公路橋梁懸臂掛籃施工技術(shù)的應(yīng)用分析

摘要 懸臂澆筑技術(shù)在橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛，和常規(guī)滿堂支架施工方式相比，具有施工空間要求小、工程造價(jià)低、操作方便、效率高等優(yōu)勢(shì)。實(shí)際工程施工中根據(jù)施工工藝之間的差異，又將懸臂澆筑技術(shù)劃分為懸臂澆筑法及懸臂拼接法兩種不同的形式，而懸臂澆筑法主要通過(guò)掛籃完成施工，以0#塊為中心，從兩邊開(kāi)始同步對(duì)稱澆筑混凝土，并逐步完成合攏;其中混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉等重要施工工序均需通過(guò)掛籃施工完成。為科學(xué)全面地對(duì)懸臂掛籃施工技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用分析，文章結(jié)合某新建橋梁的工程實(shí)踐，全方位探究了懸臂澆筑施工工藝及關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)控制措施，以期能為后續(xù)類似工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞 路橋工程;懸臂掛籃;施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）12-0147-03

收稿日期：2022-05-26

作者簡(jiǎn)介：王祥軍（1982—），男，本科，助理工程師，從事公路橋梁隧道施工工作。

0 引言

懸臂掛籃施工具有高效、便捷、靈活的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際施工中不需要其他施工機(jī)械的輔助，可獨(dú)立完成施工任務(wù)。同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件要求較低，能有效保證施工的安全性和可靠性，在橋梁工程的預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁澆筑施工中得到了大規(guī)模使用[1-2]。為更加科學(xué)有效地提升懸臂掛籃施工的實(shí)用性和安全性，須結(jié)合工程實(shí)際情況制定科學(xué)嚴(yán)密的施工技術(shù)方案。同時(shí)，相關(guān)施工技術(shù)人員要對(duì)掛籃施工的實(shí)際操作流程和關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位了解，并嚴(yán)格按照施工方案的施工程序和技術(shù)控制要點(diǎn)科學(xué)執(zhí)行，以保證懸臂掛籃施工的質(zhì)量和安全，推動(dòng)我國(guó)路橋事業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

1 工程概況

南拒馬河特大橋位于榮烏高速公路新線京臺(tái)高速至京港澳高速段，全長(zhǎng)2 907 m。全橋孔跨布置為[16×30+12×40+56×30+ （45+80+45） +3×30] m;上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）小箱梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)，跨南拒馬河：下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用肋板臺(tái)，橋墩采用圓柱/方柱墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)。

主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用變高度單箱雙室箱型斷面。主梁頂板寬24.28 m，懸臂長(zhǎng)4.14 m，跨中梁高2.5 m，根部梁高5 m，梁底曲線按2次拋物線變化。中跨直線段長(zhǎng)2 m，邊跨直線段長(zhǎng)584 m，頂板板厚

0.32 m，底板板厚由跨中的0.3 m變至塔根部0.65 m，腹板厚由0.7 m變化至0.55 m，懸臂翼板端部厚為0.25 m，根部板厚0.67 m。橫坡設(shè)置：底板水平，單幅頂板設(shè)2%橫坡，主梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系，主梁縱向采用As15.2 mm鋼絞線和A16無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒。

2 懸臂掛籃施工線型控制原理

近年來(lái)，隨著我國(guó)路橋施工技術(shù)的不斷優(yōu)化和提升，懸臂施工技術(shù)及操作程序也得到了科學(xué)改進(jìn)，但由于掛籃施工具有較高的精度要求，為確保施工的科學(xué)性和高效性，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件進(jìn)行嚴(yán)格把控，特別要尤為重視懸臂施工的線形控制[3-4]。該文針對(duì)線形控制的具體內(nèi)容實(shí)施如下闡述：

