公路橋梁工程中掛籃懸澆重點(diǎn)施工技術(shù)探討

摘要 掛籃懸澆技術(shù)憑借其在高空作業(yè)中的穩(wěn)定性、施工效率高以及對(duì)環(huán)境影響小，已成為現(xiàn)代橋梁建設(shè)中的優(yōu)選方案。文章詳細(xì)闡述了掛籃的主要結(jié)構(gòu)、懸澆過(guò)程中的荷載監(jiān)控、掛籃行走及其施工控制要點(diǎn)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了施工管理與質(zhì)量控制的重要性，通過(guò)對(duì)其設(shè)計(jì)原理、施工流程、關(guān)鍵技術(shù)難題及解決方案的深入探討，旨在為該技術(shù)在同類型工程施工中的應(yīng)用提供一定的理論支撐。

關(guān)鍵詞 公路橋梁；掛籃懸澆；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）21-0133-03

0 引言

在橋梁施工過(guò)程中，掛籃懸澆技術(shù)因其獨(dú)特的施工工藝和廣泛的應(yīng)用前景，已成為眾多復(fù)雜工程的首選方案。該技術(shù)不僅能夠有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形和特殊施工環(huán)境的挑戰(zhàn)，還能顯著提高施工效率和工程質(zhì)量。文章將從掛籃懸澆技術(shù)的原理出發(fā)，結(jié)合工程實(shí)踐中的典型案例，深入分析其重點(diǎn)施工技術(shù)，包括掛籃系統(tǒng)設(shè)計(jì)、懸澆過(guò)程控制、混凝土施工與養(yǎng)護(hù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，研究成果以期為公路橋梁工程的技術(shù)進(jìn)步和質(zhì)量提升提供一定的參考價(jià)值。

1 工程概況

某大橋全橋總長(zhǎng)532 m，由東到西橋面縱坡分別為3.98%，主橋位于直線上。主橋?yàn)椋?2+150+82） m連續(xù)剛構(gòu)，箱梁采用變截面三向預(yù)應(yīng)力單箱單室連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，引橋采用30 m和20 m簡(jiǎn)支T梁，橋面連續(xù)。

2 掛籃懸澆段施工

箱梁擬采用三角斜拉式掛籃懸臂澆筑施工，單側(cè)采用兩個(gè)桁架結(jié)構(gòu)作為掛籃的主要組成：掛籃為三角掛籃，由主桁架、底模平臺(tái)及吊掛系統(tǒng)、內(nèi)外模吊掛及走行系統(tǒng)、后錨固、內(nèi)外模、千斤頂牽引系統(tǒng)等組成[1]。掛籃主要構(gòu)件材料見(jiàn)表1所示。

2.1 荷載

在設(shè)計(jì)掛籃以滿足橋梁施工圖的要求時(shí)，掛籃的總重量（包括模板和其他施工承載）不超過(guò)100 t，并同時(shí)滿足交通運(yùn)輸部頒發(fā)的公路橋梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范中規(guī)定的各項(xiàng)荷載系數(shù)和安全系數(shù)，荷載系數(shù)取值如下：

（1）混凝土澆筑時(shí)的超載系數(shù)（1.05），混凝土澆筑時(shí)的動(dòng)力系數(shù)（1.2），將這兩個(gè)系數(shù)結(jié)合，可以得到混凝土澆筑時(shí)掛籃所需承受的總荷載系數(shù)為：總荷載系數(shù)=1.05×1.2=1.26，在混凝土澆筑時(shí)，掛籃及其上的所有荷載（包括混凝土）的總重量不應(yīng)超過(guò)100 t÷1.26≈79.37 t（為簡(jiǎn)化計(jì)算，可取79 t作為設(shè)計(jì)上限）。

（2）掛籃空載行走時(shí)的沖擊系數(shù)（1.3），由于掛籃空載行走時(shí)的重量遠(yuǎn)小于滿載時(shí)的重量，且此系數(shù)僅適用于空載情況，因此它主要影響掛籃行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和材料選擇，而不是直接限制掛籃的總重量。然而，在設(shè)計(jì)行走機(jī)構(gòu)時(shí)，必須確保它們能夠承受這一沖擊系數(shù)下的荷載。

