橋梁施工中掛籃懸澆施工應(yīng)用技術(shù)研究

萬(wàn)加根

（江西省公路橋梁工程有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

如今，橋梁在公路工程中的占比越來越高，掛籃懸臂澆筑憑借施工簡(jiǎn)單、速度快、安全性好和適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)逐漸得到廣泛應(yīng)用。作為一項(xiàng)復(fù)雜的施工工序，為了保證掛籃懸臂澆筑的施工質(zhì)量，有必要結(jié)合工程的實(shí)際情況，對(duì)具體的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行深入分析與探討。

1 工程概況

某連續(xù)梁橋起點(diǎn)樁號(hào)為CJDK36+037.230，終點(diǎn)樁號(hào)為CJDK36+328.130，跨徑布置為80.6m+128m+80.6m，總長(zhǎng)約291.1m。箱梁的頂、底部寬度分別為12.0m 和7.0m，整橋共有59 個(gè)梁段。其中，0#塊的長(zhǎng)度為18m，合龍段的長(zhǎng)度為2m，除邊跨直線段的長(zhǎng)度為16.45m 以外，其他一般梁段的長(zhǎng)度都在2.0～3.5m范圍內(nèi)。以下結(jié)合該連續(xù)橋梁的實(shí)際情況，對(duì)其掛籃懸臂澆筑施工進(jìn)行深入分析。

2 施工工藝流程

該橋梁懸臂澆筑施工需按照以下工藝流程：施工準(zhǔn)備工作—搭設(shè)墩身旁托架與支架—0#塊施工—掛籃設(shè)計(jì)與安裝—梁段懸臂澆筑與邊跨現(xiàn)澆—邊跨合龍施工—中跨合龍施工—體系轉(zhuǎn)換。在實(shí)際施工中，0#塊施工與掛籃懸臂澆筑是兩個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。0#塊施工需按照以下工藝流程進(jìn)行：施工準(zhǔn)備—施工方案審批—支架設(shè)計(jì)與安裝—支架預(yù)加載—底模與側(cè)模安裝—鋼筋與鋼絞線加工—底板與腹板鋼筋安裝—波紋管安裝—內(nèi)模安裝—頂板鋼筋安裝—混凝土澆筑—混凝土養(yǎng)護(hù)—穿預(yù)應(yīng)力鋼絞線—張拉設(shè)備標(biāo)定—預(yù)應(yīng)力張拉—預(yù)應(yīng)力孔道壓漿—封錨—拆模。掛籃懸臂澆筑按照以下工藝流程：施工準(zhǔn)備—掛籃設(shè)計(jì)與安裝—掛籃預(yù)加載—安裝模板—底板與腹板鋼筋安裝—波紋管安裝—內(nèi)模安裝—頂板鋼筋安裝—混凝土澆筑—混凝土養(yǎng)護(hù)—穿預(yù)應(yīng)力鋼絞線—預(yù)應(yīng)力張拉—預(yù)應(yīng)力孔道壓漿與封錨—橋面接長(zhǎng)—掛籃前移—錨固—循環(huán)向前澆筑下一梁段[1]。

3 施工工藝方法

3.1 支架搭設(shè)和預(yù)壓

按照以上施工工藝流程，0#塊澆筑施工前應(yīng)先搭設(shè)穩(wěn)固的支架。采用縱梁支撐模板自身的重量以及各類施工荷載，并采用橫梁為縱梁提供可靠的支撐。縱梁所受的所有荷載均在橫梁的作用下傳遞至立桿，使承臺(tái)承受上部的所有荷載。在承臺(tái)中，需預(yù)設(shè)精軋螺紋鋼筋，用于0#塊的預(yù)壓，并在鋼管柱下設(shè)置鋼板與普通精軋螺紋鋼筋。最后，在墩柱埋設(shè)精軋螺紋鋼筋孔道[2]。將支架搭設(shè)并預(yù)壓完成后，方可開始后續(xù)掛籃施工，可靠的支架能為后續(xù)作業(yè)提供良好的支撐平臺(tái)。

