橋梁工程中懸臂現(xiàn)澆箱梁菱形掛籃的施工技術(shù)

柯浩斌

（合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司,福建 漳州 361000）

橋梁工程中懸臂現(xiàn)澆箱梁菱形掛籃的施工技術(shù)

柯浩斌

（合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司,福建 漳州 361000）

懸臂現(xiàn)澆箱梁菱形掛籃施工技術(shù)是箱梁工程施工中一種常用的施工方法,主要由底托系統(tǒng)、菱形主桁架、行走和錨固系統(tǒng)、懸吊提升系統(tǒng)、模板系統(tǒng)幾個(gè)部分組成。現(xiàn)以實(shí)際工程為例,對(duì)懸臂現(xiàn)澆箱梁菱形掛籃施工技術(shù)進(jìn)行分析和探討,首先分析菱形掛籃參數(shù)設(shè)計(jì),其次詳細(xì)闡述掛籃施工技術(shù),最后對(duì)測(cè)量控制進(jìn)行分析。

懸臂現(xiàn)澆箱梁；菱形掛籃；測(cè)量控制；掛籃預(yù)壓

1 工程概況

某特大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)跨北港航道,引橋?yàn)?0m標(biāo)準(zhǔn)跨徑裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁?？缒细酆降捞帪?×40 mT梁。主橋上部結(jié)構(gòu)為（77+140+77）m變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),箱梁采用單箱單室直腹板截面,箱梁頂板寬15.5 m,懸臂長3.75 m,底板寬8.0 m。箱梁0#塊節(jié)段長12 m,在支架上澆筑。兩側(cè)各有16個(gè)懸澆節(jié)段。節(jié)段長度為6×3 m、5×4 m和5×5 m,采用掛籃懸臂澆筑施工,合攏段長度為2 m,在吊架上澆筑,吊架控制重量350 kN。邊跨現(xiàn)澆段長5.9 m,在支架上現(xiàn)場(chǎng)澆筑。根據(jù)總體施工安排,主梁采用菱形掛籃施工,全橋共投入4套（8支）掛籃在2個(gè)主墩部位分4個(gè)工作面平行作業(yè)。

2 菱形掛籃的參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）菱形掛籃總長度為10.2 m,高度為4.1 m,寬度為17 m。

（2）菱形掛籃最大懸臂澆注重量不超過240 t,其中7#梁段為最大懸臂梁區(qū)域,實(shí)際設(shè)計(jì)重量為198.4 t。

（3）掛籃自身也具有一定的重量,通過測(cè)量得知掛籃自重達(dá)88.704 t,掛籃與最重節(jié)段箱梁的重量比為0.447。

（4）懸澆箱梁的長度分為三種形式:3 m長的懸澆箱梁、4 m長的懸澆箱梁和5 m長的懸澆箱梁。

（5）懸澆箱梁的高度也給出了嚴(yán)格的界定,即高度變化應(yīng)控制在8.21 m～3.2 m范圍內(nèi)。掛籃縱坡應(yīng)小于5%。

（6）空籃行走時(shí)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為5.5,澆注時(shí)其抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)為2.16。

（7）掛籃主桁架的變形量應(yīng)控制在20 mm以內(nèi),澆注混凝土過程中掛籃的的最大形變量為12.8 mm。

（8）懸吊系統(tǒng)吊桿應(yīng)滿足一定的安全性原則。

（9）主桁后錨錨桿安全系數(shù)等級(jí)為2.98。

3 掛籃施工技術(shù)

3.1 拼裝流程

掛籃拼裝應(yīng)遵循一定的原則,流程如下:首先進(jìn)行軌道安裝工作；其次將承重主桁、后片桁架安裝到位；再次安裝前橫梁、前吊帶與后吊帶；最后安裝底籃、外模板與內(nèi)模[1]。

3.2 安裝要點(diǎn)

在已澆筑完成的0#塊箱梁頂面,使用型號(hào)為M30的高強(qiáng)度水泥砂漿對(duì)行走軌道位置進(jìn)行找平處理。在找平中,施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制箱梁的標(biāo)高,確保箱梁標(biāo)高與主桁標(biāo)高處于同一水平線上[2],反復(fù)測(cè)量砂漿層與頂面標(biāo)高是否滿足要求,待復(fù)核通過后安裝墊塊與行走軌道；使用螺紋鋼筋和軌道壓梁將行走軌道固定到位,不得出現(xiàn)滑動(dòng)等不良現(xiàn)象。掛籃的安裝應(yīng)采取對(duì)稱方式進(jìn)行,采用由內(nèi)向外的方式安裝。為了確保桁架自身的穩(wěn)定性,可在每片桁架的橫向位置施加臨時(shí)風(fēng)纜,起到固定的目的。行走小車應(yīng)與掛籃后錨點(diǎn)銷軸進(jìn)行有效連接,前支點(diǎn)受力較集中,應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)處理,提高構(gòu)件局部穩(wěn)定。

