菱形掛籃在某橋梁懸臂梁施工中的應(yīng)用研究

張鵬，王中

（1重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 401329；2重慶益欣實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，重慶 401121）

0 引言

隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，城市道路上、江河上橋梁的需求日益增加。針對(duì)這種環(huán)境下的橋梁建設(shè)，掛籃技術(shù)無(wú)疑是其中一種應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)。掛籃技術(shù)，是指在澆筑連續(xù)剛構(gòu)懸臂梁橋時(shí)，利用吊籃分段懸臂澆筑作業(yè)。它既不需要搭設(shè)支架，也不使用大型的吊裝機(jī)械。較其他施工方法而言，掛籃具有拼制簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)輕和無(wú)壓重等特點(diǎn)。本文結(jié)合某項(xiàng)目橋梁懸臂施工中該技術(shù)的應(yīng)用，重點(diǎn)闡述了菱形掛籃的施工應(yīng)用及其注意事項(xiàng)。

1 工程概況

某項(xiàng)目橋梁總長(zhǎng)1244m，橋型布置為5×25m＋4×25m＋4×25m+ （48m+5×65m+60m+53m）+4×25m＋4×25m＋4×25m＋5×25m，全橋共8聯(lián)，主、引橋均采用雙幅布置。主橋單幅共1聯(lián)，主橋長(zhǎng)486.0m，（48m+5×65m+60m+53m）為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)組合梁橋。

主橋單幅一聯(lián)為單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土變高度直腹板連續(xù)箱梁，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50。墩頂0號(hào)梁段長(zhǎng)10.0m，各跨“T”構(gòu)均劃分為7對(duì)梁段，梁段和梁段長(zhǎng)度從墩位至跨中依次為3×3.5m、4×4.0m，合攏前梁段采用雙懸臂掛籃逐段對(duì)稱現(xiàn)澆施工。各跨均設(shè)有合攏段，合攏段長(zhǎng)度均為2m。

2 懸臂梁施工技術(shù)原理

懸臂梁施工技術(shù)解決了無(wú)法搭設(shè)支架的難題，其技術(shù)原理主要如下：

2.1 懸臂澆筑梁段施工技術(shù)原理[1]

在0號(hào)塊箱梁兩端安裝掛籃，安裝完畢后進(jìn)行預(yù)壓測(cè)試，記錄預(yù)壓時(shí)的變形，盡可能消除非彈性變形。

每個(gè)梁段須一次性澆注，施工過(guò)程中保持對(duì)稱平衡。用掛籃依次澆筑1—7號(hào)梁段，在7號(hào)梁段完成后，拼裝吊架，作好合攏邊跨（8號(hào)梁段）的準(zhǔn)備，在完成7號(hào)梁段澆注時(shí)，同時(shí)或者提前完成邊跨現(xiàn)澆段的施工。

2.2 合攏段施工技術(shù)原理

合攏涉及到體系轉(zhuǎn)換，是控制橋梁線形和受力狀態(tài)的關(guān)鍵。因此合攏順序和工藝須嚴(yán)格進(jìn)行控制。箱梁合攏順序：先邊跨后中跨，對(duì)稱施工，箱梁合攏段施工時(shí)，先安裝合攏吊籃，懸臂加壓重（水箱），合攏段兩側(cè)水箱容水重量相當(dāng)于合攏段所澆混凝土重量。選擇在設(shè)計(jì)要求合攏溫度范圍內(nèi)合攏，澆筑合攏段混凝土?xí)r應(yīng)保持邊澆筑邊分級(jí)卸載，置換混凝土平衡重，保證在混凝土澆筑過(guò)程中兩側(cè)懸臂端荷載條件不變。合攏段采用微膨脹混凝土。拆除掛籃時(shí)撤掉剩余壓重。

3 懸臂梁施工工藝流程

懸臂梁采用掛籃施工，在0號(hào)塊完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行掛籃的拼裝。待上一梁端施工完畢后移至下一梁段繼續(xù)施工，直至合攏完成。其主要施工工藝如下：

掛籃拼裝就位→預(yù)壓測(cè)試→調(diào)整模板標(biāo)高→底板、腹板鋼筋安裝→縱向預(yù)應(yīng)力管道和豎向預(yù)應(yīng)力筋安裝→內(nèi)模、堵頭模板安裝→頂板鋼筋綁扎→頂板縱向預(yù)應(yīng)力管道安裝就位→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→鋼絞線安裝→預(yù)應(yīng)力張拉→管道灌漿→掛籃前移→實(shí)施下一梁段。

