公路橋梁懸臂梁掛籃施工技術(shù)及控制措施研究

繆和品

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

掛籃施工也稱為懸臂澆筑施工，將掛籃懸掛錨固在已經(jīng)施工完成的梁段上，為下一節(jié)段施工作業(yè)提供平臺。掛籃施工是連續(xù)梁施工工藝的重要技術(shù)，能克服不利自然條件的限制，尤其適用于大跨徑橋梁工程[1]。近年來，我國橋梁工程項(xiàng)目數(shù)量增多，將掛籃工藝用于懸臂梁施工中，雖然具有諸多優(yōu)勢，但掛籃本身構(gòu)造復(fù)雜，對施工技術(shù)的要求高，必須嚴(yán)格把握施工技術(shù)要點(diǎn)，并采取科學(xué)可行的控制措施，才能充分發(fā)揮出掛籃施工的技術(shù)優(yōu)勢。以下結(jié)合五道河大橋工程，對橋梁懸臂梁掛籃施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 工程概況

五道河大橋懸臂梁工程位于貴州省江口至都格高速公路甕安至開陽段第WKTJ-1合同段。橋梁按路線整幅設(shè)計(jì)，孔跨布置：橋梁左幅及右幅（7×40）m+（81+150+81）m剛構(gòu)連續(xù)梁+（4×40）m先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，橋梁起點(diǎn)樁號為K3+480，終點(diǎn)樁號為K4+246，中心樁號為K3+924，長度共計(jì)752m。主橋上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，剛構(gòu)主墩采用空心墩，過渡墩采用空心薄壁墩，基礎(chǔ)采用鉆（挖）孔灌注群樁基礎(chǔ)；引橋上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T 梁（預(yù)制），墩采用空心薄壁墩及雙柱式圓形墩，基礎(chǔ)采用鉆（挖）孔灌注群樁基礎(chǔ)；0號臺采用重力式橋臺，下設(shè)樁基礎(chǔ)；14號臺采用重力式橋臺，下設(shè)擴(kuò)大基礎(chǔ)。

2 掛籃的組成結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則

2.1 掛籃的組成結(jié)構(gòu)

常見的掛籃形式，分為三角形、菱形、弓弦式、平衡桁架式。不論哪一種形式的掛籃，均由以下結(jié)構(gòu)組成：①行走系統(tǒng)。是掛籃行走的動(dòng)力所在，主要分為液壓式、機(jī)械式兩種。②錨固系統(tǒng)。作用是維持掛籃平衡，主要包括錨桿、壓輪、連接件、升降千斤頂?shù)炔考＂壑鹘Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)。是掛籃懸澆的承重結(jié)構(gòu)，承擔(dān)底籃和后錨固傳遞的荷載。④懸吊系統(tǒng)。是掛籃行走時(shí)懸掛底籃的承重構(gòu)件，也能在澆筑混凝土?xí)r傳遞底籃的荷載。⑤底籃系統(tǒng)。用來承受懸澆梁段的重力荷載以及模板等其他附加荷載。⑥模板系統(tǒng)。包括底模、內(nèi)模、外模、端模等。

2.2 掛籃的設(shè)計(jì)原則

掛籃本身的結(jié)構(gòu)和性能，直接影響懸澆梁段的施工質(zhì)量，掛籃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下原則：一是減輕掛籃的自重，降低荷載；二是縮短掛籃的施工周期，提高使用效率；三是改善作業(yè)環(huán)境和施工條件，提高施工靈活性；四是錨固可靠、行走方便，便于現(xiàn)場管理和維修保養(yǎng)；五是變形小，能保證施工安全；六是滿足參數(shù)要求，例如掛籃和梁段混凝土的質(zhì)量比控制在0.3～0.7之間，最大變形量不大于20mm，行走時(shí)抗傾覆安全系數(shù)不小于2，自錨安全系數(shù)不小于2[2]。

3 橋梁懸臂梁掛籃施工技術(shù)要點(diǎn)

懸臂梁施工總體方案是：先對1#～17#懸臂梁段施工，采用三角掛籃懸臂對稱澆筑；再對19#邊跨施工，采用現(xiàn)澆工藝；最后18#合龍段施工。本次研究重點(diǎn)探討三角掛籃懸臂施工技術(shù)。

