大跨度箱梁橋懸澆掛籃施工技術(shù)研究

易良沐

（南平高速建設(shè)有限公司，福建武夷山 354300）

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，交通出行需求增加，為提高出行效率，工程建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施也應日趨完善。橋梁施工貫穿在整個工程建設(shè)中，懸澆掛籃施工在橋下有建筑物、障礙物以及深山峽谷、河流等情況下具有較好的適用性，因此懸澆掛籃施工技術(shù)在橋梁工程建設(shè)中的應用越來越廣泛。結(jié)合實際案例，對懸澆掛籃施工中的關(guān)鍵工序進行闡述，力求提升橋梁施工的技術(shù)水平，提高施工的安全性，同時保證橋梁施工的質(zhì)量。

1 工程概況

國道205 線南平市曲港大橋主跨為87m+158m+87m 跨連續(xù)梁，共計3 個合龍段，2 個直線段。箱梁為單箱單室、變高度、變截面、直腹板斷面。箱梁0#塊長12.0m，兩側(cè)各有20 個節(jié)段（不含邊跨直線段和合龍段），節(jié)段長度為3～4m。0#塊采用墩頂三角外托架及矩形內(nèi)托架支撐方案三角托架法施工，1#～20#梁段采用懸澆掛籃施工。因菱形掛籃具有變形小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)完善、適用性強等優(yōu)點，結(jié)合項目施工條件采用菱形掛籃施工，1#、2#墩同步進行。

2 懸澆掛籃施工控制要點

2.1 0#塊施工

0#塊施工采用型鋼斜撐懸臂式托架，托架通過精軋螺紋鋼將銷座與主墩相連。在墩身兩側(cè)預埋8 根φ120mm 圓孔，穿8 根φ100mm 鋼棒作為內(nèi)外托架支撐的受力點。內(nèi)外托架設(shè)32 塊500mm×600mm 鋼板，每塊鋼板設(shè)4 個φ40mm 圓孔，穿4 根φ32mm 精軋螺紋鋼對拉固定。托架頂布置橫橋向雙拼工25 型鋼分配梁，托架與分配梁間采用調(diào)節(jié)支座調(diào)平；在橫橋向分配梁上，安裝內(nèi)底?？v梁及外底模托架。外托架采用32b 槽鋼雙拼加工，通過銷軸連接成三角形托架。

托架不僅作為施工的平臺，還承受0#塊混凝土重量和施工荷載，因此托架要保證足夠的剛度和穩(wěn)定性，嚴格控制托架變形，保證施工的安全性。0#塊托架預壓模擬箱梁荷載分布情況，分區(qū)進行加載。直腹板采用在承臺內(nèi)埋設(shè)JL32 精軋螺紋鋼，使用φs15.2的鋼絞線，設(shè)分配梁與精軋螺紋鋼連接，用千斤頂張拉反壓，頂?shù)装寮耙砭壊糠植捎妙A壓塊或砂袋、鋼筋等堆載預壓，按結(jié)構(gòu)總重的1.2 倍加載。0#塊托架試驗安全性加載力要保持平衡，不得偏載。

托架靜載試驗千斤頂反壓應將鋼絞線頂端套入錨環(huán)內(nèi)，上夾片并用套筒將其頂緊。在正式試壓前，應落實對0#塊托架的全面檢查，調(diào)整吊桿的受力，使各根吊桿受力基本一致。千斤頂、油表、油泵應進行精確校定，用千斤頂將鋼絞線逐根張拉，使每根鋼絞線的松緊程度基本一致。鋼絞線束按各束鋼絞線張拉力，同時由小到大依次分級張拉（對稱均勻加載），與翼緣板、頂?shù)赘拱宥演d預壓分級加載同步。每次分級張拉后，與堆載預壓部分同步持荷。測量人員根據(jù)標記，記錄托架在各個級別下結(jié)構(gòu)受力變形的標高和平面位置變化。預壓完成后，在鋼絞線束上安裝退楔器、千斤頂，將千斤頂頂出約150mm。再在其頂面安裝錨環(huán)，并安裝夾片，繼續(xù)頂出油缸，至頂面錨環(huán)及夾片將鋼絞線夾緊且底面夾片松弛。鋼絞線全部松弛后，將鋼絞線卸載。在使用退楔器退夾片時，觀察千斤頂和退楔器的穩(wěn)定性，確認可靠后，再取夾片。且在取壓片時，不得將手伸入退楔器。

