菱形掛籃在某橋梁懸臂梁施工中的應(yīng)用研究

張鵬，王中

（1重慶城建控股（集團）有限責任公司，重慶 401329；2重慶益欣實業(yè)集團有限公司，重慶 401121）

0 引言

隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，城市道路上、江河上橋梁的需求日益增加。針對這種環(huán)境下的橋梁建設(shè)，掛籃技術(shù)無疑是其中一種應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)。掛籃技術(shù)，是指在澆筑連續(xù)剛構(gòu)懸臂梁橋時，利用吊籃分段懸臂澆筑作業(yè)。它既不需要搭設(shè)支架，也不使用大型的吊裝機械。較其他施工方法而言，掛籃具有拼制簡單、結(jié)構(gòu)輕和無壓重等特點。本文結(jié)合某項目橋梁懸臂施工中該技術(shù)的應(yīng)用，重點闡述了菱形掛籃的施工應(yīng)用及其注意事項。

1 工程概況

某項目橋梁總長1244m，橋型布置為5×25m＋4×25m＋4×25m+ （48m+5×65m+60m+53m）+4×25m＋4×25m＋4×25m＋5×25m，全橋共8聯(lián)，主、引橋均采用雙幅布置。主橋單幅共1聯(lián)，主橋長486.0m，（48m+5×65m+60m+53m）為預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)組合梁橋。

主橋單幅一聯(lián)為單箱雙室預應(yīng)力混凝土變高度直腹板連續(xù)箱梁，混凝土強度等級為C50。墩頂0號梁段長10.0m，各跨“T”構(gòu)均劃分為7對梁段，梁段和梁段長度從墩位至跨中依次為3×3.5m、4×4.0m，合攏前梁段采用雙懸臂掛籃逐段對稱現(xiàn)澆施工。各跨均設(shè)有合攏段，合攏段長度均為2m。

2 懸臂梁施工技術(shù)原理

懸臂梁施工技術(shù)解決了無法搭設(shè)支架的難題，其技術(shù)原理主要如下：

2.1 懸臂澆筑梁段施工技術(shù)原理[1]

在0號塊箱梁兩端安裝掛籃，安裝完畢后進行預壓測試，記錄預壓時的變形，盡可能消除非彈性變形。

每個梁段須一次性澆注，施工過程中保持對稱平衡。用掛籃依次澆筑1—7號梁段，在7號梁段完成后，拼裝吊架，作好合攏邊跨（8號梁段）的準備，在完成7號梁段澆注時，同時或者提前完成邊跨現(xiàn)澆段的施工。

2.2 合攏段施工技術(shù)原理

合攏涉及到體系轉(zhuǎn)換，是控制橋梁線形和受力狀態(tài)的關(guān)鍵。因此合攏順序和工藝須嚴格進行控制。箱梁合攏順序：先邊跨后中跨，對稱施工，箱梁合攏段施工時，先安裝合攏吊籃，懸臂加壓重（水箱），合攏段兩側(cè)水箱容水重量相當于合攏段所澆混凝土重量。選擇在設(shè)計要求合攏溫度范圍內(nèi)合攏，澆筑合攏段混凝土時應(yīng)保持邊澆筑邊分級卸載，置換混凝土平衡重，保證在混凝土澆筑過程中兩側(cè)懸臂端荷載條件不變。合攏段采用微膨脹混凝土。拆除掛籃時撤掉剩余壓重。

3 懸臂梁施工工藝流程

懸臂梁采用掛籃施工，在0號塊完成的基礎(chǔ)上進行掛籃的拼裝。待上一梁端施工完畢后移至下一梁段繼續(xù)施工，直至合攏完成。其主要施工工藝如下：

掛籃拼裝就位→預壓測試→調(diào)整模板標高→底板、腹板鋼筋安裝→縱向預應(yīng)力管道和豎向預應(yīng)力筋安裝→內(nèi)模、堵頭模板安裝→頂板鋼筋綁扎→頂板縱向預應(yīng)力管道安裝就位→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護→鋼絞線安裝→預應(yīng)力張拉→管道灌漿→掛籃前移→實施下一梁段。

