橋梁工程中掛籃懸臂澆筑的施工技術(shù)研究

張健

【摘 要】隨著社會科技的不斷進步，現(xiàn)在大跨度橋梁結(jié)構(gòu)越來越常見了?，F(xiàn)代大跨度橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計和施工的過程中，為了保證結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性，經(jīng)常會采用掛籃懸臂澆筑技術(shù)進行施工。掛籃懸臂澆筑技術(shù)自二十世紀六十年代在西德被提出以來，在橋梁工程方面的運用已經(jīng)體現(xiàn)出了很多優(yōu)越性，特別是地勢復雜的施工條件，例如：高山峽谷、湖泊、隧道或沼澤等等，惡劣的地理條件就對設(shè)計和施工提出了很高的要求，而掛籃懸臂澆筑法在施工的過程中則體現(xiàn)出了很強的便捷性和靈活性。接下來，筆者將從掛籃懸臂澆筑法的作用原理入手，對掛籃結(jié)構(gòu)的施工、安裝流程進行深入分析。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；掛籃施工；懸臂澆筑；施工技術(shù)；要點

中圖分類號： U445.466 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）11-0187-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.082

【Abstract】with the continuous improvement of social science and technology， it is becoming more and more common for long-span Bridges. In the process of design and construction of the modern long-span bridge structure， the technique of hanging basket cantilever is often used to ensure the strength and stability of the structure. Hanging basket cantilever construction technology since the 1960 s in Germany have been proposed， used in bridge engineering have showed a lot of advantages， especially terrain complex construction conditions， such as： alpine valleys， lakes， tunnel or swamp and so on， poor geographical conditions are put forward for design and construction of high requirements， and the hanging basket cantilever construction method in the process of construction is a great convenience and flexibility. Next， the author will start with the principle of hanging basket cantilever pouring method， and analyze the construction and installation process of hanging basket structure.

【Key words】Bridge engineering； Construction of hanging baskets； Cantilever pouring； Construction technology； The main points of

1 掛籃結(jié)構(gòu)的分類及其特點

在橋梁工程中運用掛籃懸臂澆筑法進行施工，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便靈活的特點，在施工的過程中無需使用非常大型的起吊機。在利用掛籃進行施工的過程中，施工人員可以將整個懸臂分成若干個區(qū)段進行施工，在完成一個區(qū)域內(nèi)橋梁的澆筑工作之后，運用預(yù)應(yīng)力技術(shù)將結(jié)構(gòu)固定，隨后將掛籃向前移動，開始下一個橋梁區(qū)域的澆筑工作，這樣不僅方便了工人的施工，而且對于施工效率的提高也是非常有幫助的。由于在整個施工過程中掛籃都是在懸臂結(jié)構(gòu)上進行移動的，同時工人們還要在懸臂結(jié)構(gòu)上開展施工操作，懸臂結(jié)構(gòu)不僅要起到承重的作用，而且還是保障工人開展施工的平臺，這就要求懸臂結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和承載能力，確保在施工的過程中不會發(fā)生任何問題。與此同時，在掛籃的制作過程中還要求掛籃在質(zhì)量過關(guān)的前提下要盡可能地輕一些。

目前掛籃結(jié)構(gòu)有很多種形式，在制作材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)造上都有一定的差異。掛籃結(jié)構(gòu)按材料可以分為貝類梁、軍用梁和萬能桿件等形式；按照其安裝方法分為型鋼加工制成和桿件組合拼裝形式；按照承重結(jié)構(gòu)的形式可以將掛籃結(jié)構(gòu)分為：斜拉式（包括預(yù)應(yīng)力斜拉式和三角斜拉式）、鋼板梁式、桁架式（包括三角形式、弓弦式、菱形式以及平弦無平衡重式等）和牽索式這幾種；按照掛籃在設(shè)計時運用的受力原理可以將其分為：斜拉式、剛性模板式和垂直吊桿式；按照掛籃的行走方法可以將其分為：一次行走和多次行走這兩種；按照掛籃抗傾覆的方式可以將其分為：錨固式、壓重式以及半錨固半壓重式；按照掛籃的移動方式可以將掛籃分為滑動式、滾動式和組合式這幾種。

