高速鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)及質(zhì)量控制對策分析

周金鵬

（甘肅鐵科建設(shè)工程咨詢有限公司，蘭州 730030）

1 工程概況

京唐京哈上行聯(lián)絡(luò)線特大橋工程，橋梁為跨線連續(xù)梁橋，橋梁結(jié)構(gòu)為三跨單箱室變截面結(jié)構(gòu)，橋梁跨徑組合為48 m+80 m+48 m，箱梁頂寬、底寬分別為12 m、6.8 m，腹板為直腹板，厚度約為50～80 cm。該連續(xù)梁箱采用橫向、縱向、豎直的混凝土預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，混凝土材料為C50。京唐京哈上行聯(lián)絡(luò)線特大橋的跨線連續(xù)梁橋的0 號節(jié)段長度為11 m，梁體結(jié)構(gòu)中共包含6 個懸澆段，懸臂澆筑過程中所采用的施工工藝為掛籃施工技術(shù)。目前，該高速鐵路橋梁工程已如期竣工，連續(xù)梁橋的掛籃施工質(zhì)量尚佳，符合高速鐵路橋梁工程質(zhì)量標準。

2 高速鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)概述

掛籃施工技術(shù)是高速鐵路橋梁工程中橋梁懸臂澆筑的工藝之一，是連續(xù)梁施工建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，相較于其他懸臂澆筑技術(shù)，掛籃施工技術(shù)具有拼裝簡單、結(jié)構(gòu)輕、無壓重等優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的支架法施工工藝相比，掛籃施工的便捷性更強。高速鐵路橋梁工程施工設(shè)計中，根據(jù)連續(xù)梁掛籃結(jié)構(gòu)可將其分為混合式、斜拉式、型鋼式等類型，而在各類掛籃結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計中，菱形掛籃、三角形掛籃較為常見[1]。連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)體系中，掛籃的主要結(jié)構(gòu)包括走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、主梁桁架等內(nèi)容，其中，掛籃的主要受力結(jié)構(gòu)為主梁桁架。為有效應(yīng)用連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合高速鐵路橋梁的功能要求、建橋區(qū)域的施工特點，科學地選擇橋梁掛籃的組合形式，同時規(guī)范橋梁各主體結(jié)構(gòu)的施工流程，制訂更完善的掛籃施工方案。

3 高速鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)要點

3.1 掛籃設(shè)計

應(yīng)用連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)時，掛籃設(shè)計尤為重要，其設(shè)計質(zhì)量影響著后期的施工效果，決定著連續(xù)梁掛籃的基本作用，因此，相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合鐵路橋梁的承重要求，針對性地優(yōu)化掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計。在上述高速鐵路工程案例中，掛籃為菱形掛籃，最大懸掛重量為1 010 kN（101 t），最大節(jié)段長度約為3.5 m，最大節(jié)段高度為3.6 m；掛籃主體由槽鋼、工字鋼拼裝而成。該環(huán)節(jié)所用的施工工藝為主桁架懸吊法，橋面上設(shè)有支座滑道，可保證掛籃行走的整體效率，具體的施工技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 某高速鐵路橋梁工程連續(xù)梁掛籃技術(shù)參數(shù)

3.2 掛籃拼裝

施工人員按照設(shè)計方案完成掛籃結(jié)構(gòu)制作任務(wù)后，應(yīng)在橋墩旁試拼掛籃，隨后排查掛籃結(jié)構(gòu)變形問題，具體施工流程如下：

1）正式拼裝前，施工人員應(yīng)再次確認吊帶上為掛籃預(yù)留的孔位，確認符合設(shè)計值后使用混凝土對其進行澆筑，同時拆除底模、外模，將預(yù)留孔露出[2]。檢查掛籃拼裝所需的工具，如千斤頂、鋼絲繩等，無遺漏后清理掛籃軌道，調(diào)整連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中與掛籃軌道相連接的縱向應(yīng)力筋的外露長度。完成上述操作后，用施工專用墨線分別彈出連續(xù)梁中心線、掛籃行走中線。

