橋梁工程懸臂前支點(diǎn)掛籃施工技術(shù)

吳悅

（承德市雙灤區(qū)交通運(yùn)輸局，河北 承德 067000）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁工程項(xiàng)目日益增多，大跨徑橋梁越來(lái)越常見，施工難度和施工質(zhì)量要求也越來(lái)越高。在澆筑較大跨徑的懸臂梁橋時(shí)，當(dāng)無(wú)法采用滿堂支架時(shí)，可采用吊籃方法，分節(jié)懸臂作業(yè)。按懸吊支點(diǎn)位置不同分后支點(diǎn)掛籃和前支點(diǎn)掛籃，前支點(diǎn)掛籃適用于寬主梁，長(zhǎng)節(jié)段，大噸位，單索面斜拉橋等復(fù)雜要求的橋梁工程施工中，對(duì)于推動(dòng)橋梁工程的發(fā)展具有重要的作用。

1 工程概況

某橋梁工程位于河北省境內(nèi)，大橋?yàn)楠?dú)塔斜拉橋，為塔梁固結(jié)體系，大橋總長(zhǎng)324m，其中主跨長(zhǎng)218m。主梁采用C50混凝土，采用π形雙肋斷面，橋梁頂面寬25.5m，底面寬19.5m。橋梁頂面橫坡為2%，肋板處梁高2.2m，肋板寬2.0m，中心梁高2.375m，主梁頂板厚30cm，塔梁固結(jié)。拉索錨固于主肋底部。除主梁的0號(hào)塊節(jié)段、邊跨和中跨合龍段采用支架現(xiàn)澆外，其余梁段均采用前支點(diǎn)掛籃澆筑，梁節(jié)段長(zhǎng)8m，最大節(jié)段重量為10163kN。

2 前支點(diǎn)掛籃組成及受力特點(diǎn)

2.1 牽索掛籃技術(shù)指標(biāo)

最小承載力應(yīng)大于10163kN，掛籃自重及施工荷載總和不大于4360kN，系數(shù)值0.429，符合規(guī)范規(guī)定的不宜大于0.5這一要求。

2.2 前支點(diǎn)掛籃構(gòu)造受力點(diǎn)布置及受力特點(diǎn)

掛籃共設(shè)3個(gè)支點(diǎn)，其中后支點(diǎn)為兩組可以更換的滑輪，錨固在后梁段上。前支點(diǎn)是斜拉索通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)錨座錨固在掛籃主縱梁前端弧形槽內(nèi)。掛籃中支點(diǎn)利用掛籃兩側(cè)的C形掛鉤和?40精軋螺紋鋼支撐在當(dāng)前已澆筑梁段上，掛籃的全部重力由主梁兩側(cè)的C形掛鉤懸吊，利用已安裝的斜拉索在掛籃前支點(diǎn)位置作為牽引索，在已澆筑的梁板底部錨固掛籃的后支點(diǎn)，相對(duì)于后支點(diǎn)掛籃，其受力簡(jiǎn)單，具有更大的承載力。

2.3 前支點(diǎn)掛籃組成部分

掛籃主要分為承重系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、行走系統(tǒng)四大部分。其中承重系統(tǒng)包括主縱梁、橫梁等鋼結(jié)構(gòu)桁架系統(tǒng)，懸掛系統(tǒng)包括C形掛鉤、后支點(diǎn)錨固裝置、索力轉(zhuǎn)換裝置、止推裝置、微調(diào)裝置等幾部分，行走系統(tǒng)包括行走裝置和后反頂裝置；模板系統(tǒng)包括模板、支架以及升降裝置。

3 前支點(diǎn)掛籃的荷載計(jì)算分析

3.1 荷載類型

梁段荷載一般按最重節(jié)段考慮、施工機(jī)具及人群荷載取2.5kN/m2、掛籃自重、風(fēng)荷載由當(dāng)?shù)貧庀筚Y料提供、混凝土偏載、沖擊荷載結(jié)合實(shí)際情況考慮。

3.2 荷載組合類型

荷載組合類型分為以下五種：①梁段荷載+動(dòng)力附加荷載+掛籃自重+施工荷載；②梁段荷載+掛籃自重+混凝土偏載+施工荷載；③梁段荷載+掛籃自重+風(fēng)載；④梁段荷載+掛籃自重+施工荷載；⑤掛籃自重+沖擊附加荷載+風(fēng)載。

