塘屋嶺特大橋掛籃懸澆施工探討

張均海

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

懸臂澆筑是梁橋施工中一種成熟的工藝，自20世紀60年代我國采用此方法建成了第一座預應力混凝土T型剛構橋以來，已經經歷了半個世紀的實踐與發展。掛籃是懸臂澆筑施工中的主要設備，型式多樣。合理選擇掛籃型式、加強技術要點控制是保證橋梁懸澆施工質量的關鍵，也是促進我國橋梁事業發展的核心所在。

1 我國橋梁掛籃懸澆工法應用現狀

掛籃懸臂澆筑工法，最早出現于1969年，由前聯邦德國迪維達克公司創造、使用，因此也被稱為迪維達克施工方法，廣泛用于較大跨徑懸臂梁橋澆筑作業。此工法以掛籃為主要施工機具，施工簡便、快速，適用面廣、經濟性高。如表1所示即為國內部分橋梁掛籃應用統計情況。

表1 國內部分橋梁掛籃應用統計表

2 橋梁懸澆施工常見掛籃型式與選用

2.1 掛籃型式劃分依據

我國掛籃型式眾多，劃分依據如下：

(1)以材料為依據，可分為制式桿件組拼、型鋼加工兩種掛籃型式；

(2)以承重結構形式為依據，可分為桁架式、斜拉式、鋼板梁式、牽索式四種掛籃型式；

(3)以受力原理為依據，可分為垂直吊桿式、斜拉式、剛性模板三種掛籃型式；

(4)以走行方法為依據，可分為一次、兩次走行到位兩種掛籃型式；

(5)以移動方式為依據，可分為滾動式、滑動式、組合式三種掛籃型式。

2.2 我國常見掛籃型式

根據相關統計調查顯示，我國橋梁懸澆施工常見掛籃型式主要集中在桁架式、斜拉式(表1)，現就這幾種掛籃型式結構展開分析：

(1)桁架式掛籃，包括平衡桁架、菱形桁架、三角形桁架、弓弦式以及平弦無衡重式掛籃，后幾種均是在平衡桁架的基礎上發展而來，具體構造如表2所示。

(2)斜拉式掛籃，包括三角斜拉式(同三角形桁架式掛籃)、斜拉自錨式、滑動斜拉式，此種掛籃自重輕、行走靈活方便，尤其是滑動斜拉式掛籃無需托架就可以灌注1#梁。

表2 桁架式掛籃構造表

2.3 掛籃選用情況

根據上一小節分析可知，現階段我國掛籃技術已相當成熟，結構更趨合理、自重不斷減輕，尤其是三角形、菱形等型鋼桁架式掛籃憑借著結構簡單、受力合理、一次移動到位等優勢，在各大橋梁工程建設中得到了廣泛應用。

本文項目塘屋嶺特大橋懸澆施工選用的就是三角形掛籃，通過掛籃懸澆施工作業的規范開展與撓度控制，切實保證大跨度預應力箱梁安全、順利完成作業。

3 橋梁掛籃懸澆施工技術要點

橋梁掛籃懸澆施工基本流程如圖1所示，通過相關施工經驗總結分析可知，掛籃懸澆施工技術要點集中在三大方面：(1)掛籃拼裝與預壓、就位；(2)箱梁對稱澆筑；(3)預應力施工。

圖1 橋梁掛籃懸澆施工基本流程圖

3.1 掛籃拼裝與預壓、就位

掛籃是懸澆施工的核心機具，掛籃拼裝質量直接決定后續施工是否能夠順利開展。以三角形掛籃為例，拼裝前必須以砂漿找平鋪設枕木位置；完成三角桁片的安裝后，以千斤頂調整三角桁片安裝應力，消除非彈性變形；底籃就位后，前、后以及行走吊帶均要與底籃錨固到位；外模系統、內模系統安裝、錨固到位，確保穩定。

掛籃加載試驗是了解掛籃結構工作狀態與設計期望值是否相符的主要手段，用于消除掛籃主桁、吊帶及底籃非彈性變形，根據工程實際情況合理選擇試驗方法，如“水箱加載法”“沙袋加載法”“千斤頂反壓加載法”等。加載試驗結果顯示掛籃有足夠的承載力、剛度大、變形小，方可繼續安裝就位，主桁架以吊車吊裝到位，滑軌、模板以及主桁架等均需錨固牢固。