3.2 掛籃制安

掛籃在懸臂澆筑施工中是主要的結(jié)構(gòu)部分，掛籃制安能否達(dá)到要求決定了施工質(zhì)量與安全。該橋梁采用的是三角形掛籃，主要由以下部分構(gòu)成：主桁架、模板部分、懸吊部分、錨固部分與走行部分。主桁架系統(tǒng)包括三角形主桁架與橫向聯(lián)結(jié)系，是掛籃整體的主要受力部分。桁架前節(jié)點(diǎn)之間的距離為4.0m，后節(jié)點(diǎn)之間的距離為4.5m，桁架中心之間的距離為6.36m。外挑架與水平桿均采用槽鋼通過焊接而成，桁架的橫向聯(lián)結(jié)系安裝在豎桿上，使桁架橫向始終保持穩(wěn)定。底模板為大塊鋼模，縱梁為槽鋼與工字鋼，橫梁為H 型鋼，前、后兩個(gè)橫梁的中心點(diǎn)之間的距離為4.7m，橫、縱梁之間采用螺栓相連。由于受到縱向力筋的干擾和限制，中、邊跨需分別配置底模平臺(tái)。梁體外側(cè)模板的長(zhǎng)度為3.8m，內(nèi)模結(jié)構(gòu)為抽屜式，借助手拉葫蘆完成整體滑移。懸吊部分主要用于對(duì)內(nèi)外側(cè)模和底模進(jìn)行懸吊。為防止吊桿受到彎曲次應(yīng)力的作用而發(fā)生變形，需要對(duì)走行梁與其前吊點(diǎn)進(jìn)行銷接。三角形掛籃具有以下技術(shù)特點(diǎn)：整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，受力清晰，自重輕但剛度大，安裝和施工都比較方便。外模為大塊鋼模，能有效保證整個(gè)箱梁的外觀質(zhì)量，通過千斤頂牽引實(shí)現(xiàn)走行，能良好地保證平穩(wěn)性與安全性。掛籃安裝需要在0#塊預(yù)應(yīng)力施工結(jié)束后進(jìn)行，先將滑移軌道安裝到位，在豎向預(yù)應(yīng)力筋的作用下使滑軌達(dá)到錨固，再吊裝主桁架使其與滑軌錨固，在左右兩側(cè)分別使用型鋼進(jìn)行支撐，適當(dāng)調(diào)整桁架之間的距離，為前模梁的吊裝創(chuàng)造便利條件，然后安裝吊帶與橫梁，鋪設(shè)底?？v梁及橫梁底模板。0#塊施工完成后，借助掛籃的外模進(jìn)行解體，并吊運(yùn)至下一段梁體的底模外側(cè)，將其支撐牢固后，安裝外側(cè)模板吊梁與吊桿懸吊外模。在安裝過程中，掛籃必須對(duì)稱拼裝，將誤差控制在5t 之內(nèi)。將所有構(gòu)件安裝到位后，做好掛籃檢查與調(diào)試，尤其是外模板位置必須進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)核，一旦發(fā)現(xiàn)問題必須立即處理。經(jīng)檢查確認(rèn)掛籃的各部件都能滿足設(shè)計(jì)要求后，方可投入使用[3]。

3.3 模板安裝

模板包括三個(gè)組成部分，分別為面板、橫縱肋與支架，用于承受澆筑部分的重量與施加的側(cè)壓力，以及施工和自然荷載。模板除了控制梁體結(jié)構(gòu)尺寸的精度與澆筑的施工質(zhì)量外，還會(huì)影響到施工安全，因此必須引起作業(yè)人員的高度重視。該工程模板主要使用定型鋼模，施工需嚴(yán)格按照以下工藝流程：支架拼裝與底模安裝—外側(cè)模吊裝與鋼筋網(wǎng)片搭設(shè)—豎向力筋與管道安裝—縱向管道安裝—內(nèi)側(cè)模安裝—頂板鋼筋綁扎—預(yù)留頂板橫縱管道安裝—搭設(shè)澆筑用臨時(shí)操作平臺(tái)—混凝土澆筑施工與養(yǎng)護(hù)—拆?！╊A(yù)應(yīng)力鋼絞線—預(yù)應(yīng)力施工—壓漿—封錨[4]。

