懸臂掛籃橋梁施工技術(shù)的應用

收稿日期：2024-01-29

作者簡介：吳建剛（1982—），男，大專，助理工程師，研究方向：道路與橋梁。

摘要 為充分發(fā)揮懸臂掛籃技術(shù)優(yōu)勢，克服不利自然條件對連續(xù)梁施工的影響，保障施工質(zhì)量與安全。文章以山西省太原市某橋梁工程為實例，介紹懸臂掛籃系統(tǒng)組成及設計方案，詳細論述懸臂掛籃施工技術(shù)的運用要點及注意事項。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測，懸臂掛籃技術(shù)的運用，能夠保證該橋梁線形符合設計要求，為安全施工提供保障，有效控制橋梁結(jié)構(gòu)形變，從根本上保障了工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 橋梁工程；懸臂掛籃；施工技術(shù)；應用

中圖分類號 U445.4文獻標識碼 B文章編號 2096-8949（2024）11-0147-03

0 引言

懸臂掛籃橋梁施工技術(shù)采用懸掛在主梁上方的掛籃來進行施工作業(yè)，與傳統(tǒng)的腳手架或高架車相比，懸臂掛籃橋梁施工技術(shù)具有更高的安全性、效率和經(jīng)濟性。該技術(shù)可實現(xiàn)較大跨度的施工，減少地面支撐的需求，有效提高施工質(zhì)量和進度控制能力。基于此，該文結(jié)合具體工程案例，深入探討懸臂掛籃施工技術(shù)的應用要點，對于助力橋梁工程的質(zhì)量與安全具有重要意義。

1 橋梁工程概況

山西省太原市某橋梁工程以橋梁中心為對稱軸做對稱布置，橋梁組成包括45 m+2×80 m+45 m。該橋梁的主梁結(jié)構(gòu)為預應力混凝土單箱雙室連續(xù)箱梁，梁高變化呈現(xiàn)圓曲線特征。其中，中跨和邊跨的曲線段長度均是39.875 m，中跨部位有長度為2 m的直線段（合龍段），包括邊跨2 m直線段在內(nèi)共有8.4 m的直線段。該橋梁箱梁包括0#節(jié)段在內(nèi)共劃分為10個節(jié)段，其中0#節(jié)段長度為12.5 m，1～3#節(jié)段的長度均3.8 m，4～9#節(jié)段的長度均4.2 m，合龍段長度為2 m。該橋梁工程0#節(jié)段采取滿堂支架法施工，1～9#采取懸臂掛籃施工工藝，掛籃類型為菱形掛籃。

2 橋梁工程懸臂掛籃設計

該工程懸臂掛籃主要由主桁架系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)等組成：

（1）其中主桁架的組成包括兩個菱形主桁架和水平接頭，在掛籃系統(tǒng)中具有核心受力的作用。該工程選用槽鋼焊接形式的桁架，其中心間距和前后節(jié)點間距分別是8 m和6 m。為保證整體框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，利用銷軸對主桁架進行連接，并在豎桿位置設置橫向連接系統(tǒng)[1]。

（2）在懸臂掛籃系統(tǒng)中，底籃結(jié)構(gòu)承受著所有混凝土的荷載。該工程以大型鋼模板作為底籃底部混凝土模板，將HN400型鋼作為縱梁加工原料，前后梁以5.8 m為中心距。

（3）為了有效調(diào)節(jié)混凝土澆筑過程中所能形成的傾覆力矩，在主桁架的后節(jié)點位置安裝錨固系統(tǒng)，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、施工安全。如表1所示為該工程懸臂掛籃設計技術(shù)參數(shù)。

表1 懸臂掛籃設計技術(shù)參數(shù)

序號 懸臂掛籃設計技術(shù)參數(shù)

1 掛籃結(jié)構(gòu)承載力＞最大節(jié)段運行標準

2 掛籃結(jié)構(gòu)滿載荷載＜8 000 kN

3 采取平衡設置，抗傾覆系數(shù)＞2.0

4 掛籃與梁段混凝土質(zhì)量比：0.3～0.7

5 最大變形量＜20 mm

6 自錨安全系數(shù)＞2.0

3 橋梁工程懸臂掛籃施工技術(shù)要點

3.1 懸臂掛籃結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)，為后續(xù)施工提供良好條件

3.1.1 安裝主桁架作業(yè)

