沙灣特大橋主橋寬幅掛籃施工控制

摘要:廣州東沙至新聯高速公路沙灣特大橋主橋為矮塔斜拉橋，沙灣特大橋主橋箱梁頂板寬34m，懸臂長度6.5m，掛籃懸澆塊段長度為3.5m和4.0m兩種。本文介紹了該橋梁采用的寬幅掛籃的施工工藝和主要控制要點。

關鍵詞:沙灣特大橋寬幅掛籃施工控制

中圖分類號:U445.3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)03(a)-0096-02

1 工程概況

廣州東沙至新聯高速公路沙灣特大橋主橋為矮塔斜拉橋，箱梁為預應力混凝土結構，采用變高度單箱三室斜腹板截面，主橋橋跨布置為(137.5+248+137.5)m主梁頂板寬34m，懸臂長度6.5m，跨中梁高3.85m，主塔根部梁高8.35m。采用無壓重自錨式掛籃法懸臂對稱澆筑，掛籃懸澆塊段長度為3.5m和4.0m兩種，共58對塊段。

2 懸澆箱梁掛籃設計

2.1 主橋箱梁結構分析

箱梁頂板寬34m，懸臂長度6.5m，跨中直線段長為2m，邊跨直線段為12.34m。頂板板厚24cm，底板板厚由跨中30cm變厚至塔根部120cm，邊腹板板厚在主塔根部向兩邊16m范圍內，由60cm變厚至110cm;在邊跨現澆段由60cm變厚至105cm，其余部位板厚均為60cm。中腹板在主塔根部向兩邊16m范圍內，由50cm變厚至100cm;在邊跨現澆段由50cm變厚至120cm。

2.2 掛籃整體結構

掛籃結構為菱形掛籃，懸臂長度為4.7m，整體寬度為35.5m。掛籃主體結構分為:主桁結構、底籃結構、懸吊系統、錨固系統、行走系統、模板系統等。掛籃結構采用A3鋼，銷棒選用45＃鋼。(1)主桁結構:主桁為菱形結構，包括主桁、上前橫梁、上中橫梁以及主橫后端平聯。(2)底籃結構:底籃結構包括前、后橫梁，以及縱梁。前、后橫梁由雙肢型鋼構成，縱梁為桁架形式，縱梁與前后橫梁連接采用銷棒進行連接。(3)懸吊系統:懸吊系統由前吊帶、后吊帶以及行走吊帶組成，吊帶材質均為16Mn鋼，吊帶連接銷子、承重銷子、錨固銷子均為45＃鋼，表面經過熱處理。(4)錨固系統:錨固系統分主桁后錨、軌道錨固以及吊帶錨固。(5)行走系統:掛籃行走系統主要由前支腿滾動支腿、行走軌道、后錨行走小車、行走吊帶、底籃行走滑梁等部分組成。(6)模板系統:模板系統包括底模、外側模和內模，含模板的懸吊系統和行走系統，掛籃前移時底模、外側模及縱梁同掛籃一起行走到位。為保證懸澆梁外觀，其中外模及底模采用了氬弧焊粘貼不銹鋼板處理。

2.3 掛籃結構受力分析

掛籃采用ANSYS軟件進行建模計算，分別對縱梁、底籃前后橫梁、上前中橫梁、主桁、吊帶、銷子、軌道、扁擔梁的各種工況受力進行分析后，各部件最大彎應力、最大剪應力均滿足規范要求。

3 箱梁懸澆掛籃的施工

3.1 箱梁懸澆掛籃施工工藝

箱梁懸澆掛籃施工的步驟包括:掛籃加工拼裝、掛籃預壓、模板加工與安裝、鋼筋綁扎、預應力系統施工、砼澆筑、掛籃行走等（如圖1）。

3.2 掛籃的加工及拼裝

掛籃結構加工時須嚴格控制下料精度和加工誤差，加工前必須對加工設備進行檢查、維護和校正，加工過程中使用的度量工具必須經過統一檢查和標定，同一結構的重要部位必須使用同一度量器具。同時要求各級操作人員必須具有相應的資格條件。掛籃加工焊接較多，各構件間焊接必須保證等強度焊接。掛籃所屬部件較多，為保證拼裝精度和速度，加工時應對掛籃各部位、各部件進行統一編號處理，編號應用油漆進行標識，以便于識別。掛籃各構件在加工出廠前應進行防腐涂刷處理，施工中由于大氣自然條件的影響也會產生銹蝕，也要求定時進行防銹處理。