4 主要施工工藝

4.1 掛籃結(jié)構(gòu)模型

掛籃由專業(yè)設(shè)計單位根據(jù)設(shè)計圖紙進行設(shè)計，對掛籃進行空間建模，如圖1所示，利用有限元分析軟件MIDAS對各項指標進行安全分析后定型。

圖1 菱形掛籃結(jié)構(gòu)模型

掛籃結(jié)構(gòu)主要包括主桁架、立柱間橫向連接系、前上橫梁、底籃、導梁等承重系統(tǒng)。

4.2 掛籃預壓試驗

掛籃在0#塊梁段安裝后，需對其進行預壓試驗，以檢驗掛籃的實際承載能力和安全可靠性，并獲取其彈性、非彈性變形參數(shù)，為箱梁實施和線型控制提供支撐數(shù)據(jù)，同時檢驗掛籃的設(shè)計準確性和加工質(zhì)量。

預壓加載過程須按照掛籃施工過程進行模擬，采用加重方式進行預壓，在加載過程中可分0→40%→60%→80%→100%→120%五級加載和120%→100%→50%→0三級卸載，第五級為掛籃最大試驗荷載。

4.3 掛籃的施工使用

掛籃的施工過程，是直接產(chǎn)生產(chǎn)品的過程，是直接涉及到結(jié)構(gòu)質(zhì)量、安全的過程，其施工使用必須嚴格按既定的步驟和規(guī)定進行。

4.3.1 掛籃前移

箱梁首節(jié)段完成后，按以下步驟前移掛籃：

（1）在已澆梁段相應(yīng)位置鋪設(shè)軌道墊梁，解除軌道錨固；

（2）拆除內(nèi)、外模對拉螺桿，收折或拆除內(nèi)模側(cè)板；

（3）千斤頂頂起主桁前支座，將掛籃軌道前移至已澆梁段相應(yīng)位置，然后錨固軌道；

（4）緩緩釋放前支座千斤頂，當前支座完全作用在軌道上穩(wěn)定后，緩緩解除后錨，讓反扣輪作用在軌道上（反扣在軌道的上翼板上）；

（5）安裝頂推液壓千斤頂，準備掛籃前移；

（6）通過液壓泵站，操作前移油缸將掛籃頂推到位（掛籃前移中，反扣輪后端一米范圍內(nèi)至少有兩根軌道反壓梁受力）；

（7）在預留孔上安裝吊桿，依次將內(nèi)、外模后側(cè)導梁滑架和吊桿松除，并移至下段箱梁預埋孔位置進行安裝；

（8）用千斤頂調(diào)整掛籃和模板系統(tǒng)的位置和標高，按圖紙安裝鋼筋、預埋件和預留孔洞，澆筑混凝土。

其余梁段施工后掛籃前移過程同上。

4.3.2 連續(xù)剛構(gòu)合攏

梁段合攏是橋梁施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是控制橋梁受力和線形的關(guān)鍵，其技術(shù)含量大，質(zhì)量要求高。因此，橋梁合攏順序、合攏時的溫度、合攏段施工工藝均須嚴格把控[2]。梁部和邊跨現(xiàn)澆段完成后，即可進行合攏作業(yè)。合攏一般為先進行邊跨合攏，然后進行中跨合攏。

合攏后，橋梁體系由靜定簡支體系轉(zhuǎn)換成超靜定連續(xù)體系。受氣溫及各種其它因素影響，在體系轉(zhuǎn)換過程中，可能會導致合攏段混凝土被拉裂或者被壓壞。因此，合攏時間應(yīng)避開大風季節(jié)，選擇在設(shè)計要求的溫度進行。合攏前，應(yīng)采用勁性骨架臨時鎖定要合攏段的兩端，使其成為能夠承受一定程度彎矩和剪力的牢固結(jié)點，以確保梁的安全。