3.4 鋼筋綁扎與孔道布置

該工程施工所用的預(yù)應(yīng)力筋都在指定的制作場(chǎng)中加工制作，借助細(xì)鋼絲綁扎完成后做好編號(hào)，再由人工將其運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備安裝。安裝之前，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求放樣，將誤差控制在允許范圍內(nèi)。在管道預(yù)埋的過程中，要注意保持進(jìn)出漿口暢通。鋼筋焊接時(shí)，為避免溫度劇烈變化導(dǎo)致鋼筋翹曲變形，或在焊縫中產(chǎn)生明顯的收縮應(yīng)力，必須采取合理可行的焊接方法。采用雙面焊縫能使變形保持均勻和對(duì)稱，如果只能采用單面焊縫，則需要在和骨架平面成90°的方向上預(yù)留一定拱度[5]。施焊應(yīng)按照先點(diǎn)焊再跳焊的原則進(jìn)行，同時(shí)在跳焊時(shí)進(jìn)行分段和分層。一般從骨架中心開始向兩端按照對(duì)稱原則錯(cuò)開焊接，先焊接上部再焊接下部，但所有焊縫都要做到一次性焊接完成。若在同一部位存在多層鋼筋需要焊接，則焊縫之間要相互錯(cuò)開。若多層鋼筋的直徑存在顯著差異，則應(yīng)先對(duì)直徑相同的進(jìn)行焊接，再焊接其他鋼筋。在安裝鋼筋的過程中，應(yīng)確保安裝位置準(zhǔn)確無誤，并在鋼筋下部墊設(shè)混凝土塊，同時(shí)對(duì)埋設(shè)于墊塊內(nèi)部的鐵絲和鋼筋實(shí)施綁扎，確保模板和鋼筋間有厚度符合要求的保護(hù)層。另外，鋼筋和模板側(cè)面、相同水平高度范圍內(nèi)兩條相鄰的鋼筋，以及上下層鋼筋之間都要綁扎一根短鋼筋，用于保證保護(hù)層的厚度[6]。

3.5 混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)

該工程混凝土澆筑采用分層的方法一次性完成，為切實(shí)保證澆筑質(zhì)量，需要注意以下要點(diǎn)：考慮到混凝土的澆筑高度超過2m，需要設(shè)置串筒。澆筑開始后，所有串筒底部和澆筑層之間的高度都應(yīng)控制在2m 以內(nèi)。澆筑應(yīng)按照對(duì)稱的原則進(jìn)行，在做好水平分層的基礎(chǔ)上對(duì)稱澆筑。將混凝土澆筑完成后，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確保澆筑完成的混凝土達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，為之后包含預(yù)應(yīng)力張拉等在內(nèi)的施工工序奠定良好的基礎(chǔ)[7]。

3.6 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力張拉是箱梁施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求實(shí)施。根據(jù)之前做出的張拉孔號(hào)從兩端開始對(duì)稱張拉，防止產(chǎn)生明顯的偏心壓力使梁體出現(xiàn)側(cè)彎和扭轉(zhuǎn)。在該橋梁的預(yù)應(yīng)力張拉施工中，為保證張拉效果與質(zhì)量，需注意以下各方面要點(diǎn)：張拉必須在混凝土強(qiáng)度符合要求后才能進(jìn)行，一般情況下要求齡期達(dá)到5d 以上，同時(shí)張拉施工要分成多個(gè)階段一次性完成?？v、豎、橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉順序有所不同，縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉需按照以下順序進(jìn)行：0—初始應(yīng)力（即設(shè)計(jì)張拉力20%）—設(shè)計(jì)張拉力100%—持荷5min 后進(jìn)行錨固。豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉需按照以下順序進(jìn)行：0—設(shè)計(jì)張拉力100%—持荷5min 后進(jìn)行錨固。橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉順序與縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線相同，即0—初始應(yīng)力（即設(shè)計(jì)張拉力20%）— 設(shè) 計(jì) 張 拉 力100%— 持 荷5min 后 進(jìn) 行錨固[8]。

3.7 孔道壓漿和封端

預(yù)應(yīng)力筋張拉結(jié)束后，應(yīng)盡快開始孔道壓漿。壓漿的主要作用在于防止孔道中的預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生銹蝕，同時(shí)與混凝土形成一個(gè)完整的整體[9]。綜合考慮該工程的實(shí)際情況與特點(diǎn)，在壓漿與封錨過程中要注意以下幾個(gè)方面要點(diǎn)：壓漿需采用專門的設(shè)備進(jìn)行，使灰漿在預(yù)應(yīng)力筋的全長(zhǎng)范圍內(nèi)將鋼束周圍的空隙填滿，即壓漿應(yīng)達(dá)到飽滿和密實(shí)；壓漿材料以425 硅酸鹽水泥為宜，水灰比通常按照0.40～0.45 的范圍嚴(yán)格控制。壓漿方法主要有兩種，即一次壓漿與二次壓漿，前者用于長(zhǎng)度不大的直線段孔道，后者一般用于長(zhǎng)度偏大或曲線段孔道。將孔道內(nèi)部沖洗干凈后，通過壓漿嘴緩慢壓入漿液，促使空氣通過排氣孔不斷排出，直到排氣孔流出均勻的漿液后，及時(shí)關(guān)閉閥門[10]。

