懸臂現(xiàn)澆梁菱形掛籃施工技術(shù)

劉志光 LIU Zhi-guang

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，哈爾濱 150001）

0 引言

懸臂現(xiàn)澆梁施工適用于大跨度橋梁施工，懸臂現(xiàn)澆梁是將梁體分成N 段，每一節(jié)段梁體混凝土及預(yù)應(yīng)力筋施工完畢后進(jìn)行掛籃走行至下一節(jié)段施工，最后進(jìn)行合龍和體系轉(zhuǎn)換以完成梁體施工。近年來，隨著掛籃工藝的不斷更新和技術(shù)的成熟，菱形掛籃以其安裝拆卸方便、受力體系明確、施工操作簡單等優(yōu)勢受到廣泛的歡迎，本文通過哈齊客專松花江特大橋菱形掛籃施工，在掛籃的組成、安裝、預(yù)壓、走行、拆除等方面簡要介紹了掛籃施工技術(shù)及需要控制的項(xiàng)點(diǎn)。

1 工程簡介

①松花江特大橋主橋?yàn)? 跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨距為77m+3×156.8m+77m，主橋全長為624.4m。主橋共分為127 個梁段，其中最長節(jié)段0#塊梁段長為20.8m，邊跨合龍段長5.6m，中跨合龍段長2m，除邊跨直線段5.6m在支架上施工外，其余各節(jié)段均采用菱形掛籃懸臂澆注法施工，梁段分段長度分4.0m、4.5m、5m 三種；梁體高度從8.6m 變化到4.2m，節(jié)段重量從1 號塊的860t（最重節(jié)段）變化至邊跨的454t。②松花江特大橋主梁為單箱四室鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，梁底下部按二次拋物線變化，梁體為變高、變截面結(jié)構(gòu)，箱梁頂寬為29.4m，在兩側(cè)邊跨處逐漸變化為24.4m，由于橋體寬度非常寬，故主橋采用單側(cè)兩組菱形掛籃進(jìn)行施工。

2 菱形掛籃組成

①本橋采用單側(cè)兩組菱形掛籃，掛籃由錨固系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)、底模平臺系統(tǒng)（包含底?？v梁、前后下橫梁、底模、底模導(dǎo)梁等組成）、菱形主桁架、前上橫梁、內(nèi)外模等組成。因本橋?yàn)樗木€鐵路橋，橫橋向橋面寬度達(dá)到29.4m，共有5 道腹板，如主桁架設(shè)計(jì)成5 片主桁的整體結(jié)構(gòu)，則對掛籃在走行過程中5 片主桁的同步性要求極高，稍有偏差，容易將主桁與走道梁卡死。故本橋掛籃采用了6 片主桁（在中腹板處設(shè)計(jì)2 片邊桁架），設(shè)計(jì)兩套主桁架結(jié)構(gòu)，讓兩套主桁并行。每套主桁橫向間距2×5.53m，每片主桁都與腹板對應(yīng)，主桁桁架上下弦高差為5.5m。②菱形掛籃具有安裝拆卸方便、受力體系明確、施工操作簡單、可重復(fù)利用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在施工過程中掛籃的錨固系統(tǒng)和走形系統(tǒng)受力明確，便于施工控制和質(zhì)量檢驗(yàn)。

3 菱形掛籃安裝

3.1 走道梁安裝 在0#塊梁體頂面采用全站儀測放出掛籃走道梁軸線，并用水準(zhǔn)儀對其位置進(jìn)行高程測量，以保證走道梁安裝位置和高程精準(zhǔn)無誤。走道梁墊梁（32A 工字鋼）下部用水泥砂漿找平，安裝走道梁墊梁之前，應(yīng)先將后走行輪安裝于走道梁上，走道梁測放位置應(yīng)精確以確保主桁架的安裝間距，走道梁安裝要順直、頂面要保持水平。利用箱梁豎向精軋螺紋鋼把走道梁壓緊，采用精軋鋼連接器把豎向精軋鋼筋接長到能錨固走道梁的長度，連接器內(nèi)精軋鋼連接長度連接要對稱，以保證連接器內(nèi)精軋鋼有足夠的強(qiáng)度，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行下道工序施工。