4 主要施工工藝

4.1 掛籃結(jié)構(gòu)模型

掛籃由專業(yè)設(shè)計(jì)單位根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)掛籃進(jìn)行空間建模，如圖1所示，利用有限元分析軟件MIDAS對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行安全分析后定型。

圖1 菱形掛籃結(jié)構(gòu)模型

掛籃結(jié)構(gòu)主要包括主桁架、立柱間橫向連接系、前上橫梁、底籃、導(dǎo)梁等承重系統(tǒng)。

4.2 掛籃預(yù)壓試驗(yàn)

掛籃在0#塊梁段安裝后，需對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，以檢驗(yàn)掛籃的實(shí)際承載能力和安全可靠性，并獲取其彈性、非彈性變形參數(shù)，為箱梁實(shí)施和線型控制提供支撐數(shù)據(jù)，同時(shí)檢驗(yàn)掛籃的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和加工質(zhì)量。

預(yù)壓加載過(guò)程須按照掛籃施工過(guò)程進(jìn)行模擬，采用加重方式進(jìn)行預(yù)壓，在加載過(guò)程中可分0→40%→60%→80%→100%→120%五級(jí)加載和120%→100%→50%→0三級(jí)卸載，第五級(jí)為掛籃最大試驗(yàn)荷載。

4.3 掛籃的施工使用

掛籃的施工過(guò)程，是直接產(chǎn)生產(chǎn)品的過(guò)程，是直接涉及到結(jié)構(gòu)質(zhì)量、安全的過(guò)程，其施工使用必須嚴(yán)格按既定的步驟和規(guī)定進(jìn)行。

4.3.1 掛籃前移

箱梁首節(jié)段完成后，按以下步驟前移掛籃：

（1）在已澆梁段相應(yīng)位置鋪設(shè)軌道墊梁，解除軌道錨固；

（2）拆除內(nèi)、外模對(duì)拉螺桿，收折或拆除內(nèi)模側(cè)板；

（3）千斤頂頂起主桁前支座，將掛籃軌道前移至已澆梁段相應(yīng)位置，然后錨固軌道；

（4）緩緩釋放前支座千斤頂，當(dāng)前支座完全作用在軌道上穩(wěn)定后，緩緩解除后錨，讓反扣輪作用在軌道上（反扣在軌道的上翼板上）；

（5）安裝頂推液壓千斤頂，準(zhǔn)備掛籃前移；

（6）通過(guò)液壓泵站，操作前移油缸將掛籃頂推到位（掛籃前移中，反扣輪后端一米范圍內(nèi)至少有兩根軌道反壓梁受力）；

（7）在預(yù)留孔上安裝吊桿，依次將內(nèi)、外模后側(cè)導(dǎo)梁滑架和吊桿松除，并移至下段箱梁預(yù)埋孔位置進(jìn)行安裝；

（8）用千斤頂調(diào)整掛籃和模板系統(tǒng)的位置和標(biāo)高，按圖紙安裝鋼筋、預(yù)埋件和預(yù)留孔洞，澆筑混凝土。

其余梁段施工后掛籃前移過(guò)程同上。

4.3.2 連續(xù)剛構(gòu)合攏

梁段合攏是橋梁施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是控制橋梁受力和線形的關(guān)鍵，其技術(shù)含量大，質(zhì)量要求高。因此，橋梁合攏順序、合攏時(shí)的溫度、合攏段施工工藝均須嚴(yán)格把控[2]。梁部和邊跨現(xiàn)澆段完成后，即可進(jìn)行合攏作業(yè)。合攏一般為先進(jìn)行邊跨合攏，然后進(jìn)行中跨合攏。

合攏后，橋梁體系由靜定簡(jiǎn)支體系轉(zhuǎn)換成超靜定連續(xù)體系。受氣溫及各種其它因素影響，在體系轉(zhuǎn)換過(guò)程中，可能會(huì)導(dǎo)致合攏段混凝土被拉裂或者被壓壞。因此，合攏時(shí)間應(yīng)避開大風(fēng)季節(jié)，選擇在設(shè)計(jì)要求的溫度進(jìn)行。合攏前，應(yīng)采用勁性骨架臨時(shí)鎖定要合攏段的兩端，使其成為能夠承受一定程度彎矩和剪力的牢固結(jié)點(diǎn)，以確保梁的安全。