（1）邊跨合攏

邊跨合攏段的長度為2m，采用掛籃進行改裝，混凝土澆筑時，在結(jié)構(gòu)邊跨設(shè)置配重水箱，根據(jù)混凝土的澆筑進程逐漸卸載，以保證橋梁線形[3]。

模板安裝后，進行合攏段鋼筋、波紋管和預應(yīng)力鋼束制安。完畢后安設(shè)臨時用鋼支撐。現(xiàn)澆段和懸臂段施工時，在合攏口底板上預埋4個、頂板上預埋3個支座鋼板，支座上安設(shè)雙32a槽鋼作為鎖定裝置，與預埋鋼板焊接牢固。

（2）中跨合攏

圖2 合攏段處改裝后的掛籃

中跨合攏段利用掛籃改裝為作為模板，改裝后的掛籃如圖2所示。先將T構(gòu)外側(cè)的掛籃后退，邊跨一側(cè)的掛籃退至主墩。另一側(cè)的掛籃移到合攏段就位，待底板、腹板的鋼筋、波紋管安裝完成后滑出內(nèi)模，然后進行頂板鋼筋、預應(yīng)力管道制安。然后在合攏段兩側(cè)梁段上用砂袋（或水箱）預壓重，完成后澆筑混凝土，應(yīng)根據(jù)澆筑進度對砂袋或水箱卸載，直至澆筑完畢。

5 掛籃施工過程中的注意事項

為保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全，掛籃施工過程中須嚴格按規(guī)范和方案進行，其主要注意事項如下[4]：

（1）施工要求：施工過程中嚴格按照圖紙和相應(yīng)的規(guī)范要求進行；

（2）拼裝預壓：為消除非彈性變形，拼裝后需進行預壓，并測試其彈性變形量；

（3）錨固力調(diào)試：掛籃作業(yè)過程中，所有后錨桿的錨固力均要求調(diào)試均勻；

（4）吊桿調(diào)試：掛籃每次就位后，每組吊桿都要同時起落并調(diào)試均勻，須進行全面檢查；

（5）預留孔要求：各預留孔位置請根據(jù)梁段長度及坡度準確預留，嚴禁漏埋；

（6）平衡要求：箱梁掛籃懸澆施工，應(yīng)嚴格保證對稱、平衡進行，懸臂兩端不僅要求張拉順序?qū)ΨQ，臨時施工荷載重量及作用點亦應(yīng)對稱；以梁段混凝土理論重量為準，任一梁段實際澆筑混凝土重量不得超過3%；箱梁頂面混凝土的不平整度≯5mm；底板厚度也須嚴格控制；

（7）安全要求：掛籃使用過程中應(yīng)嚴格遵守操作規(guī)程和安全作業(yè)規(guī)定；掛籃施工屬高空作業(yè)，掛籃安裝后應(yīng)加設(shè)施工通道和工作平臺等安全設(shè)施；為保證安全，在6級及以上大風時，掛籃周圍禁止操作人員；掛籃工作平臺上不允許堆放雜物，以免發(fā)生意外。

6 結(jié)語

掛籃技術(shù)應(yīng)用于懸臂梁橋施工中，可以減少對交通的影響，可以解決水上施工無法大面積搭設(shè)支架的問題，減少了社會負面影響，節(jié)約了成本。本文通過掛籃技術(shù)在某項目橋梁施工中的應(yīng)用研究，重點闡述了掛籃技術(shù)在應(yīng)用中的關(guān)鍵點，對常規(guī)的支架技術(shù)、混凝土澆筑、張拉等橋梁常規(guī)技術(shù)并未做闡述。通過本文的研究，旨在為大量的類似項目建設(shè)提供借鑒。