3.3 掛籃加載預壓

(1)加載預壓的目的。掛籃加載預壓的目的首先是消除結構非彈性變形，然后是檢驗掛籃的強度、剛度，同時還要確定掛籃整體變形實際數據，為正式施工提供立模數據依據。(2)預壓方案。掛籃安裝就位后，組織相關人員檢查驗收，主橋箱梁0-1#塊重量最大，為196.2方，采取“砼配重塊加載法”進行加載，單個0-1#塊段重量=196.2×2.6×1.2=612.0t。按0-1#塊段砼荷載的1.2倍進行極限加載，加載分四級進行:第一級加載箱梁底板的等效荷載(即145.6t，61個砼塊)，第二級加載增加箱梁橫隔墻及腹板的等效荷載(即189.8t，79個砼塊)，第三級加載增加箱梁頂板的等效荷載(即174.2t，73個砼塊)，第四級加載荷載為箱梁總重的1.2倍等效荷載(即612t，42個砼塊)。加載的荷載應盡量與箱梁的實際重力作用相吻合。(3)注意事項。①加載(卸載)過程中應對稱加載(卸載)，要注意兩個掛籃的對稱及一個掛籃的橫向兩翼的對稱性，施工中應嚴格控制。每級荷載加載(卸載)至設計噸位后，需持荷1小時，待加載(卸載)穩定后進行觀測。②觀測過程中嚴禁對測量觀測儀器進行碰撞，測量人員應加強對儀器穩定性的保護。③在加載(卸載)過程中對掛籃相關焊縫位置應安排專人隨時檢查，有不良狀況應立即停止試驗，并向有關領導即時匯報，經分析研究后，再確定下一步方案。④加載前對掛籃的錨固應進行一次全面檢查，檢查通過后才能進行加載工作。

3.4 混凝土澆注

混凝土設計為C60高標號砼，因此必須針對高標號砼的性能要求進行提前做出砼的配比試驗，選取最優配比，砼原材料的選擇嚴格遵循試驗規程和施工技術規范要求?；炷翝沧⒉扇∷椒謱?，一次性整體澆注。施工中，為避免出現偏載現象，利用兩臺砼輸送泵車，兩側對稱、均衡懸澆。主橋箱梁懸澆塊段施工時為了保證砼澆注過程順利進行，控制砼質量，可采取如下措施：(1)澆注時必須按要求做到平衡對稱施工，避免出現偏載施工。根據設計交底會議紀要內容規定掛籃懸臂澆注兩側的混凝土澆注數量最大允許偏好差為：1#～5#塊段(1/4塊段重量)；6#～10#塊段(1/6塊段重量)；11#～15#塊段(1/8塊段重量)；16#～20#塊段(1/10塊段重量)；21#～24#塊段(1/12塊段重量)；25#～28#塊段(1/14塊段重量)。施工時利用兩臺砼輸送泵車進行，兩臺泵車各負責一側的砼澆筑，砼澆筑要連續、均衡、對稱進行，砼澆筑順序為：①底板澆筑時縱橋向從兩側懸臂端向中間方向進行，橫橋向從中間向兩側懸臂端方向進行，按縱向水平分層澆筑，每層砼的厚度以30～40cm控制，砼澆筑時必須保持對稱均衡的進行。②橫隔板砼澆筑按橫向水平分層澆筑，分層厚度按30～40cm控制，并與底板砼澆筑的分層步調保持一致。為了確保砼自由落差不超過2.0m，泵管出料口采用軟管進行下料，以保證砼下料高度不超過2.0m。③腹板澆筑時也從兩側懸臂端向中間方向進行，按縱向水平分層澆筑，每層砼的厚度以30～40cm控制，兩側腹板左右相互交替對倒連續澆筑，如此循環，直至腹板砼澆筑完畢。(2)在進行砼振搗時，振搗人員必須按照一定的方向和順序進行操作，以保證砼的澆筑質量。砼振搗時，采用快插慢提的方式，振搗器移動間距不超過振搗器作用半徑的1.5倍，并與側模保持5～10cm的距離，插入下層砼5～10cm，每處振動完畢后邊振動邊徐徐提出振動棒，并避免振動棒碰撞模板、鋼筋及預應力管道等，尤其是振動到預應力管道位置時，要注意避免碰撞管道而導致管道移位。對每一振搗部位，必須按照技術規范要求振搗到該部位砼密實為止(但要注意不要過振)。砼密實的標志是砼停止下沉、不再冒出氣泡、表面呈現平坦、泛漿，如振搗后砼面有泌水，應用海綿進行吸除泌水，從而確保分層澆筑砼的連接質量。(3)施工縫處理：待澆筑完成的砼強度達到2.5Mpa后以人工鑿毛，或砼強度達到10Mpa以上時以風動機對塊段結合面進行鑿毛處理。在下一箱梁段砼澆筑前，塊段結合面表面灑水充分濕潤，防止新舊砼結合面銜接質量不良。(4)砼面的平整度的保證措施和底板厚度控制：為保證頂面的平整度小于5mm，底板澆筑完成后用4m長水平直尺找平處理。(5)為保證箱梁頂面砼的平整度，確保后期的瀝青鋪裝層能滿足施工要求，以及保證頂板厚度和橫坡滿足設計、技術規范要求，采取與底板施工平整度控制相同的方法，利用水平直尺進行找平處理的施工方法進行。

