橋梁工程中懸臂現澆箱梁菱形掛籃的施工技術

柯浩斌

（合誠工程咨詢集團股份有限公司,福建 漳州 361000）

橋梁工程中懸臂現澆箱梁菱形掛籃的施工技術

柯浩斌

（合誠工程咨詢集團股份有限公司,福建 漳州 361000）

懸臂現澆箱梁菱形掛籃施工技術是箱梁工程施工中一種常用的施工方法,主要由底托系統、菱形主桁架、行走和錨固系統、懸吊提升系統、模板系統幾個部分組成。現以實際工程為例,對懸臂現澆箱梁菱形掛籃施工技術進行分析和探討,首先分析菱形掛籃參數設計,其次詳細闡述掛籃施工技術,最后對測量控制進行分析。

懸臂現澆箱梁；菱形掛籃；測量控制；掛籃預壓

1 工程概況

某特大橋主橋上部結構為預應力混凝土連續剛構跨北港航道,引橋為30m標準跨徑裝配式預應力混凝土連續T梁。跨南港航道處為4×40 mT梁。主橋上部結構為（77+140+77）m變高度預應力混凝土連續剛構,箱梁采用單箱單室直腹板截面,箱梁頂板寬15.5 m,懸臂長3.75 m,底板寬8.0 m。箱梁0#塊節段長12 m,在支架上澆筑。兩側各有16個懸澆節段。節段長度為6×3 m、5×4 m和5×5 m,采用掛籃懸臂澆筑施工,合攏段長度為2 m,在吊架上澆筑,吊架控制重量350 kN。邊跨現澆段長5.9 m,在支架上現場澆筑。根據總體施工安排,主梁采用菱形掛籃施工,全橋共投入4套（8支）掛籃在2個主墩部位分4個工作面平行作業。

2 菱形掛籃的參數設計

（1）菱形掛籃總長度為10.2 m,高度為4.1 m,寬度為17 m。

（2）菱形掛籃最大懸臂澆注重量不超過240 t,其中7#梁段為最大懸臂梁區域,實際設計重量為198.4 t。

（3）掛籃自身也具有一定的重量,通過測量得知掛籃自重達88.704 t,掛籃與最重節段箱梁的重量比為0.447。

（4）懸澆箱梁的長度分為三種形式:3 m長的懸澆箱梁、4 m長的懸澆箱梁和5 m長的懸澆箱梁。

（5）懸澆箱梁的高度也給出了嚴格的界定,即高度變化應控制在8.21 m～3.2 m范圍內。掛籃縱坡應小于5%。

（6）空籃行走時抗傾覆穩定系數為5.5,澆注時其抗傾覆穩定系數應為2.16。

（7）掛籃主桁架的變形量應控制在20 mm以內,澆注混凝土過程中掛籃的的最大形變量為12.8 mm。

（8）懸吊系統吊桿應滿足一定的安全性原則。

（9）主桁后錨錨桿安全系數等級為2.98。

3 掛籃施工技術

3.1 拼裝流程

掛籃拼裝應遵循一定的原則,流程如下:首先進行軌道安裝工作；其次將承重主桁、后片桁架安裝到位；再次安裝前橫梁、前吊帶與后吊帶；最后安裝底籃、外模板與內模[1]。

3.2 安裝要點

在已澆筑完成的0#塊箱梁頂面,使用型號為M30的高強度水泥砂漿對行走軌道位置進行找平處理。在找平中,施工人員應嚴格控制箱梁的標高,確保箱梁標高與主桁標高處于同一水平線上[2],反復測量砂漿層與頂面標高是否滿足要求,待復核通過后安裝墊塊與行走軌道；使用螺紋鋼筋和軌道壓梁將行走軌道固定到位,不得出現滑動等不良現象。掛籃的安裝應采取對稱方式進行,采用由內向外的方式安裝。為了確保桁架自身的穩定性,可在每片桁架的橫向位置施加臨時風纜,起到固定的目的。行走小車應與掛籃后錨點銷軸進行有效連接,前支點受力較集中,應進行加強處理,提高構件局部穩定。

對每根錨桿施加一定的力,并將其作用在掛籃后錨點節點板上的反力梁上。主桁安裝結束后,施工人員需將前橫梁吊裝到固定位置,并將前吊帶從橫梁部位進行穿插。采取整體吊裝的方式進行底籃的安裝工作。施工中應結合現場情況,首先完成底籃的拼裝工作；其次借助起重設備將底籃抬吊到位并安裝吊帶。對于海上作業的底籃,由于所處區域的特殊性,可采取單根吊裝的方式進行作業,先使用起重設備將前后托梁運送至特定位置,繼而安裝前后懸吊吊帶,最后逐一吊裝工字鋼分配梁[2]。采取整體吊裝的方式完成外模的吊裝作業。對于內模而言,先進行內頂模的吊裝,繼而進行內側模的吊裝,直至完成全部的掛籃拼裝工作。

3.3 掛籃預壓

3.3.1 預壓方法

采取千斤頂反向加載的方式完成菱形掛籃預壓工作,預壓應注意與實際荷載分布的差異性。操作流程如下:首先將4只反力架固定在0#塊兩端的腹板上,兩端各2只；其次借助千斤頂對反力架施加一定的力；最后分級預壓,求出掛籃的彈性變形數據。

反力架弦桿主要選取的是型號為I36b的工字鋼,腹桿則為雙拼槽鋼組成。為了提高整體結構的穩定性,可在節點部位使用鋼板進行加固處理,需注意每個反力架要與箱梁腹板內的鋼板焊接牢固,可參照圖1所示。

