掛籃懸臂澆筑箱梁施工及質(zhì)量控制

白 海 鷹

(山西省公路局陽泉分局,山西 陽泉 045000)

?

掛籃懸臂澆筑箱梁施工及質(zhì)量控制

白 海 鷹

(山西省公路局陽泉分局,山西 陽泉 045000)

介紹了橋梁施工中懸臂法的類型，主要從0號(hào)塊施工、掛籃循環(huán)施工、懸澆線形控制、合龍段施工、體系轉(zhuǎn)換五個(gè)環(huán)節(jié)，闡述了懸臂澆筑箱梁施工技術(shù)要點(diǎn)，并提出了變形控制與應(yīng)力監(jiān)測措施，以促進(jìn)該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

橋梁，懸臂澆筑法，掛籃，變形控制

0 引言

近年來，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模越來越大，我國橋梁事業(yè)的發(fā)展也迎來了史無前例的高峰期。隨著中西部地區(qū)的高速公路的大規(guī)模開展，受地形地質(zhì)條件的限制，使用懸臂工法進(jìn)行橋梁施工越來越多。

懸臂澆筑工法是一種成熟的橋梁施工技術(shù)，克服地形、江河等不利自然條件對橋梁施工的限制，具有施工簡單，少用支架，適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。在連續(xù)梁橋、斜腿剛構(gòu)橋、桁架橋、拱橋及斜拉橋等施工中采用懸臂澆筑技術(shù)，利于發(fā)揮其結(jié)構(gòu)整體性能好的技術(shù)優(yōu)勢，還不會(huì)對通航或橋下交通造成影響。

1 概述

在橋梁施工中，懸臂法可分為澆筑法和拼裝法兩種類型，均以橋墩為中心，逐節(jié)懸臂向兩邊對稱接長直至合龍的工法。在我國，采用大跨度懸臂澆筑施工較多。

懸臂澆筑法，也稱掛籃法，是以0號(hào)墩為起點(diǎn)，在兩側(cè)澆筑混凝土并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工，再通過掛籃前移對稱澆筑下一節(jié)段后循環(huán)作業(yè)直至合龍。采用懸臂澆筑法施工時(shí)，每個(gè)施工節(jié)段一般控制在2 m～5 m，在斜拉橋施工中可達(dá)到8 m～10 m。

掛籃是懸臂澆筑法下的最關(guān)鍵設(shè)備，常見的有三角形、菱形(見圖1)、貝雷架(如圖2所示)等形式，根據(jù)實(shí)際情況選用。掛籃的作用是一個(gè)施工平臺(tái)，將其在已施工梁段上錨固懸掛后，懸空進(jìn)行一個(gè)節(jié)段的模板、鋼筋、管道等安裝，及混凝土現(xiàn)澆及預(yù)應(yīng)力施工后，掛籃前移進(jìn)行下一節(jié)段施工，如此反復(fù)循環(huán)直至合龍。

2 懸臂澆筑箱梁施工

在懸澆設(shè)計(jì)中，受力合理、安全可靠是確保掛籃施工安全的關(guān)鍵。三角形掛籃結(jié)構(gòu)簡單，拆卸方便，在我國應(yīng)用最為廣泛。本文以某橋梁工程中使用的三角形掛籃為例，介紹懸臂澆筑箱梁施工中的質(zhì)量控制。

2.1 0號(hào)塊施工

0號(hào)段是進(jìn)行掛籃安裝的場所，應(yīng)采取足夠的安全措施，防止發(fā)生傾覆。在橋梁下部結(jié)構(gòu)完工后，永久支座、臨時(shí)支座及支架等搭設(shè)完畢并預(yù)壓合格后，方可進(jìn)行0號(hào)段施工。

1)臨時(shí)固結(jié)。為有效承受施工中的不平衡力矩，在0號(hào)塊與橋墩間應(yīng)采取臨時(shí)固結(jié)措施。

在設(shè)置臨時(shí)固結(jié)支承時(shí)，為確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，硫磺砂漿墊塊、砂筒等不建議使用，使用高標(biāo)號(hào)混凝土最好。

2)安裝支座。在施工前，水平安裝并固定好支座上下座板。

3)支架預(yù)壓。安裝完畢的支架須進(jìn)行質(zhì)量及安全檢查，應(yīng)及時(shí)處理不合格部位。按照設(shè)計(jì)要求使用黃砂、鋼筋等材料進(jìn)行分級(jí)預(yù)壓，全過程模擬進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)的應(yīng)力變化情況。