3.2 箱梁對稱澆筑

箱梁澆筑，要求兩端掛籃混凝土必須對稱施工，混凝土施工前檢查掛籃各錨固點、吊桿、吊帶是否安裝牢固；箱梁澆筑順序為“底板→腹板→頂板”，嚴格控制不對稱荷載，掛籃移動、拆除時，保持平衡；混凝土達一定強度后，拆除封端模板，鑿毛端頭混凝土，保證上下節段混凝土密切結合。

混凝土灌注完成后，做好養護工作，如：夏季覆蓋灑水養護；冬季保溫養護，適當延長拆模時間。

3.3 預應力施工

混凝土強度達設計要求且齡期達7 d后，可展開預應力張拉、孔道壓漿施工。在實際施工中，張拉時間主要以監控量測所得技術參數、試驗所得混凝土彈性模量為依據綜合確定；張拉機具設備與錨具配套使用，做好檢查、校驗；采用張拉應力與伸長量雙控的施工工藝，邊中跨頂、底板鋼束對稱張拉，有條件可選用智能張拉系統(見圖2)，提高張拉的可靠性、精確性；張拉完畢24 h內進行孔道壓漿，不得延遲，以免預應力鋼絞線銹蝕或松弛。

圖2 智能張拉系統示意圖

4 實例分析——塘屋嶺特大橋懸澆施工

4.1 工程概況

塘屋嶺特大橋地處桂林市，跨越兩山，橋梁起訖里程樁號為K24+057.42～K24+841.50，全長784.08 m，橋跨組合為5×40 m+92 m+2×172 m+92 m+1×40 m，主橋為(92 m+2×172 m+92 m)預應力混凝土連續剛構，引橋在永安關側、鳳凰側分別為先簡支后連續后張法預應力混凝土T梁、后張法預應力混凝土簡支T梁。6、7、8#主墩墩身為單肢式鋼筋混凝土空心薄壁墩，墩身高103 m，每片墩縱向寬10 m，橫橋向按變寬設計，頂寬7.5 m，按100∶1放坡，底寬9.61 m，采用C40混凝土。

4.2 懸澆施工方案與掛籃型式選擇

通過對橋梁跨度、施工條件的綜合分析，本橋計劃投入6套掛籃施工，3組主墩每組墩投入2套掛籃施工，每個墩左右幅各1套對稱平行作業施工。

大橋主橋6#墩采用用型鋼加工的三角形掛籃進行懸澆施工；7、8#墩采用貝雷片做主梁的三角形掛籃進行懸澆施工。

4.3 掛籃懸澆施工技術要點

本工程掛籃懸澆施工工藝如圖3所示。

圖3 掛籃懸臂澆筑箱梁施工工藝示意圖

4.3.1 測量放樣

按勘察設計院提供的橋位總平面圖、測圖控制網，按橋梁結構精度要求、施工方案，建立平面、立面施工測量控制網，做好施工放樣。

施工前和施工中箱梁施工測量與控制應包括以下內容：施工中梁體頂面、底面標高和縱橫向位置及梁體偏位。

4.3.2 掛籃安裝、預壓

4.3.2.1 掛籃上半結構拼裝

0#塊混凝土達一定強度，在其頂面13.5 m×13.1 m平臺上拼裝掛籃。掛籃各構件運至現場后，先用塔吊將掛籃各構件吊到0#塊梁頂，由塔吊配合人工進行掛籃拼裝，各構件進場后要嚴格進行驗收檢查，對于損傷嚴重不能滿足施工需要的必須進行更換或補修加強。

4.3.2.2 預壓測試

在梁頂拼裝完成掛籃上半結構后應進行預壓測試：對拼裝好的掛籃上半結構移至0#塊頂面中部按設計最大荷載加安全系數1.1倍施壓。經計算，掛籃最不利工況為3 m梁段的起始節段，即箱梁1#梁段，此時前吊桿受力最大，由此荷載試驗根據1#梁段荷載加載、觀測。

荷載試驗方案：分級加載，取1.1倍安全系數，1#梁段共83.16 m3混凝土共重2 162.16 kN，乘以1.1倍安全系數為2 378.376 kN。

選擇4個預壓點在主梁和上前橫梁交點的位置，每條主梁上兩個點進行張拉預壓，每個點的張拉力：1.1×G/2/4=2 378.376/2/4=297.29 kN。

加載量4級如下：第一級為10%的重量：27.03 kN；第二級為50%的重量：135.13 kN；第三級為90%的重量：243.27 kN；第四級110%的重量：297.29 kN。