3.1 掛籃安裝

3.1.1 掛籃結(jié)構(gòu)

該項(xiàng)目使用三角掛籃，主要組成部分有：①主桁系統(tǒng)。由箱梁腹板處的兩組主桁架構(gòu)成，橫向連接，其間距為6m。②走行系統(tǒng)。由滑道和前后支腿構(gòu)成。一段箱梁懸澆完成、張拉預(yù)應(yīng)力筋后，掛籃即可前移。前支點(diǎn)采用組合滑船，后支點(diǎn)由錨固小車輪反扣在型鋼軌道上，經(jīng)手拉葫蘆牽引、液壓油缸頂推向前移動(dòng)。③后錨固系統(tǒng)。由后錨梁、錨固筋、錨固部件構(gòu)成，確保掛籃在走行或澆筑混凝土?xí)r保持穩(wěn)定性。④吊掛系統(tǒng)。由兩大部分組成：一是底模平臺前、后吊掛系統(tǒng)，二是外模前、后吊掛系統(tǒng)。⑤底模平臺及模板系統(tǒng)。平臺是由底縱梁、前后下橫梁組成，模板包括外模、內(nèi)模、端模等。

3.1.2 掛籃安裝程序

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，掛籃安裝程序是：（1）拼裝滑道，安裝前、后支腿；（2）拼裝主桁架和后錨固構(gòu)件；（3）安裝上橫梁；（4）安裝前后吊桿；（5）錨固主桁架，對橫梁位置進(jìn)行調(diào)整；（6）組裝底模平臺；（7）安裝外模和內(nèi)模；（8）掛籃試壓；（9）復(fù)核模板的標(biāo)高、尺度，并根據(jù)設(shè)計(jì)值精調(diào)；（10）綁扎鋼筋、預(yù)留預(yù)應(yīng)力孔、澆筑混凝土等后續(xù)施工?，F(xiàn)場安裝施工見圖1。

圖1 掛籃安裝現(xiàn)場圖片

3.2 掛籃預(yù)壓

掛籃對稱懸臂澆筑時(shí)，受到荷載作用，掛籃會(huì)產(chǎn)生彈性變形，再加上連接處有縫隙，承壓后易變形，導(dǎo)致模板下沉、移位甚至梁段出現(xiàn)裂縫。對掛籃進(jìn)行預(yù)壓，就是為了消除非彈性變形，檢驗(yàn)掛籃的超載能力和變形量，確保施工安全，保證箱梁的線形[3]。

3.2.1 預(yù)壓區(qū)域

根據(jù)現(xiàn)場施工條件和實(shí)際情況，采用腹板預(yù)埋牛腿千斤頂反壓法加載，共11 個(gè)測量控制點(diǎn)，其中8 個(gè)為吊桿底板處測量控制點(diǎn)，3 個(gè)為非吊桿底板處測量控制點(diǎn)。根據(jù)控制點(diǎn)標(biāo)高記錄繪制底模平臺荷載變形曲線圖，為掛籃施工預(yù)抬值提供參考數(shù)據(jù)。此階段應(yīng)注意：①復(fù)核預(yù)埋件的位置和標(biāo)高，確保和設(shè)計(jì)圖紙一致；②兩個(gè)掛籃同步、對稱進(jìn)行試壓；③檢查測量工作要多部門協(xié)作配合，涉及施工班組、技術(shù)部、安質(zhì)部等。

3.2.2 預(yù)壓方法

掛籃預(yù)壓采取腹板預(yù)埋反向牛腿，千斤頂對牛腿施加反力預(yù)壓工藝。實(shí)際荷載傳遞過程是：千斤頂→縱梁→橫向分配梁→縱向分配梁→前下橫梁→前吊帶系統(tǒng)→主桁→后錨固系統(tǒng)→節(jié)段鋼筋混凝土。預(yù)壓荷載加載和卸載要點(diǎn)：①預(yù)壓荷載為掛籃承受的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重的1.1 倍。②加載分5 次進(jìn)行，分別是預(yù)壓荷載的20%、40%、60%、80%、100%。③縱向加載時(shí)，按照跨中→支點(diǎn)處的順序?qū)ΨQ布載；橫向加載時(shí)，按照中心線→兩側(cè)的順序?qū)ΨQ布載。④一級加載完成，間隔12h監(jiān)測支架沉降量，如果沉降值小于2mm，可進(jìn)行下一級加載。⑤支架卸載時(shí)可均值卸載，每次卸載荷載的50%，分2次完成。

