探討某橋梁項(xiàng)目前支點(diǎn)牽索掛籃安裝技術(shù)

唐 劍

（貴州路橋集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

主梁施工是橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，前支點(diǎn)牽索掛籃施工工藝?yán)眯崩鬟B接懸澆掛籃，將懸澆混凝土的部分重量分給主塔，以降低主梁的承重，最終達(dá)到減小主梁設(shè)計(jì)荷載的目的，被廣泛應(yīng)用于斜拉橋主梁施工[1]。掛籃安裝是前支點(diǎn)牽索掛籃施工中風(fēng)險(xiǎn)最大、難度最高的環(huán)節(jié)[2]。因此，工程實(shí)踐中應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件、施工進(jìn)度要求等因素選用合理的懸澆掛籃安裝方案，以確保主梁懸澆施工順利開(kāi)展。

1 工程概況

某橋梁總長(zhǎng)1 166.25 m，主橋結(jié)構(gòu)形式采用單塔雙索斜拉結(jié)構(gòu)，連接雙向八車道高速公路。主梁寬50 m，中心梁高4 m，橋面板厚0.30 m，斷面為雙側(cè)箱梁；單側(cè)單節(jié)段混凝土澆筑量為195 m3，單段梁自重473 t。

2 前支點(diǎn)牽索掛籃構(gòu)造

2.1 結(jié)構(gòu)組成

（1）工程實(shí)踐中常用前支點(diǎn)牽索掛籃施工技術(shù)進(jìn)行主梁懸澆施工，其中主梁設(shè)計(jì)荷載為500 t。

（2）前支點(diǎn)牽索掛籃施工技術(shù)的關(guān)鍵施工設(shè)備為牽索掛籃，自重254.9 t；主要包括作業(yè)平臺(tái)、頂升機(jī)構(gòu)、張拉機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、錨固構(gòu)件及模板[3]。

（3）作業(yè)平臺(tái)主要包括主次縱梁、小縱梁、橫梁、拼接板、后斜腹桿及托架，用于支撐懸澆掛籃施工荷載及模板，總重184.6 t，基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 承臺(tái)平臺(tái)結(jié)構(gòu)

2.2 工作原理

（1）主梁前支點(diǎn)牽索掛籃施工技術(shù)原理沿橋梁方向與斜拉索處設(shè)置2根縱梁，并于縱梁前端設(shè)置弧形張拉系統(tǒng)，構(gòu)成懸澆施工系統(tǒng)支撐點(diǎn)。

（2）為便于調(diào)整各箱梁節(jié)段斜拉索角度須在主縱梁上設(shè)置承力面，并通過(guò)錨固件牢固連接已澆箱梁節(jié)段與縱梁后端，前支點(diǎn)掛籃構(gòu)造見(jiàn)圖2。

圖2 前支點(diǎn)掛籃構(gòu)造

3 施工環(huán)境及條件

3.1 橋位環(huán)境

（1）該橋主梁底部與地面距離為13 m，是河道及兩岸河堤的重要交通設(shè)施。

（2）由于施工場(chǎng)地狹小，河堤護(hù)坡邊角距離邊跨較短。

（3）施工材料運(yùn)輸路線及材料堆放場(chǎng)地位于小里程周圍，而小里程塔座基礎(chǔ)承載能力較強(qiáng)，可布設(shè)施工升降設(shè)備[4]。

3.2 地質(zhì)狀況

（1）橋梁施工區(qū)域原有土體主要為雜填土、生活垃圾，且面層土體下存在兩處軟土區(qū)域。

（2）地下2 m處為淤泥層，層厚6~8 m。

（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)可知粉質(zhì)黏土、粉砂層下有一層淤泥質(zhì)黏土夾層，層厚5.5~12.6 m。

3.3 其他限制因素

（1）該橋梁工程工期緊、任務(wù)重，主梁是整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工技術(shù)要求更嚴(yán)格。

（2）為確保主梁施工質(zhì)量與施工進(jìn)度，采取合理的施工方案[5]。

（3）基于該橋梁工程施工現(xiàn)場(chǎng)條件適當(dāng)放寬懸澆掛籃安裝場(chǎng)地限制，以適應(yīng)狹小的施工場(chǎng)地，減少施工對(duì)河堤的影響。

4 掛籃安裝方案設(shè)計(jì)

4.1 總體施工方法

（1）通過(guò)60 t吊機(jī)進(jìn)行掛籃作業(yè)平臺(tái)構(gòu)件拼裝，作業(yè)平臺(tái)及滑動(dòng)軌道位于橋左，方便進(jìn)行0號(hào)塊支架的澆筑作業(yè)。

（2）設(shè)置作業(yè)平臺(tái)、滑動(dòng)軌道前應(yīng)先拆卸0號(hào)塊支架，為確保施工時(shí)掛籃順利移動(dòng)至主梁底部需利用鋼絞線、千斤頂對(duì)掛籃進(jìn)行輔助牽拉。

（3）設(shè)置橋面提升機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)鋼絞線提升，再設(shè)置模板系統(tǒng)、掛鉤，最后完成掛籃安裝。