通常來講，掛籃結(jié)構(gòu)主要有懸吊系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、承重結(jié)構(gòu)、錨固裝置和操作平臺這幾部分組成。掛籃的懸吊系統(tǒng)在設(shè)置時主要是為了避免掛籃在澆筑混凝土時發(fā)生傾覆問題，一般是在掛籃的尾部設(shè)置錨固裝置并在梁肋的內(nèi)側(cè)設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力筋。如果錨固裝置的抗傾覆能力不足，則采取在尾部設(shè)置一些壓重設(shè)施。掛籃的行走系統(tǒng)一般是采用四氟乙烯滑板或軌道，對于牽引裝置則是采用電動卷揚機。在設(shè)計掛籃結(jié)構(gòu)時，承重結(jié)構(gòu)是最為關(guān)鍵的一部分，因為是掛籃結(jié)構(gòu)中最主要的受力構(gòu)件。在施工的過程中，承重結(jié)構(gòu)將承受新澆筑區(qū)域混凝土和施工設(shè)備的重量，并通過錨固裝置和結(jié)構(gòu)中的支點將荷載傳遞給梁。在橋梁工程的施工過程中，掛籃的主要功能是用于支撐澆筑模板、承受新澆筑橋梁區(qū)段的混凝土重量并為工人的施工作業(yè)提供灌漿和張拉的場地。由此可見，在設(shè)計掛籃時要做到輕質(zhì)高強、穩(wěn)定性強、可以自由活動并且能夠自由調(diào)整標高。

2 掛籃結(jié)構(gòu)的制作與安裝工藝

2.1 掛籃的制作

一般掛籃是在指定的、具有相應(yīng)資質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)工廠進行制作和加工。在掛籃的制作過程中，各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、所用的材質(zhì)必須嚴格按照設(shè)計要求進行選取，嚴禁工廠出現(xiàn)偷工減料、私自選用其他材料等問題。為了更好地控制掛籃的制作質(zhì)量，在掛籃加工完成之后，工作人員需要對掛籃的焊縫進行超聲波檢查，并在工廠內(nèi)進行預(yù)先拼裝，確定掛籃各個構(gòu)件的尺寸都沒有問題。只有經(jīng)過嚴格的檢查并且檢查合格之后才能夠讓這些掛籃出廠進行銷售。對于質(zhì)量或尺寸不符合要求的掛籃，工作人員要將這些掛籃返廠重新進行加工或者銷毀，不能用這些質(zhì)檢未合格的掛籃以次充好，以免影響后續(xù)的施工質(zhì)量。

2.2 現(xiàn)場安裝掛籃

在橋梁工程的施工現(xiàn)場，當施工人員完成0號塊預(yù)應(yīng)力的施工工作之后，就可以將掛籃運送到施工現(xiàn)場，開始掛籃的安裝工作了。首先施工人員要將掛籃的行走軌道調(diào)平，這里調(diào)平的工具主要用到的是鋼枕，然后等待軌道安裝完畢之后，用錨固筋將其錨固緊實。接下來，將軌道的前滑板和后鉤板分別安裝在軌道上，然后再將主析片和連接桿件安裝在前滑板和后鉤板之間。在梁表面上的結(jié)構(gòu)安裝工作完成之后，施工人員要安裝內(nèi)模板系統(tǒng)。完成上述步驟，掛籃的安裝就基本完成了。在掛籃安裝完成之后，施工人員要對掛籃軌道的錨固情況進行檢查，并檢查懸吊系統(tǒng)中各個錨固件是否緊實，只有在仔細的檢查之后才能夠開展下一步安裝工作。

2.3 掛籃的預(yù)壓工作

在一個新掛籃投入使用之前，為了檢查掛籃的承載能力并消除部分的非彈性變形，施工人員要對掛籃結(jié)構(gòu)中主析架等其他主要受力構(gòu)件開展單獨的預(yù)壓試驗。此外，不管掛籃的新舊程度，在安裝完掛籃之后都要進行荷載試驗，從而測定掛籃的強度、判斷其是否可靠。在荷載試驗中，荷載一般采取某一區(qū)域內(nèi)最大荷載重量的1.2倍。在開展荷載試驗的過程中，隨著加載的進行，相關(guān)人員要對掛籃的變形情況進行仔細的記錄，從而運用這些標高數(shù)據(jù)建立模型，從而能夠?qū)φ麄€梁的變形進行控制。目前在我國橋梁工程的施工現(xiàn)場中，一般采用反拉、壓砂和壓水等方法開展荷載試驗。