為確保整體結(jié)構(gòu)具有足夠承載力和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)的支架桿件強(qiáng)度安全系數(shù)應(yīng)大于1.3，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)大于1.5。

4)澆筑混凝土。在橋墩頂面的0號(hào)段是確保施工正常開展的關(guān)鍵梁段，該段為三向預(yù)應(yīng)力，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大。在0號(hào)段混凝土現(xiàn)澆作業(yè)(如圖3所示)過程中，施工管道多、鋼筋密布，對施工質(zhì)量要求高。

在施工前，應(yīng)檢查施工材料和機(jī)具質(zhì)量，校核搭設(shè)的模板尺寸、平整度等，復(fù)核預(yù)留孔的孔徑、孔數(shù)及掛籃施工預(yù)埋件數(shù)量、質(zhì)量等。

鋼筋安裝程序：底板及腹板鋼筋安裝→縱豎向管道安裝→內(nèi)模及端模安裝→頂板底鋼筋安裝→橫縱向預(yù)應(yīng)力管道安裝→頂板上層鋼筋安裝。安裝完畢后，須指定專人對安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查。

澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工、管道壓漿及封錨作業(yè)。在作業(yè)中，應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力張拉兩端同步進(jìn)行，左右對稱。張拉順序上，應(yīng)先外后內(nèi)，先腹板后頂板。

2.2 掛籃循環(huán)施工

安裝完的掛籃具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性是確保施工安全的關(guān)鍵之一。

1)安裝掛籃。在正式拼裝前，須在平整場地上進(jìn)行試拼。掛籃正式拼裝時(shí)，應(yīng)將各部件牢固焊接，禁止隨意切割，派專人負(fù)責(zé)吊裝作業(yè)安全。

在0號(hào)段上，牢固安裝梁頂滑道后，進(jìn)行支座及三角形組合梁的安裝(見圖4)。0號(hào)段上的梁尾部相互聯(lián)接并錨固后進(jìn)行壓重配置，最后進(jìn)行調(diào)桿吊掛作業(yè)。

從2號(hào)段開始，兩側(cè)掛籃聯(lián)接取消，通過安裝的接長梁前移。設(shè)置專人負(fù)責(zé)箱梁頂面上的掛籃主梁錨固作業(yè)，以保證掛籃前移的穩(wěn)定性。

2)掛籃預(yù)壓。在進(jìn)行懸澆前，通過掛籃堆載預(yù)壓(如圖5所示)能將其加荷后的非彈性變形有效消除。

在預(yù)壓時(shí)，由于掛籃主要是前橫梁吊帶受力，可模擬實(shí)際受力情況對前橫梁吊帶分級(jí)進(jìn)行均勻加載。當(dāng)變形不大于設(shè)計(jì)要求時(shí)，進(jìn)行卸載。

3)混凝土澆筑。在該施工中，主要工序有掛籃前移及錨固，鋼筋及孔道安裝(見圖6)，混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)，預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿等，循環(huán)進(jìn)行各工序施工直至合龍。在澆筑過程中，為確保安全，澆筑時(shí)間、混凝土運(yùn)送方式和時(shí)間應(yīng)相適應(yīng)。

為防止漏漿，應(yīng)檢查各模板、預(yù)留孔道等位置的準(zhǔn)確性，各管件接頭應(yīng)聯(lián)接緊密。使用泵送澆筑的梁段混凝土。通過提高混凝土早期強(qiáng)度可加快施工速度，坍落度應(yīng)控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。對稱平衡的進(jìn)行混凝土澆筑，應(yīng)確保箱梁梁體一次澆筑成型。還須對混凝土振搗密實(shí)度予以重視，特別是錨墊板后面區(qū)域。

根據(jù)環(huán)境溫度濕度等因素，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)(見圖7)。

4)預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力是連續(xù)梁最重要部分。梁體強(qiáng)度和彈性模量達(dá)100%，齡期達(dá)到7 d后，方可張拉預(yù)應(yīng)力筋。在縱橫向預(yù)應(yīng)力筋張拉完成前，不可脫離底模。

采用真空壓漿，可有效提高壓漿質(zhì)量。

掛籃主構(gòu)架卸載，準(zhǔn)備前行進(jìn)入下一循環(huán)。

2.3 懸澆線形控制

線形控制是確保要合龍的懸臂兩端在同一水平線上的關(guān)鍵，保證結(jié)構(gòu)運(yùn)營一段時(shí)間后達(dá)到設(shè)計(jì)所期望的標(biāo)高線形。