3.8 合龍段施工

對(duì)大跨連續(xù)梁而言，合龍段施工是懸臂澆筑施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量。根據(jù)該工程的實(shí)際情況與特點(diǎn)，整橋包含三個(gè)合龍段，長(zhǎng)度均為2m，從邊跨開始向中跨共分兩次進(jìn)行對(duì)稱合龍[11]。

在邊跨合龍過程中，要注意以下幾點(diǎn)：在施工過程中利用懸臂端安裝的掛籃，對(duì)懸臂端、現(xiàn)澆端梁體頂、底板高程進(jìn)行量測(cè)，并和設(shè)計(jì)資料進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)是否滿足要求，若精度不符合要求，可通過加載對(duì)高程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；為了使合龍段的長(zhǎng)度保持不變，連接方式以體外剛性連接為宜，在頂、底板表面分別埋設(shè)鋼板，并在鋼板之間設(shè)置工字鋼進(jìn)行焊接，形成完整的臨時(shí)剛性連接體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)合龍段長(zhǎng)度的有效鎖定；將臨時(shí)剛性連接體系焊接完成后，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)頂、底板索進(jìn)行預(yù)先張拉，預(yù)先張拉必須在合龍之前完成，并在合龍完成后補(bǔ)充張拉至設(shè)計(jì)要求的噸位；合龍段澆筑施工開始前需解除預(yù)設(shè)在活動(dòng)端上的約束；選擇一天中氣溫最低的時(shí)間段進(jìn)行澆筑，以此保證升溫時(shí)混凝土處在良好的受壓狀態(tài)。合龍段澆筑所用的混凝土應(yīng)比正常梁段高一個(gè)等級(jí)。澆筑施工除了要保證拌和質(zhì)量，還需做好振搗，防止漏振，尤其是新舊混凝土面之間的交界部位；澆筑施工應(yīng)盡可能快速且連續(xù)，不允許中斷，通常要求在4h 之內(nèi)完成澆筑，在澆筑的同時(shí)進(jìn)行卸載；澆筑結(jié)束后，還要做好養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面在硬化過程中始終保持濕潤(rùn)；待澆筑完成的混凝土的實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到要求后，將邊跨支座上施加的臨時(shí)鎖定解除；根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成后續(xù)張拉，同時(shí)為之前張拉完成的部分補(bǔ)充一定張拉力[12]。

在中跨合龍過程中，要注意以下幾點(diǎn)：將掛籃作為吊架實(shí)施中跨合龍施工，確保T 構(gòu)始終保持平衡，對(duì)合龍段梁端的實(shí)際高程進(jìn)行觀測(cè)，確定能否滿足精度要求，在合龍開始前，兩端懸臂高差不能超過1.5cm；將底模標(biāo)高調(diào)整完成后方可開始支設(shè)外側(cè)模板，同時(shí)對(duì)底板與腹板鋼筋進(jìn)行綁扎，隨即布置孔道與豎向力筋；為了使合龍段的長(zhǎng)度保持固定，同樣通過體外剛性連接實(shí)現(xiàn)；根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)先對(duì)頂、底板索進(jìn)行張拉，在合龍完成后，補(bǔ)充張拉至設(shè)計(jì)要求的噸位；在合龍段的兩端分別按照對(duì)稱原則增加配重，配重一般為澆筑混凝土數(shù)量的1/2；采用與邊跨合龍施工相同的方法完成混凝土澆筑后，將主墩支座附近的臨時(shí)鎖定解除，并將臨時(shí)支座上的混凝土鑿除，按照標(biāo)準(zhǔn)次序依次對(duì)預(yù)應(yīng)力索進(jìn)行張拉，并將之前完成預(yù)先張拉施工的臨時(shí)索補(bǔ)充張拉到設(shè)計(jì)要求的張拉力，最后對(duì)其他預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，結(jié)束體系轉(zhuǎn)換過程[13]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，掛籃懸臂澆筑是當(dāng)前橋梁施工常用的技術(shù)方法，除了能更好地保證橋梁施工質(zhì)量外，還能起到縮短工期、減小對(duì)場(chǎng)地及其附近環(huán)境的影響和保證施工安全的作用。結(jié)合實(shí)例對(duì)掛籃懸臂澆筑技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了初步分析與總結(jié)，旨在為其他橋梁工程的掛籃懸臂澆筑施工提供技術(shù)參考。