4.2 技術(shù)要點(diǎn)分析

（1）實(shí)踐中常用鋼管樁基礎(chǔ)+加固地基作為大里程掛籃拼裝平臺(tái)，以避免河堤、提升機(jī)構(gòu)空間沖突影響平臺(tái)運(yùn)行。

（2）實(shí)踐中常用換填磚渣施工工藝進(jìn)行小里程掛籃拼裝，為有效控制不均勻沉降，拼裝小里程掛籃時(shí)可加固地基。

（3）由于橋梁受河堤路限制，大里程掛籃提升機(jī)構(gòu)預(yù)留0號(hào)塊提升孔道時(shí)可通過(guò)滑動(dòng)軌道完成掛籃提升[5]。

4.3 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

4.3.1 拼裝滑移及提升平臺(tái)設(shè)計(jì)

（1）由于該橋梁工程施工場(chǎng)地狹小，河堤和大里程側(cè)交叉，大型施工機(jī)械設(shè)備無(wú)法進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行基礎(chǔ)擴(kuò)展，故選擇在由0號(hào)澆筑塊支架外側(cè)設(shè)置作業(yè)平臺(tái)及滑移軌道。

（2）小里程掛籃滑動(dòng)機(jī)構(gòu)拼裝基礎(chǔ)采用條形混凝土滑移基礎(chǔ)+加固地基。拼裝好懸澆掛籃施工平臺(tái)后通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將掛籃移動(dòng)至主梁施工區(qū)域，通過(guò)計(jì)算確定掛籃施工平臺(tái)基礎(chǔ)、構(gòu)件的承載力，根據(jù)實(shí)際的掛籃滑移、拼裝工況確定掛籃施工平臺(tái)是否符合施工設(shè)計(jì)要求。

（3）根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)節(jié)分析可知掛籃滑移是掛籃拼裝過(guò)程中的最難環(huán)節(jié)。掛籃滑移過(guò)程中，滑移軌道、主縱梁支撐位受到的應(yīng)力最大，經(jīng)計(jì)算可知應(yīng)力參數(shù)為117.5 MPa＜[?]=215 MPa，經(jīng)檢測(cè)可知，0號(hào)塊支架基礎(chǔ)承載力1 765 kN，符合施工設(shè)計(jì)要求。

4.3.2 掛籃滑移系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）懸澆掛籃滑移機(jī)構(gòu)主要包括支座、掛籃結(jié)構(gòu)、鋼絞線，鋼絞線用于橫向牽引掛籃，支座用于掛籃滑移過(guò)程中的支撐，掛籃滑移機(jī)構(gòu)位于中、前橫梁端頭處。

（2）滑移機(jī)構(gòu)的掛籃牽引動(dòng)力來(lái)自兩臺(tái)300 t千斤頂，牽引機(jī)構(gòu)位于軌道右側(cè)，滑移支座構(gòu)造見(jiàn)圖3、滑移牽引點(diǎn)構(gòu)造見(jiàn)圖4。

圖3 滑移支座構(gòu)造

圖4 滑移牽引點(diǎn)構(gòu)造

4.3.3 提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）為避免掛籃施工平臺(tái)側(cè)翻，提升機(jī)構(gòu)采用對(duì)稱提升方式。提升時(shí)前2組提升點(diǎn)桁架為貝雷梁，后2組布設(shè)于掛籃后端錨固點(diǎn)，共4組250 t穿心千斤頂分別張拉7根掛籃提升鋼纜[7]。

（2）通過(guò)建模分析計(jì)算提升機(jī)構(gòu)單側(cè)貝雷片能否滿足提升受力要求，提升機(jī)構(gòu)彎應(yīng)力最大點(diǎn)應(yīng)位于貝雷片上弦桿提升點(diǎn)，最大軸應(yīng)力應(yīng)位于貝雷片前支點(diǎn)豎桿處，且大小均需要滿足施工設(shè)計(jì)要求。

5 關(guān)鍵工藝施工流程

5.1 大型構(gòu)配件拼裝施工

（1）拼裝掛籃主要構(gòu)件時(shí)應(yīng)先用鋼刷刷掉連接板及箱梁結(jié)構(gòu)部位的浮銹，且應(yīng)順著掛籃構(gòu)件受力方向進(jìn)行除銹作業(yè)，確保掛籃連接板、箱梁部位表面光滑、潔凈、無(wú)毛刺，再用螺栓連接各構(gòu)件。

（2）緊固構(gòu)件之前需校正扭矩扳手，保證扳手扭矩誤差在5%以內(nèi)，且校正后扳手扭矩相對(duì)誤差在3%以內(nèi)，利用扭矩扳手緊固構(gòu)件時(shí)須確保扭矩力施加在螺母上。

（3）掛籃構(gòu)配件拼裝時(shí)應(yīng)根據(jù)里程大小合理確定構(gòu)配件拼裝順序，一般小里程構(gòu)配件從左到右拼裝，大里程構(gòu)配件從右到左拼裝。