2.4 掛籃在使用過程中的注意要點

在掛籃的使用過程中，施工人員應(yīng)當熟悉掛籃的使用要點，從而才能更好地提高施工質(zhì)量和施工效率。在使用掛籃的過程中，主要注意以下幾點：（1）掛籃在移動的過程中，為了避免掛籃走偏或者發(fā)生卡軌等問題，施工人員要確保掛籃兩側(cè)千斤頂上升的速度基本一致。（2）在使用掛籃進行混凝土的澆筑工作時，施工人員要盡量使掛籃兩側(cè)保持左右對稱，避免因一側(cè)荷載過大而產(chǎn)生偏軌等問題，同時施工人員要留意澆筑過程中掛籃的變形情況。（3）除此之外，在施工的過程中，施工人員還應(yīng)當對以下部位進行留意：前橫梁、前后中縱梁、軌道、滑道、掛鉤、后橫梁以及止退鋼銷，施工人員在施工的過程中要留意掛鉤，避免其出現(xiàn)滑出軌道槽等問題。（4）為避免止退鋼銷受到過大的彎矩而產(chǎn)生破壞，施工人員應(yīng)當將止退鋼銷的懸臂長度控制在15厘米至18厘米的范圍之內(nèi)。

3 掛籃懸臂澆筑法的施工流程

在運用掛籃懸臂澆筑法進行橋梁工程的施工時，首先應(yīng)當將梁劃分成若干個區(qū)段，以2-5米為一個區(qū)段，借助掛籃從橋梁的一端沿著對稱式伸臂開展混凝土澆筑工作。在此施工過程中，掛籃主要有以下功能：支撐梁體模板并隨時調(diào)整正確的位置；運輸施工材料和器具；利用掛籃完成澆筑和張拉預(yù)應(yīng)力筋工作。在施工的過程中，施工人員需要在掛籃所在的平臺上鋪設(shè)模板、完成鋼筋的安裝、混凝土的澆筑和預(yù)應(yīng)力筋的張拉等工作。通常一個區(qū)段的工作完成之后，再使掛籃沿著行走系統(tǒng)向前移動，開始下一個區(qū)段的工作。在運用掛籃懸臂澆筑法進行施工時，同時還需要進行加工鋼筋、拌制混凝土及運輸施工材料的工作。施工管理人員應(yīng)當提前對這些事項進行安排，組織周密的計劃并盡量縮短材料運輸所需要花費的時間，為施工提供更大的便捷。在施工的過程中，一般是由橋位下拌合站進行施工材料的供應(yīng)，或者可以在橋頭設(shè)置預(yù)制材料的加工廠，通過水平的吊裝設(shè)備進行材料的運輸。在懸臂施工的過程中，合攏段的施工是最為關(guān)鍵的一步，施工人員最好在當天內(nèi)溫度最低的時間段內(nèi)一次性完成施工。根據(jù)區(qū)段的數(shù)量和結(jié)構(gòu)復雜程度不同，懸臂澆筑混凝土的施工周期一般在6至10天。想要縮短施工時間，加快施工進度，就要選擇早起強度上升快的混凝土品種，從而有效減少混凝土的養(yǎng)護時間，進而達到縮短工期的目的。掛籃懸臂澆筑法在施工的過程中不需要使用大量的施工設(shè)備和支架等輔助結(jié)構(gòu)就可以很輕易地建造一些大跨度、交通量大的橋梁結(jié)構(gòu)，可以做到橫跨河流和峽谷，而且跨度越大施工的經(jīng)濟效益就越高。與此同時，在施工的過程中，由于施工作業(yè)大多數(shù)是在掛籃中完成得，而掛籃不易受到外界影響且能夠重復操作，因而能夠很好地提高工作效率和工作質(zhì)量。因此，基于以上優(yōu)點經(jīng)常在大跨度橋梁工程中運用掛籃懸臂澆筑法。