3.5 砼養護

在完成砼澆筑以后，及時安排人員檢查縱向預應力管道是否暢通(必須確保其暢通)，并及時安排人員進行養生，養生由專人專職負責，尤其是對于經常受到日照作用的箱梁外側，一方面根據實際情況適當縮短灑水養生的間隔時間，確保砼表面的濕潤度(對于頂板砼養生:在澆筑完頂板砼初凝后覆蓋一層線麻編織袋或土工布保濕養生，也可灑水進行養生(以橋面保持濕潤為宜)，養生期限為7～14天，在養生期內，應始終保持編織袋或土工布的濕潤)，另外對于內箱，由于箱梁較高，不利于已澆筑砼的散熱，而且箱內空氣流通通風效果差較差，在砼完成初凝以后即派專人進行灑水養護，確保砼的內外側強度同期增長，避免由于溫差效應導致結構砼出現溫度裂縫。為了防止養護水或銹水污染結構砼，及時將箱內底板上的積水通過箱梁根部的排水孔排除，對于頂板上的養生水排除利用橋面泄水孔內另設置一根PVC管，管道出口外伸出箱梁翼緣底面10cm。拆模:待砼強度達到2.5Mpa以上后可拆箱內側模，外側模板待頂板砼強度達到90%以上設計強度并進行縱橫向預應力束張拉后方可拆除，拆模時注意避免碰傷砼棱角以及模板。為防止砼澆筑過程中和養生用水滲入預應力管道并銹蝕預應力粗鋼筋，在砼澆筑前將管道堵死，并在預應力筋端頭用防水膠布綁扎處理。

3.6 施工過程中的掛籃監測

在箱梁施工過程中要對整個掛籃及箱梁監測，檢查掛籃各系統構件受力情況，重點檢查后錨、中支點、上前橫梁、吊帶和底籃前后橫梁受力均衡情況。根據掛籃施工流程，在模板平面及標高位置調整到位鋼筋安裝之前在已澆梁段斷面(5個節段)和模板前端設各測點測量初始數據;鋼筋和管道安裝完成砼澆筑前測量觀測點數據;在砼澆筑后第三天測量觀測點數據;預應力張拉后掛籃行走前測量觀測點數據;掛籃行走后再次測量觀測點數據。觀測點測量時間應在清晨氣溫穩定的時間段進行，各階段測量數據需同步分析，是否有突變，是否與設計相符，根據測量數據驗證掛籃加載試驗的數據和監控單位提供的箱梁塊段撓度值和立模數據。

3.7 掛籃的行走及錨固

掛籃行走系統主要由前支腿滾動支腿、行走軌道、后錨行走小車、行走吊帶、底籃行走滑梁等部分組成。待塊段砼澆注完畢，預應力張拉壓漿完畢后，方可進行掛籃行走。掛籃行走順序為:(1)安裝行走軌道，并利用扁擔梁進行錨固，每片主桁錨固軌道扁擔梁不得少于4個，軌道縱向錨固間距不能大于1.5m。同時安裝底籃行走滑梁系統，每個掛籃安裝兩套行走滑梁系統。(2)底籃行走滑梁系統安裝完畢后，先按后橫梁后錨吊帶-1～3順序逐根拆除，用手動葫蘆牽引將吊帶落在底籃后橫梁上，用鋼筋將吊帶錨死在底籃后橫梁上。然后降低底籃系統，待行走滑梁系統平衡受力后，再拆除后橫梁吊帶-4。最終后橫梁通過行走滑梁和中橫梁行走吊帶-5共同承受。(3)準備完成后，拉動手動葫蘆牽引主桁行走。(4)掛籃行走到位后，先安裝掛籃的后錨系統，將掛籃固定結實，然后再安裝后錨吊帶。采用手動葫蘆將后橫梁內箱后錨吊帶-1～3，提升到位，錨固安全;用卷揚機將后錨吊帶-4安裝到位，錨固安全。將行走滑梁用小扁擔梁固定在底籃后橫梁上面，拆下行走滑梁的后支點，將后支點移動到新的已澆塊段上，進行安裝錨固。行走滑梁到位以后，采用千斤頂提升底籃調模，開始新的塊段施工。

4 沙灣特大橋寬幅掛籃施工的特點

(1)該掛籃采用菱形設計，外形美觀，結構簡單輕便，克服了三角掛籃笨重的特點，安全性能高，施工方便。(2)該掛籃設計作業面寬，便于鋼筋及預應力管道安裝，翼緣板與主體箱梁一次澆筑到位，減少了施工縫，提高了懸澆箱梁的外觀質量，節約了翼緣板進行二次澆筑時增加投入小掛籃，節約成本，提高懸澆箱梁的施工速度，縮短梁段施工循環周期，更有利于整體橋面平整度控制。(3)底側模采用了氬弧焊粘貼不銹鋼板處理，大大提高了懸澆梁外觀質量，表面平整光潔，無銹斑。(4)優化了行走系統，縮短底籃系升降時間，有效減小掛籃走行時的摩擦阻力，操作方便，行走安全，只需3小時即可行走到位，提高了工作效率。

5 結語

寬幅掛藍施工的關鍵是掛藍設計、砼澆筑工藝控制、掛藍行走控制等方面，在沙灣特大橋寬幅掛籃的施工中掛籃設計作業面寬，后錨反拉平衡受力，多吊點布局以及行走系統的優化大大提高了整個掛籃系統行走時的效率和安全性，高質量的砼澆筑作業保證了砼強度及外觀質量，整體懸澆梁施工質量較好。