（3）澆筑混凝土和掛籃行走時(shí)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)取2.0。

（4）自錨固系統(tǒng)的安全系數(shù)取2.0。

2.2 掛籃主要結(jié)構(gòu)

由承重系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、后錨系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、底籃和模板系統(tǒng)組成[1]。

2.3 承重系統(tǒng)

主縱梁由兩根2I56b工字鋼通過(guò)拼焊工藝連接成鋼箱形式，兩根工字鋼之間保持300 mm的間距，結(jié)構(gòu)緊湊且受力均勻。腹板加勁板和上下連接板均選用12 mm厚的Q235B鋼板，通過(guò)焊接加固，進(jìn)一步提升整體強(qiáng)度。立柱采用2[36b型鋼組合焊接成鋼箱結(jié)構(gòu)，反頂牛腿則選用[16a型鋼，用于支撐和調(diào)整立柱的位置。立柱內(nèi)部的加勁板和封頭鋼板同樣采用12 mm厚的Q235B鋼板。斜拉桿采用300 mm寬、30 mm厚的Q345高強(qiáng)度鋼板加工而成，具有優(yōu)異的抗拉性能。銷孔處特別加強(qiáng)了處理，采用δ＝20 mm的Q235B鋼板進(jìn)行加固，立柱與主縱梁之間的連接板選用δ＝30 mm的Q235B鋼板[2]。

前上橫梁用2I56b型鋼制作，兩根型鋼之間寬度為220 mm，提供足夠的支撐面積和強(qiáng)度，以平衡和傳遞掛籃前端的荷載。前下橫梁用2I40型鋼，兩型鋼之間寬度為100 mm，設(shè)計(jì)緊湊且堅(jiān)固，有效支撐底平臺(tái)的前端。后下橫梁用500 mm×200 mm型寬翼緣H型鋼，其寬大的翼緣提供了更高的承載能力和更好的穩(wěn)定性，是掛籃后端的主要承重部件。

在兩下橫梁之間，鋪設(shè)14根I40b工字鋼作為縱梁，形成堅(jiān)固的掛籃底平臺(tái)。縱梁均勻分布，有效分散了底平臺(tái)上的荷載。

2.4 提升系統(tǒng)

前、后受力吊桿采用φ32 mm的PSB930精軋螺紋鋼筋，因?yàn)榫埪菁y鋼筋自重較輕，抗拉強(qiáng)度高，便于人員操作。前下橫梁除靠腹板兩側(cè)四根采用190 mm×30 mmQ345b鋼板吊帶外，其余三根全部采用精軋鋼筋吊桿；后下橫梁和頂板內(nèi)、外滑梁吊桿全部采用精軋鋼筋吊桿。前下橫梁采用2×10T、后下橫梁采用2×10T手拉葫蘆作為掛籃行走時(shí)的雙保險(xiǎn)和調(diào)整掛籃模板標(biāo)高，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)掛籃施工的安全性，縮短施工周期[5]。

2.5 后錨系統(tǒng)

鑒于項(xiàng)目采用無(wú)后配重的輕量化設(shè)計(jì)，后錨系統(tǒng)用φ32 mm精軋螺紋鋼筋作為主要錨固元件。每根主縱梁配置兩組共8根PSB830級(jí)別的精軋螺紋鋼筋，這種高強(qiáng)度的鋼筋材料使后錨系統(tǒng)具有極高的承載能力。經(jīng)過(guò)計(jì)算，后錨系統(tǒng)的安全系數(shù)遠(yuǎn)超3，滿足了施工過(guò)程中的安全性能要求，顯示出極高的可靠性和穩(wěn)定性。

進(jìn)一步優(yōu)化后錨系統(tǒng)的傳力路徑，箱梁混凝土中預(yù)先埋設(shè)了直徑為5 cm的孔道，不僅便于后錨鋼筋的安裝與固定，更能夠?qū)⒑箦^產(chǎn)生的上拔力通過(guò)特制的斜鋼墊板直接、高效地傳遞至已澆筑的箱梁混凝土上。這種設(shè)計(jì)極大地減少了力的傳遞損失，提高了整個(gè)后錨系統(tǒng)的效率與安全性。

