橋梁施工中懸臂掛籃技術(shù)的有效應(yīng)用

張志華

（上饒市玉山公路事業(yè)發(fā)展中心，江西 上饒 334700）

0 引言

本文闡述了懸臂掛籃技術(shù)在實(shí)際橋梁施工中的應(yīng)用優(yōu)勢與操作要求，該技術(shù)能夠取代以往大型吊機(jī)的作用，符合大多數(shù)橋梁工程的懸空作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，且操作簡單，能夠解決許多施工難題，因此非常值得在橋梁施工中大力推廣應(yīng)用。

1 懸臂掛籃技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用要點(diǎn)

1.1 荷載參數(shù)確定

懸臂掛籃技術(shù)可以為橋梁施工提供一個(gè)靈活的操作平臺(tái)，且符合大多數(shù)橋梁施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)際施工應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)自身的荷載情況確定具體參數(shù)，以保證懸臂掛籃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。例如，在由連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)和簡支梁連接構(gòu)成的橋梁工程中，橋梁長度約1775m，橋面兩側(cè)寬度約15m，中間有寬度約10m 的分隔帶，根據(jù)懸臂掛籃施工要求，比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)在于箱梁結(jié)構(gòu)部分，通常需要使用強(qiáng)度超過C50 的混凝土進(jìn)行施工，施工操作時(shí)需要對(duì)張力進(jìn)行科學(xué)把控，通常將張力參數(shù)設(shè)置為560kN，影響施工荷載的主要因素還包括箱梁懸臂端撓度，該項(xiàng)參數(shù)會(huì)跟隨著混凝土質(zhì)量、施加預(yù)應(yīng)力、梁體結(jié)構(gòu)自重以及掛籃彈性形變而產(chǎn)生變化，箱梁撓度實(shí)際計(jì)算公式（1）所示：

式（1）中：Hm表示橋梁箱梁梁端立模標(biāo)高；Hs表示對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)高；∑fl表示所有梁端結(jié)構(gòu)在箱梁梁端部分重量產(chǎn)生的撓度總和；∑fy表示箱梁梁端部分受到所有撓段預(yù)應(yīng)力張拉作用的撓度總和；∑f1表示箱梁梁端因混凝土徐變和收縮而產(chǎn)生的撓度總和；∑f2表示箱梁梁端施工中臨時(shí)荷載造成的撓度；∑f3表示箱梁梁端使用荷載產(chǎn)生的撓度；∑f4表示懸臂掛籃的實(shí)際變形值。

在具體確定荷載參數(shù)后，就能夠進(jìn)一步明確懸臂掛籃結(jié)構(gòu)的承載力，要保證懸臂掛籃能夠涵蓋橋梁施工的所有位置，再結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)、實(shí)際長度來確定掛籃數(shù)量，還要基于模板重量對(duì)掛籃重量進(jìn)行把控，實(shí)際模板重量計(jì)算可以以均重0.9kPa 的標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算，在掛籃底模架的設(shè)計(jì)中應(yīng)保持其振動(dòng)力約為振動(dòng)器自身重量的4 倍左右，結(jié)合人工荷載的施工計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，將其振動(dòng)力設(shè)定為2kPa[2]。

1.2 懸臂掛籃設(shè)計(jì)

橋梁工程要想有效展開懸臂掛籃施工，還需對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)需圍繞其懸臂結(jié)構(gòu)、掛籃結(jié)構(gòu)、控制精度以及工藝流程等內(nèi)容展開[3]。

1.2.1 控制精度設(shè)計(jì)

橋梁工程懸臂掛籃施工中，對(duì)控制精度的設(shè)計(jì)可以說是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，其直接影響著懸臂掛籃的施工質(zhì)量，對(duì)總體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也有著至關(guān)重要的作用，具體關(guān)注下述五點(diǎn)。

第一，設(shè)計(jì)精度需按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行把控。

第二，懸臂掛籃施工精度控制需圍繞軸線偏位精度進(jìn)行把控，一般控制偏位精度不超過10mm[4]。

第三，在包含頂面高程參數(shù)的懸臂掛籃施工精度控制與設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要保證設(shè)計(jì)偏差小于10mm。

第四，橋梁工程中針對(duì)支架預(yù)壓部分的設(shè)計(jì)，對(duì)于24h 內(nèi)的邊跨現(xiàn)澆段支架與0#塊支架沉降量，要保證其平均值不得超過1mm，而72h 內(nèi)的沉降量平均值不得超過5mm。

