對上跨既有線路掛籃施工工藝的研究應用

馬永連

（山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

舊縣2號特大橋中心樁號K100+800.500，橋梁全長1 109.64 m，與路線前右交角90°。主橋上部采用（73.32+3×135+73.32）m預應力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)，箱梁截面形式為單箱單室，頂板寬12.75 m，底板寬7 m，翼緣板懸臂長為2.875 m，主墩頂0號塊梁高 8.5 m，高跨比為 1/15.9，跨中合龍段梁高2.8 m，高跨比為1/48.2，主墩根部至跨中合龍段梁高按1.8次拋物線變化。

該橋第 9跨（K100+883—K100+956.32）上跨瓦日鐵路（相交處鐵路中心樁號K415+822），橋下凈空為53 m。根據(jù)實測鐵路與所建高速的相對平面和立面位置，8號墩承臺邊緣距鐵路路肩線最小距離為9.6 m，9號墩承臺邊緣距鐵路路肩線最小距離為11.5 m。預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)底距接觸網(wǎng)垂直凈距約45 m。因此，如何做好各項安全防護以消除對鐵路行車運營安全的影響和對施工人員的安全威脅成為本橋施工重點研究對象。

2 施工工藝管控要點

2.1 施工準備工作

2.1.1 掛籃結(jié)構(gòu)的選擇

根據(jù)本橋特點及以往施工經(jīng)驗，主橋2～17號梁段采用掛籃對稱懸臂澆筑，采用菱形掛籃形式，因為菱形掛籃具有結(jié)構(gòu)簡單、受力明確、拆裝錨固方便等優(yōu)點。掛籃總長8 m，掛籃重量約70 t/套，主要包括主桁架、提吊、行走、模板及張拉平臺系統(tǒng)組成。菱形桁架中橫聯(lián)用2［14b槽鋼做上下玄桿，2［10槽鋼做豎撐和斜撐及δ=20 mm鋼板節(jié)點連接，桁架前頂橫梁上下玄桿I45b工字鋼。

底籃系統(tǒng)：底籃前后橫梁采用I45b工字鋼，底縱梁I40b工字鋼。

模板系統(tǒng)：側(cè)模和內(nèi)模采用0～1號塊段模板，內(nèi)外滑梁［］32a槽鋼和δ=10 mm鋼板加筋連接。

錨固系統(tǒng)：主桁架、底橫梁、內(nèi)外滑梁均采用φ32精軋螺鋼筋和配套的］［14槽鋼與δ=10 mm鋼板焊接的錨固枕梁張拉錨固。

懸吊系統(tǒng)：上頂橫梁和前橫之間采用28×150鋼帶懸吊錨固。

行走系統(tǒng)：由桁架立柱底部滑行裝置（δ=16 mm、δ=20 mm鋼板焊接加工），主桁架反扣滾輪，鋼枕、行走軌道（δ=16 mm、δ=12 mm、δ=10 mm 鋼板焊接加工），推移千斤頂組成。

控制系統(tǒng)：千斤頂與主桁之間銷栓、千斤頂與軌道之間銷栓，行走軌道前端限位鋼枕，頂推控制倒鏈組成。

安全系統(tǒng)：前上橫梁工作平臺、底籃前下橫梁工作平臺、底籃后橫梁工作臺、張拉工作平臺、修飾工作平臺、上前橫梁和下前橫梁之間輔助倒鏈，桁架平聯(lián)和下后橫梁之間輔助倒鏈。

2.1.2 0號塊托架結(jié)構(gòu)形式的確定

主橋0號、1號塊總重量1 004.2 t，其中雙肢薄壁墩之間托架承擔重量213.9 t，外側(cè)托架各承擔重量192.4 t，依據(jù)設計圖紙并結(jié)合墩高實際情況確定5a、6、7、8號墩采用托架法施工0號、1號梁段。墩旁托架承重梁、斜支腿采用加強][36c槽鋼，利用銷結(jié)與墩身預埋件連接，承重梁、斜支腿、預埋件全部由廠家定尺加工以保證精度和加工質(zhì)量。單幅橫橋向安裝7片三角桁架片，單肢墩前后兩側(cè)對稱兩片桁架用兩根φ32的精軋螺紋鋼對拉錨固。銷結(jié)與墩身預埋件連接方式，避免了以往焊接質(zhì)量難以控制的質(zhì)量通病。

