掛籃預(yù)壓方法探析

楊志超

中國鐵建大橋工程局集團(tuán)

掛籃預(yù)壓方法探析

楊志超

中國鐵建大橋工程局集團(tuán)

根據(jù)梯子峪特大橋懸臂澆筑掛藍(lán)施工實(shí)際情況，提出千斤頂預(yù)壓方法，從設(shè)計(jì)、構(gòu)造、預(yù)埋、安裝、操著等多方面介紹其施工技術(shù)，與傳統(tǒng)沙袋預(yù)壓相對(duì)比，體現(xiàn)其諸多優(yōu)點(diǎn)，以供類似工程應(yīng)用。

掛籃 液壓預(yù)壓 預(yù)埋

1 工程簡介

梯子峪大橋?yàn)楸本┡d延高速公路重點(diǎn)工程之一，梯該橋主墩高50余米，主跨梁部為81+152+81m懸臂澆筑變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，采用掛籃懸臂澆筑施工。施工特點(diǎn)：墩身高、跨度大、節(jié)段多、工期長、懸澆施工工序繁雜。懸臂段為4×3.5m+9×4.0m+4×4.5m對(duì)稱梁段結(jié)構(gòu)，最大梁重285.3t。規(guī)范規(guī)定新掛籃在初次使用之前必須預(yù)壓。預(yù)壓的目的主要是檢查掛籃加工質(zhì)量和設(shè)計(jì)性能，驗(yàn)證掛籃的可靠性和消除其非彈性變形，同時(shí)測(cè)出掛籃在不同荷載下的實(shí)際變形值，為設(shè)置箱梁預(yù)拱度提供依據(jù)，以便修正立模標(biāo)高。該橋預(yù)壓考慮1.2倍安全系數(shù)，加載342.36t。

2 掛籃預(yù)壓方法的選擇

掛籃懸澆法施工的關(guān)鍵是掛籃。掛籃的預(yù)壓是必不可少的施工步驟，目前，掛籃預(yù)壓的方法主要袋裝砂預(yù)壓、水箱加水預(yù)壓、圍水預(yù)壓。

2.1 沙袋預(yù)壓

將沙袋同步均勻的布置在兩端掛籃的底板上，以此來模擬砼的重量進(jìn)行預(yù)壓。該方法操作簡單、容易實(shí)現(xiàn)、比較經(jīng)濟(jì)，但工期長(一般4-7天)，花費(fèi)勞力多，堆放高度高，施工不安全，預(yù)壓精度差，不能很好的完全模擬掛籃實(shí)際受力狀態(tài)。

2.2 水箱加水預(yù)壓

利用鋼護(hù)筒加工成水桶(或水箱)，將水桶掛在掛藍(lán)前橫梁和底板上灌水進(jìn)行預(yù)壓。水桶可提前加工好，預(yù)壓進(jìn)度較快，預(yù)壓過程人員遠(yuǎn)離操著區(qū)，較為安全，但所需焊工等勞力多，鋼材多，不經(jīng)濟(jì)，難以模擬掛籃實(shí)際受力狀態(tài)。

2.3 圍水預(yù)壓

利用擋板將掛籃前后端封閉好，在空腔內(nèi)用彩條布圍好，灌水進(jìn)行預(yù)壓。所需操著人員少，施工較為安全，但加工、安裝、加固擋板所需時(shí)間長，所需材料多、不經(jīng)濟(jì)，擋板加固不好或彩條布漏水容易預(yù)壓失敗，不能模擬掛籃實(shí)際受力狀態(tài)。

2.4 千斤頂預(yù)壓

提前在0#塊混凝土中預(yù)埋構(gòu)件，在已澆筑梁端上設(shè)置反力架，利用張拉油頂對(duì)掛籃前端進(jìn)行加載預(yù)壓，滿足了各種懸澆掛籃預(yù)壓的需要，還能更好地模擬懸澆掛籃的實(shí)際受力情況。該方法操作人員少，時(shí)間短，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，掛籃受力明確，容易控制預(yù)壓荷載，安全性高，且預(yù)壓設(shè)施簡單，省時(shí)省力，費(fèi)用相對(duì)較低。

結(jié)合本工程重難點(diǎn)及各方法比較，使用液壓千斤頂對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)壓作業(yè)。在具體實(shí)施中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況，配備能滿足本工程施工的技術(shù)力量和機(jī)械設(shè)備的投入，做到合理安排、靈活調(diào)動(dòng)和穿插流水作業(yè)。

3 液壓千斤頂預(yù)壓工藝

液壓千斤頂預(yù)壓技術(shù)對(duì)懸澆掛籃進(jìn)行預(yù)壓的方法，主要實(shí)施設(shè)備是反力架和液壓千斤頂。具體實(shí)施過程：首先將反力架固定在已澆筑的箱梁體上，待懸澆掛籃和箱梁底模安裝結(jié)束后，再將液壓油頂置于反力架與底模的預(yù)留空間內(nèi)。利用控制液壓油頂壓力，下壓底模，上拉吊桿，模擬掛籃實(shí)際受力，從而測(cè)量出掛籃各部位的變形參數(shù)，以達(dá)到掛籃預(yù)壓的目的。

