能，优于普通光面钢板；

c.桥面板采用后台预制、前台装配的施工模式，相比传统的现场焊接方式，显著提升了安装效率，加速了工程进度；

d.安装时利用 U 形螺杆直接固定（单块面板设置 6 个螺杆），无需任何焊接作业，拆卸便捷，理论上对面板无损伤，具备良好的可重复利用性。

（2）贝雷桁架结构

选用贝雷桁架作为主承重结构，其特点包括构造简洁、架设迅速、承载能力高以及适应性强，非常契合临时便桥的建设需求。

（3）通航开启装置

1）为保障航道通行，在跨越通航水域的桥跨处专门设置了开启装置。

2）当有船只需要通过时，该跨的上部结构（包含桥面系统和贝雷桁架）可整体提升吊离，为船舶留出通行空间。

3.1 结构选型与布置

钢便桥采用上承式贝雷梁与型钢组合结构，由基础、下部结构、上部结构及附属设施组成。基础采用φ529×8mm钢管桩，按摩擦桩设计，入土深度不小于10m，以贯入度（≤2cm/min）控制沉桩质量。下部结构包括钢管桩排架、双拼I40b工字钢承重梁及14号槽钢剪力撑，形成稳定的承重体系。上部结构采用单层双排321型贝雷梁，横向分配梁为I32b工字钢，间距100cm，桥面板为定制花纹钢板，通过U型螺栓与分配梁固定。平面布置上，北泓便桥沿河道纵向布置，桥底高程不低于6.3m，避免汛期水流冲刷；调度河及新涧河便桥则与两岸施工便道顺接，设置1：10坡度的引桥，确保车辆平稳通行。

3.2 荷载计算与验算

钢便桥设计荷载包括恒载、活载及特殊荷载。以90m北泓便桥为例，单跨贝雷梁承受的恒载包括贝雷梁自重、工字钢分配梁自重及桥面板附属设施自重；活载按70t重型卡车计算，考虑轴距与轮压分布；特殊荷载则根据当地气象资料计入10级风荷载与水流冲击力。通过Midas Civil有限元软件建模分析，贝雷梁跨中最大弯矩与剪力均小于材料容许应力，钢管桩单桩竖向承载力计算值小于地基承载力特征值，满足设计要求。

4钢便桥施工工艺与质量控制

4.1 施工流程

钢便桥施工遵循“先基础后上部、先承重结构后附属设施”的原则，主要流程为测量放样、钢管桩沉桩、承重梁安装、贝雷梁拼装与吊装、桥面板及护栏安装、验收通行。

4.2 关键施工技术

钢管桩沉桩采用DZ-60型振动锤配合25t汽车吊，以“钓鱼法”逐根沉桩，通过GPS定位与导向架控制桩位及垂直度，沉桩过程中实时监测贯入度，接桩时采用坡口焊接并加设加劲板确保接头强度。贝雷梁在现场拼装成组后，采用50t汽车吊从两岸向跨中对称吊装，就位后立即与承重梁焊接固定并安装横向分配梁，控制吊装偏差在允许范围内。桥面板采用10mm花纹钢板与I32b工字钢分配梁通过U型螺栓连接，两侧设置防护栏杆、踢脚板，并悬挂救生圈与警示灯。

4.3 质量控制要点

材料检验方面，钢管桩、贝雷梁、工字钢等需提供出厂合格证及力学性能检测报告，钢管桩表面除锈后涂刷防锈漆；焊接质量控制上，承重梁与钢管桩连接焊缝高度≥8mm，剪力撑与钢管桩满焊，确保无焊接缺陷；沉降观测则在每排钢管桩顶设置观测点，施工期间每日观测1次，使用期每半月观测1次，累计沉降量≤10mm为合格。

4.4 钢便桥施工

由于钢便桥一般为水上作业，常见的施工方法包括“钓鱼法”和“浮吊法”2种。其中“钓鱼法”又名进占施工，利用已施工完成的便桥逐步推进；“浮吊法”采用大型浮吊船水上吊装。本工程施工阶段通航条件较差，经过经济性分析、可行性分析最终选用“钓鱼法”。

“钓鱼法”施工的主要工序流程为：机械手或履带吊装配振动锤施打钢管桩→焊接桩间剪刀形连接系等→架设安装贝雷梁及横梁→铺设桥面板→安装护栏等附属工程[3]。

4.4.1 钢管桩施工

利用履带吊或机械手吊起120振动锤，由钢便桥一段的岸上逐步向河道或湖中进占施工。钢管桩的平面位置利用型钢导向架子保证，并调整振动锤位置使桩位、桩身垂直度满足设计要求后开启振动锤。沉桩时，严格依据设计说明及图纸确定的桩位、标高施工，并控制钢管桩的垂直度、桩位偏差、桩顶标高及入土深度的偏差不超过设计及规范的要求。本工程的钢管桩垂直度控制在1%桩长以内，桩位中心偏差控制在30 mm以内。

施工过程中，现场施工管理人员全程旁站，实时监测桩位偏差和桩身垂直度。

4.4.2 桩间剪刀形连接系焊接

钢管桩施工完成并通过验收后，进行下一道工序-桩间剪刀形连接系安装及焊接。连接系采用槽钢制作焊接，呈X形布置。焊接时，采用钢浮箱作为施工平台，每个钢浮箱至少与3根钢管桩保证可靠连接。

5钢便桥使用期管理与安全保障

5.1 交通管制与维护

便桥入口设置“限载55t、限速5km/h”警示牌，严禁超载超速车辆通行。安排专人每日检查桥面钢板、螺栓连接及焊缝情况，发现问题及时加固。汛期前对钢管桩周边河床抛填砂袋，防止水流冲刷导致基础沉降，冲刷深度超过1.5m时立即停止使用。

5.2 安全风险防控

钢便桥施工与使用过程中的主要风险包括物体打击、机械伤害、溺水事故及结构失稳。防控措施包括吊装作业严禁吊臂下站人，作业前检查吊具完好性；水上作业人员必须穿戴救生衣，便桥两侧设置防护网并配备急救设备；制定专项应急预案，定期组织演练，遇恶劣天气时封闭便桥。

6工程应用效果与经济性分析

6.1 实施效果

淮河入海水道二期工程共架设钢便桥14座，总长度636m，施工期内累计通行车辆超10万次，未发生安全事故。检测数据显示，桩体完整性良好，承载力满足设计要求，结构变形控制在合理范围内。

6.2 经济性对比

与传统混凝土临时桥相比，钢便桥材料可重复利用率达80%，综合成本降低30%以上，单座90m便桥施工工期较混凝土桥缩短20天，同时减少混凝土使用量，降低建筑垃圾排放，体现显著的经济与环保效益。

结论

钢便桥在大型水利枢纽工程中具有结构可靠、施工高效、经济性优的特点，适用于软土地基与深水区域。施工中需重点控制钢管桩垂直度、贝雷梁连接精度及焊缝质量，使用期强化交通管制、日常维护及应急响应，保障便桥安全稳定运行。

参考文献

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[3]刘旭伟.贝雷梁便桥的检算及安全使用方法[J].贵州大学学报：自然科学版， 2009， 26（1）：5.DOI：10.3969/j.issn.1000-5269.2009.01.033.

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[5]刘麟乾，朱永红.淮河特大桥贝雷梁钢栈桥设计与施工[J].科技传播， 2011（12）：2.DOI：CNKI：SUN：KJCB.0.2011-12-146.