橋梁掛籃施工中常見問題及預防對策研究

劉旸暉

（核工業(yè)長沙中南建設集團有限公司，長沙 410007）

1 引言

掛籃技術在橋梁施工中的應用非常普遍，其有著多方面的技術優(yōu)勢，例如，無須使用大型機械設備、操作靈活便捷、適應能力較強、對外部環(huán)境的影響較小、建設質量更有保障等，因此，橋梁掛籃施工技術具有良好的應用價值。

2 掛籃施工的基本原理

掛籃是一個承重構架，沿著軌道靈活地滑動。掛籃施工無須搭設支架，無須采用大型吊機設備，操作更加靈活。掛籃施工將掛籃錨固在已施工的梁段上，以方便每一節(jié)段的空中作業(yè)，包括灌注混凝土、預應力張拉、鋼筋及模板搭設等操作。其實際操作是每當完成上一節(jié)段作業(yè)后，將掛籃前移并固定，再開展下一節(jié)段的作業(yè)，每一節(jié)段之間連續(xù)循環(huán)，周而復始，直到施工完成（又可稱為懸臂澆筑施工）。相比于傳統(tǒng)的施工技術，掛籃施工可以在施工過程中自由移動，不需要借助繁重的大型設備，不僅能加快施工進度，提高施工效率，更能節(jié)約機械設備成本，降低橋梁工程整體造價[1]。

在橋梁掛籃施工中，應遵守以下4項基本原則：

1）注意掛籃的穩(wěn)定性與強度，在符合施工要求的基礎上應盡可能地減輕掛籃的荷載重量。其中，以減輕主導梁和前橫梁的重量為主，以方便掛籃安裝，增強橋梁施工的安全性。

2）優(yōu)先采用平衡式。充分利用箱梁垂直方向的預應力，為掛籃施工創(chuàng)造便利條件，提高吊籃的穩(wěn)定性。

3）在橋梁設計過程中，需注意混凝土的強度等級，優(yōu)先選用高強、優(yōu)質的混凝土。

4）在施工過程中應根據(jù)實際情況調整施工作業(yè)平臺的面積，為施工人員自由移動提供保障。

3 掛籃的組成結構

掛籃的組成結構主要可分為以下部分。

3.1 主桁架系統(tǒng)

主桁架主要包括前橫梁和主桁橫梁兩部分，通常位于橋梁預應力豎向筋的位置，其作用是承受掛籃底部模板帶來的垂直方向的拉力，是整個掛籃結構的主要受力構件。

3.2 懸吊系統(tǒng)

懸吊系統(tǒng)具體包括螺旋千斤頂、支撐梁、吊桿、精軋螺紋鋼等。吊桿的材質通常采用螺紋粗鋼筋，強度等級高，穩(wěn)定性更強。吊桿的上部固定在上橫梁位置，底部連接下橫梁。梁底部的吊桿通過千斤頂、支撐梁固定在梁體底板上，在掛籃移動時可以自由予以拆除。整個懸吊系統(tǒng)的主要作用是懸掛模板，將模板調整到適宜的高度，為施工提供保障[2]。

3.3 行走與反壓系統(tǒng)

行走與反壓系統(tǒng)的構件有鋼枕、滑道與上滑板、反壓裝置等，行走的動力裝置主要有液壓以及機械。鋼枕由槽鋼與鋼板焊接制成，滑道由2根槽鋼組合并焊接在一起，滑道通過豎直方向的預應力鋼筋錨固在橋面之上，動力裝置可以產(chǎn)生促使掛籃滑行的牽引力，滿足施工需要。掛籃在移動的過程中會產(chǎn)生一定的傾翻力矩，行走與反壓系統(tǒng)的設置可以很好地平衡掛籃移動而產(chǎn)生的傾覆力矩。

3.4 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)主要包括內模與外模，內?？稍敿毞殖身斈Ｅc內側模，模架由型鋼組合焊接而成。在作業(yè)過程中，內模借助滑梁支撐在內吊梁上，如需脫模，可將內吊梁松開，滑梁處于內吊梁之上，通過滑行不斷前移。外?？稍敿毞殖蓚饶０迮c底模，底模處于梁體的底部位置，承受著梁體傳遞的重力荷載。