3.2 主桁安裝 以安裝完畢的走道梁位置為基準(zhǔn)，測放出主桁架安裝的平面位置及軸線。單片主桁架在地面上組拼完畢后進(jìn)行整體吊裝，按放線位置就位，就位后為保證單片主桁不產(chǎn)生縱向傾覆，先將前支點(diǎn)和后錨固端的螺栓擰緊，為防止橫向傾覆，在單片主桁兩側(cè)用倒鏈橫向固定于梁面上。六片主桁全部就位后，調(diào)整主桁的水平標(biāo)高與垂直度后安裝主桁橫向連接系，把三片桁架連接成整體后解除橫向臨時連接。

3.3 后錨固定 主桁架橫向連接組裝完畢后，利用后錨固端千斤頂調(diào)節(jié)主桁架后端高程，使主桁下弦保持水平狀態(tài)，后走行輪距走道梁翼板下部15mm，將后錨固精軋鋼筋擰緊后完成錨固工作。

3.4 前上橫梁安裝 吊裝前上橫梁就位后，按照吊帶分布位置準(zhǔn)確標(biāo)出吊掛分配梁的位置，安裝吊掛分配梁及吊掛千斤頂，將鋼吊帶穿入并調(diào)整吊帶長度后在前上橫梁端固定。

3.5 底模平臺安裝 ①吊裝前下橫梁，并將前上橫梁與前下橫梁采用鋼吊帶進(jìn)行連接固定。②吊裝后下橫梁，將后下橫梁吊帶穿過梁體底板預(yù)留孔道并錨固在箱梁底板處，然后逐根安裝底模縱梁。③安裝后吊點(diǎn)錨箱和提升千斤頂，將底模導(dǎo)梁與走行滑輪裝置拼裝完畢，將后吊掛吊帶穿入底板后吊帶預(yù)留孔，與后吊點(diǎn)提升裝置鎖固，然后前后吊掛提升收緊。

圖1 菱形掛籃側(cè)面圖

圖2 菱形掛籃正面圖

3.6 內(nèi)外導(dǎo)梁安裝 將內(nèi)、外導(dǎo)梁前端吊在主桁架前上橫梁上，內(nèi)、外導(dǎo)梁后端吊在已澆筑完成梁體的預(yù)留孔上。導(dǎo)梁后吊點(diǎn)處設(shè)有可滑動吊耳，以便于掛籃走行時模板的提升和下落。

3.7 模板安裝 ①底模安裝：底?？v橫梁安裝完畢后進(jìn)行底模模板安裝，底模模板按照加工編號和拼裝圖紙進(jìn)行安裝，底模模板安裝完畢后復(fù)核其平面位置和高程，確認(rèn)無誤后方可對前上橫梁和后下橫梁進(jìn)行鎖定。②外側(cè)模安裝：測量人員在底模平臺處放出側(cè)模排架的位置，調(diào)整側(cè)模排架高程，吊裝側(cè)模板與底模板連接后進(jìn)行點(diǎn)焊固定。③內(nèi)模安裝：內(nèi)模系統(tǒng)由內(nèi)模支架、內(nèi)膜模板和調(diào)整絲杠等組成，單室的內(nèi)模支架采用[14 槽鋼焊接成支撐結(jié)構(gòu)，支撐架上設(shè)置調(diào)整絲杠，絲杠上設(shè)置縱向木方分配梁，木方規(guī)格型號為8cm*10cm，間距按40cm 等距布置，內(nèi)模面板采用12mm 厚清水板。單室內(nèi)模系統(tǒng)吊掛于兩根內(nèi)導(dǎo)梁上，內(nèi)模支撐架橫向可伸縮、豎向高程可調(diào)。

