惠鹽高速跨線主橋菱形掛籃懸臂澆筑施工工藝研究

文/曹濱

1 前言

預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋主要施工方法有支架施工、懸臂澆筑、懸臂拼接、頂推施工等，鑒于連續(xù)梁橋的主跨越來(lái)越大，懸臂澆筑已成為大跨度橋梁中應(yīng)用最廣泛的一種施工方法[1]。依據(jù)日本預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，懸臂澆注法在實(shí)際工程中占比上升80%[2]。本文以惠鹽高速跨線主橋菱形掛籃懸臂澆筑施工為例，提出主橋掛籃懸臂施工流程中具體的施工工藝和操作流程，對(duì)其他類似工程有很大借鑒意義。

2 工程概況

惠鹽高速跨線橋位于惠州市仲愷區(qū)惠環(huán)鎮(zhèn)，上跨惠鹽高速及仲愷大道，橋面寬為2×16.25m，主橋設(shè)計(jì)為90+150+90m=330m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。箱梁段采用單箱單室直腹板斷面段，頂板、地板、懸臂長(zhǎng)度、根部梁高分別為16.25m、8.25m、4m、9.5m，中邊跨合攏段、邊跨現(xiàn)澆段、邊跨19 號(hào)塊的梁高為3.5m，其余梁底線以拋物線型按1.8 次漸變；0 號(hào)塊底板厚度為130cm，主梁梁高從2.5m 至5.8m 按1.8 次拋物線規(guī)律變化，變化范圍為T 構(gòu)末端至主墩墩身外側(cè)。掛籃懸臂澆筑施工工法，分為墩頂支架澆筑0#號(hào)塊梁段、跨中掛籃懸臂澆筑梁段、邊跨現(xiàn)澆梁段和合攏梁段等四部分?；蓰}高速跨線橋主橋懸臂施工如下圖1 所示[3]。

圖1 惠鹽高速跨線橋主橋懸臂施工示意圖

3 梁段施工工藝流程

掛籃懸臂澆筑施工工藝如圖2 所示，0#塊施工完畢后，相關(guān)施工人員便可進(jìn)行掛籃安裝就位作業(yè)，然后對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)壓，待預(yù)壓完成后便可依據(jù)主梁預(yù)拱度、彈性撓度、預(yù)應(yīng)力張拉值調(diào)整掛籃底模和側(cè)模。由于掛籃底板采用全封閉防護(hù)措施，整個(gè)施工過(guò)程不影響高峰通行。

圖2 掛籃懸臂澆筑施工工藝流程圖

3.1 本次混凝土澆筑施工設(shè)備采用菱形掛籃的結(jié)構(gòu)構(gòu)造系統(tǒng)組成

3.1.1 掛籃由主體系統(tǒng)和附屬系統(tǒng)兩部分組成，主體系統(tǒng)包括主桁、底籃、行走及錨固等結(jié)構(gòu)，附屬系統(tǒng)包括操作平臺(tái)、欄桿、樓梯等結(jié)構(gòu)。其中，主體系統(tǒng)中底籃包含前、后下橫梁和底模等結(jié)構(gòu)，橫梁和縱梁分別采用窄翼緣H 型鋼，分別為HN582×300×12 和HN500×200×10×16。

3.1.2 吊桿常采用螺紋鋼筋或吊帶，若模板定位需要微調(diào)時(shí)可采用千斤頂。

3.1.3 施工時(shí)前端恒、活荷載通過(guò)吊桿傳遞至前上橫梁，后端恒、活荷載直接傳遞至已經(jīng)成型混凝土結(jié)構(gòu)上，故未設(shè)計(jì)后上橫梁。

3.1.4 為了提高掛籃整體受力穩(wěn)定性，防止發(fā)生側(cè)向變形和彎扭失穩(wěn)，內(nèi)外模箱設(shè)計(jì)了內(nèi)滑梁和外導(dǎo)梁[4]。

3.1.5 內(nèi)模采用內(nèi)滑梁。

3.1.6 單套掛籃重85t 小于最重塊段為1#塊重230t 的0.43 倍，滿足 設(shè) 計(jì)要求。

3.2 掛籃拼裝

待0#塊箱梁施工完成之后，用砂漿找平鋪設(shè)軌道的部位。安裝順序?yàn)椋很壍?、滑?dòng)行走系統(tǒng)、主桁及平聯(lián)、后錨、底籃及懸吊系統(tǒng)。

3.2.1 準(zhǔn)備工作。在掛籃正式組拼前，首先，在后場(chǎng)進(jìn)行預(yù)拼，檢驗(yàn)各構(gòu)件是否準(zhǔn)備充足，構(gòu)件與構(gòu)件之間的連接是否完好等；預(yù)拼并檢查合格后，將掛籃所有構(gòu)件運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，并將掛籃施工用的葫蘆、千斤頂、鋼絲繩、黃油、錨墊板、錨具、精軋螺紋鋼及其連接器，準(zhǔn)備好施工用型鋼等。另外，施工人員還需要檢查和清理掛籃預(yù)埋孔、預(yù)應(yīng)力筋預(yù)留孔、頂板混凝土等部位的沉渣，防止預(yù)留孔沉渣影響連件套定位和局部構(gòu)件安裝穩(wěn)定性，確保預(yù)留孔洞與連接件之間精準(zhǔn)定位和可靠銜接[5]。