對(duì)每根錨桿施加一定的力,并將其作用在掛籃后錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)板上的反力梁上。主桁安裝結(jié)束后,施工人員需將前橫梁吊裝到固定位置,并將前吊帶從橫梁部位進(jìn)行穿插。采取整體吊裝的方式進(jìn)行底籃的安裝工作。施工中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況,首先完成底籃的拼裝工作；其次借助起重設(shè)備將底籃抬吊到位并安裝吊帶。對(duì)于海上作業(yè)的底籃,由于所處區(qū)域的特殊性,可采取單根吊裝的方式進(jìn)行作業(yè),先使用起重設(shè)備將前后托梁運(yùn)送至特定位置,繼而安裝前后懸吊吊帶,最后逐一吊裝工字鋼分配梁[2]。采取整體吊裝的方式完成外模的吊裝作業(yè)。對(duì)于內(nèi)模而言,先進(jìn)行內(nèi)頂模的吊裝,繼而進(jìn)行內(nèi)側(cè)模的吊裝,直至完成全部的掛籃拼裝工作。

3.3 掛籃預(yù)壓

3.3.1 預(yù)壓方法

采取千斤頂反向加載的方式完成菱形掛籃預(yù)壓工作,預(yù)壓應(yīng)注意與實(shí)際荷載分布的差異性。操作流程如下:首先將4只反力架固定在0#塊兩端的腹板上,兩端各2只；其次借助千斤頂對(duì)反力架施加一定的力；最后分級(jí)預(yù)壓,求出掛籃的彈性變形數(shù)據(jù)。

反力架弦桿主要選取的是型號(hào)為I36b的工字鋼,腹桿則為雙拼槽鋼組成。為了提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,可在節(jié)點(diǎn)部位使用鋼板進(jìn)行加固處理,需注意每個(gè)反力架要與箱梁腹板內(nèi)的鋼板焊接牢固,可參照?qǐng)D1所示。

圖1 反力架立面圖

在掛籃加載過程中,模擬荷載主要由混凝土重量最大的節(jié)段決定,0#塊兩端應(yīng)采取對(duì)稱的方式進(jìn)行加載,借助千斤頂將荷載力傳遞給掛籃底模,最終傳遞到主桁部位。在預(yù)壓過程中施工人員還應(yīng)不斷地關(guān)注掛籃監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形狀況,并做好細(xì)致的記錄,為后期計(jì)算提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

3.3.2 預(yù)壓加載

一般而言,將掛籃觀測(cè)點(diǎn)置于前橫梁與前托梁吊帶的相對(duì)應(yīng)位置,兩邊各設(shè)置4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。預(yù)壓準(zhǔn)備就緒后,施工人員應(yīng)采取兩邊對(duì)稱的方式對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)壓工作,共分為3級(jí)進(jìn)行加載,按照30%、80%、120%的等級(jí)進(jìn)行加載。在卸載時(shí)主要采取兩級(jí)荷載力進(jìn)行,按照80%、0進(jìn)行。不管是在加載過程中還是卸載階段均應(yīng)在結(jié)束的30 min內(nèi)進(jìn)行一次水準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè),并將數(shù)據(jù)進(jìn)行如實(shí)記錄,經(jīng)過分析得知若30 min內(nèi)的變形值不大于1 mm則表明變形屬于正常范圍內(nèi),即可進(jìn)行后續(xù)階段的加載或者卸載工作。通過對(duì)預(yù)壓數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,可知前橫梁的總變形量為40 mm,前托梁的總變形量為42 mm。

3.3.3 掛籃預(yù)壓控制措施

（1）在掛籃預(yù)壓工作開始前,施工人員對(duì)掛籃系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致、全面檢查,如若不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)及時(shí)改進(jìn),待滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行預(yù)壓工作,并做好橫向保險(xiǎn)措施。（2）嚴(yán)格按照對(duì)稱的模式進(jìn)行掛籃的預(yù)壓工作。需設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng),以保障施工人員的安全。掛籃的懸掛系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行加固處理,以免千斤頂墜落造成人員傷亡。（3）在加載中,要由專人負(fù)責(zé),進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃,每級(jí)加載完成后需及時(shí)測(cè)量,并記錄數(shù)據(jù),完成后方可進(jìn)行下一級(jí)的加載工作。此外,在加載過程中,應(yīng)嚴(yán)格控制速率,不得過快或者過慢,以免影響加載效率。