2.1.3 托架的預壓荷載試驗

考慮消除因托架和架管等自身彈性、非彈性變形引起現(xiàn)澆直線段的下沉變形，在澆筑前要對托架加載預壓，以消除非彈性變形，測出彈性變形值。預壓采用鋼絞線反拉預壓法。在主橋承臺施工過程中預埋鋼絞線，每個承臺遠端和近端各預埋20根鋼絞線，鋼絞線在承臺混凝土錨固長度不小于1.5 m，每4根一束，鋼束在承臺頂面鐵絲束箍，在混凝土中呈喇叭型，鋼絞線外露長度滿足加載長度或滿足連接器（或兩層錨具）安裝長度（圖1）。托架預壓荷載不小于澆筑混凝土、鋼筋、預應力筋重量+施工人員、施工設備、施工材料等荷載+振搗混凝土產(chǎn)生的震動荷載總和，壓載方式盡量與施工的實際荷載分布相符，并測出彈性變形值，對立模標高加以調(diào)整，以滿足箱梁施工后的設計標高。

圖1 托架預壓示意圖（單位：cm）

托架壓載按5級進行，每級為壓載總量的20%，單級壓載必須保持壓載30～60 min，仔細檢查托架各部件的情況，并實測托架的沉降后方可進行下一級壓載，托架壓載、卸載均應考慮其均衡性，在0號梁段托架搭設完畢后，利用DS1水準儀觀測托架的頂板高程點，待托架加載到預壓荷載后再對上次觀測點的同一位置進行觀測，待卸載后再次測出同一測點的回彈值,以此調(diào)整托架高程后再進行下步施工。托架的沉降觀測必須由專人負責。

2.1.4 掛籃的探傷檢測

掛籃桿件焊接質(zhì)量好壞直接影響著構(gòu)件的質(zhì)量，故焊縫質(zhì)量檢測是確保構(gòu)件質(zhì)量的重要措施。本項目采用超聲波探傷檢測法，由具有鋼結(jié)構(gòu)無損檢測資質(zhì)的單位進行，項目質(zhì)檢人員和監(jiān)理見證。

2.2 跨既有線路段掛籃施工工藝流程及管控要點

2.2.1 施工流程

①掛籃拼裝、試壓→②安裝底模、側(cè)模并調(diào)整其高程、軸線→③安裝底板和腹板鋼筋→④安裝豎向預應力筋（9～17號梁段安裝底板預應力管道）→⑤安裝內(nèi)?！薨惭b頂板鋼筋及頂板縱向預應力管道→⑦安裝堵頭模板→⑧梁體混凝土澆筑→⑨養(yǎng)生、拆堵頭模板、鑿毛→⑩清孔、穿束→ ?張拉→?壓漿→?落模板→? 移掛籃進入下一段施工。

2.2.2 掛籃組拼及加載預壓方法

2.2.2.1 掛籃組拼

0號、1號梁段完成后，依據(jù)掛籃設計資料，確定掛籃組拼控制線（主桁架片中心線和整體桁架中線，用GPS或全站儀在0～1塊段梁頂標注線型位置進行控制），采用塔吊起吊掛籃各構(gòu)件。組拼順序：①將每只掛籃兩片桁架下滑道位置抄平支墊到掛籃安裝高度→②安裝掛籃軌道或下滑道并固定，安裝前滑板、后壓輪或行走輪→③安裝掛籃桁架片、后錨固系統(tǒng)、橫聯(lián)、平聯(lián)→④安裝上橫梁→⑤安裝掛籃底模平臺→⑥安裝內(nèi)滑梁、內(nèi)?！甙惭b外滑梁和前吊點，并將外模就位。

2.2.2.2 掛籃主桁架加載試驗

掛籃進場后，在施工使用前進行加工試拼及加載試驗，兩桁架片對拉采用直徑32 mm的精軋螺紋鋼筋，施加荷載采用300 t千斤頂。加載為最重塊段時每片桁架所承擔的混凝土重量G+內(nèi)、外模板+懸吊系統(tǒng)+底籃系統(tǒng)+工作平臺+施工荷載+安全系統(tǒng)（總荷載1 423 kN）的1.25倍，分5級加載，級差為20%。