2.2 掛籃構(gòu)造

掛籃結(jié)構(gòu)由承重系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、工作平臺、走形系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、縱行軌道、扁擔、錨桿等構(gòu)成。其中承重系統(tǒng)由菱形架、前后吊帶、前后支腿等組成；模板系統(tǒng)由底模平臺、側(cè)模系統(tǒng)、內(nèi)模系統(tǒng)等組成；工作平臺分前后工作平臺[1]。掛籃設(shè)有走行裝置，后支腿為后勾板沿軌道行走，前支腿采用鋼板與聚四氟乙烯相對運動，摩擦力小，移動方便，外模、內(nèi)模、底?？梢砸淮蔚轿弧旎@行走時，前端通過前吊桿、滑梁吊桿把底籃、外模及內(nèi)模吊在前上橫梁上；后端通過側(cè)面桁架吊桿吊住后下橫梁兩端，外側(cè)模、內(nèi)模板后端通過滑梁吊在已澆筑完的箱梁上。

掛籃施工應加強對幾何位置和預留孔尺寸的控制，使掛籃受力狀態(tài)準確、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保證箱梁尺寸準確。為進一步減輕重量，可通過預埋鋼筋和菱形框架等方式來實現(xiàn)。

2.3 掛籃設(shè)計

施工荷載必須嚴格控制，按臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證掛籃安全。掛籃與梁段混凝土的質(zhì)量比按規(guī)范控制在0.3～0.5。該橋單個掛籃總重量80t，最大節(jié)段混凝土重量為200.1t，荷重比為0.40，滿足規(guī)范要求；主桁架受力采用32Ⅳ級精軋螺紋鋼筋，通過計算錨固安全系數(shù)為2.74，滿足掛籃在施工狀態(tài)下的自錨固系統(tǒng)的安全系數(shù)不小于2 的規(guī)范要求；掛籃空載前移通過計算抗傾覆力矩安全系數(shù)為2.1，滿足掛籃在行走狀態(tài)下的抗傾覆安全系數(shù)不小于2 的規(guī)范要求。

掛籃底模平臺由前、后下橫梁，底?？v梁及操作平臺和安全防護欄桿等構(gòu)成。前、后下橫梁均采用13.5m 長的2I45b 型鋼貼板焊加勁構(gòu)成。前、后下橫梁上對稱布置縱梁14 根，縱梁均采用6m 長的I40b 型鋼，在其上鋪設(shè)底模。

掛籃的外模支架采用內(nèi)雙拼[10、外雙拼[10 組焊件；模板橫向肋采用[10，面板厚6mm。外模支架及外模順橋向長度12.2m，骨架共設(shè)3 片，骨架設(shè)外滑梁吊框，支撐于外滑梁上。外滑梁采用2[32 制成，單根長12m。在不同施工階段，外滑梁由前后吊索支撐或由前吊索和后行程吊索支撐。

掛籃的內(nèi)模系統(tǒng)采用竹膠板與型鋼骨架，在施工中，由內(nèi)滑梁與內(nèi)模吊掛承重。每個掛籃設(shè)置2 條走道，對稱于箱梁中心布置，2 條走道中心距6.24m。走道梁采用2I28b 型鋼焊接而成，采用預埋精軋螺紋粗鋼筋(φ32 精軋螺紋鋼)將走道梁固定于梁面之上。后錨系統(tǒng)設(shè)在每組主桁架尾端，每組主桁架尾端設(shè)6根φ32 精軋螺紋鋼錨在3 根后錨分配梁上。后錨分配梁采用2.5m 長2[28b 型鋼組焊而成。