3.3 計(jì)算內(nèi)容

荷載組合1～3用于掛籃承重系統(tǒng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算；荷載組合4用于掛籃剛度計(jì)算；荷載組合5用于掛籃行走驗(yàn)算。

4 前支點(diǎn)掛籃拼裝及調(diào)整

該橋梁工程懸臂前支點(diǎn)掛籃拼裝及調(diào)整在0#塊澆筑及張拉完成之后分五步進(jìn)行。

第一步：拼搭1#塊支架。待0#塊澆筑張拉完成后，利用塔柱前后兩側(cè)的支棧橋插打1#塊鋼管樁支架，利用已搭設(shè)鋼管支架安裝掛籃拼裝需要的2根懸臂大梁及橫梁，掛籃主梁分3個(gè)節(jié)段，可以利用50t的履帶吊車吊裝到位，邊吊裝邊拼裝。

第二步：澆筑1#塊混凝土。在拼裝完成的掛籃主梁上，安裝1#塊兩側(cè)的模板以及綁扎鋼筋，預(yù)壓后對(duì)稱澆筑混凝土。

第三步：體系轉(zhuǎn)換。當(dāng)1#節(jié)塊混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，安裝1#節(jié)塊斜拉索并張拉至設(shè)計(jì)索力，完成體系轉(zhuǎn)換。

第四步：拼裝掛籃。在1#塊上拼裝掛籃所有構(gòu)件，包括：掛籃后錨系統(tǒng)、模板系梁、鋼結(jié)構(gòu)桁架支撐體系、后支點(diǎn)滑輪系統(tǒng)。利用前支點(diǎn)掛籃自帶的16根40精軋螺紋鋼把掛籃主梁拉起來(lái)就位，然后利用120型塔吊和50t的履帶吊車配合安裝C形掛鉤，滿足安全起吊要求。

第五步：模板安裝。主梁模板的頂?？刹捎弥衲z板，底模板、側(cè)模、端模采用鋼模，模板體系滿足主梁加厚段、標(biāo)準(zhǔn)段、漸變段的施工要求。模板體系包括模板與支撐支架，施工采用與掛籃底平臺(tái)整體起落。即掛籃底平臺(tái)提升到位后其底模、頂模、側(cè)模（附于內(nèi)、外撐架）隨之到位，后利用模板撐腳、掛籃吊帶進(jìn)行微調(diào)。待底模、頂模完全就位后，頂升、平移橫隔墻內(nèi)側(cè)模、梁肋側(cè)模使其就位。進(jìn)行鋼筋綁扎、波紋管安裝，合格后再進(jìn)行橫隔墻外側(cè)模、頂模、端模的拼裝，預(yù)留鋼筋孔及預(yù)應(yīng)力端口，安裝位置準(zhǔn)確。

5 前支點(diǎn)掛籃施工要點(diǎn)

5.1 前支點(diǎn)掛籃行走

掛籃行走系統(tǒng)全靠千斤頂頂進(jìn)，掛籃行走時(shí)需要把掛籃整體降低1.2m，使得掛籃通過(guò)C形掛鉤和后滑道受力，利用YC-75千斤頂頂推主掛鉤，移動(dòng)掛籃到位，這樣掛籃橫梁才能穿越拉索橫梁。對(duì)于掛籃后錨行走支點(diǎn)，必須采用雙輪交替跨越主梁錨固根部。待掛籃完全行走到2#節(jié)塊位置時(shí)，利用千斤頂把掛籃拉起就位和掛2#索，掛籃行走完畢后，掛籃提升并微調(diào)至設(shè)計(jì)位置，然后在掛籃上進(jìn)行作業(yè)施工。

5.2 前支點(diǎn)掛籃預(yù)壓試驗(yàn)

5.2.1 預(yù)壓試驗(yàn)的目的

前支點(diǎn)掛籃設(shè)計(jì)是一項(xiàng)大型臨時(shí)支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，作為主梁施工的主要工作平臺(tái)，其計(jì)算極為復(fù)雜。對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)是對(duì)掛籃主縱梁、中前橫梁、剪力鍵、C形掛鉤、中后錨固點(diǎn)位置的構(gòu)件、上下弦桿的剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，保證掛籃安全。

5.2.2 預(yù)壓試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)檢測(cè)獲得掛籃主梁、橫梁、C形掛鉤等關(guān)鍵部位的最大應(yīng)力，找出需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理部位，確保掛籃受力安全。測(cè)出掛籃主梁、橫梁、C形掛鉤等主要部位的變形，為實(shí)際橋梁施工監(jiān)控和立模標(biāo)高提供數(shù)據(jù)；通過(guò)掛籃C形掛鉤下落試驗(yàn)，找到最佳落梁方法；通過(guò)預(yù)壓可得到掛籃預(yù)拱度值。