線形控制在橋梁工程施工控制中是極為重要的控制環(huán)節(jié)，采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)不同截面撓度變化情況進(jìn)行模擬，并結(jié)合模擬得到的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)整座橋梁實(shí)施預(yù)拱度設(shè)計(jì)，進(jìn)而為施工中各階段的懸臂澆筑施工提供標(biāo)高參考。結(jié)合部分實(shí)際工程施工案例能夠發(fā)現(xiàn)，決定橋梁撓度產(chǎn)生變化的具體因素包括下列幾個(gè)方面：①懸臂澆筑部位自身重力荷載;②懸臂澆筑部位及掛籃承受的外部荷載作用;③預(yù)應(yīng)力張拉施工導(dǎo)致的應(yīng)力作用;④澆筑合攏施工中端頭錨固所承受的荷載作用;⑤混凝土自身收縮變形及預(yù)應(yīng)力虧損造成的收縮變形;⑥外界環(huán)境及偶然荷載作用;⑦橋墩不均勻沉降造成的變形;⑧澆筑過(guò)程中造成的偏心荷載影響。由于上述諸多因素的共同影響，橋梁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性始終處在變動(dòng)狀態(tài)，為有效確保懸臂澆筑部位能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)、高效合攏，在對(duì)預(yù)拱度實(shí)施設(shè)計(jì)時(shí)，須全面結(jié)合上述情況，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工狀況進(jìn)行合理調(diào)整。

3 橋梁懸臂掛籃施工工藝

3.1 懸臂澆筑施工

懸臂澆筑利用掛籃以0#塊為中心，從縱向兩端開(kāi)始對(duì)稱澆筑混凝土，逐步向合攏段靠近，為確保施工過(guò)程的安全性和可靠性，澆筑時(shí)兩端同步進(jìn)行，以避免因兩邊受力不均造成傾倒事故。當(dāng)上段混凝土強(qiáng)度等級(jí)滿足規(guī)范要求后，方可平移掛籃準(zhǔn)備下段混凝土澆筑;單節(jié)澆筑長(zhǎng)度要嚴(yán)格根據(jù)混凝土比重、掛籃重量、配重設(shè)置狀況、施工荷載分布狀況等各個(gè)方面進(jìn)行綜合確定。通常狀況下，單節(jié)混凝土澆筑長(zhǎng)度以3～4 m為宜。為保證掛籃起步的受力要求，在進(jìn)行第一節(jié)混凝土澆筑時(shí)必須采用托架進(jìn)行合理支撐[5]。

3.2 托架設(shè)置

掛籃托架安裝要嚴(yán)格按照施工環(huán)境、墩臺(tái)高度、承臺(tái)構(gòu)造等各方面因素共同確定[6]。

（1）托架采用預(yù)埋牛腿和萬(wàn)能桿件搭設(shè)，實(shí)際尺寸嚴(yán)格按照縱向懸臂澆筑施工斷面長(zhǎng)度確定。橫向尺寸要超出箱梁底板寬度2～5 m，超出部分用來(lái)安裝腹板模板和安全通道。

（2）現(xiàn)階段，在橋梁工程懸臂澆筑施工中，使用范圍最廣的托架形式主要有斜拉式和斜撐式兩類，為降低混凝土重力荷載對(duì)托架造成的影響，通常在實(shí)際施工中通過(guò)千斤頂配合托架支撐，進(jìn)而全面提升支撐的安全性和可靠性。

3.3 掛籃拼裝

采用托架輔助掛籃完成第一段混凝土澆筑，當(dāng)掛籃起步尺寸符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)將托架組裝在掛籃上。連續(xù)施工直至尺寸達(dá)到獨(dú)立施工的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)掛籃實(shí)施拆分，將其分成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，繼續(xù)下階段懸臂施工。

（1）懸臂澆筑掛籃主體結(jié)構(gòu)主要包含：主桁、吊裝系統(tǒng)、平衡配重、錨固、走行機(jī)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力張拉操作平臺(tái)和底模。

（2）結(jié)合掛籃防傾斜設(shè)計(jì)的基本原理，可將其劃分成全壓式、全錨固式、半壓半錨固式三種不同形式，實(shí)際拼裝示意圖如圖1所示。

3.4 懸臂澆筑施工流程

橋梁工程施工中，為確保懸臂澆筑施工質(zhì)量，在進(jìn)行單節(jié)段混凝土澆筑時(shí)必須確保澆筑的連續(xù)性，嚴(yán)禁澆筑過(guò)程中隨意停止，避免澆筑過(guò)程等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)[7]。