3.2.2 軌道安裝。箱梁橫橋向有坡度，外側(cè)軌道處的橋面比內(nèi)側(cè)軌道處的橋面低。用砂漿找平外側(cè)掛籃鋪設(shè)軌道的箱梁頂部，并采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行抄平，以此有效控制砂漿頂面軌道水平度。另外，軌道安裝時(shí)需注意觀察軌道間距，精準(zhǔn)定位安裝結(jié)束后，及時(shí)核查驗(yàn)收，并對(duì)其軌道進(jìn)行錨固[6]。

3.2.3 主桁安裝及錨固。主桁在箱梁頂部組拼成型，利用梁頂埋設(shè)的預(yù)埋件對(duì)桿件做臨時(shí)性穩(wěn)固。前支點(diǎn)安裝后，將主桁整體吊裝放置于軌道頂面，加設(shè)臨時(shí)固定；在軌道上安裝好桁架主梁后，先安裝后錨梁，再安裝中橫梁，最后安裝主桁立桿與斜拉帶。前后斜拉帶共用同一銷軸，需要同時(shí)安裝。

3.2.4 后架、橫聯(lián)斜桿及前橫梁安裝。后架、橫聯(lián)斜桿的安裝完畢后，進(jìn)行前橫梁安裝；在起重設(shè)備允許情況下，前橫梁可一次拼裝成型，整體吊裝[7]。

3.2.5 外模、外滑梁及底籃安裝。后架等安裝完畢后，組裝外模與外滑梁及底籃并采用臨時(shí)固結(jié)，拼裝完成后，利用手拉葫蘆或卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行提升，到位后錨固。

3.2.6 跨中掛籃兜底安裝及橋面防護(hù)。掛籃結(jié)構(gòu)安裝完成后在中跨段掛籃底部安裝托底防護(hù)及懸掛安全網(wǎng)。防護(hù)結(jié)構(gòu)形式為在掛籃前、后下橫梁懸吊2 處雙拼20b#工字鋼，在雙拼型鋼上部橫橋向鋪設(shè)10#工字鋼作為分配梁，縱橋向安放5×5cm 角鋼，上部鋪設(shè)3mm 鋼板，兜底四周設(shè)鋼板高（23.4cm）封閉。兜底與掛籃頂部之間懸掛鋼絲網(wǎng)。已澆筑完成的梁段采用安全防護(hù)網(wǎng)片進(jìn)行封閉，防護(hù)圖紙如下：掛籃拼裝流程如圖3 所示，掛籃總體布置和施工實(shí)物如圖4 所示[8]。

圖3 掛籃拼裝順序圖

圖4 掛籃總體布置和施工實(shí)物圖

3.3 掛籃預(yù)壓

掛籃預(yù)壓采用堆載法，為了確保掛籃擁有一定的安全儲(chǔ)備，滿足正常使用和承載能力極限要求，擬將荷載分級(jí)增加至1#塊箱梁質(zhì)量的1.3 倍，即230t×1.3=299t。在分級(jí)加載過(guò)程中設(shè)計(jì)4 個(gè)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在吊籃底部橫向方向，每級(jí)加載完畢分別讀取一次數(shù)據(jù)，每級(jí)加載完畢后立刻進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確保每級(jí)加載結(jié)構(gòu)受力均處于彈性工作范圍內(nèi)，方可進(jìn)行下一步加載工作。同時(shí)，每級(jí)卸載值與分級(jí)加載值一樣的，每級(jí)卸載后相關(guān)工作人員觀察結(jié)構(gòu)變形殘余值，統(tǒng)計(jì)加載前后的綜合撓度，并依據(jù)試驗(yàn)最后結(jié)果，統(tǒng)計(jì)出加載下載變形規(guī)律，調(diào)整箱梁模板標(biāo)高，掛籃預(yù)壓如圖5 所示[9]。

圖5 掛籃預(yù)壓示意圖

3.4 掛籃的使用與行走

掛籃的使用與行走的施工程序依次為：底模及外模調(diào)整就位→綁扎底板鋼筋，安放底板預(yù)應(yīng)力管道→安放腹板鋼筋和腹板預(yù)應(yīng)力管道→內(nèi)模安裝→綁扎頂板鋼筋，安放頂板預(yù)應(yīng)力管道→混凝土澆筑→養(yǎng)生及預(yù)應(yīng)力穿束→預(yù)應(yīng)力張拉→掛籃前移。在掛籃懸臂混凝土澆筑前需進(jìn)行全面檢查，重點(diǎn)檢查后錨系統(tǒng)中錨桿、螺栓、預(yù)留孔位置。