4 橋梁掛籃施工中常見問題分析

4.1 泵送混凝土出現(xiàn)裂縫、離析情況

在掛籃施工過程中，泵送混凝土是至關重要的施工環(huán)節(jié)。在實際施工中，泵送混凝土經(jīng)常出現(xiàn)骨料分離、裂縫等問題，嚴重影響了工程質量。產(chǎn)生的裂縫大多屬于塑性收縮裂縫以及沉降裂縫?；炷凉橇显诔两档倪^程中會受到鋼筋、模板等產(chǎn)生的阻礙，特別是在澆筑時間達到0.5~3 h時，混凝土正處于塑形階段，出現(xiàn)裂縫的概率較大。除此之外，在模板施工過程中，由于捆綁操作不當?shù)仍驅е履０宄霈F(xiàn)異位、沉陷，也會導致裂縫的產(chǎn)生[3]。

4.2 掛籃施工安全性存在缺陷

橋梁掛籃施工最大的安全隱患是傾覆倒塌，掛籃主桁架裝置采用單根精軋螺紋鋼、單個螺帽固定，若無防護保險措施可能會造成掛籃失去平衡出現(xiàn)傾覆倒塌情況。掛籃施工預壓試驗是保證施工質量的重要步驟，試驗目的是檢驗掛籃的承載能力，但是，在部分橋梁掛籃施工過程中，往往忽視了預壓試驗這一環(huán)節(jié)，再加上掛籃的主要制作構件會出現(xiàn)一定程度的非彈性變形情況，導致掛籃的承載能力無法滿足載重要求，進一步增大了后續(xù)施工產(chǎn)生安全問題的概率。因此，掛籃施工過程對施工細節(jié)管控到位，按照施工操作規(guī)范嚴格控制施工參數(shù)，是確保橋梁掛籃施工安全的重要措施。

4.3 掛籃合龍段施工與體系轉換存在問題

合龍段施工是橋梁掛籃施工的最后一個階段，是保證成橋質量的重要因素。在合龍段的施工中，兩側線性的控制具有一定的技術難度，需要準確安裝合龍段吊架，準確壓重，合理控制全橋的受力狀態(tài)。然而，由于晝夜溫度差異的影響，特別是在一些晝夜溫差較大的地區(qū)，混凝土從澆筑到張拉預應力筋，容易受到溫差的影響，發(fā)生頂板開裂、收縮、水化熱等現(xiàn)象，從而導致結構變形。因此，需要嚴格把控合龍段施工，順利完成體系轉變，以保證橋梁線形的平順度與整體結構的合理性[4]。

5 橋梁掛籃施工常見問題的預防措施分析

5.1 針對泵送混凝土問題的預防對策

掛籃施工中采用的混凝土密度具有一些差異，雖然在攪拌與融合之后可以達到均勻狀態(tài)，但是如果泵送過程受到不良影響，極有可能造成骨料分離。針對泵送混凝土離析問題，主要可以采取以下措施進行預防：

1）對泵送進行試運轉，確保泵送運行設備能夠正常運行，然后進行清水泵送，讓管道處于濕潤狀態(tài)，再用適量的水泥漿濕潤管道，完成后將水泥漿及時排出泵送管道，避免水泥漿進入結構物內部。

2）泵送過程不允許間斷，要保持連續(xù)的泵送狀態(tài)。在掛籃混凝土澆筑施工中，要按照順序規(guī)范進行作業(yè)：（1）進行底板澆筑；（2）腹板澆筑；（3）頂板澆筑。由于混凝土骨料分離需要一定時間，當泵送過程連續(xù)不間斷時，骨料還來不及分離就已經(jīng)運輸完成，可有效預防離析。但是，如果泵送過程受到外部影響出現(xiàn)間斷時，處于靜置狀態(tài)的混凝土骨料有可能出現(xiàn)離析的情況。據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，當連續(xù)鋼構橋泵送高度超過180 m，泵送時間大于15 min時，出現(xiàn)混凝土骨料堵塞的概率較大。為了預防這一問題，可以采用間接性開泵的方式，每次開泵的時間間隔控制在5~6 min。當停泵時間超過1 h時，施工人員要將泵送管道中的混凝土清除干凈，可以采用清水沖洗，避免管道內存在殘渣從而出現(xiàn)堵塞情況。

3）合理對混凝土進行降溫與保溫，降溫可采取通水排熱、埋設散熱孔的方式。在混凝土澆筑成型后，可采用濕麻袋、覆蓋膜鋪在混凝土表面，以預防混凝土出現(xiàn)水化熱。