（1）懸臂澆筑施工的具體操作流程：移動(dòng)掛籃→安裝混凝土模板→鋼筋綁扎→預(yù)埋預(yù)應(yīng)力筋管道→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→張拉預(yù)應(yīng)力筋→注漿封錨。

（2）懸臂澆筑施工效率的高低和橋梁跨度、外部自然條件影響以及施工人員操作的規(guī)范程度等因素密切相關(guān)，實(shí)際施工操作流程如圖2所示。

4 懸臂澆筑施工撓度控制

4.1 預(yù)拱度設(shè)置

為確保橋梁線形達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，要運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)實(shí)際施工情況進(jìn)行模擬，進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算出橋梁的預(yù)拱度，實(shí)際施工過(guò)程中嚴(yán)格按照計(jì)算結(jié)果組織施工。

（1）該橋梁工程預(yù)拱度設(shè)計(jì)主要包含兩個(gè)階段，即：前期施工階段預(yù)拱度設(shè)計(jì)和后期通車(chē)階段預(yù)拱度設(shè)計(jì)，前者主要針對(duì)整個(gè)施工過(guò)程，其預(yù)拱度為懸臂澆筑階段內(nèi)安裝模板位置的總撓度。

（2）后期通車(chē)階段的預(yù)拱度設(shè)計(jì)在前期施工階段預(yù)拱度基礎(chǔ)上，增加了二期恒定荷載以及行車(chē)荷載的聯(lián)合作用;在進(jìn)行實(shí)際施工時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的相關(guān)參數(shù)對(duì)橋梁施工技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行合理調(diào)整。

4.2 結(jié)構(gòu)預(yù)拱度測(cè)量

為準(zhǔn)確了解橋梁施工時(shí)具體的撓度變化情況，并確保數(shù)據(jù)的精確程度，在實(shí)際施工時(shí)選擇箱梁底板來(lái)對(duì)標(biāo)高實(shí)施控制。

（1）各節(jié)段撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)科學(xué)、合理，應(yīng)由箱梁底板位置自下而上通過(guò)腹板直接達(dá)到橋面;嚴(yán)格按照箱梁底板待澆筑部位前端位置處的觀測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定掛籃安裝的高程。

（2）待節(jié)段混凝土完全施工完成后，要及時(shí)對(duì)箱梁頂部預(yù)埋鋼筋和箱梁底板進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)箱梁頂板和底板標(biāo)高之間的關(guān)系進(jìn)行分析。

4.3 線形測(cè)量

4.3.1 撓度測(cè)量

合理設(shè)置各節(jié)段撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并有效利用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確測(cè)量撓度值[8]。

（1）正在施工的箱梁節(jié)段，要在箱梁頂板拼縫100 mm區(qū)域范圍內(nèi)依次布設(shè)3個(gè)高程觀測(cè)點(diǎn)，并在與之相對(duì)的觀測(cè)點(diǎn)部位分別埋設(shè)定位鋼筋。將鋼筋的底端牢固焊接在箱梁內(nèi)部鋼筋骨架上，上端采用磨光機(jī)進(jìn)行打磨光滑，并確保安裝高度超出混凝土完成面15～25 m。最后，還要在鋼筋頂部位置涂刷色彩鮮艷的涂料，以增加醒目程度。

（2）通過(guò)科學(xué)手段建立監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，并及時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)，利用全站儀、水準(zhǔn)儀等測(cè)量?jī)x器將高程控制點(diǎn)設(shè)置在箱梁頂面，并采用涂料進(jìn)行標(biāo)記。

4.3.2 測(cè)量主梁軸線偏移

利用鋼卷尺將主梁節(jié)點(diǎn)前部位置中心線準(zhǔn)確量測(cè)出來(lái)，并采用合適的標(biāo)記方式進(jìn)行科學(xué)標(biāo)記，通過(guò)笛卡爾坐標(biāo)系，分別算出各個(gè)節(jié)段端部位置的軸線偏移量[9]。

