橋梁施工中掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)的應(yīng)用分析

摘要 掛籃懸臂澆筑技術(shù)是利用一對(duì)可行走的掛籃進(jìn)行梁段鋼筋綁扎、立模、混凝土澆筑、施加預(yù)應(yīng)力等施工作業(yè)的技術(shù)，具備施工靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。為保障橋梁施工質(zhì)量，充分發(fā)揮掛籃懸臂澆筑的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，完善橋梁懸臂澆筑施工設(shè)計(jì)，文章結(jié)合某橋梁工程項(xiàng)目，分析了橋梁掛籃設(shè)計(jì)方案，同時(shí)對(duì)橋梁施工中掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)展開(kāi)研究。通過(guò)研究可知，為規(guī)范橋梁掛籃懸臂澆筑流程，提升橋梁施工質(zhì)量，應(yīng)結(jié)合橋梁掛籃結(jié)構(gòu)參數(shù)，做好掛籃安裝、預(yù)壓、拼裝、行走中的質(zhì)量控制工作，以突出掛籃懸臂技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，保障橋梁掛籃懸臂澆筑施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 橋梁；掛籃；懸臂；澆筑；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）17-0131-03

0 引言

橋梁是城市交通體系的重要組成部分，掛籃懸臂澆筑可提升工程建設(shè)效率。為保障橋梁掛籃懸臂澆筑施工的質(zhì)量和安全，應(yīng)結(jié)合掛籃懸臂澆筑流程，加強(qiáng)掛籃拼裝、預(yù)壓、懸澆等環(huán)節(jié)的施工管理，嚴(yán)格遵守掛籃懸臂澆筑技術(shù)要求，有序安排施工任務(wù)，確保橋梁工程順利竣工，整體質(zhì)量符合建設(shè)要求。

1 項(xiàng)目概況

某橋梁工程，主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋梁中跨跨度范圍為50～95 m。箱梁斷面設(shè)計(jì)為“單箱單室”，箱室頂部寬度為10 m，橋梁翼緣板支點(diǎn)處高6 m，寬2 m，跨中橋梁高度為2.6 m。腹板厚度約55～65 cm，底板約35～80 cm，懸澆區(qū)域頂板厚27 cm。箱梁0#塊合龍段為2 m，現(xiàn)澆區(qū)域?yàn)?.89 m。主梁結(jié)構(gòu)梁段數(shù)量、長(zhǎng)度分別為3×3 m、4×4.5 m、5×5.5 m。懸臂澆筑段應(yīng)用“菱形”掛籃的施工工藝。

2 掛籃設(shè)計(jì)

2.1 掛籃選型

（1）橋梁各區(qū)域混凝土結(jié)構(gòu)采用一次性澆筑工藝。澆筑作業(yè)堅(jiān)持平衡、對(duì)稱原則。

（2）基于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，掛籃結(jié)構(gòu)為“菱形掛籃”，采用連續(xù)箱梁懸臂澆筑工藝，掛籃結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 菱形掛籃結(jié)構(gòu)示意圖

（3）掛籃結(jié)構(gòu)主桁片尾設(shè)計(jì)為“方形截面”，前橫梁、后下橫梁使用2H400×200×7.5×13.5型鋼。底部縱梁采用H350×180×8×10.5型鋼。外滑梁、側(cè)導(dǎo)梁位采用普通熱軋槽鋼。

2.2 掛籃設(shè)計(jì)荷載及組合

（1）設(shè)計(jì)荷載：1）掛籃區(qū)域橋梁混凝土每立方重2.68 t；2）施工人員掛籃安裝澆筑所需設(shè)備荷載為2.7 kN/m2；3）超載系數(shù)取值為1.06；4）澆筑混凝土動(dòng)力系數(shù)設(shè)定為1.1；5）掛籃行走沖擊系數(shù)為1.25，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為2.12。

（2）荷載組合：1）掛籃自主+行走穩(wěn)定性（沖擊系數(shù)）；2）混凝土重力+掛籃自重+施工機(jī)具重量+動(dòng)力附加系數(shù)；3）混凝土重+掛籃自重+施工人員、施工機(jī)具。