懸臂掛籃安裝施工現(xiàn)場如圖1所示。主桁架結(jié)構(gòu)采用菱形桁片和橫梁組成空間桁架，并在橫梁平面上安裝連接桿件以增強連接效果。在前后橫梁處分別設置兩片菱形桁片，菱形桁片具有穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度的特點，可以在空間中形成穩(wěn)定的桁架結(jié)構(gòu)。在橫梁的平面上安裝連接桿件，將兩片菱形桁片牢固連接，使整個結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定和堅固。根據(jù)設計要求調(diào)節(jié)主桁架高度，在橫梁下方位置設置分配梁。為避免雨水對桁架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，在完成主桁架安裝后，于上方設置遮雨裝置。在對橫向連接桁架進行安裝時，將長度為20 cm的豎向平聯(lián)安裝在桿件的兩端，將螺栓擰緊，在一片固定穩(wěn)妥的前提下再進行后續(xù)安裝[2]。通過焊接的方式連接橫向桁架水平桿件與桿件上固定的角鋼，要求焊縫在8 mm以下。

圖1 懸臂掛籃安裝施工現(xiàn)場

3.1.2 安裝行走系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)作業(yè)

該工程的懸臂掛籃結(jié)構(gòu)的行走系統(tǒng)由軌道、前后支點、精軋鋼等部分構(gòu)成。在具體安裝作業(yè)時，軌道面板與底板之間采取焊接連接，在兩側(cè)肋板與底板位置設置小孔，并對長軌（3 m）和短軌（1.5 m）進行分別設置。在軌道面板位置安裝前支座，在后支座位置低滑輪進行安裝。在安裝過程中，控制精軋鋼間的距離在50 cm左右，根據(jù)混凝土面高度調(diào)整軌道錨固深度，確保軌道在混凝土面以上30 cm。在安裝錨固系統(tǒng)時，以30型雙槽鋼作為主要材料，焊接固定。將梁體放置在主桁架的后支點位置，在精軋鋼的作用下使其可以穩(wěn)固錨固在梁段位置。

3.1.3 安裝掛籃底籃系統(tǒng)作業(yè)

在前下橫梁和后下橫梁位置對底籃的縱梁做臨時電焊處理，使其在平面內(nèi)成為一個整體。拼裝完成掛籃底籃結(jié)構(gòu)后，輔助使用卷揚機將底籃結(jié)構(gòu)提起，到達指定位置后，配合使用葫蘆在主桁上掛吊。吊裝就位后，對吊桿進行安裝，對底模板進行鋪設。

3.1.4 安裝后下橫梁、前橫梁、底縱梁系統(tǒng)作業(yè)

在安裝后下橫梁時，先安裝橫梁吊具，將吊具的連接鋼板焊接在橫梁的雙拼型鋼結(jié)構(gòu)之間，將10 cm長的螺紋和吊桿在吊具上方設置。在安裝前橫梁時，對前上橫梁進行水平墊平，確保其水平。在結(jié)點箱的位置，將前上橫梁進行焊接連接，以確保橫梁穩(wěn)定性和安全性。同樣的方法安裝前下橫梁、后下橫梁。為避免起吊時出現(xiàn)搖晃，在起吊作業(yè)前，對橫梁使用兩個葫蘆吊住[3]。橫梁吊具位于橫梁的兩側(cè)，在橫梁吊具中擰入完成安裝的前上橫梁吊桿。在安裝底縱梁時，以設計方案為依據(jù)，對底縱梁進行放置，對縱梁與前后下橫梁處采取焊接固定，完成安裝。

3.1.5 安裝模板系統(tǒng)作業(yè)

該工程懸臂掛籃系統(tǒng)的模板體系包括內(nèi)模板、外模板以及堵頭模板。其中外模板在拉桿結(jié)構(gòu)的輔助下和模板之間建立連接，在外部支撐體系的支撐下固定。支撐模板與滑梁前端在主桁架上懸吊，后端懸吊在箱梁翼板位置。內(nèi)模板與骨架滑梁在主桁架中懸吊，后端懸吊在澆筑后的箱梁頂板位置。內(nèi)外模板采取內(nèi)外支撐的方式固定。在堵頭模板安裝時，采取分塊拼裝工藝，要求施工人員嚴格控制誤差，確保各模板體系構(gòu)成完成的整體。