將測(cè)量?jī)x器穩(wěn)定安放在橋墩上部梁節(jié)點(diǎn)頂板的平面上，待儀器安放并設(shè)置完成后，在符合通視要求的前提下，對(duì)各個(gè)混凝土節(jié)點(diǎn)位置標(biāo)記點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)定，然后結(jié)合實(shí)際測(cè)得的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確計(jì)算出各個(gè)節(jié)點(diǎn)位置軸線的偏移量。

4.3.3 測(cè)量橋墩頂部沉降

采用測(cè)量?jī)x器在橋梁一端相對(duì)距離較遠(yuǎn)處的兩個(gè)橋墩上方設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋墩的實(shí)際沉降狀況。

在橋墩頂面中間部位設(shè)置永久性沉降觀測(cè)點(diǎn)，并通過(guò)全站儀坐標(biāo)測(cè)量功能測(cè)出該沉降觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值，然后通過(guò)坐標(biāo)值計(jì)算出該點(diǎn)處的標(biāo)高。最后算出測(cè)得的最終值與初始值之差便是橋墩沉降量。

4.3.4 測(cè)量應(yīng)力

選用鋼弦氏應(yīng)力傳感器對(duì)截面應(yīng)力實(shí)施測(cè)量，具體操作時(shí)可根據(jù)鋼弦振動(dòng)頻率，進(jìn)一步推定出控制截面的混凝土應(yīng)變量，結(jié)合胡克定律，通過(guò)實(shí)際運(yùn)算得出控制截面的應(yīng)力值。

5 項(xiàng)目質(zhì)量精細(xì)化控制

工程項(xiàng)目施工精細(xì)化管理的具體操作，主要包括質(zhì)檢工程師巡檢和旁站監(jiān)管：

質(zhì)檢工程師現(xiàn)場(chǎng)巡檢：

（1）按照施工設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)施工程序、關(guān)鍵工藝、隱蔽工程施工等內(nèi)容進(jìn)行檢查。

（2）檢查是否出現(xiàn)違規(guī)施工。

（3）定期查驗(yàn)施工設(shè)備的使用情況，確保其性能、動(dòng)力等相關(guān)條件滿足施工需要。

（4）檢查現(xiàn)場(chǎng)施工材料的質(zhì)量、種類及施工工藝是否達(dá)標(biāo)。

（5）確保施工完成部分的質(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

旁站監(jiān)管：旁站監(jiān)管應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的工程師進(jìn)行，依據(jù)工程的特點(diǎn)合理制定工作細(xì)則，提高精細(xì)化管理水平。

6 結(jié)論

橋梁工程施工中，為保證懸臂施工的主橋線形和設(shè)計(jì)線形最大程度地保持一致，結(jié)合上述技術(shù)控制要點(diǎn)，要切實(shí)做好以下幾個(gè)方面的工作：

（1）在實(shí)際施工前，要充分利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)各施工環(huán)節(jié)橋梁的力學(xué)性能進(jìn)行科學(xué)分析，并計(jì)算出各種狀況下力學(xué)指標(biāo)，以便更加科學(xué)、準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)拱度設(shè)置。

（2）科學(xué)有效地對(duì)橋梁線形實(shí)施優(yōu)化和完善，在實(shí)際施工中根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求合理設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在正式進(jìn)行懸臂澆筑前要預(yù)先實(shí)施荷載試驗(yàn)。

（3）全面結(jié)合計(jì)算得出的預(yù)拱度和模板安裝高度的具體數(shù)據(jù)，確定懸臂澆筑預(yù)拱度的有效范圍。同時(shí)，還要對(duì)懸臂施工的實(shí)際操作流程進(jìn)行完善，強(qiáng)化對(duì)施工過(guò)程及施工部位的控制工作，進(jìn)而有效控制橋梁結(jié)構(gòu)變形，從根本上確保橋梁工程的施工質(zhì)量。

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