3.2.3 變形監(jiān)測

掛籃預(yù)壓后的變形監(jiān)測，按照荷載分布情況，計(jì)算每個(gè)布點(diǎn)的加載荷載值；當(dāng)加載達(dá)到施工荷載的110%，此時(shí)測量、記錄數(shù)據(jù)，分析支架受力，間隔2h監(jiān)測一次，12h 再監(jiān)測一次。判斷掛籃預(yù)壓合格，只需滿足以下兩個(gè)條件的一點(diǎn)即可：監(jiān)測點(diǎn)24h沉降量均值小于1mm，或72h 沉降量均值小于5mm[4]。當(dāng)沉降量超標(biāo)，及時(shí)查找原因并對掛籃進(jìn)行處理，處理后再次預(yù)壓，直至滿足要求。

3.3 掛籃走行

掛籃走行主要分為移籃準(zhǔn)備、受力轉(zhuǎn)換、移動(dòng)掛籃、恢復(fù)澆筑四個(gè)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)如下：

3.3.1 移籃準(zhǔn)備

將軌道向前移動(dòng)，移動(dòng)距離等于下一待澆段長度。在主桁兩側(cè)布置千斤頂移籃裝置，用于掛籃前移；在主桁尾部兩側(cè)各安裝一個(gè)手拉葫蘆，用于掛籃行程控制。按要求安裝軌道及軌道錨固裝置，檢查橋面及底板上的各預(yù)留孔位置是否正確，檢查手拉葫蘆和鋼絲繩等部件是否完好。以上準(zhǔn)備工作完成，即可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。

3.3.2 受力轉(zhuǎn)換

安裝行走小車、底籃行走吊桿及內(nèi)、外滑梁行走懸吊錨固總成。拆卸底籃總成及內(nèi)外滑梁總成，將其固定在橋上的各吊桿上。所有模板與已澆筑完成的混凝土塊段完全脫離，確保掛籃前移時(shí)不會(huì)與其他物體發(fā)生碰撞。拆卸后錨，注意留下兩后錨起保護(hù)作用，并采取措施確保外側(cè)模的平衡及穩(wěn)定，在行走吊桿處設(shè)軟保護(hù)裝置，以確保移籃安全，完成受力轉(zhuǎn)換。

3.3.3 移動(dòng)掛籃

移籃前，先對設(shè)備和主要受力構(gòu)件進(jìn)行檢查，例如吊帶、吊桿等。然后在專人指揮下，按操作規(guī)程要求將掛籃移至指定位置。移動(dòng)過程中，要求掛籃平移、勻速、同步，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。為了監(jiān)測偏差，可使用吊垂球或經(jīng)緯儀，確定偏差數(shù)值后，利用千斤頂予以糾正，并采取必要的安全保護(hù)措施[5]。

3.3.4 恢復(fù)澆筑

掛籃移動(dòng)后，及時(shí)安裝主桁后錨，安裝底籃總成及內(nèi)外滑梁總成，將總成固定于橋上的各個(gè)吊桿。調(diào)整模具至要求位置，松開行走小車、底籃行走吊帶及內(nèi)、外滑梁行走懸吊錨固總成。拆去移籃裝置，對設(shè)備進(jìn)行全面檢查，及時(shí)解決發(fā)現(xiàn)的問題，即可恢復(fù)澆筑作業(yè)。當(dāng)混凝土澆筑完成、預(yù)應(yīng)力張拉完成后，進(jìn)入下一個(gè)掛籃移動(dòng)循環(huán)，直至所有梁段澆筑完成。

