懸臂掛籃橋梁施工技術(shù)應(yīng)用

劉瓊

（江西交工礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，江西 南昌 330038）

1 懸臂掛籃施工技術(shù)概述

橋梁懸臂掛籃系統(tǒng)指橋梁懸臂灌注設(shè)備，主要包括桁架、錨固、模板、行走、懸吊等系統(tǒng)和張拉操作平臺(tái)。在施工過(guò)程中可將懸臂懸掛于懸臂梁上循環(huán)施工，即完成一段梁澆筑施工后，將預(yù)應(yīng)力錨固結(jié)構(gòu)和掛籃前移，繼續(xù)進(jìn)行下一梁段澆筑施工，最終完成梁段澆筑。其中，桁架是主要的承力結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要由三角形主桁架及前上橫梁組成，其桿件一般由型鋼焊接而成；模板系統(tǒng)由內(nèi)模、側(cè)模、底模組成，模板多采用鋼板，整個(gè)模板系統(tǒng)隨掛籃移動(dòng)；行走系統(tǒng)通常以軌道為滑板，通過(guò)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引設(shè)備，拖拽行車輪，并使掛籃系統(tǒng)前行移動(dòng)，保證掛籃通行順利，按移動(dòng)方式劃分，橋梁懸臂掛籃主要分為滑動(dòng)式、桁架式和斜拉式等。相較于其他施工系統(tǒng)，懸臂掛籃具有結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、拼制簡(jiǎn)單、無(wú)壓重等優(yōu)點(diǎn)，施工操作也更加便捷，全部工序均在掛籃上完成，能夠省去大型吊機(jī)等機(jī)械設(shè)備操作工序，且施工過(guò)程中受外界環(huán)境和不良地質(zhì)條件等因素的影響較小。在橋梁工程中應(yīng)用此技術(shù)，能顯著提升橋梁施工質(zhì)量，減少施工誤差。橋梁懸臂掛籃結(jié)構(gòu)具體見(jiàn)圖1。

圖1 橋梁懸臂掛籃示意圖

2 工程概況及施工方案

2.1 工程概況

某長(zhǎng)度為1.116km 的橋梁采用4×32m 簡(jiǎn)支梁+（54+3×76+58）m 連續(xù)剛構(gòu)+（120+2×156+120）m 連續(xù)剛構(gòu)+3×32m 簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)形式，橋梁寬44m，中央分隔帶寬10m，兩幅橋面分別寬17m。橋梁上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)剛構(gòu)，橋墩為雙薄板墩，柱式邊墩，箱梁為底寬和頂寬分別為8m 和16.5m 的單箱單室三向預(yù)應(yīng)力箱梁。該橋梁整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除簡(jiǎn)支梁外，還包括連續(xù)剛構(gòu)，對(duì)施工質(zhì)量有較高的要求。橋梁基礎(chǔ)為直徑2m 的挖孔樁，箱梁按三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)并以C50 混凝土澆筑，縱向預(yù)應(yīng)力錨具為OVM15-27 型。

2.2 施工方案

該橋梁懸臂掛籃施工流程主要為：掛籃前移—外模板就位—調(diào)整底模標(biāo)高，并綁扎底板和腹板鋼筋—預(yù)應(yīng)力管道安裝—內(nèi)模及端模拼裝就位，頂板鋼筋綁扎，預(yù)應(yīng)力管道安裝—混凝土澆筑并養(yǎng)護(hù)、鑿毛梁端面混凝土—預(yù)應(yīng)力張拉，孔道壓漿并解除約束前移掛籃。該橋梁懸臂掛籃的荷載主要取決于懸臂澆筑最大分段長(zhǎng)度，懸臂掛籃橫斷面布置形式主要由橋梁寬度及箱梁截面形式?jīng)Q定。當(dāng)橋梁橫斷面為單箱時(shí)，全斷面用一個(gè)掛籃施工；當(dāng)橋梁橫斷面為多箱時(shí)，應(yīng)采用多個(gè)掛籃同時(shí)施工。在該橋梁懸臂掛籃的荷載設(shè)計(jì)中，應(yīng)先計(jì)算內(nèi)模、側(cè)模、底模、端模等模板的重量，確定出模板重量、油泵、千斤頂、混凝土重力、掛籃結(jié)構(gòu)自重后，詳細(xì)計(jì)算掛籃荷載。設(shè)計(jì)掛籃底模架時(shí)，其結(jié)構(gòu)振動(dòng)力按照振動(dòng)器結(jié)構(gòu)自重的4 倍確定，施工人員荷載按照2kPa 確定。該橋梁懸臂掛籃底模平臺(tái)前后下橫梁為其主要受力結(jié)構(gòu)，錨桿在施工時(shí)主要錨固于澆筑完成的箱梁節(jié)段上，故僅需施加5～10t 預(yù)應(yīng)力即能拉緊錨桿。后下橫梁未發(fā)生較大變形，故可不設(shè)置測(cè)點(diǎn)；但縱梁和前下橫梁為簡(jiǎn)易梁且撓度變化大，為便于測(cè)量，應(yīng)在測(cè)點(diǎn)處布置剛性豎測(cè)桿，桿頭應(yīng)超出水箱頂面，以更好地反映縱梁跨中及前橫梁可能的彈性變形。圖2為掛籃加載試驗(yàn)主構(gòu)架安裝示意圖。