（3）荷載傳遞路徑：掛籃頂板—掛籃底板—前上橫梁。翼緣板—外滑梁結(jié)構(gòu)—前上橫梁。腹板荷載—腹板縱梁—前下橫梁+后下橫梁[1]。掛籃底板—腹板縱向梁結(jié)構(gòu)—前下橫梁—后下橫梁，各個(gè)組合共同作用于掛籃主桁架。

2.3 掛籃構(gòu)件參數(shù)

橋梁懸臂掛籃結(jié)構(gòu)的主要組件包括橫梁結(jié)構(gòu)、腹縱梁、底縱梁等，各構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)滿足橋梁掛籃懸臂澆筑的基本要求，具體如表1所示：

3 掛籃懸臂澆筑施工準(zhǔn)備

（1）通過(guò)掛籃預(yù)壓消除非彈性變形。掛籃預(yù)壓方法包括千斤頂對(duì)拉加載、水箱加載、倒掛加載等?？删C合分析橋梁模板自重、施工活動(dòng)荷載、混凝土梁結(jié)構(gòu)自重等參數(shù)，計(jì)算掛籃施工時(shí)鋼筋混凝土的組合荷載，計(jì)算公式如下：

G=（G0+Q1+Q2×s）×1.2 （1）

式中，G——組合荷載（kN）；Q1——模板重量（kN）；Q2——施工荷載（kN/m2）；G0——鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重（kN）；s——掛籃懸臂澆筑面積（m2）[2]。

（2）對(duì)掛籃懸臂施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底，使其熟悉掛籃拼裝、預(yù)壓、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工藝流程和操作要點(diǎn)，嚴(yán)格執(zhí)行圖紙和規(guī)范。

4 橋梁掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 掛籃安裝

4.1.1 軌道

（1）測(cè)放掛籃行走時(shí)的軌道線路，根據(jù)軌道軸線鋪筑水泥砂漿，將軌道墊梁安裝底部區(qū)域整平，找平后分別安裝軌道墊梁及行走軌道。施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格管控軌道間距，軌道中心間距應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙，軌道頂面水平度與設(shè)計(jì)值保持一致，高差<5 mm?？v向接長(zhǎng)軌道時(shí)，應(yīng)用螺栓連接鋼板，禁止焊接。

（2）錨固軌道時(shí)，豎向安裝螺紋鋼固定、壓緊軌道結(jié)構(gòu)，軌道頂部采用螺母錨固。斜腹板、豎向鋼筋間設(shè)置墊塊后綁扎，施工時(shí)應(yīng)垂直拉緊精軋鋼筋?？捎镁埪菁y鋼筋連接器錨固鋼筋、軌道。

（3）鋼尺復(fù)核軌道間距、錨點(diǎn)距離。每2 m軌道錨點(diǎn)>2，螺母擰緊后的力矩>100 kg/m。

4.1.2 主桁

（1）安裝掛籃主桁架上的支座、輪組時(shí)，應(yīng)設(shè)置臨時(shí)支座以區(qū)分主桁結(jié)構(gòu)。

（2）基于軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，測(cè)量放樣主桁位置、垂直基水平軸線，調(diào)整掛籃支座，安裝臨時(shí)性鋼支座，確保箱梁在施工前的主桁區(qū)域箱梁支撐面相對(duì)平整，可滿足掛籃、大塊混凝土的澆筑需求。

（3）單片主桁片桿件、結(jié)點(diǎn)箱體應(yīng)先在地面租拼，拼接為單片三角形。拼接主桁片、結(jié)點(diǎn)箱體時(shí)，應(yīng)同時(shí)吊裝反口輪，注意控制主桁腹板高低差、支座高低、反扣輪吊帶長(zhǎng)短。受橋梁橫坡影響，箱梁頂部會(huì)存在高差，為統(tǒng)一主桁高度，應(yīng)利用墊梁調(diào)整軌道、主桁高度，使其保持一致[3]。

