橋梁施工懸臂掛籃技術分析

劉 勇 （安徽省引江濟淮工程有限責任公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

橋梁懸臂施工主要是指在橋梁上部的施工過程中，從橋墩頂部開始進行分段施工，利用掛籃進行就地現澆工作，并將已經制造好的結構進行逐一拼裝。引江濟淮工程自南往北由引江濟巢、江淮溝通、江水北送段組成，其中引江濟巢末端有小合分線河道輸水。跨引江濟巢、江淮溝通段預應力混凝土橋梁結構形式主要為變截面預應力混凝土連續箱梁（剛構），跨河主橋跨徑布置為（72+120+72）m 或（75+130+75）m，橋寬8.5m、12m、27.5m、33m不等。受工期、地形限制要求，主橋施工需采用懸臂掛籃澆筑施工。本文以主橋（72+120+72）m、橋寬27.5m連續箱梁為例進行分析探討。

1 掛籃結構計算

1.1 荷載參數

荷載參數可以選擇不同懸澆施工階段長度中的代表性模塊進行計算，然后對外模、內模的自重、掛籃自重與施工荷載進行對比。荷載系數的控制方面，混凝土超載系數按照施工規范要求取值為1.05，澆筑過程中的動力系數取值為1.2[1]。

1.2 工況分析

掛籃結構計算時應考慮到混凝土的澆筑狀態。當澆筑工作剛剛結束后，應考慮到混凝土初凝對結構可能產生的影響，再通過混凝土澆筑與輕微沖擊的內容來確定掛籃自重與荷載。荷載計算中還需考慮到底籃、吊桿、后錨等結構的強度與穩定性，并驗算在不同荷載組合下的參數值。

1.3 有限元模型規劃

可以采用有限元分析軟件來進行三維建模，荷載分別作用在內、外部的底籃縱梁之上，并且分析各種材料的特性，并計算桿件、掛籃撓度與不同構件的強度。按照實際的工況要求與荷載組合情況，可以對掛籃結構的尺寸進行整體規劃，以滿足技術要求，將掛籃的重量進一步減輕。如圖1所示。

圖1 有限元模型規劃示意圖

2 懸臂掛籃施工技術分析

2.1 掛籃拼裝

掛籃拼裝開始前需要做好準備工作，首先對箱梁量測腹板頂面高差進行處理，然后將掛籃水平控制在合理的范圍內。此外，安裝前需支腿軌道，安裝后進行錨固處理[2]。在三角桁片安裝完畢之后，可以使用千斤頂來對安裝應力進行調整，減少非彈性變形出現的可能性。另外，可以在鋼圍堰上架設平臺，并且在平臺之上對外模系統進行安裝。安裝完畢后可以采用螺紋鋼筋將模板進行固定，區域可以選擇箱梁頂板處或掛籃前部橫梁之上。在內模系統安裝時，也應該先使用塔吊條狀，用螺紋鋼筋在同一區域進行錨固，之后再安裝內側模板。

2.2 掛籃試驗

掛籃試驗即加載實驗，是通過測量掛籃在不同級別的靜力試驗荷載作用下產生的變形情況，可以了解掛籃結構在不同的工作狀態下是否與期望設計的數值相符合，然后測試在不同塊段荷載作用下產生的豎向位移，從而測試出在最大荷載作用下的應力情況。一般情況下加載試驗可以使用堆載法進行，按照等代荷載的標準展開試驗。在實際的懸臂澆筑施工環節中，掛籃應該安次區同步加載模式，然后確定在不同工況下掛籃能否保持整體的穩定性。

從觀測項目的類型來看，后錨上橈值、支點沉降值、底籃前橫梁吊帶撓度等都是變形觀測的重點項目，而在應力監測項目方面，立柱壓應力、主梁壓應力、后錨拉應力等成為了監測參數的重點。

2.3 掛籃安裝

掛籃安裝需要在預應力施加完畢之后開展。先將滑軌安裝完畢之后，利用預埋豎向螺紋鋼筋進行錨固，然后對主桁架部分進行吊裝。主桁架在固定平臺的組裝工作結束后利用吊車吊裝，并安裝模板、橫梁等。安裝結束后再進行其它部件安裝，重點做好安全檢查工作，例如吊帶孔區域、鋼筋間距、吊耳間距等，一旦發現質量問題需要及時進行處理。