圖1 反力架立面圖

在掛籃加載過程中,模擬荷載主要由混凝土重量最大的節段決定,0#塊兩端應采取對稱的方式進行加載,借助千斤頂將荷載力傳遞給掛籃底模,最終傳遞到主桁部位。在預壓過程中施工人員還應不斷地關注掛籃監測點的變形狀況,并做好細致的記錄,為后期計算提供準確的數據。

3.3.2 預壓加載

一般而言,將掛籃觀測點置于前橫梁與前托梁吊帶的相對應位置,兩邊各設置4個觀測點。預壓準備就緒后,施工人員應采取兩邊對稱的方式對掛籃進行預壓工作,共分為3級進行加載,按照30%、80%、120%的等級進行加載。在卸載時主要采取兩級荷載力進行,按照80%、0進行。不管是在加載過程中還是卸載階段均應在結束的30 min內進行一次水準測點的觀測,并將數據進行如實記錄,經過分析得知若30 min內的變形值不大于1 mm則表明變形屬于正常范圍內,即可進行后續階段的加載或者卸載工作。通過對預壓數據進行深入分析,可知前橫梁的總變形量為40 mm,前托梁的總變形量為42 mm。

3.3.3 掛籃預壓控制措施

（1）在掛籃預壓工作開始前,施工人員對掛籃系統進行細致、全面檢查,如若不符合設計標準應及時改進,待滿足設計要求后進行預壓工作,并做好橫向保險措施。（2）嚴格按照對稱的模式進行掛籃的預壓工作。需設置安全防護網,以保障施工人員的安全。掛籃的懸掛系統應進行加固處理,以免千斤頂墜落造成人員傷亡。（3）在加載中,要由專人負責,進行統籌規劃,每級加載完成后需及時測量,并記錄數據,完成后方可進行下一級的加載工作。此外,在加載過程中,應嚴格控制速率,不得過快或者過慢,以免影響加載效率。

3.4 掛籃行走及移位

在橋梁掛籃懸臂施工中,應遵循一定的原則,即現澆節段完成張拉壓漿,然后是底籃后橫梁上外側保護和底籃系統吊桿的設置與拆除,注意后錨是最后拆除最先安裝。在底模拆除過程中,應使用錨桿在主構架的側面進行錨固,并將與混凝土塊相同長度的軌道鋪設在已澆筑完成的混凝土表面,與原有軌道進行法蘭盤連接,使整個軌道自成一個整體。在掛籃移動中,需將滑梁需要的吊點扣架安裝在頂板預留孔部位,以增強橋梁整體結構的穩定性。

3.5 混凝土澆注

混凝土的澆注是橋梁掛籃懸臂施工中的關鍵內容。澆注混凝土時,對入模溫度及坍落度方面有著非常嚴格的要求,澆注要均勻,并對掛籃標高情況進行實時記錄,為后期評價做出一定的借鑒。

3.6 掛籃拆除

待箱梁懸臂澆注結束后應立即進行拆模作業。拆模要采取兩邊對稱的方式進行,而且拆除順序與拼裝順序恰好相反。流程如下:首先使用4個20 t的手動葫蘆將底籃與外側模進行整體下放；其次將上橫梁進行有效拆除；再次拆卸主桁架；最后拆除軌道。

3.7 撓度控制

按照實際設計高程與預拱度,即可明確待澆筑梁段的立模高程,在施工中,應嚴格按照高程進行有效立模。施工人員還要定期觀測混凝土澆注前后及張拉后懸臂的撓度變化狀況,一般選擇在早上八點左右進行觀測,準確度較高,將所觀測的結果進行匯總后,繪制成撓度曲線,便于及時改進施工中的不足之處,提高施工的有效性[3]。

4 測量控制

在混凝土澆注前,需對掛籃各控制點進行觀測；在澆注工作結束后,還應對高程與軸線變化動態進行觀測。合攏前必須對相接的兩個懸臂最后2～4個塊段進行聯測,確保合攏的精確度滿足要求。此外,要綜合權衡施工荷載變化,以及體系轉換等對最后一個塊段立模標高的影響幅度,采取有效的措施進行規避。

5 結語

綜上所述,在進行橋梁工程懸臂現澆箱梁菱形掛籃施工時,將掛籃在0#塊安裝好以后,要立即進行預壓,消除非彈性變形,測出彈性變形并檢驗掛籃的強度與剛度,為線形控制提供依據。在掛籃行走過程中,速度不宜過快,一般要保持在5～10 cm/min。為了避免掛籃產生扭轉,提高施工的安全性要求雙幅窄和掛籃施工的距離要錯開2個塊段以上。預留孔要做到不歪不斜、不漏埋。將混凝土和模板接縫位置的拉桿拉緊,防止新混凝土和舊混凝土之間出現錯臺。掛籃定位時,要對吊帶進行反復調整,保證定位的準確性。為了避免產生大的變形影響施工質量,掛籃的底部要有足夠的剛度。做好掛籃變形觀測工作,避免出現麻面、錯臺等情況,要盡可能保持線形順直。加強安全教育培訓,做好臨時防護工作,避免掛籃施工過程中對橋下通航、行車安全造成影響。

[1]錢有為,陳輝.懸臂澆注箱梁掛籃施工技術[J]鐵道建設,.2010, (04):22-25.

[2]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計[M].北京:人民交通出版社,2000.

[3]童向華,趙增天.淺談大橋掛藍施工技術[J].中國水運(下半月), 2009,(04):56-58.

U445.466

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1009-7716（2017）07-0137-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.040

2017-03-27

柯浩斌（1984-）,男,福建漳州人,工程師,研究方向:橋梁施工技術。