4 控制掛籃懸臂澆筑施工的方法

4.1 施工前的準備工作

為了保證施工的效率和質(zhì)量，在施工正式開始之前有關(guān)單位應(yīng)當做好如下準備工作：（1）在開始施工前，施工單位的施工人員和技術(shù)人員應(yīng)當做到對設(shè)計單位提供的圖紙十分熟悉，不僅了解圖紙中所要用到的施工技術(shù)、某部分工程所涉及到的施工方法和其相關(guān)行業(yè)規(guī)范，而且還要做到能夠了解設(shè)計人員的設(shè)計意圖，在此技術(shù)上，施工人員和設(shè)計人員應(yīng)當能夠在總的施工方案的基礎(chǔ)之上制定出分項工程的施工流程和其中的操作重點。在施工正式開始之前，施工管理人員和技術(shù)管理人員要開展一次技術(shù)交流，對于有特殊需求的工種要對施工人員進行培訓，并確保每位施工人員都要持證上崗。（2）在施工的初期，即測量階段開始之前，測量人員應(yīng)當對所要用到的儀器進行精密度和誤差的檢驗，在確保誤差在允許范圍之內(nèi)后才可以開始測量。在測量的過程中測量人員要認真進行測量放線、準確記錄數(shù)據(jù)、嚴格控制誤差，要堅持做到多次測量、多人測量和換方法測量，從而最大化地提高測量的精度，避免在測量這一環(huán)節(jié)出現(xiàn)施工錯誤，以免對后面的施工造成影響。（3）對于施工過程中所要用到的材料，施工單位應(yīng)當委派專人對材料的質(zhì)量進行檢驗，只有檢查合格的材料才能夠進入現(xiàn)場并投入使用，對于存在缺陷的材料，施工人員應(yīng)當主動聯(lián)系材料廠家予以更換或賠償。

4.2 開展連續(xù)性合攏

在橋梁工程的施工過程中，施工人員應(yīng)當根據(jù)結(jié)構(gòu)的布置情況和梁溫度的變化情況來選擇合適的合攏方式，要盡可能做到對稱合攏及迅速合攏。對于橋梁合攏口的混凝土，應(yīng)當進行單獨設(shè)計，在條件允許的情況下，盡可能做到比梁體混凝土的強度增加一個等級，同時為了避免裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，應(yīng)當盡量選用微膨脹型的混凝土。在澆筑混凝土之前，為了保證合攏口在這一過程中保持著一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)，施工人員應(yīng)當根據(jù)澆筑混凝土的重量來增加每一個懸臂結(jié)構(gòu)處的荷載，從而保障合攏位置的施工適用性。在開始澆筑的時候，要將澆筑物的一端和預(yù)埋件相互固定，將澆筑物的另外一端與梁相連接，迅速張拉從而提供暫時的預(yù)應(yīng)力束。在澆筑完成之后，施工人員要對混凝土進行振搗和養(yǎng)護直至混凝土的強度達到設(shè)計要求，隨后對部分預(yù)應(yīng)力束進行張拉，在完成部分張拉之后取下所有韌性骨架，最后完成剩余部分的預(yù)應(yīng)力張拉。

4.3 合攏段轉(zhuǎn)化體系

在橋梁工程的施工過程中，合攏是非常重要的一個環(huán)節(jié)，施工人員在進行合攏施工時既要使橋梁結(jié)構(gòu)達到設(shè)計的受力狀態(tài)，又要控制好施工過程中產(chǎn)生的誤差，從而確保橋梁結(jié)構(gòu)線型的完整度。對于獨立的T型截面梁，當其處于受負彎矩的狀態(tài)時，按照施工順序?qū)⑵溥M行合攏，可以將橋體轉(zhuǎn)化為成橋。對于多跨連續(xù)梁合攏施工，一般是先對兩端跨進行合攏，再對中間跨進行合攏，按照這樣一個順序進行施工。對于中間跨的部分，由于其在合攏的時候可能由于溫度變化而產(chǎn)生較大的形變，因此在施工的過程中需要用一些約束裝備來對其進行牢固的約束。

5 結(jié)語

總而言之，掛籃懸臂澆筑法在施工的過程中具有操作方便、結(jié)構(gòu)可以做到大跨度等優(yōu)點，經(jīng)常用于跨越河海、山谷的大跨度橋梁工程中。掛籃懸掛澆筑法在施工的過程中無需大量的施工設(shè)備和輔助支架，因而對掛籃和懸臂結(jié)構(gòu)的強度要求較高。在施工的過程中，要對施工進行嚴格的監(jiān)督和管理，從而有效提高掛籃懸臂澆筑法在施工中的效益。

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