圖2 掛籃加載試驗(yàn)主構(gòu)架安裝示意圖

3 懸臂掛籃施工

3.1 掛籃制作及吊裝

在橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)0和1橋墩上進(jìn)行掛籃制作和拼裝，安裝次序?yàn)椋褐鞒兄丶堋^固—懸掛—底模架—側(cè)模、內(nèi)模、端?！獜埨┕て脚_(tái)。其中，模板和主承重架是懸臂掛籃最關(guān)鍵的受力結(jié)構(gòu)，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求加工制作。為保證掛籃施工的安全性，還必須進(jìn)行錨固精軋螺紋鋼吊桿試驗(yàn)，在進(jìn)行墩頂掛籃拼裝前，先完成墩頂葉梁段施工，按設(shè)計(jì)對(duì)稱拼裝墩頂掛籃。完成懸臂掛籃安裝后，還應(yīng)增設(shè)隔離防護(hù)設(shè)施，避免物體墜落傷人，待懸臂掛籃完全封閉后，還要在其上下層增設(shè)專用扶梯，施工現(xiàn)場(chǎng)圖見(jiàn)圖3。

圖3 施工現(xiàn)場(chǎng)圖

3.2 混凝土澆筑

橋梁懸臂掛籃施工的核心環(huán)節(jié)是混凝土澆筑，根據(jù)相關(guān)工程實(shí)踐，混凝土澆筑施工質(zhì)量直接關(guān)系橋梁施工安全和效率。該橋梁跨度大，混凝土澆筑施工存在一定的難度，為保證澆筑施工質(zhì)量，必須加強(qiáng)對(duì)以下環(huán)節(jié)的控制：

第一，在懸臂掛籃混凝土澆筑施工前全面檢驗(yàn)鋼筋、錨桿、預(yù)埋件等材料，并根據(jù)各種材料的性能、質(zhì)量、安放位置等確定澆筑施工方案。該橋梁工程懸臂掛籃混凝土澆筑采用泵送施工方式，應(yīng)考慮溫度變化、泵送運(yùn)輸速度和距離等因素對(duì)施工效果的影響，并實(shí)時(shí)調(diào)控澆筑速度和施工流程。

第二，鋼筋混凝土是橋梁的主要支撐結(jié)構(gòu)，為保證澆筑質(zhì)量，澆筑前必須全面檢查和校驗(yàn)鋼筋綁扎質(zhì)量、錨頭數(shù)量、鋼筋布設(shè)情況等，保證各項(xiàng)參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求。

第三，該橋梁的混凝土澆筑量大，必須分層澆筑（見(jiàn)圖4），在澆筑施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土澆筑層數(shù)及厚度、澆筑次數(shù)、澆筑方法等方面的控制，還應(yīng)確保澆筑過(guò)程的連續(xù)性，應(yīng)將下層已澆筑層和上層待澆筑層的澆筑時(shí)間間隔嚴(yán)格控制在0.5h 以內(nèi)。

圖4 混凝土分層澆筑簡(jiǎn)圖

第四，必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇晴朗、無(wú)風(fēng)、干燥的天氣進(jìn)行澆筑施工，施工期間還要詳細(xì)觀測(cè)和記錄環(huán)境溫濕度、混凝土實(shí)際供應(yīng)情況等，為澆筑效果評(píng)價(jià)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