后錨分配梁用2Ⅰ32a工字鋼，鋼材具有良好的承載能力和剛度，在混凝土澆筑過(guò)程中，即使受到較大荷載作用，也能保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。在掛籃行走時(shí)，后錨系統(tǒng)還可與行走軌道上的分配梁及行走系統(tǒng)相互配合，形成雙重保險(xiǎn)機(jī)制，進(jìn)一步提升施工過(guò)程中的安全性[6]。

2.6 行走系統(tǒng)

掛籃行走系統(tǒng)采用創(chuàng)新的雙功能設(shè)計(jì)，集成了60 t液壓千斤頂作為核心動(dòng)力源，這些千斤頂不僅用于掛籃的前移推進(jìn)，還作為張拉φ32 mm精軋螺紋鋼筋的工具，實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用。在行走過(guò)程中，φ32 mm精軋螺紋鋼筋的一端牢固錨固于軌道前端的牛腿，另一端則連接至掛籃前支點(diǎn)的60 t千斤頂上。通過(guò)油泵的精準(zhǔn)供油控制，千斤頂產(chǎn)生推力，推動(dòng)前支點(diǎn)沿軌道滑動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)掛籃平穩(wěn)前進(jìn)。每當(dāng)掛籃完成一個(gè)行程后，油泵進(jìn)行回油操作，千斤頂重新錨固，準(zhǔn)備下一個(gè)行程的推進(jìn)，如此循環(huán)往復(fù)，直至掛籃達(dá)到預(yù)定位置。

為了進(jìn)一步優(yōu)化行走性能，掛籃前支點(diǎn)被設(shè)計(jì)為支撐在2I32b軌道上，并在接觸面間涂抹黃油，以顯著降低摩擦阻力，掛籃在移動(dòng)過(guò)程中順暢平穩(wěn)。同時(shí)，主縱梁的后端采用反力鉤緊扣于軌道翼緣上，反力鉤沿軌道上翼緣底面滑動(dòng)，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，還通過(guò)2[16型鋼分配梁與箱梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力的φ32 mm精軋螺紋鋼筋相錨固，有效替代了傳統(tǒng)掛籃尾部的配重，既減輕了掛籃自重，又確保了行走過(guò)程中的安全性與穩(wěn)定性。

2.7 掛籃安裝和拆除

掛籃根據(jù)懸澆箱梁設(shè)計(jì)施工圖，對(duì)現(xiàn)有掛籃進(jìn)行設(shè)計(jì)后，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。掛籃拼裝時(shí)，必須利用塔吊和50 t吊車配合進(jìn)行。拼裝的順序是：軌道—主縱梁—臨時(shí)錨固定—立柱—后斜拉桿—前斜拉桿—中桁架—后錨桿錨固—后連接梁—前上橫梁—吊桿—前下橫梁—后下橫梁—底縱梁[3]。掛籃拼裝完成后，必須按圖紙認(rèn)真檢查，特別是各個(gè)結(jié)點(diǎn)、銷子、螺栓、錨桿的連接情況，保證穩(wěn)妥可靠。按掛籃的設(shè)計(jì)荷載1.2倍進(jìn)行試壓，并觀測(cè)各控制點(diǎn)擾度，以便掛籃預(yù)調(diào)標(biāo)高。箱梁懸臂澆筑施工完成后，掛籃主縱梁在橋面以上部分從合龍段處向后回移，在0號(hào)塊件附近用塔吊拆除。模板和底平臺(tái)等橋面以下部分則用卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑車組直接下放至地面，然后拆除。

2.8 施工要點(diǎn)