掛籃各加工件孔眼采用鉆（鏜）孔，孔徑、光潔度、螺栓孔間距允許誤差應滿足要求。鋼板及鋼吊帶的加工不得采用手工切割，尺寸邊距要精確，消除熱影響區(qū)對鋼材力學性能的不良影響。對于主桁片桿件、吊帶、銷軸、后錨固筋等重要受力構(gòu)件，應做探傷檢查并采取合理的焊接工藝，控制焊接變形，保證焊縫高度、質(zhì)量；主桁桿件采用埋弧自動焊，其他部件焊接可采用手工焊。所有主桁桿件的焊縫應通過超聲波探傷試驗；后錨筋采用精軋螺紋鋼筋，兩端須配置墊板及雙螺母。對走道梁頂板上下兩摩擦面，應涂油并包裝防護，在運輸及拼裝過程中防止損壞其光潔度。

2.4 掛籃預壓處理

掛籃在使用前，應全面檢查其制造和安裝質(zhì)量并進行反向扣拉試驗。掛籃在拼裝完畢后，對掛籃施加梁段荷載進行靜載試驗，以消除掛籃非彈性變形及桿件連接縫隙，并確定掛籃的彈性變形量，為懸臂澆筑梁段的立模高程設(shè)置提供依據(jù)。掛籃采用砂袋作為預壓荷載進行預壓，加載重量采用1.2 倍的最重梁段自重，預壓時按30%、60%、100% 及120% 四級加載[2]。測量時，避免陽光直射以減少測溫誤差，測得觀測數(shù)據(jù)后，進行分析和整理。根據(jù)掛籃的非彈性變形值和彈性變形曲線值，為后續(xù)施工提供技術(shù)參數(shù)。

2.5 模板、鋼筋、混凝土工程

掛籃底模梗肋與底板連接處兩側(cè)應加設(shè)30cm 寬的反壓模，防止底部混凝土施工時上翻。墩頂分配梁與鋼管立柱間設(shè)置砂筒或墊梁以利于拆除底模。模板應保證各部分混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的正確形狀、尺寸和位置，同時承受現(xiàn)澆混凝土的重力、側(cè)壓和施工中最不利的荷載，接縫密實，不漏漿。脫模時，用扁擔支墊千斤頂逐漸下落以降低沖擊。

鋼筋按底部鋼筋、腹板鋼筋、頂板鋼筋的順序安裝，縱、豎向預應力管道應定位準確并同時埋置，用定位網(wǎng)鋼筋固定牢固。

混凝土澆筑采用一次性澆筑完成，防止施工裂縫。在澆筑過程中，按照“底板、腹板倒角—底板—腹板—頂板—翼板”的順序，對稱、平衡進行，并由梁端向已澆筑梁段的原則分層澆筑，以防掛籃變形造成接縫混凝土出現(xiàn)裂縫。混凝土下落高度超過2m 要采取串筒、溜管等措施，避免落差過大造成混凝土粗細集料分離。腹板、橫隔板與底板倒角處鋼筋密集，澆筑時，應從腹板處下混凝土，并在腹板、隔板模板上開設(shè)觀察孔和振搗孔，避免出現(xiàn)露筋、蜂窩麻面，保證混凝土密實、無空洞。腹板和隔板澆筑到倒角上方時，底部混凝土不應再次振搗，防止腹板倒角處混凝土變形，上部混凝土懸空存在空隙。在腹板和隔板澆筑時，可以用小錘敲打模板，檢查混凝土是否振動、密實。