第五，懸臂掛籃結(jié)構(gòu)的精度設(shè)計(jì)，應(yīng)重點(diǎn)把控掛籃變形量，將其控制在10mm 左右[5]。

1.2.2 懸臂掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先，在具體施工之前應(yīng)明確懸臂結(jié)構(gòu)與掛籃結(jié)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)，確保結(jié)構(gòu)總重量在橋梁連接部分的承重限度之內(nèi)，抗傾覆安全系數(shù)設(shè)計(jì)為2，自錨固結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)安裝系數(shù)也設(shè)計(jì)為2，還要將掛籃自重和梁段混凝土實(shí)際重量的比值維持在0.3～0.5 之間[6]。其次，依據(jù)工程情況選擇合適的懸臂掛籃結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)下廣泛應(yīng)用于橋梁工程的懸臂掛籃多是采用型鋼掛籃、桁架式掛籃以及混合式掛籃等基本結(jié)構(gòu)形式，新工藝技術(shù)中菱形鋼架式掛籃的應(yīng)用也比較多。最后，還要注意合理設(shè)計(jì)懸臂掛籃各結(jié)構(gòu)模塊，包括吊掛模塊、行走模塊、底籃模塊、錨固模塊、模板模塊以及防護(hù)模塊等[7]。某橋梁工程懸臂掛籃各模塊的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。圖1 為懸臂掛籃的結(jié)構(gòu)圖。

表1 某橋梁工程懸臂掛籃各模塊的設(shè)計(jì)參數(shù)

1.3 掛籃結(jié)構(gòu)制作與安裝

橋梁施工采用懸臂掛籃技術(shù)時(shí)，要合理制作掛籃結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制掛籃主承重架和對(duì)應(yīng)模板結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，保證其環(huán)口穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)，若掛籃結(jié)構(gòu)的制作不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)使其安全性難以保證，工程也很難順利推進(jìn)。掛籃結(jié)構(gòu)拼裝時(shí)，在橋梁上選擇合適位置，按照規(guī)范要求鋪設(shè)枕木構(gòu)件，要控制好軌道枕木的規(guī)格與間距，前支點(diǎn)位置（約在混凝土前端70cm 左右處）鋪設(shè)鋼枕，以此保證懸臂掛籃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及平衡，防止掛籃在后續(xù)施工時(shí)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象[8]。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安裝完成之后，采用M20 砂漿材料對(duì)底板進(jìn)行找平處理，再按照掛籃行走的軌道安裝錨固構(gòu)件，確保其安裝穩(wěn)固，能充分發(fā)揮懸臂掛籃的優(yōu)勢。掛籃安裝流程頗為復(fù)雜，要保證施工人員吃透技術(shù)要點(diǎn)，還要基于施工設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)格把控各部分精度，確保構(gòu)件牢固、質(zhì)量合格，以提高工程的整體質(zhì)量[9]。圖2 為掛籃安裝基本流程。

圖2 掛籃安裝的基本流程

1.4 掛籃預(yù)壓試驗(yàn)

為保證掛籃在后續(xù)使用中能充分滿足施工要求，應(yīng)開展掛籃預(yù)壓試驗(yàn)，這也是檢測掛籃結(jié)構(gòu)受力情況的重要手段。通過試驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)一步明確掛籃結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性，幫助施工技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理掛籃存在的問題，以免掛籃出現(xiàn)嚴(yán)重形變威脅施工人員的安全。預(yù)壓試驗(yàn)可采用砂袋預(yù)壓法，對(duì)主桁架與掛籃懸臂結(jié)構(gòu)的彈性形變量參數(shù)和承載系數(shù)等進(jìn)行匯總分析，技術(shù)人員應(yīng)逐一記錄壓力變化下的懸臂掛籃結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，為解決其形變等不良問題提供數(shù)據(jù)參考。通常情況下，采用砂袋預(yù)壓法時(shí)需要控制各節(jié)點(diǎn)最大重量不超過110%，預(yù)壓加載時(shí)可選擇的穩(wěn)定加載節(jié)點(diǎn)變化參數(shù)分別為0%、80%、100%以及110%，以保證預(yù)壓試驗(yàn)結(jié)果更為合理[10]。本文列舉三座大橋工程懸臂掛籃施工的預(yù)壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為說明，具體如表2 所示。

表2 三座大橋工程懸臂掛籃施工的預(yù)壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.5 鋼筋混凝土澆筑施工