4 菱形掛籃預(yù)壓

4.1 模擬荷載 確認(rèn)掛籃結(jié)構(gòu)安裝情況與設(shè)計(jì)相同后，方可按照設(shè)計(jì)要求對菱形掛籃進(jìn)行靜載試驗(yàn)，按照梁段1a#荷載總重量的1.2 倍進(jìn)行預(yù)壓，1a#段混凝土總方量為335m3，結(jié)構(gòu)物總重量為860t。由此計(jì)算單側(cè)加載重量為：860t×1.2=1032t，兩側(cè)同時預(yù)壓總重為1032t×2=2064t，加載應(yīng)分級進(jìn)行，加載過程分三級：0%→50%→100%→120%，卸載反之，每級加載持荷時間分別不小于2h、2h、8h，要求對兩側(cè)掛籃對稱平衡加載，兩側(cè)添加荷載的實(shí)際偏差不得大于設(shè)計(jì)允許數(shù)值（15t），添加荷載時要及時進(jìn)行變形量和沉降量的觀測與測量。加載時按照箱梁截面形式分部位加載，底板位置加載255t、腹板位置加載550t、頂板位置加載227t。卸載按分級加載順序逆向進(jìn)行，卸載時要及時進(jìn)行觀測形變并記錄數(shù)據(jù)，對加載和卸載過程作詳細(xì)測量記錄。

4.2 分級加載 ①第一級加載為重量的0%→50%，在掛籃底模平臺上按照1a#梁段重量的50%，取430t 進(jìn)行模擬加載，按照先底板荷載255t 添加預(yù)壓塊，加滿后按照各腹板位置依次均勻添加荷載直至到430t 停止加載（此時加載等同于腹板混凝土澆注）。加載完畢分別在1h、2h后進(jìn)行掛籃變形觀測，觀察掛籃桿件連接處及變形情況，并測量觀測點(diǎn)處的沉降值并記錄數(shù)據(jù)。②第二級加載50%→100%，在掛籃底模平臺位置按照掛籃應(yīng)分?jǐn)偟?a#梁段重量的100%繼續(xù)加載，各腹板位置加配預(yù)壓塊和沙袋加載直至860t 停止，加載完畢后分別在1h、2h 后進(jìn)行變形觀測，觀察掛籃桿件連接處及變形情況，并測量觀測點(diǎn)處的沉降值并記錄數(shù)據(jù)。③第三級加載100%→120%，在掛籃底模平臺位置按照掛籃應(yīng)分?jǐn)偟?a#梁段重量的120%繼續(xù)加載直至1032t 停止，當(dāng)荷載加到800t 時停止繼續(xù)在腹板位置集中加載，改為整個底板平均加載（此時添加荷載以等同于頂板混凝土澆注），加載完畢后分別在1h 和2h 進(jìn)行支架變形觀測，觀察掛籃桿件連接處及變形情況，并測量觀測點(diǎn)處的沉降值。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)計(jì)算掛籃承受1a#梁段荷載時的變形曲線。④卸載過程與加載過程相反，卸載級別為120%→100%→50%→0%。每一級卸載完成后，按照加載時的測量觀測點(diǎn)逐級測量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。⑤由于松花江特大橋菱形掛籃的體積比較龐大，在掛籃施工時應(yīng)盡量減少和避免出現(xiàn)偏心荷載，主桁架在安裝和使用過程中應(yīng)密切注意桁架的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)掛籃扭曲和失穩(wěn)。