3.4 掛籃拆除

拆除掛籃時(shí)，遵循先搭后拆、后搭先拆、對稱拆除的原則。拆除順序是：拆除外模→拆除內(nèi)模及內(nèi)滑梁→拆除底模及平臺→拆除吊籃→拆除前橫梁及主構(gòu)件→拆除軌道。拆除作業(yè)應(yīng)由專人指揮，上方和下方不能同時(shí)作業(yè)；拆除后的構(gòu)件使用塔吊運(yùn)送至地面，分類堆放，下方有墊、上方有蓋，確保構(gòu)件性能，以便后續(xù)施工中重復(fù)利用。

3.5 合龍段施工

施工時(shí)只用一個(gè)掛籃，另一個(gè)拆除。施工技術(shù)要點(diǎn)如下：①箱梁合龍施工，按照先邊跨、后中跨的順序；邊跨和中跨合龍段，利用掛籃將底模、側(cè)模系統(tǒng)前移，配合精軋螺紋鋼反吊在梁體上，然后掛籃后退再施工。②合龍前，卸去T梁上不必要的荷載，促使結(jié)構(gòu)受力平衡；合龍施工選擇一天中溫度最低的時(shí)間段，以溫差小的陰天為宜。實(shí)際施工中，多是在午夜合龍，凌晨澆筑混凝土。③在板跨合龍段，先解除邊墩支座鎖定，然后澆筑混凝土。④合龍段澆筑混凝土后，按照規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)生，并張拉預(yù)應(yīng)力、進(jìn)行錨固。⑤預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿完成后，解除臨時(shí)支撐的約束。

4 掛籃施工過程中的控制措施

4.1 安全管理

掛籃施工屬于高空作業(yè)，本工程施工期間制定了施工安全防護(hù)方案，高空作業(yè)安全管理方案，設(shè)計(jì)了完善的應(yīng)急預(yù)案。工作人員進(jìn)場前，組織安全教育培訓(xùn)，進(jìn)行安全技術(shù)交底，提高安全生產(chǎn)意識；施工前逐級進(jìn)行安全技術(shù)交底，檢查安全防護(hù)措施是否配備、是否正確使用；對現(xiàn)場的吊籃、電氣設(shè)施、機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查，確保符合施工要求才能使用。管理目標(biāo)是：人員入場教育培訓(xùn)達(dá)100%，特種作業(yè)人員上崗持證率達(dá)100%，特種設(shè)備報(bào)檢、檢驗(yàn)辦證率達(dá)100%，爭創(chuàng)無事故工程。

4.2 質(zhì)量管理

質(zhì)量管理方面，成立質(zhì)量管理組織機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)對職工進(jìn)行有關(guān)質(zhì)量要求的宣貫，嚴(yán)格執(zhí)行崗位質(zhì)量責(zé)任制和質(zhì)量目標(biāo)考核制度，堅(jiān)持技術(shù)交底制度。針對混凝土、預(yù)應(yīng)力、鋼筋、模板等工程，分別制定質(zhì)量控制計(jì)劃，明確質(zhì)量缺陷，提出預(yù)防措施。以梁板澆筑項(xiàng)目為例，監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)要求見表1。另外，針對雨季等特殊時(shí)間點(diǎn)，出臺針對性的施工計(jì)劃。

表1 就地澆筑梁板實(shí)測項(xiàng)目的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)要求

4.3 生態(tài)文明管理

生態(tài)文明管理方面，重視工程對大氣污染、水污染等情況進(jìn)行分析，采取針對性的防范措施；加強(qiáng)施工周期的環(huán)境保護(hù)，做好水土保持，并在完工后按照業(yè)主和監(jiān)理方的要求進(jìn)行清理。加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)及水土保持監(jiān)督檢查的力度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，將環(huán)境保護(hù)問題放在施工管理的第一位。

5 結(jié)語

綜上所述，在懸臂梁橋梁工程中，掛籃方案是一種常用的施工技術(shù)，具有效率高、安全可靠、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合工程案例，介紹了懸臂梁掛籃施工技術(shù)要點(diǎn)和施工控制措施，希望能為同類工程提供參考。在未來，隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，掛籃技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景，可滿足懸臂梁施工需求，提高工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。