5.2.3 預(yù)壓試驗(yàn)方法

該項(xiàng)目采用堆載沙袋預(yù)壓：根據(jù)塊段最大重量、施工荷載等，以施工過(guò)程中承受最大索力的拉索為標(biāo)準(zhǔn)，兩側(cè)掛籃同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行堆載。堆載預(yù)壓分為4級(jí)加載，即按照底板重量、腹板重量、頂板重量和箱梁1.3倍總重逐次堆載。

5.3 索力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)建

5.3.1 索力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成

體系轉(zhuǎn)換系統(tǒng)也稱掛索系統(tǒng)，一般由拉索錨頭、張拉桿、轉(zhuǎn)動(dòng)錨座及千斤頂組成。

5.3.2 索力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)功能

索力轉(zhuǎn)換裝置是由拉索錨頭和轉(zhuǎn)動(dòng)錨座組成，斜拉索錨頭與掛籃前端的轉(zhuǎn)動(dòng)錨座連接起來(lái)形成前錨固點(diǎn)，與后錨點(diǎn)一起使掛籃主梁形成簡(jiǎn)支受力；在懸澆過(guò)程中，可多次張拉實(shí)現(xiàn)對(duì)澆筑塊段標(biāo)高的調(diào)整，并在澆筑完成且塊段達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，通過(guò)上拉索錨頭，將斜拉索與掛籃分開，通過(guò)張拉讓拉索懸吊起塊段。

5.3.3 索力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)工作原理

轉(zhuǎn)動(dòng)錨座位于掛籃縱梁前端弧形的錨固滑槽內(nèi)，拉桿連接千斤頂、轉(zhuǎn)動(dòng)錨座和拉索錨頭，掛籃通過(guò)拉索由千斤頂將轉(zhuǎn)動(dòng)錨座按設(shè)計(jì)標(biāo)高錨固在主梁的圓弧端。綁扎鋼筋、澆筑混凝土，當(dāng)混凝土澆筑至塊段一半時(shí)，檢查后錨，參照監(jiān)控單位提供索力由千斤頂張拉調(diào)整掛籃標(biāo)高，然后澆筑完梁段混凝土。待塊段混凝土澆筑完成時(shí)，檢查后錨，參照監(jiān)控單位提供索力進(jìn)行斜拉索索力的調(diào)整。待塊段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉主梁縱向預(yù)應(yīng)力、橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋以及橋面精軋螺紋鋼筋，將拉索由錨固于掛籃前端的轉(zhuǎn)換錨座轉(zhuǎn)換到梁端拉索錨頭，讓掛籃直接由中后支點(diǎn)錨固裝置支撐于已澆筑的主梁上，再由塔端千斤頂張拉至設(shè)計(jì)索力。

5.3.4 定制轉(zhuǎn)動(dòng)錨座

該橋梁工程斜拉索為扇形，每一根索與梁的水平夾角隨著與塔距離增大而減小，所以每個(gè)塊段的斜拉索與前支點(diǎn)掛籃的連接角度需要能夠調(diào)整。為了滿足要求，專門根據(jù)每個(gè)塊段的斜拉索夾角加工度數(shù)不同的弧形錨座與主梁連接。

5.4 錨固系統(tǒng)構(gòu)建

錨固系統(tǒng)由后錨點(diǎn)和C形掛梁組成。掛籃的后錨點(diǎn)位于塊段的尾部，是用f32mm的精軋螺紋鋼由預(yù)留孔將掛籃主梁錨固在已澆筑塊段上，并通過(guò)千斤頂進(jìn)行上下調(diào)節(jié)。C形掛梁采用Q345B，厚度為16mm鋼板拼焊，上端掛在已澆梁段前端1.48m處，與后支點(diǎn)距離8m，下端與掛籃縱梁相連，通過(guò)千斤頂調(diào)整掛籃位置。后錨點(diǎn)固定在梁頂面的轉(zhuǎn)鉸座上，液壓千斤頂可以調(diào)整后錨點(diǎn)對(duì)梁底的頂力，通過(guò)調(diào)整后錨點(diǎn)的頂力和牽掛拉索的受力，及時(shí)根據(jù)施工要求調(diào)節(jié)掛籃前端的標(biāo)高，確保掛籃標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