在實(shí)施懸臂掛籃施工時(shí)也要對(duì)鋼筋混凝土澆筑施工加強(qiáng)控制，必須做到一次性澆筑成型，并確保澆筑質(zhì)量，以提高懸臂掛籃結(jié)構(gòu)的承載性能。澆筑操作中，首先要在拌和站集中完成混凝土材料的拌和工作，然后采用泵送形式將其送往施工現(xiàn)場。材料拌和與泵送的要求是確?；炷猎诔跄巴瓿?#段的全部澆筑工作，通常初凝時(shí)間在10～12h 之間；控制混凝土材料坍落度在14～16cm 之間；還要基于設(shè)計(jì)配合比在混凝土材料中摻入一定量的高效減水劑?；炷翝仓┕さ姆謱雍穸纫罁?jù)實(shí)際情況進(jìn)行把控，通常在25～40cm 之間。澆筑工序依次為橫隔板、腹板及底板、橫隔板、腹板和頂板四周[11]?；炷敛牧显谌肽r(shí)，其導(dǎo)管底面與灌注面間距應(yīng)控制在1.0m 左右，安裝間距則控制在1.5m 左右。也可將部分鋼筋斷開處理，使其成為導(dǎo)管入口，在灌注完成之后再對(duì)斷開的鋼筋進(jìn)行焊接處理即可。要科學(xué)把控混凝土振搗環(huán)節(jié)，選擇適當(dāng)?shù)恼駬v器，當(dāng)前常用的為φ50 插入式振搗器，對(duì)于鋼筋分布密度較大的部分，則可選用φ30 小型振動(dòng)棒，調(diào)節(jié)棒間移動(dòng)距離不得超過半徑的1.5 倍。振搗區(qū)域需要進(jìn)行合理劃分，避免出現(xiàn)漏振問題。進(jìn)行腹板位置混凝土振搗時(shí)，可在內(nèi)側(cè)內(nèi)模鋼筋網(wǎng)片上預(yù)留約2.0m 的天窗，便于振搗器進(jìn)入腹板。此外，還需注意的是，實(shí)施梁端混凝土灌注施工之前，需要對(duì)原墩頂部混凝土面進(jìn)行沖洗，隨后均勻攤鋪上約2cm 厚的水泥砂漿材料，頂板鋼筋可以使用草袋進(jìn)行覆蓋處理。鋼筋混凝土澆筑施工的一般參數(shù)要求如表3 所示。

表3 鋼筋混凝土澆筑施工的一般參數(shù)要求

1.6 連續(xù)梁合龍段施工

進(jìn)行橋梁中跨連續(xù)梁合龍段施工時(shí)，需要首先將一側(cè)懸臂掛籃結(jié)構(gòu)拆除，然后將另一側(cè)結(jié)構(gòu)前移。在綁扎鋼筋過程中，基于施工荷載及合龍段自身重量，對(duì)兩段配重加以計(jì)算。例如，某工程合龍段澆筑施工的底板部位混凝土用量約5.75m3，實(shí)際卸載重量約7.475t；腹板部位混凝土用量約6.46m3，實(shí)際卸載重量約8.398t；頂板部位混凝土用量約10.57m3，實(shí)際卸載重量約13.741t。計(jì)算確認(rèn)其混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后，即可解除臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束，后續(xù)按照設(shè)計(jì)要求和順序進(jìn)行張拉，一般按照從短束到長束的順序，完成整個(gè)合龍施工，然后轉(zhuǎn)換好相應(yīng)的張拉預(yù)應(yīng)力即可[12]。

2 懸臂掛籃施工技術(shù)的注意事項(xiàng)

為確保橋梁施工中懸臂掛籃技術(shù)的應(yīng)用效果更佳，實(shí)際施工中還要注意以下三點(diǎn)要求。首先，在混凝土澆筑施工前需進(jìn)行嚴(yán)格檢查，注意檢查懸臂掛籃系統(tǒng)的安裝是否與施工方案中的技術(shù)要求相符合，能否保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)節(jié)，其前后吊桿是否可以在工程施工中順利操作，并依據(jù)人員需求實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)。對(duì)整體模板進(jìn)行檢測時(shí)，主要檢查各項(xiàng)安裝支點(diǎn)是否合格，確保已經(jīng)澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量達(dá)標(biāo)[13]。其次，混凝土澆筑過程中，需充分考慮工程施工的環(huán)境要素，尤其是溫度參數(shù)，要依據(jù)溫度調(diào)節(jié)混凝土漿液的含水量，避免澆筑時(shí)出現(xiàn)水上浮現(xiàn)象。澆筑混凝土前還要落實(shí)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，尤其是保證懸臂掛籃安裝到位。澆筑作業(yè)需要控制好材料用量與澆筑速度，整體持續(xù)時(shí)間不宜太長，否則會(huì)導(dǎo)致混凝土澆筑質(zhì)量下滑。最后，要注意掛籃結(jié)構(gòu)的施工控制，確保掛籃搭配的軌道可以正常使用，掛籃結(jié)構(gòu)與橋梁工程的箱梁部位緊密結(jié)合。牢固安裝主桁結(jié)構(gòu)的后錨部分，確保其承重性能滿足設(shè)計(jì)要求。在掛籃移除操作時(shí)需要注意天氣情況，避免在惡劣天氣或風(fēng)力較大時(shí)進(jìn)行施工，否則無法保證拆除過程中的安全性[14]。

3 結(jié)語

由本文分析可知，懸臂掛籃技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用要點(diǎn)包括荷載參數(shù)確定、懸臂掛籃技術(shù)設(shè)計(jì)、掛籃結(jié)構(gòu)制作與安裝、掛籃預(yù)壓試驗(yàn)、鋼筋混凝土澆筑施工、連續(xù)梁合龍段施工等。目前，大多數(shù)橋梁工程中都會(huì)應(yīng)用到懸臂掛籃技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)能夠有效提高施工效率，縮短工期。其結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)方便，能夠滿足多種橋梁的施工要求。未來將繼續(xù)加強(qiáng)針對(duì)該技術(shù)的研究和推廣力度，為我國橋梁工程做出更多貢獻(xiàn)。