3.2 懸臂掛籃預壓施工，確保掛籃荷載合理

掛籃預壓是指在荷載作用下，對掛籃施加一定的預壓力，以消除掛籃的非彈性變形?？纱_保掛籃在施工過程中能夠承受超載荷載，并且保持穩(wěn)定的線形。

3.2.1 確定預壓范圍

該工程綜合分析現(xiàn)場實際情況，在預壓施工時選擇腹板預埋牛腿千斤頂反壓技術(shù)。在施工時，共計布設12個測量控制位置，其中8處設置在吊桿底板，4處設置在非吊桿底板。

3.2.2 預壓施工技術(shù)要點

預壓加載和卸載施工時（如圖2所示），嚴格落實以下技術(shù)要點：

（1）預壓時，最大荷載為掛籃系統(tǒng)可承受最大設計荷載的110%。

（2）采取分級加壓施工，第一次為總荷載的20%，依次增加20%荷載，直至完成110%的加載。

（3）縱向、橫向的荷載方式不同，對于前者從跨中到支點位置進行有序荷載，對于后者從中心線向兩側(cè)位置進行對稱加載。

（4）為保證預壓加載合理性，該工程在完成一級加載后，在加載的狀態(tài)下持續(xù)觀察12 h支架的沉降情況，若12 h沉降不足2 mm，則安排后續(xù)加載。

（5）完成分級加載并達到標準后，有序組織掛籃預壓卸載施工，該工程卸載時，分2級進行，每級卸載50%。

圖2 懸臂掛籃預壓加載施工現(xiàn)場

3.2.3 監(jiān)測預壓變形情況

在掛籃預壓加載過程中，由專人記錄每一個測量控制點的監(jiān)測值，對布點位置的加載荷載情況進行計算。在達到110%的加壓荷載后，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行測量分析，了解支架的受力情況，在后續(xù)的24 h內(nèi)，每間隔12 h進行一次監(jiān)測。若經(jīng)過連續(xù)24 h的監(jiān)測，所記錄的沉降平均值＜1 mm或者連續(xù)72 h的監(jiān)測，所記錄的沉降平均值＜5 mm，則判定達到預壓合格標準。對于經(jīng)過預壓監(jiān)測超出上述標準的情況下，分析具體原因進行調(diào)整，再次進行預壓監(jiān)測，確保達標后開展后續(xù)施工。

3.3 懸臂掛籃行走施工，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

3.3.1 掛籃行走準備

在移動掛籃時，可將手柄向下拉動，使得鋼絲繩纏繞在滑輪上，從而提起掛籃。通過逐漸拉動手柄，掛籃隨著鋼絲繩的拉伸而升高。在進行后續(xù)施工前，對孔洞預留情況進行全面核查，嚴格依照設計方案保證預留位置和尺寸的準確性。在桁架的兩端吊掛下橫梁，對錨固在箱梁上的其他后下橫梁的吊桿進行緩慢下放。在鋼絲繩、10 t葫蘆的輔助下，在側(cè)模的外滑動導梁位置懸掛底籃的后下橫梁，發(fā)揮其保護作用。對底籃后吊桿采取下放操作，確保底籃和箱梁底部的距離在10～15 cm之間，對前吊桿進行下放處理，確保前后下橫梁的頂面位于水平狀態(tài)，避免在前移下橫梁時出現(xiàn)失穩(wěn)情況[4]。在脫模時，為避免無法脫卸底模吊桿，由施工人員先對后吊桿進行松解，再對前吊桿進行松解。在前上橫梁位置掛設掛籃底籃，在主桁的平聯(lián)位置掛設底籃后端，內(nèi)模下方高度為10～15 cm。

3.3.2 結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換

對行走小車、底籃結(jié)構(gòu)的行走吊桿，內(nèi)外部的滑梁行走懸吊總成進行安裝。將底籃總成與內(nèi)外滑梁的總成拆卸后，在橋梁的各吊桿位置做好固定。為確保掛籃在前移過程中不會觸碰到其他結(jié)構(gòu)，確保完成澆筑的混凝土體均拆除模板。在后錨拆除環(huán)節(jié)，預留出兩個后錨起到保護，保證外側(cè)模處于平衡且穩(wěn)定狀態(tài)。為保證移動過程的安全性，將軟保護裝置安裝在行走吊桿位置，結(jié)束結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換。