2）鋪設(shè)鋼枕，鋼枕間距約為50 cm，隨后將其作為掛籃行走軌道，鋪裝鋼枕期間，兩側(cè)高度差不得大于5 mm。掛籃行走軌道安裝完畢后，安裝掛籃主構(gòu)架，施工人員可使用高強度的后錨將掛籃主要構(gòu)架固定在掛籃行走導軌上，主構(gòu)架誤差應(yīng)不大于5 mm。然后，施工人員可分別安裝掛籃的其他構(gòu)件，具體包括懸吊系統(tǒng)、底模桁架、各構(gòu)件的聯(lián)系桿件以及掛籃懸吊設(shè)施。掛籃結(jié)構(gòu)中，底模桁架、掛籃前后橫梁需要借助吊車完成拼裝[3]。

3）拼裝掛籃時，施工人員還應(yīng)結(jié)合混凝土澆筑技術(shù)要求，分析底模桁架走行時的穩(wěn)定系數(shù)，確定其穩(wěn)定系數(shù)大于2 時，梁段混凝土強度到達90%后方可正式安裝掛籃。在上述工程項目中，掛籃承重系統(tǒng)由H 型鋼組成，承重系統(tǒng)中前橫梁、后橫梁的主要拼裝內(nèi)容是分別將兩根I36b、I36a 的工字鋼連接在主梁上，并使用承重吊桿組建掛籃承重系統(tǒng)。

3.3 掛籃預(yù)壓

高速鐵路橋梁工程連續(xù)梁施工中，掛籃正式安裝前，首先要對掛籃進行預(yù)壓。通常情況下，可采用靜載試驗法對掛籃結(jié)構(gòu)進行預(yù)壓。試驗過程中應(yīng)重點關(guān)注掛籃結(jié)構(gòu)的非彈性變化值和彈性變化值。通過靜載試驗，相關(guān)人員可準確地驗證掛籃結(jié)構(gòu)的安全性能，保障連續(xù)梁后期施工的可靠性。靜載試驗時，可根據(jù)橋梁工程連續(xù)梁最大梁段的荷載總量計算分級預(yù)壓值，一般情況下，預(yù)壓荷載為最大梁段荷載總量的120%。在上述橋梁連續(xù)梁施工中，最大梁段為箱梁，其可承載的混凝土重量為1010 kN（101 t），設(shè)備重量為2.5 kN/m2，內(nèi)部模板與加固設(shè)施總重量為50 kN（5 t），所以，最大梁段的總荷載N等于該區(qū)域所承受重量的總和。

掛籃預(yù)壓過程中，預(yù)壓可用的工具有鋼筋和沙袋，正式預(yù)壓過程中，可按照總荷載的60%、100%、120%對掛籃結(jié)構(gòu)實施預(yù)壓。每次預(yù)壓時，當預(yù)壓加載到規(guī)定荷載后還應(yīng)保持約60 min，同時記錄預(yù)壓各觀測點的彈性值變化，確認最終變形量小于2 mm 后可停止預(yù)壓。除此之外，預(yù)壓期間，掛籃結(jié)構(gòu)中翼緣板、橫梁上的預(yù)壓監(jiān)測點不得小于3 m，并在預(yù)壓加載前，施工人員應(yīng)記錄初始高程H1，預(yù)壓后高程H2，計算其非彈性變形值A(chǔ)時，計算公式為A=H1-H2，隨后計算掛籃結(jié)構(gòu)預(yù)壓后的彈性變形值，計算公式為卸載后的高程H3減去預(yù)壓后的高程H2。