5.5 止推裝置設(shè)置

由于斜拉索產(chǎn)生的水平分力會(huì)引起掛籃發(fā)生縱向位移，因此在每個(gè)塊段上安裝止推座，同樣掛籃上相對(duì)應(yīng)的位置也要安裝止推裝置，通過(guò)塊段主梁上的止推座和掛籃對(duì)應(yīng)位置的止推座，避免掛籃發(fā)生縱向水平移動(dòng)。

5.6 標(biāo)準(zhǔn)梁段掛籃施工

標(biāo)準(zhǔn)梁段掛籃施工流程如下：掛籃前移→掛籃錨固就位→安裝塊段模板→安裝轉(zhuǎn)動(dòng)錨座→斜拉索套筒定位和固定→斜拉索第一次張拉→綁扎鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道→塊段混凝土澆筑50%→第二次張拉拉索→塊段混凝土澆筑100%→第三次張拉拉索→混凝土養(yǎng)生后主梁縱、橫向預(yù)應(yīng)力及面板精軋螺紋鋼張拉→第四次張拉斜拉索→拆?！?、前移掛籃。

5.7 主梁施工控制

5.7.1 質(zhì)量控制

對(duì)于主梁施工控制主要包括線形控制和混凝土澆筑控制兩方面。對(duì)于線形控制，對(duì)主梁線形通過(guò)標(biāo)高和索力進(jìn)行雙控，即混凝土澆筑前掛籃高程、混凝土澆筑一半時(shí)掛籃高程、混凝土澆筑完成后的高程及體系轉(zhuǎn)換完掛籃下降后橋面高程四個(gè)階段監(jiān)控，由專門的監(jiān)控量測(cè)單位實(shí)施。

對(duì)于混凝土澆筑控制，在混凝土澆筑前，應(yīng)對(duì)模板、鋼筋、預(yù)埋件、錨具、管道等進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收。塊段混凝土灌注自兩端向中線對(duì)稱灌注，以避免發(fā)生不均勻沉降，梁體產(chǎn)生裂紋，同時(shí)兩側(cè)掛籃要同時(shí)對(duì)稱澆筑。

5.7.2 安全控制

兩側(cè)掛籃的橋面施工荷載要對(duì)稱堆放，同時(shí)應(yīng)確保每個(gè)節(jié)段混凝土重量與計(jì)算的重量差控制在2%以內(nèi)，主梁施工過(guò)程中兩側(cè)掛籃混凝土澆筑總重量差不得超過(guò)20t，混凝土澆筑時(shí)上下游兩側(cè)混凝土澆筑重量差不得超過(guò)7.5t。主梁掛籃施工要預(yù)防高空墜落。支架拼裝時(shí)不得隨意擴(kuò)孔處，對(duì)無(wú)法安裝的部位請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)人員解決。預(yù)應(yīng)力張拉前，要搭好張拉平臺(tái)及平臺(tái)防護(hù)設(shè)施。預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，注意張拉工人不要站在張拉頂?shù)暮竺?，以防張拉斷絲造成事故。在掛籃走行時(shí)，注意檢查起落時(shí)各個(gè)吊點(diǎn)的工作狀況，絕不允許隨意切割掛籃上的受力設(shè)施，必要時(shí)由設(shè)計(jì)人員解決。

5.8 前支點(diǎn)掛籃拆除

通過(guò)在梁頂面安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)和棧橋上的汽車吊來(lái)拆除，順序?yàn)椋簰旎@下落→拆除外側(cè)模→拆除內(nèi)模、行走梁→拆除底?！鸬鯍旎@橫梁→拆吊掛籃主梁。

6 結(jié)語(yǔ)

前支點(diǎn)掛籃在斜拉橋主梁懸臂澆筑應(yīng)用較為廣泛，充分利用主塔斜拉索懸吊功能，使掛籃形成簡(jiǎn)支梁受力狀態(tài)，這種受力狀態(tài)極大地提高了掛籃承重能力，加長(zhǎng)了塊段懸澆長(zhǎng)度，大大加快了施工進(jìn)度。但與后支點(diǎn)掛籃相比較也有明顯的缺點(diǎn)，需要多次調(diào)整索力，主梁錨座的套管定位難度較大，工藝復(fù)雜，提升了施工難度。但該橋梁工程主梁懸臂通過(guò)采用前支點(diǎn)掛籃施工，施工過(guò)程中未出現(xiàn)安全事故，質(zhì)量驗(yàn)收合格，提高了施工速度，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。