觀測方法：在每幅掛籃上對稱設置4個觀測點，各級荷載作用后，測量各觀測點高程。同一測點在同級荷載作用下的高程與第一級荷載作用下的高程之差，即為該測點在該級荷載作用下的豎向位移。

2.2.3 掛籃防護及管控要點

掛籃設計時采用掛籃上增加吊箱防護平臺，對側(cè)模和橋面進行全封閉防護（圖2），達到對既有瓦日線的防護。

圖2 掛籃斷面示意圖

2.2.3.1 操作平臺搭設要點

掛籃下橫梁兩邊均搭設操作平臺，方便側(cè)模安裝、拆除及加固，并在桁梁外側(cè)用密目鐵絲網(wǎng)對側(cè)模進行封閉防護，防止在安裝、拆除及加固模板時有物體跌落。前頂橫梁處設施工作業(yè)平臺，并對側(cè)面采用密目網(wǎng)進行防護。

2.2.3.2 吊箱防墜物設置要點

吊箱距底模高度 0.5 m，吊箱長 7 m、寬14.75 m。施工順序為：首先在掛籃下橫梁距兩端頭50 cm的位置用4根φ25精軋螺紋鋼吊裝雙排20b槽鋼（2根長14.75 m的20b槽鋼用鋼板進行連接，背靠背間距10 cm），槽鋼上鋪間距40 cm的10a工字鋼（吊箱四周縱梁采用∠10×10 cm角鋼，以便焊接防護鋼管），工字鋼上鋪5 mm鋼板封底，鋼板四周高出底板50 cm，槽鋼與工字鋼焊接，工字鋼與鋼板焊接，形成整體，從吊箱四周向上設防護欄桿，欄桿采用φ48鋼管，高1.2 m，間距60 cm，欄桿底部與∠10×10 cm角鋼焊接，欄桿頂部和中間設水平桿加固，欄桿外側(cè)設密目鋼絲網(wǎng)。吊箱隨底模一起移動，隨著梁高的變化，對外模和外模背架進行切割。吊箱隨掛籃一起移動，由于掛籃已經(jīng)全封閉，所以在施工中如果掉東西，最終全部掉入吊籃里，每澆筑完畢之后，如果有東西掉入吊籃內(nèi)，及時清除（圖3）。

圖3 掛籃防護設計示意圖

2.2.4 掛籃行走管控要點

2號梁段施工結(jié)束后，完成掛籃體系轉(zhuǎn)換后即可進行掛籃的前移。掛籃前移時，控制好軌道的中線和間距是關鍵，防止走偏。主桁軌道或滑道必須放水平，軌道或滑道與箱梁必須牢靠固定。在主桁上設置垂直于主桁縱向軸線的標記線，并用儀器時時觀測和控制，以保證掛籃就位時不扭曲、偏移。如偏差超規(guī)要及時進行調(diào)整。掛籃行走就位后即可安裝后錨桿，并拆除行走小車，完成掛籃的體系轉(zhuǎn)換，具體管控要點如下：

a）掛籃準備前移時，必須仔細檢查主要構(gòu)架聯(lián)結(jié)螺栓的緊密情況、各構(gòu)件的完好情況和連接情況，必要時采取補救措施；仔細檢查倒鏈、千斤頂、精軋螺紋鋼和鋼絲繩的完好情況，如有缺陷及時更換。

b）掛籃行走必須保證平穩(wěn)、緩慢，嚴禁急走急沖。位于同一橋墩半幅上的一對掛籃移位必需同步對稱進行，位移差不得大于100 cm。

c）移動時掛籃后部應設置保險倒鏈，并在水平主梁中支點和后錨點之間設置精軋螺紋鋼作為保險裝置，后尾加長，在原有反扣輪受力的基礎上，增加一道錨固措施，實現(xiàn)雙保險，移動時速度不超過10 cm/min。

3 結(jié)語

隨著國家公路鐵路網(wǎng)迅速發(fā)展，跨線施工將普遍出現(xiàn)在公路建設過程中。通過對菱形掛籃進行技術改進，免除搭設棚架的繁瑣，防止高空墜物，保證既有鐵路運營安全，保障在建項目施工正常，保護施工人員、機械的通行安全。為今后上跨既有線路施工提供了一定的借鑒和技術支持。