3.4 掛籃行走

掛籃行走施工中，該工序的質(zhì)量控制關(guān)鍵在于保證施工精度。（1）施工人員應(yīng)在橋梁工程鋼絞線、預(yù)應(yīng)力鋼筋全部張拉完畢并完成注漿后實測此時的梁體混凝土強度，確定梁體混凝土強度抵達設(shè)計值后，對掛籃前的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)進行脫模處理，隨后遷移掛籃。掛籃行走時可使用墊塊補充掛籃與橋面之間的孔隙，在此期間，拆除橋梁內(nèi)模板、外模板之間的螺栓后，掛籃會逐漸前傾，而掛籃反扣裝置則會緊扣在行走軌道上。（2）放松橫梁上的吊桿，將懸吊架上的吊帶拆除，確認掛籃外側(cè)滑動安全后可拆除剩余吊桿。掛籃行走過程中，掛籃移動速度不宜大于0.1 m/min，就位時中線偏差不應(yīng)大于5 mm，施工人員可配合電葫蘆牽引掛籃，將其移動到下一梁段。（3）掛籃行走屬于高空作業(yè)，應(yīng)提前布設(shè)各類安全防護設(shè)施，如臨邊防護欄桿、懸掛安全網(wǎng)等。

4 高速鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工的質(zhì)量控制對策

4.1 合理設(shè)置預(yù)留孔

為在高速鐵路橋梁工程中加強連續(xù)梁掛籃施工的質(zhì)量控制，施工人員還應(yīng)合理設(shè)置預(yù)留孔，做好掛籃安裝前的準備工作。具體來說，施工人員應(yīng)分別將預(yù)留孔布設(shè)在連續(xù)梁段的底板與頂板處，精確地控制預(yù)埋孔洞位置，使其能夠與梁體平面相互垂直。預(yù)留孔周圍可利用鋼筋綁扎的方式固定預(yù)埋件、預(yù)應(yīng)力管道。掛籃施工中的后錨預(yù)留孔同樣應(yīng)重點控制，必要時可用千斤頂調(diào)整橫梁位置上的掛籃預(yù)留孔，確保掛籃施工中錨桿使用的可靠性、牢固性。

4.2 加強橋梁線性控制

懸臂梁段澆筑前，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)和施工環(huán)境溫度、混凝土齡期和掛籃結(jié)構(gòu)類型和重量等技術(shù)參數(shù)進行線性控制。具體來說，連續(xù)梁懸澆施工中，橋梁線性控制尤為重要。施工人員應(yīng)結(jié)合連續(xù)梁的受力情況，科學地設(shè)置橋梁預(yù)拱度，確保連續(xù)梁體在掛籃施工中的受力符合橋梁設(shè)計線性。施工人員應(yīng)結(jié)合高速鐵路橋梁工程的實際工況，匯總其標高數(shù)據(jù)、掛籃模板安裝高程，隨后以此為基礎(chǔ)，分析橋梁施工中的撓度變化，針對性地控制連續(xù)梁段高程、中線等。

除此之外，高速鐵路橋梁工程連續(xù)梁的線性控制中，施工人員需在掛籃懸澆階段中依據(jù)橋梁邊墩控制點和梁體中心控制點加強梁軸線的控制。掛籃懸澆筑期間，懸澆節(jié)點的中心點可能會出現(xiàn)偏移風險，施工過程中技術(shù)人員還應(yīng)逐一檢查中心點，將其偏移誤差控制在合理范圍內(nèi)?？刂屏焊叱虝r，施工人員可直接借助水準點，控制掛籃懸澆區(qū)域的模板高程；用于控制高程的鋼筋立柱，應(yīng)在澆筑前布設(shè)在特定位置，立柱底部可使用底部模板作為支撐結(jié)構(gòu)。

4.3 優(yōu)化掛籃安裝施工設(shè)計

1）混凝土澆筑是連續(xù)梁掛籃施工質(zhì)量的控制難點，澆筑過程中施工人員應(yīng)嚴格把控混凝質(zhì)量，確保坍落度、含氣量等指標符合要求；澆筑過程中還應(yīng)結(jié)合掛籃施工設(shè)計方案，提前預(yù)埋掛籃組件，具體包括后錨預(yù)埋孔和后懸吊預(yù)埋孔，孔洞大小、豎直度應(yīng)符合掛籃拼裝要求。