5 菱形掛籃走行

5.1 走行前準(zhǔn)備 ①梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%且預(yù)應(yīng)力張拉完成后方可進(jìn)行掛籃前移。②測放掛籃前移處的走道梁位置，根據(jù)放點(diǎn)的位置鋪設(shè)走道梁墊梁（32A 工字鋼）并抄平墊實(shí)。③先同時將掛籃內(nèi)外導(dǎo)梁前、后吊帶放松，使內(nèi)模和外側(cè)模下落一定高度，使內(nèi)外導(dǎo)梁后吊帶落到滑動吊耳上，拆除內(nèi)外導(dǎo)梁后吊帶，完成落內(nèi)模及外側(cè)模施工，將掛籃底模前、后吊帶放松，使底模脫離箱梁底部10cm 左右，再同步下放前后吊帶，使前、后兩根下橫梁保持水平，下橫梁應(yīng)保持水平且高差不得大于4cm，防止下橫梁前移時出現(xiàn)失穩(wěn)情況，拆除底模后吊點(diǎn)錨固端完成落底模施工。④觀察底板和腹板等部位模板的落模情況，以保證掛籃走行無影響；檢查底模和內(nèi)、外導(dǎo)梁走行時的吊點(diǎn)是否已經(jīng)牢固，保證底模、外側(cè)模、內(nèi)模安全吊掛于對應(yīng)的導(dǎo)梁上；檢查接長的走道梁平面位置是否正確、標(biāo)高是否平順、墊梁是否牢靠、錨固是否牢固；檢查走行牽引千斤頂及牽引裝置是否安裝到位、連接是否牢固，各項(xiàng)檢查完畢確認(rèn)沒有問題后方可進(jìn)行掛籃走行施工。

5.2 走行前檢查 ①檢查主桁后錨固預(yù)埋螺栓位置、底模平臺錨固孔、導(dǎo)梁預(yù)留孔、吊帶預(yù)留孔、后吊桿預(yù)留孔的位置和尺寸是否準(zhǔn)確，如有問題及時進(jìn)行調(diào)整。②檢查各千斤頂、油泵、倒鏈、鋼絲繩等設(shè)備技術(shù)性能良好。③檢查導(dǎo)梁的滑動滾輪與導(dǎo)梁之間的空隙是否影響走行，如有應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。④掛籃走形前應(yīng)對后橫梁、前橫梁等關(guān)鍵部位加設(shè)鋼絲繩等保險裝置，防止出現(xiàn)掛籃失穩(wěn)或落入江中的事件發(fā)生，保險裝置不得擅自取消。

5.3 掛籃走行 ①將底模平臺系統(tǒng)和外側(cè)模及內(nèi)模吊掛于相應(yīng)導(dǎo)梁上，為了保證掛籃走行同步和位置準(zhǔn)確，走行時按照各條走道梁上畫出的走行距離標(biāo)尺進(jìn)行控制。②頂起前支點(diǎn)滑座，使其與走道梁分離1-2cm 距離，解除主桁后錨固螺栓，使后錨反力滑輪勾于走道梁上，檢查滑輪和走道梁是否咬合嚴(yán)密，走行時不能存在咬邊情況，然后同時開起6 組走行牽引千斤頂油泵，使主桁架連同底模平臺系統(tǒng)和外側(cè)模及內(nèi)模緩慢同步前行，走行至下一節(jié)段施工位置后停止。③掛籃走行至下一施工節(jié)段就位后，落下前支點(diǎn)滑座千斤頂，使滑座與走道梁面密貼，重新錨固主桁后錨固端螺栓，重新安裝底模后吊帶，將底模導(dǎo)梁滑動吊耳吊帶拆除并前移安裝至下一節(jié)段施工位置，提升底模平臺系統(tǒng)前、后吊帶，調(diào)整底模高程及軸線；安裝外導(dǎo)梁后吊帶并轉(zhuǎn)換外導(dǎo)梁后吊點(diǎn)，將外導(dǎo)梁滑動吊耳吊帶拆除并前移安裝至下一節(jié)段施工位置；提升外導(dǎo)梁前、后吊帶，調(diào)整外側(cè)模邊線位置和標(biāo)高，收緊外側(cè)模使其夾緊底模；重新安裝內(nèi)導(dǎo)梁后吊帶，轉(zhuǎn)換內(nèi)導(dǎo)梁后吊點(diǎn)，將內(nèi)導(dǎo)梁滑動吊耳吊帶拆除并前移安裝至下一節(jié)段施工位置。④綁扎鋼筋前先提升內(nèi)導(dǎo)梁前、后吊帶，使腹板內(nèi)側(cè)模向內(nèi)折疊留出綁扎鋼筋空間，綁扎底板和腹板鋼筋并安裝預(yù)應(yīng)力束孔道；打開腹板內(nèi)側(cè)模并調(diào)整軸線和標(biāo)高，安裝內(nèi)模并加固后綁扎頂板鋼筋并安裝頂板預(yù)應(yīng)力束孔道，檢查掛籃各部位是否滿足澆筑條件，重點(diǎn)檢查掛籃的前支點(diǎn)是否牢固、主桁架后錨固和底模后錨固是否穩(wěn)定，內(nèi)外導(dǎo)梁前后吊帶等部位錨固安裝情況，監(jiān)理工程師檢查合格后方可澆筑本節(jié)段混凝土。