3.4 掛籃行走及移位

在橋梁掛籃懸臂施工中,應(yīng)遵循一定的原則,即現(xiàn)澆節(jié)段完成張拉壓漿,然后是底籃后橫梁上外側(cè)保護(hù)和底籃系統(tǒng)吊桿的設(shè)置與拆除,注意后錨是最后拆除最先安裝。在底模拆除過程中,應(yīng)使用錨桿在主構(gòu)架的側(cè)面進(jìn)行錨固,并將與混凝土塊相同長度的軌道鋪設(shè)在已澆筑完成的混凝土表面,與原有軌道進(jìn)行法蘭盤連接,使整個(gè)軌道自成一個(gè)整體。在掛籃移動(dòng)中,需將滑梁需要的吊點(diǎn)扣架安裝在頂板預(yù)留孔部位,以增強(qiáng)橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.5 混凝土澆注

混凝土的澆注是橋梁掛籃懸臂施工中的關(guān)鍵內(nèi)容。澆注混凝土?xí)r,對(duì)入模溫度及坍落度方面有著非常嚴(yán)格的要求,澆注要均勻,并對(duì)掛籃標(biāo)高情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄,為后期評(píng)價(jià)做出一定的借鑒。

3.6 掛籃拆除

待箱梁懸臂澆注結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行拆模作業(yè)。拆模要采取兩邊對(duì)稱的方式進(jìn)行,而且拆除順序與拼裝順序恰好相反。流程如下:首先使用4個(gè)20 t的手動(dòng)葫蘆將底籃與外側(cè)模進(jìn)行整體下放；其次將上橫梁進(jìn)行有效拆除；再次拆卸主桁架；最后拆除軌道。

3.7 撓度控制

按照實(shí)際設(shè)計(jì)高程與預(yù)拱度,即可明確待澆筑梁段的立模高程,在施工中,應(yīng)嚴(yán)格按照高程進(jìn)行有效立模。施工人員還要定期觀測(cè)混凝土澆注前后及張拉后懸臂的撓度變化狀況,一般選擇在早上八點(diǎn)左右進(jìn)行觀測(cè),準(zhǔn)確度較高,將所觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行匯總后,繪制成撓度曲線,便于及時(shí)改進(jìn)施工中的不足之處,提高施工的有效性[3]。

4 測(cè)量控制

在混凝土澆注前,需對(duì)掛籃各控制點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)；在澆注工作結(jié)束后,還應(yīng)對(duì)高程與軸線變化動(dòng)態(tài)進(jìn)行觀測(cè)。合攏前必須對(duì)相接的兩個(gè)懸臂最后2～4個(gè)塊段進(jìn)行聯(lián)測(cè),確保合攏的精確度滿足要求。此外,要綜合權(quán)衡施工荷載變化,以及體系轉(zhuǎn)換等對(duì)最后一個(gè)塊段立模標(biāo)高的影響幅度,采取有效的措施進(jìn)行規(guī)避。

5 結(jié)語

綜上所述,在進(jìn)行橋梁工程懸臂現(xiàn)澆箱梁菱形掛籃施工時(shí),將掛籃在0#塊安裝好以后,要立即進(jìn)行預(yù)壓,消除非彈性變形,測(cè)出彈性變形并檢驗(yàn)掛籃的強(qiáng)度與剛度,為線形控制提供依據(jù)。在掛籃行走過程中,速度不宜過快,一般要保持在5～10 cm/min。為了避免掛籃產(chǎn)生扭轉(zhuǎn),提高施工的安全性要求雙幅窄和掛籃施工的距離要錯(cuò)開2個(gè)塊段以上。預(yù)留孔要做到不歪不斜、不漏埋。將混凝土和模板接縫位置的拉桿拉緊,防止新混凝土和舊混凝土之間出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)。掛籃定位時(shí),要對(duì)吊帶進(jìn)行反復(fù)調(diào)整,保證定位的準(zhǔn)確性。為了避免產(chǎn)生大的變形影響施工質(zhì)量,掛籃的底部要有足夠的剛度。做好掛籃變形觀測(cè)工作,避免出現(xiàn)麻面、錯(cuò)臺(tái)等情況,要盡可能保持線形順直。加強(qiáng)安全教育培訓(xùn),做好臨時(shí)防護(hù)工作,避免掛籃施工過程中對(duì)橋下通航、行車安全造成影響。

[1]錢有為,陳輝.懸臂澆注箱梁掛籃施工技術(shù)[J]鐵道建設(shè),.2010, (04):22-25.

[2]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,2000.

[3]童向華,趙增天.淺談大橋掛藍(lán)施工技術(shù)[J].中國水運(yùn)(下半月), 2009,(04):56-58.

U445.466

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1009-7716（2017）07-0137-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.040

2017-03-27

柯浩斌（1984-）,男,福建漳州人,工程師,研究方向:橋梁施工技術(shù)。