4.1.3 橫向聯(lián)結(jié)桁架

（1）安裝垂直向的聯(lián)結(jié)桿件，桿件長(zhǎng)20 m。應(yīng)用螺栓錨固主桁架桿件，擰緊后吊裝水平桁架。

（2）固定箱梁頂部的支撐桿件，吊裝另一片主桁片，固定桿件兩側(cè)主桁片，連接橫向支撐架，設(shè)上下水平桿件，固定桁架，焊接桿件，焊縫寬度為8 mm。

（3）橫向聯(lián)結(jié)桁架水平桿應(yīng)使用14#焊接，接觸點(diǎn)滿焊。

（4）地面拼裝桿件、結(jié)點(diǎn)箱體成三腳架，吊裝三角桁架，拼接菱形掛籃主桁架。可點(diǎn)焊底籃縱梁，形成掛籃平面整體結(jié)構(gòu)。提升掛籃底籃，吊至主桁，安裝吊桿，鋪設(shè)底模板，調(diào)整高度。

4.1.4 注意事項(xiàng)

（1）后錨吊桿上應(yīng)設(shè)置鋼砌塊，使吊桿垂直受拉。

（2）掛籃側(cè)模、底模所用鋼絲繩、卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)符合技術(shù)要求，后期不得隨意更改其規(guī)格參數(shù)。鋼絲繩安全系數(shù)如表2所示：

（3）應(yīng)用10 t葫蘆懸吊底籃下橫梁的兩端，將其移動(dòng)至外滑梁。掛籃行走時(shí)，葫蘆無(wú)須受力，但需要核查掛籃拼裝后，橫梁兩側(cè)銷軸保險(xiǎn)的插銷位置。掛籃上需臨時(shí)增設(shè)立井架、防雨棚時(shí)，應(yīng)固定牢靠，且不改變掛籃的受力形式。

4.2 掛籃拼裝質(zhì)量檢測(cè)

安裝結(jié)束后，應(yīng)仔細(xì)檢查掛籃安裝的施工質(zhì)量。

（1）質(zhì)量檢查核心內(nèi)容包括掛籃主桁架焊接區(qū)域、掛籃結(jié)構(gòu)平聯(lián)區(qū)域、掛籃錨固效果、錨具數(shù)量，以及前后吊桿的穩(wěn)定性、吊桿有無(wú)損傷等。此外，還包括底籃前吊點(diǎn)、外滑梁吊掛的錨固效果等。

（2）檢驗(yàn)底籃人行通道的安全性能、吊底、墊板質(zhì)量。測(cè)量底模、側(cè)模軸線標(biāo)高，以及底板鋼筋位置。

（3）預(yù)留口應(yīng)與橋梁梁體頂板和底板垂直、水平，直徑>66 cm?？走厬?yīng)安裝加強(qiáng)鋼筋。

4.3 掛籃預(yù)壓及行走

4.3.1 掛籃預(yù)壓加載

根據(jù)橋梁掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)要點(diǎn)，在掛籃拼裝后預(yù)壓掛籃結(jié)構(gòu)，模擬掛籃行走時(shí)施工作業(yè)造成的“最不利荷載”條件，評(píng)估掛籃的整體性能。

該項(xiàng)目使用混凝土預(yù)制塊、沙袋作為掛籃預(yù)壓的主要工具，預(yù)壓情況如下：

（1）主桁架。根據(jù)橋梁施工掛籃主桁架結(jié)構(gòu)，確定其行走過(guò)程中需承載的拉應(yīng)力，確定拉應(yīng)力的最大值、9b8bb1cb0135b4142e6ceeefb74ab52999dfe44f5d1781ab369f9602ab9c6e3e最小值，變形上限設(shè)置為12.2 mm。經(jīng)模擬預(yù)壓，表明主桁架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、變形符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定[4]。

（2）底模分配梁。40a工字鋼焊接掛籃底模分配梁，加載掛籃懸臂澆筑的施工荷載，加載后測(cè)量分配梁抗彎模量。底模分配梁長(zhǎng)度設(shè)定為7.5 m，可通過(guò)分配梁彎拉應(yīng)力，檢驗(yàn)其可靠性，分配梁彎拉應(yīng)力計(jì)算公式如下：

ζ=MW （2）

式中，ζ——彎拉應(yīng)力（MPa）；W——截面抗彎模量（m3）；M——底模最大彎矩（N·m）。

該項(xiàng)目中底模分配梁截面抗彎模量約等于1 757 770 mm3，最大彎矩為17.5×107 N·m。根據(jù)式（2）計(jì)算可得ζζ=99.6 MPa，符合國(guó)家規(guī)定。