3.4.1 掛籃行走采用雙軌自錨形式。

3.4.2 行走軌道鋼截面采用雙拼槽鋼，通過(guò)手工焊接在一起，單根軌道長(zhǎng)約5.5m，不同軌道間沒有橫向連接.另外，為了方便施工，提供工作效率，軌道行走挪動(dòng)可采用液壓千斤頂頂推。

3.4.3 主要掛籃行走時(shí)吊桿轉(zhuǎn)換，需要考慮內(nèi)、外模由吊桿轉(zhuǎn)換至吊架上、底籃轉(zhuǎn)換至骨梁上等。

3.4.4 相關(guān)工作人員需將掛籃行走軌道錨固好，且通常采用精軋螺紋鋼錨固。掛籃前移流程包括前方接長(zhǎng)軌道、調(diào)整軌道、錨固軌道、拆除主桁后錨桿、千斤頂頂推掛籃、掛籃行至終點(diǎn)等，如圖6 所示。

圖6 掛籃前移流程

3.4.5 掛籃行走注意事項(xiàng)：

3.4.5.1 精扎螺紋鋼筋經(jīng)過(guò)預(yù)拉并合格后方可使用，且在擰緊過(guò)程中需要漏出螺帽三道絲以上。

3.4.5.2 為確保掛籃行走穩(wěn)定性，預(yù)防掛籃偏離箱梁、滑出軌道，需要在箱梁、軌道前端設(shè)置限位裝置。

3.4.5.3 同一只籃牽引行走時(shí)需控制兩端桁架速度盡量同步，位移誤差需縮小在100mm 范圍內(nèi)；而針對(duì)同一個(gè)T 構(gòu)兩只掛籃行走時(shí)，兩端速度要一樣。

3.4.5.4 掛籃行走過(guò)程中，若保險(xiǎn)裝置擋住后支座，則應(yīng)及時(shí)向前挪動(dòng)來(lái)保證整個(gè)行走過(guò)程中都有行走保險(xiǎn)裝置[10]。

3.4.5.5 為了保證軌道墊梁下方平整性，需要用一定砂漿進(jìn)行找平。

3.4.5.6 掛籃開始行走前后，應(yīng)防止行走時(shí)反壓精軋螺紋筋傾斜被剪斷，同時(shí)及時(shí)調(diào)整反壓梁位置保證螺紋筋垂直受力。

3.4.5.7 為了保證滾動(dòng)吊架吊桿擁有足夠大安全儲(chǔ)備，防止脆性破壞，掛籃行走前不允許拆除承重吊架吊桿，并下放承重吊架，使承重軸離開滑梁底面適當(dāng)距離用作備用懸吊系統(tǒng)。

3.4.5.8 滑梁后端設(shè)計(jì)一定的防脫裝置，防止掛籃行走到位時(shí)滑梁走脫滾動(dòng)吊架。

3.4.5.9 為了保證掛籃頂推前移過(guò)程中磨損，相關(guān)工作人員需要在軌道接觸面抹上黃油，并及時(shí)糾正頂推方位。

3.4.5.10 后錨位置設(shè)置保險(xiǎn)裝置可防止后錨反扣輪出現(xiàn)意外，避免掛籃整體向前傾覆，另外可利用上、下反壓梁和精軋螺紋鋼將保險(xiǎn)裝置錨固在行走軌道上。

3.5 掛籃拆除

在澆筑最后一節(jié)梁段混凝土并完成張拉壓漿后，中跨部位掛籃退回0#塊位置后拆卸掛籃。掛籃完成節(jié)段施工后，12、13、墩T 構(gòu)把掛籃退至1#段，兩側(cè)采用卷?yè)P(yáng)機(jī)降落底籃和側(cè)模至地面，然后再用汽車吊將底模側(cè)模及橫梁縱梁分別拆除。底籃拆除后，利用塔吊由上向下逐級(jí)拆除上橫梁和菱形架，最后再用塔吊吊至地面，禁止在仲愷大道及惠鹽高速上空進(jìn)行拆除掛籃作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

惠鹽高速跨線主橋變截面連續(xù)梁在施工過(guò)程中采用菱形掛籃澆筑施工，從掛籃安裝就位置、掛籃預(yù)壓、調(diào)整掛籃底模和側(cè)模、掛籃卸載、前移就位、進(jìn)入下一塊施工等全過(guò)程介紹了菱形掛籃施工工程中需要注意事項(xiàng)和具體的操作要點(diǎn)；本項(xiàng)目中的菱形掛籃施工工程中改進(jìn)了傳統(tǒng)的施工工藝，提出了菱形掛籃懸臂澆筑完整的施工工藝，保障了掛籃懸臂施工澆筑的整體質(zhì)量。同時(shí)，在掛籃拼裝、掛籃預(yù)壓、掛籃的使用與行走等流程節(jié)點(diǎn)的具體施工程序，可為變截面連續(xù)梁掛籃施工提供可靠的工程經(jīng)驗(yàn)。