菱形掛籃在某橋梁懸臂梁施工中的應用研究

張鵬，王中

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

0 引言

隨著基礎設施建設的快速發展，城市道路上、江河上橋梁的需求日益增加。針對這種環境下的橋梁建設，掛籃技術無疑是其中一種應用非常廣泛的技術。掛籃技術，是指在澆筑連續剛構懸臂梁橋時，利用吊籃分段懸臂澆筑作業。它既不需要搭設支架，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、結構輕和無壓重等特點。本文結合某項目橋梁懸臂施工中該技術的應用，重點闡述了菱形掛籃的施工應用及其注意事項。

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，主、引橋均采用雙幅布置。主橋單幅共1聯，主橋長486.0m，（48m+5×65m+60m+53m）為預應力混凝土連續剛構組合梁橋。

主橋單幅一聯為單箱雙室預應力混凝土變高度直腹板連續箱梁，混凝土強度等級為C50。墩頂0號梁段長10.0m，各跨“T”構均劃分為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澆施工。各跨均設有合攏段，合攏段長度均為2m。

2 懸臂梁施工技術原理

懸臂梁施工技術解決了無法搭設支架的難題，其技術原理主要如下：

2.1 懸臂澆筑梁段施工技術原理[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澆段的施工。

2.2 合攏段施工技術原理

合攏涉及到體系轉換，是控制橋梁線形和受力狀態的關鍵。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），合攏段兩側水箱容水重量相當于合攏段所澆混凝土重量。選擇在設計要求合攏溫度范圍內合攏，澆筑合攏段混凝土時應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→調整模板標高→底板、腹板鋼筋安裝→縱向預應力管道和豎向預應力筋安裝→內模、堵頭模板安裝→頂板鋼筋綁扎→頂板縱向預應力管道安裝就位→混凝土澆筑→混凝土養護→鋼絞線安裝→預應力張拉→管道灌漿→掛籃前移→實施下一梁段。

4 主要施工工藝

4.1 掛籃結構模型

掛籃由專業設計單位根據設計圖紙進行設計，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 菱形掛籃結構模型

掛籃結構主要包括主桁架、立柱間橫向連接系、前上橫梁、底籃、導梁等承重系統。

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，為箱梁實施和線型控制提供支撐數據，同時檢驗掛籃的設計準確性和加工質量。

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，是直接產生產品的過程，是直接涉及到結構質量、安全的過程，其施工使用必須嚴格按既定的步驟和規定進行。

4.3.1 掛籃前移

箱梁首節段完成后，按以下步驟前移掛籃：

（1）在已澆梁段相應位置鋪設軌道墊梁，解除軌道錨固；

（2）拆除內、外模對拉螺桿，收折或拆除內模側板；

（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、外模后側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）用千斤頂調整掛籃和模板系統的位置和標高，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 連續剛構合攏

梁段合攏是橋梁施工的關鍵環節，是控制橋梁受力和線形的關鍵，其技術含量大，質量要求高。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]。梁部和邊跨現澆段完成后，即可進行合攏作業。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換成超靜定連續體系。受氣溫及各種其它因素影響，在體系轉換過程中，可能會導致合攏段混凝土被拉裂或者被壓壞。因此，合攏時間應避開大風季節，選擇在設計要求的溫度進行。合攏前，應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，在結構邊跨設置配重水箱，根據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、波紋管和預應力鋼束制安。完畢后安設臨時用鋼支撐。現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構外側的掛籃后退，邊跨一側的掛籃退至主墩。另一側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模，然后進行頂板鋼筋、預應力管道制安。然后在合攏段兩側梁段上用砂袋（或水箱）預壓重，完成后澆筑混凝土，應根據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

為保證結構質量和安全，掛籃施工過程中須嚴格按規范和方案進行，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的規范要求進行；

（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）錨固力調試：掛籃作業過程中，所有后錨桿的錨固力均要求調試均勻；

（4）吊桿調試：掛籃每次就位后，每組吊桿都要同時起落并調試均勻，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，應嚴格保證對稱、平衡進行，懸臂兩端不僅要求張拉順序對稱，臨時施工荷載重量及作用點亦應對稱；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：掛籃使用過程中應嚴格遵守操作規程和安全作業規定；掛籃施工屬高空作業，掛籃安裝后應加設施工通道和工作平臺等安全設施；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，以免發生意外。

6 結語

掛籃技術應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支架的問題，減少了社會負面影響，節約了成本。本文通過掛籃技術在某項目橋梁施工中的應用研究，重點闡述了掛籃技術在應用中的關鍵點，對常規的支架技術、混凝土澆筑、張拉等橋梁常規技術并未做闡述。通過本文的研究，旨在為大量的類似項目建設提供借鑒。