2.8.1 施工程序

（1）掛籃安裝就位并錨固、試載。

（2）安裝外側(cè)模板，調(diào)整模板標(biāo)高。

（3）綁扎鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力管道；安裝內(nèi)側(cè)模板。

（4）檢查掛籃連接情況及模板、鋼筋安裝情況，調(diào)整模板標(biāo)高使其均滿足設(shè)計(jì)要求。

（5）混凝土加載程序?yàn)椋簼仓装濉拱濉砭壈濉敯寤炷粒瑥膾旎@前端分層向后澆[4]。

（6）用全站儀與水準(zhǔn)儀觀察掛籃澆筑各階段的變形。

（7）混凝土養(yǎng)生，待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值后，施加預(yù)應(yīng)力。

（8）使主梁混凝土與掛籃脫離，做好掛籃前移準(zhǔn)備。

（9）掛籃前移進(jìn)行下一節(jié)段施工。

2.8.2 掛籃行走時(shí)注意事項(xiàng)

預(yù)應(yīng)力筋準(zhǔn)備：確保預(yù)應(yīng)力筋已張拉到設(shè)計(jì)值并有效錨固，這是掛籃行走前的重要安全前提。

錨點(diǎn)與連接釋放：逐步放松前、后下橫梁的錨點(diǎn)，并解開底平臺(tái)與箱梁底板的連接，以確保掛籃在行走過(guò)程中能夠自由移動(dòng)。

內(nèi)外模重量轉(zhuǎn)移：放松內(nèi)外模的后錨點(diǎn)（包括拆除相應(yīng)的精軋螺紋鋼），確保內(nèi)外模的重量安全地轉(zhuǎn)移至滑梁小車上，以防移動(dòng)過(guò)程中發(fā)生意外。

軌道準(zhǔn)備與千斤頂操作：使用千斤頂將掛籃前支點(diǎn)頂起，將行走軌道前移到位并調(diào)平。隨后，清洗滑板表面，涂抹黃油以減少摩擦，最后放下千斤頂，將前支點(diǎn)平穩(wěn)放置于軌道上。

錨固與檢查：確保壓軌道的分配梁已牢固錨固，用紅油漆標(biāo)記好伸入連接器中的精軋螺紋鋼筋，便于后續(xù)檢查。同時(shí)，仔細(xì)檢查后反力鉤的狀態(tài)為正常工作。

行走監(jiān)控與同步性：掛籃前移過(guò)程中，應(yīng)保持速度均勻，左右兩側(cè)同步進(jìn)行，確保行走方向正直。在軌道上每隔一定距離（如10 cm）用油漆做標(biāo)記，安排專人隨時(shí)檢查主縱梁及內(nèi)外模的同步前進(jìn)情況，防止偏差。

行走完成與重新錨固：掛籃行走至預(yù)定位置后，應(yīng)立即重新進(jìn)行定位與錨固作業(yè)，掛籃穩(wěn)定可靠，為下一步施工做好準(zhǔn)備。

3 懸臂澆筑施工的質(zhì)量保證措施

3.1 施工前準(zhǔn)備與規(guī)劃

在施工前，必須制定詳盡的施工組織設(shè)計(jì)和施工方案，明確施工任務(wù)、工期安排、安全措施、質(zhì)量要求等，確保施工活動(dòng)的有序進(jìn)行。對(duì)懸臂澆筑施工所需的原材料（如混凝土、鋼筋等）和設(shè)備（如掛籃、吊車、泵車等）進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，其質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。進(jìn)行施工前技術(shù)交底和安全教育，對(duì)施工人員明確施工要點(diǎn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和安全操作規(guī)程，提高施工人員的技能水平和安全意識(shí)。

3.2 施工過(guò)程控制

掛籃作為懸臂澆筑的關(guān)鍵設(shè)備，在安裝過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求進(jìn)行，安裝完成后進(jìn)行荷載試驗(yàn)，消除非彈性變形。模板應(yīng)與前段梁段緊密結(jié)合，接縫處應(yīng)平整、緊密，防止漏漿。同時(shí)，模板應(yīng)具有足夠的剛度和穩(wěn)定性，以承受混凝土澆筑過(guò)程中產(chǎn)生的側(cè)壓力?；炷翝仓?yīng)從掛籃前端開始，按照設(shè)計(jì)要求的順序進(jìn)行。在澆筑過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)振搗工作，消除混凝土中的氣泡和孔隙，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