觀測點布置在上前橫梁3個點，分別在上前橫梁位置、立柱位置、后錨點位置，觀測、記錄主梁撓度。

4.3.2.3 掛籃安裝就位、調試

掛籃完成預壓后，在0#塊梁段頂上進行安裝就位和調試。

4.3.3 掛籃前移

掛籃前移操作務必小心，應統一指揮。掛籃前移步驟為：松動前支點千斤頂→掛籃平滾座到軌道上→安裝防掛籃傾覆扣掛件→拆除底板后錨桿、掛籃后錨→掛籃、箱梁脫離→液壓推動向前→掛籃就位錨固→調整底板→擰緊吊桿螺母→調整頂板。

4.3.4 掛籃懸澆施工

懸臂灌注梁段(除0#塊)一次灌筑成型，具體措施如下：

(1)模板、鋼筋安裝：安裝、調整底模板、外側模，綁扎鋼筋、安裝預應力管道和豎向預應力筋，檢查預應力管道是否順暢。

(2)混凝土拌合、輸送：拌合站集中拌合、混凝土泵送到位，本工程根據懸灌梁段混凝土數量、泵送速度，確定初凝時間為12 h，坍落度20 cm，梁體C55級混凝土7 d、28 d強度要求分別為50 MPa、55 MPa。

(3)混凝土灌注：遵循“底板、腹板、頂板”施工順序，同一對掛籃兩邊對稱施工，同一T構兩個掛籃內懸澆混凝土懸差量不能大于一個底板的混凝土方量；若是混凝土下落高度超過2.0 m，則要安裝串筒或導管，避免出現離析問題；混凝土振搗選用φ30(鋼筋密集處)、φ50(鋼筋稀疏處)插入式振搗棒，本橋懸臂箱梁腹板較高，必須在腹板的封頭模板中部開設小窗，工人通過小窗進入腹板，采用振搗棒對腹板中部加強振搗；預應力管道處，振動時要特別小心，鋼筋密集處斷開個別鋼筋留作導管入口，混凝土灌注到位后焊接恢復。

(4)混凝土養護：完成灌注施工后，做好箱梁保濕養護；現場制作的混凝土試塊，部分在標準養護室內養護，其余均與結構物混凝土同條件養護。

4.3.5 箱梁預應力施工

混凝土養護7 d后，混凝土試件試壓達設計要求(強度達設計標號90%)，開展張拉作業，邊中跨頂、底板鋼束對稱張拉；張拉n節段縱向預應力束時，張拉(n-2)節段橫向束、豎向預應力筋。

完成張拉后，松動掛籃吊桿，掛籃前移開展下一梁段施工。

4.4 箱梁懸澆施工撓度控制

為保證成橋線型與設計要求相符，必須在懸澆施工期間做好標高控制工作，通過撓度、溫度的觀測、記錄，實時調整懸澆段立模高度。

橋軸線與左、右腹板中心軸線組成三條縱軸線，每段前沿與其交叉點設置為測點，0#塊設臨時水準點，觀測時間為掛籃就位、混凝土灌注前后、張拉后，立模標高控制值的確定需考慮以下幾個參數：箱梁頂面設計標高、設計施工預拱度、掛籃自重與混凝土灌注后變形值、日照溫差修正值。

5 結語

本文以塘屋嶺特大橋工程為例，結合橋梁實際情況與不同掛籃型式結構特點，選擇采用型鋼加工的三角形掛籃進行懸澆施工，在作業中嚴格按照施工方案規定的順序展開操作，要求掛籃安裝牢固、預壓試驗滿足要求，梁段懸臂灌注一次成型、養護后強度達標，預應力張拉應力與鋼絞線的張拉伸長值均控制到位。

2015年11月塘屋嶺特大橋已全部合龍，經檢查合格，主梁線型滿足要求，至今為止此橋通車運行將近2年，總體質量良好，未出現結構缺陷問題，為其他類似工程項目實施與掛籃懸臂灌注工法應用發展提供了寶貴經驗。

[1]張繼堯，王昌將.懸臂澆筑預應力混凝土連續梁橋[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]中交第二公路工程局有限公司，歐陽效勇.公路橋梁施工系列手冊：梁橋[M].北京：人民交通出版社，2014.

[3]劉 輝.大跨徑鋼筋混凝土拱橋懸臂桁架澆筑法施工技術研究[D].重慶：重慶交通大學，2013.

[4]楊 輝.鋼筋混凝土拱橋懸臂澆筑倒三角掛籃設計與施工[J].施工技術，2017，46(3)：102-106.

[5]陳剛強，鄭文魁，馬成強.廈深鐵路螺河特大橋懸臂澆筑預應力梁施工技術[J].施工技術，2012，41(12)：30-32.