3.1 材料設(shè)備介紹

一只掛籃預(yù)壓需液壓油頂兩臺(tái)(可用張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線千斤頂)，反力架一套，用型鋼焊接而成，反力架預(yù)埋件應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算確定其尺寸和數(shù)量。

3.2 勞動(dòng)力及設(shè)備投入計(jì)劃

反力架安裝需焊工4人，塔吊或吊車一臺(tái)，電焊機(jī)2臺(tái)。

3.3 施工工藝流程

圖3.1 千斤頂預(yù)壓施工工藝流程圖

圖3.2 液壓千斤頂預(yù)壓示意圖

3.3.1 準(zhǔn)備工作

對(duì)所有連接部位進(jìn)行常規(guī)檢查，對(duì)受力較大的部位進(jìn)行詳細(xì)的檢查。預(yù)壓加載前應(yīng)對(duì)施工人員進(jìn)行交底及設(shè)備的提前檢查和調(diào)試。

3.3.2 分級(jí)預(yù)壓

試壓方法：利用張拉油頂對(duì)掛籃前端進(jìn)行加載預(yù)壓。具體的試壓方法是在每只掛籃底模的前下橫梁上安裝2只液壓油頂，根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)壓力，通過張拉油頂，對(duì)掛籃進(jìn)行分級(jí)加載或卸載，同時(shí)測(cè)出其相應(yīng)的變形值。

3.3.3 測(cè)量監(jiān)控

變形及變位觀測(cè)的主要項(xiàng)目包括主桁前、后支點(diǎn)的沉降，及前吊點(diǎn)的變形撓度；前吊桿的伸長量；掛籃前下橫梁頂面測(cè)點(diǎn)標(biāo)高測(cè)量；掛籃主桁前傾位移觀測(cè)等。

3.3.4 預(yù)壓試驗(yàn)注意事項(xiàng)

嚴(yán)格按分級(jí)加載的方法進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，每級(jí)加載應(yīng)做到緩慢、平穩(wěn)、準(zhǔn)確，以保證結(jié)構(gòu)的安全和試驗(yàn)成果的準(zhǔn)確性。

掛籃預(yù)壓試驗(yàn)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，并做到加載級(jí)距和間歇時(shí)間均勻，以提高試驗(yàn)成果的準(zhǔn)確性。另外，為使卸載后的結(jié)構(gòu)變形得到充分恢復(fù)，其空載持續(xù)時(shí)間應(yīng)≥30min，同時(shí)應(yīng)觀測(cè)卸載后的變形恢復(fù)情況和殘余變形值。

4、效益分析（見表1）

表1 掛籃千斤頂預(yù)壓和沙袋預(yù)壓工期、費(fèi)用對(duì)比表

興延高速公路梯子峪大橋主橋箱梁為單箱單室斷面，箱梁頂板寬17.5m，底板寬度10m。為了對(duì)掛籃強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，驗(yàn)證掛籃的安全性，并獲取掛籃在荷載作用下的變形數(shù)據(jù)及規(guī)律。需對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)壓試壓。根據(jù)工期要求4個(gè)主墩共采用4套掛籃施工，4套掛籃結(jié)構(gòu)完全相同，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際進(jìn)度，掛籃預(yù)壓選擇施工進(jìn)度最快的1#墩右幅掛籃。其它3套參照該套掛籃的預(yù)壓數(shù)據(jù)。上部結(jié)構(gòu)懸澆共17個(gè)梁段，其中1#段重量最大，為285.3t。考慮施工荷載及安全系數(shù)1.2.模擬加載力p=285.3*1.2=342.36t。試驗(yàn)荷載按0-20%-40%-60%-80%-100%-120%逐級(jí)加載，每級(jí)持載時(shí)間20分鐘，以測(cè)點(diǎn)變形數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定為原則。由于千斤頂易于操著加載，整個(gè)預(yù)壓過程耗時(shí)較短，與沙袋預(yù)壓相比一套掛籃節(jié)約工期5天，節(jié)省費(fèi)用8萬余元。

根據(jù)掛籃的預(yù)壓觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，得出了掛籃底模的預(yù)留沉降值，指導(dǎo)掛籃的實(shí)際施工。通過施工實(shí)踐證明，預(yù)留沉降值適當(dāng)而準(zhǔn)確。

綜上所述，采用液壓千斤頂反力架的加載方法進(jìn)行掛籃預(yù)壓試驗(yàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)沙袋堆載、水箱預(yù)壓等方法，第一大大縮短了試驗(yàn)工期，保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)免受環(huán)境影響；第二減少了工人工作量，因無需像傳統(tǒng)加載方法需對(duì)稱加載，大大減少了試驗(yàn)成本。第三安全性高，預(yù)壓載荷是通過油頂油泵控制，掛籃出現(xiàn)異常時(shí)，可以快速卸載，避免發(fā)生安全事故。第四是數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，本工法可以重復(fù)多次預(yù)壓，是堆載法預(yù)壓法難以做到的，從而保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。因此建議該方法作為工程試驗(yàn)新方法予以推廣。

[1]橋梁懸臂施工掛籃預(yù)壓試驗(yàn)方法研究， 華南理工大學(xué)交通學(xué)院，廣州510640

[2]懸澆掛籃液壓預(yù)壓施工工法JTEG-02-2007，李善超，鞏艷國