第五，為避免澆筑過(guò)程中管道上浮，必須保證鋼筋網(wǎng)連接緊固，并嚴(yán)格控制牽拉力，防止出現(xiàn)漏漿和裂縫問(wèn)題。

第六，在橋梁懸臂掛籃施工中，混凝土澆筑工期通常為6～10 天，結(jié)束后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

在橋梁懸臂掛籃施工過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)注漿過(guò)程的控制，在注漿前進(jìn)行漿液成分及強(qiáng)度試驗(yàn)，保證其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該橋梁的橫截面較大，出于澆筑施工質(zhì)量方面的考慮，在水泥漿液中按設(shè)計(jì)比摻加細(xì)砂，并禁止攪拌漿液；同時(shí)定期觀測(cè)掛籃位置，防止其發(fā)生變形和位移。

3.3 掛籃預(yù)壓

在橋梁懸臂掛籃施工中，為保證施工質(zhì)量，應(yīng)在掛籃前進(jìn)行橋梁主桁架預(yù)壓試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果獲取主桁架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要參數(shù)，指導(dǎo)懸臂掛籃施工，并預(yù)防主桁架變形。在懸臂掛籃安裝結(jié)束后，還應(yīng)再次進(jìn)行預(yù)壓荷載試驗(yàn)，確定懸臂掛籃能夠承受的最大荷載值，并檢驗(yàn)掛籃結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性能，避免掛籃變形，在掛籃預(yù)壓荷載試驗(yàn)中其試驗(yàn)載荷量必須為梁段最大載荷量的1～1.5 倍。預(yù)壓荷載試驗(yàn)結(jié)果顯示，該橋梁最大梁段荷載量為3.6m/1985kN，掛籃利用系數(shù)達(dá)0.98。

3.4 合龍張壓及體系轉(zhuǎn)換

該橋梁邊跨及中跨合龍段均采用懸吊支架施工法，合龍段外側(cè)模及底模采用掛籃鋼模板，內(nèi)模為自制模板。在懸吊支架施工過(guò)程中，將懸臂掛籃底籃整體移動(dòng)至合龍段另一懸臂段，將精軋螺紋鋼整體穿入懸臂段預(yù)留孔，起吊懸臂掛籃底籃及內(nèi)外行走梁后，根據(jù)實(shí)際情況，將掛籃前吊桿拆除，并將臨時(shí)剛性連接結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力臨時(shí)索安裝在合龍段，并鎖定梁體合龍，澆筑微膨脹混凝土，待混凝土齡期和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，穿入預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，并利用錨具錨固預(yù)應(yīng)力筋。

合龍段微膨脹混凝土澆筑施工必須安排在一天內(nèi)環(huán)境溫度最低的時(shí)段，按照設(shè)計(jì)要求，該橋梁工程在凌晨5:00～6:00 期間進(jìn)行澆筑施工，澆筑后環(huán)境溫度逐漸升高。為保證合龍段施工質(zhì)量，不僅嚴(yán)格控制合龍鎖定時(shí)間，還按照鋼板預(yù)埋—槽鋼連接—鋼筋預(yù)埋的次序進(jìn)行勁性骨架支撐施工，并將連接槽鋼合理設(shè)置在預(yù)埋板間。

該橋梁懸臂澆筑施工過(guò)程中主要應(yīng)用臨時(shí)固結(jié)措施，墩梁由此成為臨時(shí)T 形結(jié)構(gòu)，同時(shí)，待混凝土澆筑施工至合龍段時(shí)，按設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)換合龍?bào)w系。具體而言，待合龍段混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，結(jié)束后開(kāi)鑿出臨時(shí)固結(jié)結(jié)構(gòu)，并完成合龍?bào)w系轉(zhuǎn)換，拆除剩余掛籃。為保證施工質(zhì)量，在連續(xù)多跨橋梁合龍段施工中，必須嚴(yán)格按照邊跨—次邊跨—中跨的次序轉(zhuǎn)換施工；在中跨合龍段施工中，為避免溫度變化引發(fā)其產(chǎn)生較大位移變形，必須增大壓力，并加強(qiáng)對(duì)設(shè)施及施工過(guò)程的管控。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在橋梁工程中，懸臂掛籃施工技術(shù)有顯著的優(yōu)勢(shì)，既有助于打破施工跨度的限制，又能縮短工期、簡(jiǎn)化施工過(guò)程、降低工程造價(jià)，并且能保證橋梁施工全過(guò)程的安全性及穩(wěn)定性，將之合理應(yīng)用于橋梁工程，有助于提高橋梁建設(shè)質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展。