（4）起吊設(shè)備位置應(yīng)按照構(gòu)件吊裝施工技術(shù)要求確定，具體應(yīng)結(jié)合施工場(chǎng)地環(huán)境、掛籃構(gòu)件擺放位置確定，一般位于中橫梁滑移軌道處。

（5）利用起吊設(shè)備吊裝掛籃構(gòu)件時(shí)盡量貼近構(gòu)件起吊，提高施工安全性，確保施工順利開(kāi)展。

（6）構(gòu)件拼裝好后通過(guò)連接螺栓牢固連接。

5.2 遠(yuǎn)距離橫向滑移施工

（1）如需進(jìn)行掛籃遠(yuǎn)程橫向滑移可設(shè)置專用滑移支座替換原有臨時(shí)支座，并用60 t千斤頂進(jìn)行橫向牽引，以確保掛籃順利滑移。

（2）橫向滑移掛籃時(shí)所需牽引力來(lái)自牽引機(jī)構(gòu)，牽引機(jī)構(gòu)的核心設(shè)備千斤頂、限位角鋼可設(shè)置于牽引臺(tái)座處，共同構(gòu)成牽引機(jī)構(gòu)。

（3）同時(shí)用2臺(tái)千斤頂牽引掛籃，當(dāng)掛籃滑移一段距離后，卸載千斤頂，重新裝錨，按照上述流程循環(huán)操作，直到掛籃滑移至指定位置[8]。

5.3 提升施工

5.3.1 提升裝置工作原理

提升裝置的工作原理是先通過(guò)千斤頂將工具夾片壓出15 cm，然后按照以下步驟操作:

（1）壓緊工具夾片。

（2）千斤頂頂起15 cm，將上層錨具夾片夾緊。

（3）利用錨具夾緊工具夾片下層，再通過(guò)千斤頂勻速回縮逐漸夾緊工具夾片。

（4）按照上述流程循環(huán)操作，將錨具的所有工具夾片壓緊。提升張拉臺(tái)座設(shè)計(jì)見(jiàn)圖5。

圖5 提升張拉臺(tái)座設(shè)計(jì)

5.3.2 提升施工流程

（1）掛籃提升機(jī)構(gòu)主要包括4個(gè)貝雷片或提升臺(tái)座、4個(gè)提升工裝，貝雷片適用于小里程掛籃提升機(jī)構(gòu)安裝，臺(tái)座適用于大里程掛籃提升機(jī)構(gòu)安裝。

（2）在主梁上部向下安裝下料鋼纜，通過(guò)工具夾片夾緊下料鋼纜。鋼纜長(zhǎng)度相等且需進(jìn)行單獨(dú)編號(hào)，然后將鋼絞線穿過(guò)掛籃預(yù)留孔，再壓緊工具夾片。

（3）掛籃提升機(jī)構(gòu)：掛籃正式提升前應(yīng)先進(jìn)行提升試驗(yàn)，即將掛籃提升至離地10 cm高度，待掛籃穩(wěn)定后觀測(cè)其高度是否固定，結(jié)構(gòu)是否牢固，確認(rèn)掛籃提升安全性按照掛籃施工流程進(jìn)行掛籃提升。提升掛籃時(shí)須綜合考慮影響掛籃提升安全的各種因素，有效協(xié)調(diào)掛籃提升機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)行，確保掛籃同步提升。

（4）利用60 t汽車吊機(jī)及塔吊進(jìn)行掛籃提升，當(dāng)掛籃提升至指定位置時(shí)應(yīng)確認(rèn)提升裝置是否錨固。當(dāng)橋梁主梁懸澆掛籃施工完成后，應(yīng)將掛鉤反向下降掛籃，待掛籃滑移至指定位置后拆除掛籃設(shè)備。

6 施工重點(diǎn)注意事項(xiàng)

（1）為有效控制掛籃施工荷載失衡導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行掛籃施工時(shí)同步提升大里程掛籃、小里程掛籃。

（2）確保提升機(jī)構(gòu)鋼纜的下料長(zhǎng)度一致，鋼纜下放時(shí)不能隨便解束。

（3）仔細(xì)確認(rèn)鋼纜質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，是否存在過(guò)度磨損，以保證掛籃施工安全。

（4）認(rèn)真養(yǎng)護(hù)鋼纜錨板，采用定位壓板固定錨板，以盡量減少錨板磨損。

（5）為確保主梁懸澆掛籃施工后掛籃位置不偏離事先定位，需保證吊桿預(yù)留孔縱切面與地面垂直。

（6）掛籃提升須安排專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)調(diào)度，保證各提升點(diǎn)同步進(jìn)行操作，防止提升點(diǎn)受力不均帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

7 結(jié)論

綜上所述，結(jié)合某橋梁工程實(shí)例分析前支點(diǎn)牽索掛籃安裝與使用，探討如何基于橋梁工程施工條件，在狹小施工場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行高效施工；通過(guò)優(yōu)化施工方案，解決超寬前支點(diǎn)掛籃滑移及提升過(guò)程中存在的問(wèn)題，以提高施工效率，加快施工進(jìn)度，同時(shí)降低施工成本。