在懸澆過程中，影響橋梁線形的因素有：不斷增加的箱梁自重荷載、混凝土徐變、預(yù)應(yīng)力作用以及日照引起的溫差等。

在梁體澆筑過程中，進(jìn)行的主要線形控制措施有：立模高程需精確，應(yīng)及時(shí)調(diào)整澆筑過程中的模板高程，使得掛籃的彈性變形有效消除；及時(shí)消除日照、水氣等自然因素對線形控制的影響；均衡施工；認(rèn)真做好已澆段高程觀測，對出現(xiàn)的誤差盡早處治。

2.4 邊跨、中跨合龍段施工

合龍段是懸臂施工的關(guān)鍵，關(guān)系到成橋線型，是質(zhì)量控制的難點(diǎn)之一。合龍梁段控制在2 m為宜(見圖8)。

在正式合龍前，應(yīng)檢查合龍段剛性連接，進(jìn)行部分縱向臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉。

在邊跨施工時(shí)，為確保合龍口高差符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)從遠(yuǎn)端向合龍口進(jìn)行澆筑施工，同時(shí)逐級(jí)卸載在邊跨合龍段設(shè)置的平衡配重。

梁體合龍后，將墩梁臨時(shí)固結(jié)措施應(yīng)予以解除。

2.5 體系轉(zhuǎn)換

其目的在于將連續(xù)梁荷載由臨時(shí)支座轉(zhuǎn)到永久支座上。在梁段縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉及壓漿完畢，且墩梁臨時(shí)固結(jié)措施予以解除后，方可進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。

在進(jìn)行的體系轉(zhuǎn)換過程中，應(yīng)均衡對稱進(jìn)行梁墩的臨時(shí)錨固放松。以標(biāo)高控制為主進(jìn)行支座反力的調(diào)整。對稱同步進(jìn)行臨時(shí)支座的拆除作業(yè)。

3 施工控制

在懸澆箱梁施工中，施工控制是確保施工質(zhì)量和安全的關(guān)鍵，貫穿施工作業(yè)的全過程。

在懸臂澆筑施工中，應(yīng)重視變形控制和應(yīng)力監(jiān)測。其目的在于保證施工過程中結(jié)構(gòu)的安全及可靠，及成橋后的橋面線形、合龍段偏差等符合設(shè)計(jì)要求。

變形控制。在施工中，對每個(gè)節(jié)段箱梁的豎向撓度及橫向偏移應(yīng)予以嚴(yán)格控制。對發(fā)現(xiàn)的較大偏差應(yīng)及時(shí)進(jìn)行原因分析并確定調(diào)整方法，并做好下一節(jié)段精確施工的準(zhǔn)備。

應(yīng)力監(jiān)測。在施工中，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測施工中及成型后的梁體應(yīng)力，特別是對合龍口部位的應(yīng)力監(jiān)測，保證梁體應(yīng)力在可承受范圍內(nèi)，避免其過大造成主梁破壞或?qū)е虏话踩录l(fā)生。

懸臂澆筑箱梁具有技術(shù)含量高、設(shè)備投入少、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，且箱梁的應(yīng)力和彎矩分布也合理，這是懸臂施工法建造預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋得以廣泛應(yīng)用的重要原因，懸臂施工法現(xiàn)已成為了各種大中橋梁建設(shè)的最主要施工工藝。

[1] 孫明祥.懸臂掛籃現(xiàn)澆技術(shù)[J].工程技術(shù)(全文版)，2016(9)：10-11.

[2] 韋 江.懸臂掛籃現(xiàn)澆箱梁質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].工業(yè)C，2016(6):137-138.

[3] 孫成山,王紀(jì)文,李庚忠，等.懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁橋三角形掛籃施工技術(shù)[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010(6):28-30.

Construction and quality control of hanging-basket cantilever casting box girder

Bai Haiying

(YangquanBranchBureau,ShanxiBureauofHighway,Yangquan045000,China)

The paper introduces cantilever construction methods types in bridge construction, mainly describes cantilever casting box girder construction technology points from five aspects of No.0 member construction, hanging basket cycling construction, cantilever casting linear control, closure section construction and systematical conversion, and puts forward deformation control and stress monitoring measures, with a view to promote the above-mentioned technology.

bridge, cantilever casting method, hanging basket, deformation control

1009-6825(2017)13-0178-02

2017-02-21

白海鷹(1976- )，女，工程師

U445.466

A