2.4 箱梁懸臂施工

分離式掛籃施工可以劃分掛籃主梁，然后將其中一側掛籃變為獨立結構，讓另一側的掛籃主梁接長之后形成相對平衡的工作系統，然后對另外一只掛籃重新組裝后依次完成不同梁段的施工。

橋機在拼裝完成后開始過孔，當架橋機接近墩頂時，需要將鋪設好蓋梁的軌道橫移，然后將架橋機后部頂起，檢查橫移軌道是否保持平衡與平行。在試車結束后進行箱梁架設。如果梁在起吊過程中，縱向傾斜與橫向傾斜超過2%，則需要采取制動防滑措施，并著重針對受力部位進行觀察。

在模板系統的設置方面，模板系統需要將底模、外模、內模幾個不同的部分進行設置。一般情況下底模可以直接使用鋼膜直鋪的方式在底籃之上鋪設，而外模的設置則需要考慮到模板和骨架，將滑梁前端在主桁處懸吊，后端內側則懸吊于梁板，外側懸吊于主桁架。在澆筑環節需要注意錨桿的設置，并在掛籃前移的過程中對外模進行調整。在安裝結束后可以視箱梁的高度變化考慮將模板與骨架拆除。內模的安裝在移動方法上與外模處于同一水平，尤其是腹板部分，可以采用增減鋼模板的方式來實現，并采用對拉螺桿進行連接[3]。

2.5 堵頭模板

堵頭模板的設置過程中需要按照撓度的要求來對預拱度進行設置，并且在墩頂位置清理掉所有的雜物、砂漿與其它污物，并進行灑水處理。此外，利用砂輪對接縫處進行拋光，可以保障模板水平與豎向縫都處于穩定、不漏漿狀態，并使用泡沫雙面膠進行連接處理。另外，為了確保在今后的使用過程中不出現腐蝕情況，可以在使用前先對表面進行擦拭清理后，再涂刷機油或其它脫模機，然后再進行立模澆筑。

如果是首次進行底板混凝土澆筑，那么考慮到澆筑過程中的側壓流動現象，在澆筑時需要待箱梁內的底板澆筑完畢之后設置環形反壓模板，然后及時地對螺栓進行固定，將螺母緊固。待第二層澆筑時，再在底板上利用支撐做好支擋工作，然后在箱內鋼管支架區域進行頂板澆筑，作為頂板支撐體系。

2.6 掛籃行走

掛籃行走可以按照一定的步驟來進行。首先對錨固掛籃軌道進行加長處理，并在軌道表面放置鐵皮，涂好潤滑油后將底模進行拆除，當確認模板與混凝土全部脫離之后，再將內模和內模架落在降低的內滑梁區域。拆除主桁架后錨桿，讓后支座能有效受力，并做好走行前的安全檢查工作，從內容來看，應該集中于軌道的相對水平檢查與橋軸線平行檢查，判斷掛籃是否有人員作業情況。桁架可以采用倒鏈牽引，在滑行過程中對接縫進行處理，并減少混凝土表面可能出現的銹水污染[4]。牽引完畢后再進行滑梁吊桿的安裝，通過受力狀態的調整來保障施工的穩定性。需要注意的一點在于，掛籃需同步對稱移動，在后錨拆除前需要對聯結區域進行檢查，一旦發現異常，應及時調派安全員對滑移軌道的質量與安全狀態進行檢查，在確認合格之后才可以進行前移處理。之后，應該對掛籃部件進行質量控制，包括安全網、鋼筋、繩索區域等，移動過程中也應該重點防止溜車事故的產生。

3 結語

本文針對橋梁施工過程中的懸臂掛籃技術進行了有效分析，并明確了掛籃強度與掛籃施工的具體要求。在后續引江濟淮工程跨河預應力混凝土連續箱梁（剛構）建設中，針對懸臂掛籃的選型應該考慮到工程需求與掛籃本身的特點，在結構上、技術上滿足操作要求，提升懸臂現澆施工的工程質量，為今后橋梁施工提供重要的技術保障措施。