（3）吊帶。在橋梁掛籃懸臂澆筑施工中，掛籃前吊帶拉力最大值為16 N，后吊帶拉力最大值為34 N，橫截面積為2 780 m2，其拉應(yīng)力可通過(guò)公式σ=NA計(jì)算。其中，N——吊帶拉力（MPa），A——吊帶橫截面面積（m2）。經(jīng)計(jì)算，吊帶拉應(yīng)力約等于124 MPa，符合國(guó)家規(guī)定。

4.3.2 掛籃行走

（1）對(duì)懸澆段預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行張拉、壓漿處理，施工質(zhì)量合格后移動(dòng)掛籃。掛籃移動(dòng)應(yīng)嚴(yán)格遵守工藝流程，基本順序：1）提前設(shè)置掛籃前端箱梁頂面上的軌道、掛籃尾部橫梁吊桿，保護(hù)底籃安全。2）首次轉(zhuǎn)換滑梁吊具，利用反扣鎖連接掛籃主桁、軌道，千斤頂支撐主桁架后，拆除掛籃支座。3）分開(kāi)橋梁箱梁結(jié)構(gòu)模板，滑移掛籃結(jié)構(gòu)。4）澆筑箱梁混凝土，根據(jù)懸臂澆筑作業(yè)移動(dòng)掛籃。掛籃主桁架抵達(dá)設(shè)定區(qū)域后，錨固掛籃結(jié)構(gòu)，確定掛籃控制點(diǎn)。5）調(diào)整掛籃底模位置，明確模板標(biāo)高。

（2）掛籃前移時(shí)，應(yīng)完成預(yù)應(yīng)力張拉工作，前移后壓漿，注意控制壓漿管道中的漿液質(zhì)量。后拆除掛籃，松放吊帶，使掛籃下落移動(dòng)，抵達(dá)懸澆施工所需高度后，檢查底板、腹板、翼板，排查有無(wú)掛籃行走障礙。掛籃行走軌道應(yīng)準(zhǔn)確安裝，接頭區(qū)域平齊、無(wú)臺(tái)階，軌道、掛籃采用豎向筋錨固?？衫肶C75-1000千斤頂頂推，輔助掛籃前移，上下游應(yīng)保持同步，兩懸臂掛籃應(yīng)對(duì)稱前移。在行走過(guò)程中，控制掛籃中線、行走線路，預(yù)防偏位[5]。

（3）掛籃行走到位后錨固掛籃，拆除掛籃滑移設(shè)備。掛籃前支點(diǎn)設(shè)置墊塊，墊塊需墊實(shí)。安裝、固定墊塊后，通過(guò)吊帶提升掛籃；收緊后，調(diào)整懸臂澆筑底模位置、標(biāo)高，安裝外側(cè)模。

4.4 混凝土懸澆

（1）在上述橋梁項(xiàng)目中，橋梁結(jié)構(gòu)為混凝土連續(xù)箱梁，采用掛籃懸臂澆筑工藝。掛籃模板、掛籃懸吊結(jié)構(gòu)均為鋼制模板、鋼制吊帶，且模板長(zhǎng)度大于掛籃最長(zhǎng)節(jié)段30 cm。各懸澆段施工時(shí)，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)澆筑作業(yè)，使掛籃對(duì)稱行走。在正式施工前，應(yīng)將連續(xù)梁施工設(shè)備、施工材料移動(dòng)至1#塊段。整體分析掛籃變形、鋼束張拉、混凝土收縮徐變等基本規(guī)律后，計(jì)算混凝土連續(xù)箱梁塊件的立模標(biāo)高值。每澆筑一梁段，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)梁段撓度值，觀察有無(wú)變化，及時(shí)修正澆筑工藝。

（2）在澆筑期間，應(yīng)控制混凝土坍落度，約13 cm，允許誤差±1 cm。石子粒度上限<25 cm。澆筑邊跨合龍段混凝土?xí)r，可利用泄水閥調(diào)整水箱內(nèi)的材料配重，且需在2～3 h內(nèi)完成澆筑作業(yè)。