2）掛籃安裝環(huán)節(jié)的澆筑施工中，施工人員應(yīng)先安裝鋼枕，鋼枕下方需要鋪筑水泥砂漿確保平整度，將鋼枕放置在掛籃行走軌道上后，利用垂直的預(yù)應(yīng)力筋固定鋼枕，并將掛籃的后鉤部位安裝在行走軌道上。吊裝桿件、后鉤部位安裝分別錨固在特定位置后，吊裝上橫梁，使用固定螺栓連接固定。

3）吊裝底部模板到連續(xù)梁橫梁結(jié)構(gòu)后，應(yīng)直接用豎向的吊帶將底部模板吊住，然后使用固定螺栓分別連接橫梁、縱梁模板。之后分別鋪裝底部模板，將模板標高調(diào)整到設(shè)計值，模板后方需要經(jīng)吊帶后和連續(xù)梁的混凝土梁固定。完成以上拼裝工序后，安裝掛籃行走所需的吊輪和走行梁，走行梁可直接用鋼絲繩吊裝在連續(xù)梁橫梁結(jié)構(gòu)上。

4）走行梁吊裝后，安裝連續(xù)梁內(nèi)模吊梁，該區(qū)域的梁體同樣需要與吊桿、懸吊帶連接，并拼裝鋼模板。完成掛籃結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)后，施工人員還應(yīng)通過壓載實驗計算掛籃各結(jié)構(gòu)的受力情況，為后續(xù)工作控制提供詳細的參考數(shù)據(jù)。

4.4 完善掛籃行走施工工序

移動掛籃結(jié)構(gòu)時，施工人員應(yīng)提前將行走軌道上的雜物清理掉，必要時可涂抹黃油，以此減小掛籃滑動時摩擦產(chǎn)生的阻力。掛籃行走期間，為確保掛籃結(jié)構(gòu)兩側(cè)行走的平穩(wěn)性，還應(yīng)利用水泥砂漿在軌道上找平，以此保障掛籃軌道銜接的可靠性。之后，施工人員可將掛籃下滑道頂面分為不同小格，使掛籃同步滑行，為保證其均衡性，可將軌道立柱間距保持在10 cm 以內(nèi)。移動掛籃時，若出現(xiàn)偏移情況，施工人員應(yīng)立即糾正。當掛籃結(jié)構(gòu)中的主桁縱梁體中的后錨梁移動到特定位置后，可使用錨固梁將其固定，并移動中橫梁和前橫梁。需要注意的是，掛籃前移時，相關(guān)人員應(yīng)重視施工安全，督促施工人員掛好千斤繩，同時在掛籃就位后及時安裝后錨設(shè)施，擰緊螺栓，使掛籃、連續(xù)梁結(jié)構(gòu)處于受力狀態(tài)，隨后施工人員可正式開展橋梁工程建設(shè)中的懸臂施工作業(yè)。

5 結(jié)語

綜上所述，在高鐵橋梁工程建設(shè)中，為保障連續(xù)梁橋的施工建設(shè)質(zhì)量，相關(guān)人員在應(yīng)用掛籃施工技術(shù)時，應(yīng)明確連續(xù)梁掛籃施工的技術(shù)要點，并在掛籃安裝、預(yù)壓、澆筑等環(huán)節(jié)準確地分析連續(xù)梁掛籃要求，有效控制各關(guān)鍵工序中的施工質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)人員還應(yīng)加強連續(xù)梁掛籃的質(zhì)量控制，持續(xù)優(yōu)化掛籃施工方案，突出掛籃施工在橋梁工程建設(shè)中的應(yīng)用價值，促進我國橋梁建造技術(shù)體系的進一步完善。