4）為預防裂縫問題，要減小混凝土的出機坍落度，降低砂率，控制骨料的含泥量。嚴格控制混凝土的攪拌速度，當攪拌物體積為30~50 L時，攪拌時間應控制在5~8 min，當攪拌物體積小于30 L時，攪拌時間約為4 min。當發(fā)現(xiàn)混凝土內部出現(xiàn)氣孔或氣泡時，需進行二次振搗，以保證混凝土的密實度。

5.2 針對掛籃施工傾覆倒塌安全性問題

1）為預防掛籃施工出現(xiàn)傾覆倒塌問題，首先要注重錨固的安全性。錨固采用豎向精軋螺紋粗鋼筋，抗拉力達到500 kN，并加設保險鋼絲繩，施工過程中用防電焊材料將鋼筋包裹起來，避免電焊操作過程中濺射火花而導致精軋螺紋粗鋼筋質量受損。

2）控制掛籃的自重，施工前對掛籃的設計參數(shù)進行反復審查。通常情況下，掛籃的重量與梁段混凝土的重量比約為0.3~0.5。在保證掛籃剛度與強度符合施工要求的基礎上，掛籃的抗傾覆系數(shù)要大于2，掛籃的抗傾覆系數(shù)計算公式為：

式中，M抗為傾翻線內側的穩(wěn)定力矩；M傾為傾翻線外側的傾覆力矩；K為掛籃的抗傾覆系數(shù)；G為配置的配重質量；s為配重中心到支點間的距離；F為懸吊平臺、提升機、鋼絲繩、電氣系統(tǒng)、額定載重的總和；v為承重鋼絲繩中心與支點之間的距離。通過公式，可以計算出掛籃的抗傾覆系數(shù)，從而驗算掛籃結構的抗傾覆性能是否符合要求。

3）要注意橋梁的內力控制，防止掛籃出現(xiàn)變形，變形量最大不能超過2 cm。對于跨徑較大的橋梁工程，合理控制梁的撓度，開展撓度控制實驗，通過建模仿真、受力分析等手段，將梁的撓度誤差控制在最小范圍內。一般情況下，假設橋梁的跨度為Y，撓度為n，當跨度Y＜7 m時，n=Y/400；當Y＞7 m且＜9 m時，n=Y/500；當Y＞9 m時，n=Y/600。在實際應用過程中，撓度的控制應當與橋梁的線形規(guī)劃情況以及預應力張拉情況相結合，然后進行調整，減小撓度誤差，提高橋梁結構的穩(wěn)定性。

4）科學進行預壓試驗。預壓試驗可以檢驗掛籃的質量，避免掛籃因為非彈性問題影響施工安全。試驗過程中掛籃的載重量是標準載重量的一倍。預壓前，緊固后錨系統(tǒng)受力拉桿，讓拉桿保持受力均勻的狀態(tài)。然后以100 kN為一個等級，使兩個掛籃處于對稱狀態(tài)同步進行，每個掛籃每次加載的重力相同，每邊共計加載重力1 MN，在加載過程中，應認真觀察導梁的標高以及掛籃系統(tǒng)的變化情況，同時記錄在案，明確掛籃承受的最大壓力值，為立模設定標高提供依據(jù)。

5.3 針對合龍段施工與體系轉換問題

合龍段施工至關重要，在合龍前首先要將兩懸臂端暫時連接，保持相對固定，合龍施工應當選擇一天中氣溫變化比較平穩(wěn)、氣溫較低的時間段進行，為了預防合龍段混凝土在早期由于梁體混凝土的熱脹冷縮反應而出現(xiàn)拉裂。按照先合龍邊跨，再合龍中跨的順序進行施工，采用落地支架施工，合龍口鎖定要快、準，先將外剛性支撐一端與梁端預埋件進行焊接，然后快速地將外剛性支撐的另外一端與梁連接起來，臨時預應力隨之快速張拉。在操作過程中，要對節(jié)段的標高與軸線進行聯(lián)測，合龍時軸線的偏差不能超過10 mm，兩端的高差不能超過20 mm。密切觀察梁體長度變化，連續(xù)觀察的時間不能少于2 d，觀察間隔時間約為3 h。在邊跨合龍段預應力束張拉操作完成之后，解除臨時固結，消除預應力，然后勻速、對稱地進行體系轉換，形成連續(xù)剛構橋。

6 結語

綜上所述，橋梁掛籃施工技術的應用越來越普遍，為了充分發(fā)揮掛籃施工技術的應用價值，需要切實解決掛籃施工中出現(xiàn)的問題與弊端，完善掛籃施工技術，提高施工質量，促進我國橋梁掛籃施工工程的進一步提升。