3.3.3 掛籃行走施工

在掛籃行走環(huán)節(jié)，配合使用液壓千斤頂為前移提供動力，使掛籃系統(tǒng)整體移動至下一節(jié)段的指定位置。移動之前，在主桁的后端掛設防傾千斤繩，在移動時保持勻速，5～10 cm/min，同步釋放后梢10 t葫蘆。若在行進過程中發(fā)現(xiàn)前進困難，及時對行進路線上是否有卡住情況進行檢查。在行走時確保左右桁架處于平衡狀態(tài)，前主桁片和后主桁片距離＜10 cm，兩端主桁結(jié)構(gòu)移動距離偏差＜1 m。完成掛籃行走后，檢查鋼絲繩、葫蘆等裝置，對發(fā)現(xiàn)問題及時處理，進行下一階段的施工。

3.4 懸臂掛籃混凝土作業(yè)，強化質(zhì)量偏差控制

如圖3所示，為懸臂掛籃混凝土澆筑現(xiàn)場。為保證橋梁施工質(zhì)量，落實如下技術(shù)要點：

（1）節(jié)段梁體施工時，澆筑與行走均保持對稱進行，施工材料靠近0#節(jié)段梁放置，澆筑的同時監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（2）該工程所用的混凝土坍落度是13～15 cm，以從兩側(cè)向中間的順序進行澆筑。隨著澆筑荷載的增加，由專人監(jiān)測支架桿件的受力穩(wěn)定性，若發(fā)現(xiàn)形變情況，及時停止施工。

（3）為便于箱梁混凝土的澆筑與振搗作業(yè)，在頂板或者腹板位置設置窗口。要求振搗作業(yè)人員操作振搗棒時禁止觸碰波紋管等設施，完成振搗工藝后，清理管道內(nèi)部的灰漿。組織進行掛籃移動，完成后續(xù)梁段的施工。

（4）混凝土澆筑施工質(zhì)量控制：①設計高程和懸臂梁段高程偏差≤10 cm；②合龍前兩懸臂高差≤10 cm；③設計中線和梁段模板中線偏差≤5 cm；④軸線偏差≤15 cm；⑤頂面高程偏差：±10 cm[5]。

3.5 懸臂掛籃拆除作業(yè)，保證施工安全

為保證作業(yè)安全，在掛籃拆除時以“后搭先拆、先搭后拆、對稱作業(yè)”為指導原則。拆除技術(shù)要點如下：

（1）確認支撐和固定結(jié)構(gòu)完好，解開外模與底模之間的連接，逐段拆除外模結(jié)構(gòu)。

（2）拆除內(nèi)模及內(nèi)滑梁，解開內(nèi)模與底模之間連接，逐段拆除內(nèi)模結(jié)構(gòu)。

（3）拆除底模及平臺。

（4）拆除吊籃。

（5）解開前橫梁與支撐結(jié)構(gòu)之間連接，逐段拆除主構(gòu)件。

（6）拆除軌道。拆除作業(yè)現(xiàn)場由專人指揮，確保作業(yè)安全。

圖3 懸臂掛籃混凝土施工現(xiàn)場

3.6 橋梁合龍段施工，完成懸臂掛籃施工作業(yè)

拆除一個掛籃，利用預留的一個進行合龍施工。合龍段施工要點總結(jié)如下：

（1）合龍前將T梁上非必要荷載卸載，確保受力平衡狀態(tài)。

（2）箱梁合龍作業(yè)，先邊跨再中跨。

（3）在溫度相對較低的時間內(nèi)完成合龍作業(yè)。

（4）完成合龍段混凝土澆筑并進行常規(guī)養(yǎng)護，達到一定強度后，組織預應力施工。

（5）解除臨時支撐，完成施工。

4 結(jié)束語

相較于傳統(tǒng)的懸浮腳手架施工方式，懸臂掛籃技術(shù)能夠大幅提高橋梁施工的效率，保證作業(yè)安全與質(zhì)量。山西省太原市某橋梁工程嚴格落實懸臂掛籃施工技術(shù)要點，通過掛籃荷載預壓，保證施工作業(yè)安全，使橋梁施工流程得到進一步優(yōu)化，獲得良好的施工效益。

參考文獻

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