2.6 預應力施工及封錨

混凝土澆筑后，強度大于95% 設(shè)計值、彈性模量大于85%設(shè)計值，且梁體混凝土齡期大于7d 方可張拉施工[3]。在施工過程中，不確定因素較多，施工層次差異較大，如梁管道摩擦、混凝土收縮徐變等原因都會造成預應力損失。張拉前，應對重要梁結(jié)構(gòu)的管摩擦力進行現(xiàn)場試驗。根據(jù)試驗結(jié)果，對拉力和管道位置進行調(diào)整，將設(shè)計的張拉力準確地施加到梁體上，保障其安全性和耐久性（見圖1）。預應力張拉采用自動化智能張拉設(shè)備提高張拉精度。張拉時，嚴格控制張拉過程的同步性?？椎雷{采用智能注漿設(shè)備、真空輔助注漿。為了提高注漿質(zhì)量的穩(wěn)定性，保證施工安全，采用連續(xù)運轉(zhuǎn)的活塞注漿泵。對孔道注漿成品質(zhì)量檢驗，采用無損檢測或內(nèi)窺鏡。檢測孔的數(shù)量和位置應根據(jù)孔的長度和線形來確定，并應布置在設(shè)計中規(guī)定的位置最高位置；無損檢測采用沖擊回波法?，F(xiàn)澆段端頭封錨應嚴格控制梁體長度，以滿足伸縮縫梁體間隙的要求。

圖1 腹板豎向預應力布置圖（單位：cm)

2.7 合龍

合龍段施工質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁的線形和工程質(zhì)量。與邊跨合龍段相比，中跨合龍段施工難度更大，施工要求更高。合龍前，合龍段兩側(cè)最后2～3 節(jié)段應一起聯(lián)合測試，以保證合龍的精度。現(xiàn)澆段及懸澆掛籃至合龍塊后，將掛籃前移至合龍段位置，測量合龍口箱梁標高及懸臂端標高。在箱梁懸臂端設(shè)壓重，調(diào)整合龍口標高滿足設(shè)計及監(jiān)控要求。合龍段在當天最低溫度變化幅度最小時采用外部勁性支撐進行鎖緊[4]。鎖緊段時，應快速對稱進行，先將外剛性支撐端部與梁端預埋件焊接（或螺栓），另一端與梁端等內(nèi)剛性支撐頂部緊密焊接后快速連接。連接完成后，臨時預應力束快速張拉。張拉完成后，釋放一側(cè)固結(jié)約束，使梁的一端在鎖定連接下，伸縮自如。為防止合龍段施工出現(xiàn)裂縫，在上下底板或兩肋端部預埋臨時連接鋼構(gòu)件，設(shè)置臨時縱向預應力索，用千斤頂調(diào)整閉口應力和長度，且應連續(xù)觀察合龍前幾天晝夜環(huán)境溫度的變化與合龍標高、長度的變化之間的關(guān)系，確定適宜的合龍時間和程序。

鎖定完成后，選擇在一天中，靠近設(shè)計合龍溫度18℃±2℃且較穩(wěn)定的時間內(nèi)，澆筑微膨混凝土?；炷翝仓扇Q重的措施，為保證梁體形狀，壓重應在臨時鎖止前，在封閉段兩側(cè)的塊段上設(shè)置，壓重噸位與合龍段結(jié)構(gòu)自重相等，換重與混凝土澆筑同步進行。當合龍口兩側(cè)頂部高差大于15mm 時，在較高箱梁兩端加對稱配重后，澆筑混凝土。從合龍段澆筑到預應力張拉，施工荷載應保持平衡。

3 結(jié)語

許多采用懸澆掛籃施工的橋梁結(jié)構(gòu)，因施工方法不當而導致安全或質(zhì)量事故。因此，對于研究大跨度懸澆掛籃施工技術(shù)，對橋梁的順利建成具有重要的現(xiàn)實意義。在應用懸澆掛籃施工技術(shù)的過程中，應根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，考慮各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題，確保各施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量和安全。