（3）從混凝土箱梁結(jié)構(gòu)的兩側(cè)進(jìn)行澆筑，自外向內(nèi)逐步移動(dòng)。澆筑速度、澆筑量應(yīng)保持均勻、緩慢。澆筑時(shí)應(yīng)實(shí)時(shí)記錄、分析掛籃支架桿件的受力狀態(tài)，排查變形隱患。發(fā)現(xiàn)掛籃支架變形應(yīng)立即終止?jié)仓?/p>

（4）澆筑橋梁腹板結(jié)構(gòu)時(shí)，下料起點(diǎn)位置應(yīng)集中在頂板，可應(yīng)用卸料板封堵進(jìn)料口，防止腹板頂部混凝土凝結(jié)。振搗時(shí)，在腹板、底板連接區(qū)域的倒角內(nèi)，混凝土澆筑作業(yè)可能存在“翻漿風(fēng)險(xiǎn)”，應(yīng)優(yōu)化混凝土振搗工序，確保振搗質(zhì)量[6]。

（5）傾倒混凝土漿液時(shí)，應(yīng)避免混凝土直接接觸箱梁結(jié)構(gòu)中的鋼筋網(wǎng)，減少混凝土對(duì)鋼筋、波紋管產(chǎn)生的不利影響。可在頂板、腹板開(kāi)設(shè)天窗，分開(kāi)波紋管、振搗棒，振搗后應(yīng)立即檢查管道，清理內(nèi)部灰漿，檢驗(yàn)箱梁混凝土澆筑質(zhì)量，如表3所示：

（6）0#塊梁段鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道密度大，拌和澆筑材料時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土原材料質(zhì)量。粗骨料粒徑為5～20 mm碎石，3 d可達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。主梁混凝土為C50，和易性好，不離析，坍落度控制為18～20 cm，初凝時(shí)間為8～10 h。混凝土入模、泵送混凝土?xí)r，坍落度要在2～5 cm之間，采用HBT60C輸送泵輸送混凝土。澆筑底板混凝土、隔板、腹板底部混凝土?xí)r，可從串筒頂板向下澆筑。澆筑作業(yè)應(yīng)連續(xù)、一次性澆筑完成，減少施工縫。澆筑期間，可用傳感器、儀器和測(cè)量設(shè)備追蹤懸臂掛籃結(jié)構(gòu)、澆筑支撐結(jié)構(gòu)、梁體結(jié)構(gòu)變形及異常變化，加強(qiáng)澆筑質(zhì)量檢測(cè)。

（7）澆筑結(jié)束后，采用B50插入式振動(dòng)器振搗，振動(dòng)棒插入深度應(yīng)大于上一層混凝土深度約10 cm，移動(dòng)間距為振動(dòng)棒作用半徑的1.5倍，以混凝土漿液表面無(wú)下沉、冒泡、輕度泛漿為準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在混凝土連續(xù)箱梁建設(shè)中，掛籃懸臂澆筑施工的技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯，具有施工成本低、施工效率高的特點(diǎn)，適用于各類大跨度、連續(xù)剛構(gòu)橋梁項(xiàng)目。但在項(xiàng)目實(shí)踐中，還應(yīng)掌握掛籃懸臂澆筑的施工技術(shù)核心，明確其原理、安裝要點(diǎn)，重視掛籃懸臂澆筑施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，規(guī)范施工操作，保障掛籃拼裝、掛籃預(yù)壓、懸臂澆筑施工效果，滿足橋梁設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)

[1]黃駿，師穎嫦.鋼筋混凝土箱形拱橋掛籃施工與計(jì)算分析[J].四川建材，2024（2）：133-134+137.

[2]彭飛.三角形掛籃設(shè)計(jì)及懸灌施工探討[J].交通科技與管理，2024（3）：78-80.

[3]孫偉.大跨度鋼筋混凝土拱橋裝配式掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)[J].價(jià)值工程，2024（2）：95-97.

[4]呂宏亮.基于單側(cè)懸臂掛籃技術(shù)的大跨徑連續(xù)橋梁施工方法[J].西部交通科技，2023（12）：152-154+193.

[5]文芳.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂現(xiàn)澆施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].工程技術(shù)研究，2023（20）：54-56.

[6]甄國(guó)君.跨海大橋掛籃法懸臂澆筑施工力學(xué)特性及技術(shù)方法[J].交通科技與管理，2023（19）：80-82.