預(yù)應(yīng)力張拉是懸臂澆筑施工中的重要環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。張拉前應(yīng)對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)和標(biāo)定。張拉過(guò)程中應(yīng)同步、均勻施力，避免出現(xiàn)過(guò)大的應(yīng)力集中和偏差。

3.3 施工監(jiān)測(cè)與調(diào)整

首先需建立一套完善的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)集成高精度傳感器，能夠連續(xù)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)梁體的關(guān)鍵參數(shù)，包括但不限于標(biāo)高、應(yīng)力和撓度。標(biāo)高監(jiān)測(cè)通過(guò)高精度水準(zhǔn)儀或激光測(cè)距儀實(shí)現(xiàn)，確保梁體在豎直方向上的準(zhǔn)確位置；應(yīng)力監(jiān)測(cè)則依賴于布置在梁體內(nèi)部的應(yīng)變計(jì)或光纖光柵傳感器，實(shí)時(shí)反映結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)；撓度監(jiān)測(cè)則通過(guò)設(shè)置在梁體下方或兩側(cè)的位移傳感器進(jìn)行，以捕捉梁體在自重及外荷載作用下的變形情況。

定期對(duì)掛籃進(jìn)行變形和位移的詳細(xì)檢查與記錄。這包括但不限于檢查掛籃各部件的連接是否牢固、滑道是否順暢、后錨系統(tǒng)是否可靠等。同時(shí)，利用全站儀或GPS等高精度測(cè)量工具，對(duì)掛籃的整體位置進(jìn)行復(fù)核，確保其在施工過(guò)程中始終保持設(shè)計(jì)要求的精度和穩(wěn)定性。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合定期檢查，能夠迅速發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中的任何偏差。一旦發(fā)現(xiàn)梁體的標(biāo)高、應(yīng)力或撓度等參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值，或掛籃出現(xiàn)異常變形和位移，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。首先，組織技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，查明偏差產(chǎn)生的原因；隨后，根據(jù)偏差的性質(zhì)和程度，制定相應(yīng)的調(diào)整方案。對(duì)于較小的偏差，可采取微調(diào)措施，如調(diào)整掛籃位置、改變澆筑順序或速度等；而對(duì)于較大的偏差，則需與設(shè)計(jì)單位緊密溝通，共同研究制定科學(xué)合理的調(diào)整方案，必要時(shí)還需進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算和安全評(píng)估。

調(diào)整方案的實(shí)施需遵循嚴(yán)格的操作規(guī)程和安全措施。在實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)持續(xù)監(jiān)測(cè)梁體的變化情況。同時(shí)，加強(qiáng)與施工隊(duì)伍的溝通協(xié)調(diào)，對(duì)于調(diào)整過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資料，詳細(xì)記錄并歸檔保存，為后續(xù)施工總結(jié)和技術(shù)改進(jìn)提供寶貴資料。

3.4 后期養(yǎng)護(hù)與檢查

混凝土澆筑完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，保持混凝土表面濕潤(rùn)并避免風(fēng)吹日曬和雨水沖刷。養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。對(duì)懸臂澆筑段進(jìn)行全面檢查和質(zhì)量驗(yàn)收工作，施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)及時(shí)整改并重新驗(yàn)收直至合格為止。

4 結(jié)論

在公路橋梁工程中，掛籃懸澆施工技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)科學(xué)合理的掛籃設(shè)計(jì)、精細(xì)化的制作工藝、精確的安裝調(diào)試以及嚴(yán)格的施工控制，可以確保掛籃懸澆施工的質(zhì)量和安全性。同時(shí)，該技術(shù)還具有結(jié)構(gòu)輕巧、施工靈活、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于大跨度橋梁和復(fù)雜地形條件下的施工。在施工過(guò)程中需加強(qiáng)技術(shù)管理和質(zhì)量控制，各項(xiàng)施工措施有效執(zhí)行。同時(shí)不斷總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)創(chuàng)新，不斷優(yōu)化和完善施工技術(shù)措施，推動(dòng)掛籃懸澆施工技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展。

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