（1）邊跨合攏

邊跨合攏段的長(zhǎng)度為2m，采用掛籃進(jìn)行改裝，混凝土澆筑時(shí)，在結(jié)構(gòu)邊跨設(shè)置配重水箱，根據(jù)混凝土的澆筑進(jìn)程逐漸卸載，以保證橋梁線形[3]。

模板安裝后，進(jìn)行合攏段鋼筋、波紋管和預(yù)應(yīng)力鋼束制安。完畢后安設(shè)臨時(shí)用鋼支撐?，F(xiàn)澆段和懸臂段施工時(shí)，在合攏口底板上預(yù)埋4個(gè)、頂板上預(yù)埋3個(gè)支座鋼板，支座上安設(shè)雙32a槽鋼作為鎖定裝置，與預(yù)埋鋼板焊接牢固。

（2）中跨合攏

圖2 合攏段處改裝后的掛籃

中跨合攏段利用掛籃改裝為作為模板，改裝后的掛籃如圖2所示。先將T構(gòu)外側(cè)的掛籃后退，邊跨一側(cè)的掛籃退至主墩。另一側(cè)的掛籃移到合攏段就位，待底板、腹板的鋼筋、波紋管安裝完成后滑出內(nèi)模，然后進(jìn)行頂板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道制安。然后在合攏段兩側(cè)梁段上用砂袋（或水箱）預(yù)壓重，完成后澆筑混凝土，應(yīng)根據(jù)澆筑進(jìn)度對(duì)砂袋或水箱卸載，直至澆筑完畢。

5 掛籃施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)

為保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全，掛籃施工過(guò)程中須嚴(yán)格按規(guī)范和方案進(jìn)行，其主要注意事項(xiàng)如下[4]：

（1）施工要求：施工過(guò)程中嚴(yán)格按照?qǐng)D紙和相應(yīng)的規(guī)范要求進(jìn)行；

（2）拼裝預(yù)壓：為消除非彈性變形，拼裝后需進(jìn)行預(yù)壓，并測(cè)試其彈性變形量；

（3）錨固力調(diào)試：掛籃作業(yè)過(guò)程中，所有后錨桿的錨固力均要求調(diào)試均勻；

（4）吊桿調(diào)試：掛籃每次就位后，每組吊桿都要同時(shí)起落并調(diào)試均勻，須進(jìn)行全面檢查；

（5）預(yù)留孔要求：各預(yù)留孔位置請(qǐng)根據(jù)梁段長(zhǎng)度及坡度準(zhǔn)確預(yù)留，嚴(yán)禁漏埋；

（6）平衡要求：箱梁掛籃懸澆施工，應(yīng)嚴(yán)格保證對(duì)稱、平衡進(jìn)行，懸臂兩端不僅要求張拉順序?qū)ΨQ，臨時(shí)施工荷載重量及作用點(diǎn)亦應(yīng)對(duì)稱；以梁段混凝土理論重量為準(zhǔn)，任一梁段實(shí)際澆筑混凝土重量不得超過(guò)3%；箱梁頂面混凝土的不平整度≯5mm；底板厚度也須嚴(yán)格控制；

（7）安全要求：掛籃使用過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和安全作業(yè)規(guī)定；掛籃施工屬高空作業(yè)，掛籃安裝后應(yīng)加設(shè)施工通道和工作平臺(tái)等安全設(shè)施；為保證安全，在6級(jí)及以上大風(fēng)時(shí)，掛籃周圍禁止操作人員；掛籃工作平臺(tái)上不允許堆放雜物，以免發(fā)生意外。

6 結(jié)語(yǔ)

掛籃技術(shù)應(yīng)用于懸臂梁橋施工中，可以減少對(duì)交通的影響，可以解決水上施工無(wú)法大面積搭設(shè)支架的問(wèn)題，減少了社會(huì)負(fù)面影響，節(jié)約了成本。本文通過(guò)掛籃技術(shù)在某項(xiàng)目橋梁施工中的應(yīng)用研究，重點(diǎn)闡述了掛籃技術(shù)在應(yīng)用中的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)常規(guī)的支架技術(shù)、混凝土澆筑、張拉等橋梁常規(guī)技術(shù)并未做闡述。通過(guò)本文的研究，旨在為大量的類似項(xiàng)目建設(shè)提供借鑒。