6 菱形掛籃拆除

6.1 拆除模板及導(dǎo)梁 內(nèi)外導(dǎo)梁與模板拆除時利用精軋螺紋鋼筋將導(dǎo)梁降至可施工高度后進(jìn)行拆除，先拆除頂板模板和桁架，然后拆除腹板模板和桁架，拆除時注意導(dǎo)梁下調(diào)速度需同步，嚴(yán)禁單側(cè)下調(diào)過快導(dǎo)致模板傾覆。邊跨側(cè)掛籃導(dǎo)梁拆除時可直接用25t 吊車進(jìn)行吊裝拆卸，中跨和次中跨側(cè)掛籃內(nèi)導(dǎo)梁拆除時由于位置的局限性（位于松花江江面上），采用渡船和吊車配合進(jìn)行拆除。

6.2 拆除底模平臺 先將底模平臺用精軋螺紋鋼筋和手拉葫蘆配合吊放至距離地面或江面1m 處，檢查掛籃各部件的受力情況，檢查結(jié)果無異常情況后才可繼續(xù)進(jìn)行落模施工，邊跨側(cè)底模平臺直接放置地面上，中跨側(cè)和次中跨側(cè)底模平臺放置在渡船上運(yùn)送到陸地后進(jìn)行分解拆除。

6.3 掛籃后退 鋼吊帶、底模平臺系統(tǒng)、內(nèi)外導(dǎo)梁及內(nèi)模板拆除完畢后進(jìn)行掛籃后退施工，掛籃后退與掛籃走形原理是一樣的，掛籃后退過程中注意檢查走道梁間距、扁擔(dān)壓梁及后錨錨固情況。

6.4 拆除上橫梁及連接桁架 拆除機(jī)械采用塔吊和25t 汽車吊配合進(jìn)行，拆除順序從上向下逐級拆除，在前上橫梁拆除前應(yīng)先拆除底膜平臺系統(tǒng)，由于前上橫梁過長，拆除時需分段進(jìn)行且注意吊點(diǎn)的平衡。

連接桁架拆除時先用塔吊吊住主桁架，由施工人員對連接桁架的銷軸及連接桿件進(jìn)行拆除，為防止菱形架發(fā)生傾覆現(xiàn)象，在桁架連接桿件拆除時需將菱形架臨時鎖定。

6.5 拆除后錨系統(tǒng)及菱形架

后錨系統(tǒng)采用塔吊拆除，拆除后的連接銷軸需歸堆分類碼放。菱形架用塔吊整體放置梁面后進(jìn)行分解拆除。

7 結(jié)論

菱形掛籃具有安裝拆卸方便、受力體系明確、施工操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，采用菱形掛籃施工可以實(shí)現(xiàn)大跨度跨越江河、湖泊、鐵路、公路等特殊地理位置進(jìn)行橋梁施工，加快了橋梁施工的速度，降低了橋梁施工的難度，并且掛籃走行施工過程工序簡單、工藝完善；在施工過程中檢查項(xiàng)點(diǎn)明確、操作簡單、運(yùn)行方便、堅(jiān)固穩(wěn)定，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于大中等跨徑橋梁的懸澆施工。