基于掛籃和鋼管支架結構的鋼箱梁混凝土結合段施工技術

摘要：南京中興路北延跨秦淮新河大橋為例，針對在水中施工有通航要求，且大懸臂端掛籃不能滿足結合段鋼梁施工受力需要，采用現有三角掛籃+鋼管支架工藝進行鋼混結合段施工，對河道斷面占用少，滿足河道的通航要求和泄洪要求。對掛籃系統進行改進，節約了大量、人力和設備投入，節約了掛籃材料，有效解決了結合段施工時撓度過大和通航要求的問題，適用于有通航要求且懸臂較大的鋼混結合梁段的施工。

關鍵詞：掛籃;懸臂端;三角掛籃;鋼管支架

0" "引言

現今橋梁施工向大跨徑發展，如跨河、跨鐵路、跨公路等，混凝土有結構不耐拉、體積大、質量大等固有缺點。鋼結構因其質量輕，可以任性造型，滿足美學要求，由于經濟因素，現大跨徑橋梁大多采用鋼混結構[1]。

而鋼混結合段施工時撓度過大，單獨采用懸澆法存在較大安全風險，并會造成施工成本增加。在南京中興路北延跨秦淮新河大橋鋼混結合段施工中，采用了掛籃和支架組合支撐體系施工，滿足了大懸臂端結合段的施工，保證了橋梁線性的設計要求，同時對河道斷面占用小，滿足河道的通航要求和泄洪要求。

跨秦淮新河處采用65m+139m+151m+65m=420m梁拱組合橋主梁結構為鋼混混合梁，跨中分別含有53m、65m鋼箱梁，混凝土箱梁與鋼箱梁采用鋼混結合段進行連接。每個鋼箱梁結合段長度5.5m，其中鋼筋混凝土梁長度為1m，鋼混結合梁梁段長度為1.5m，鋼箱梁結合段長度為3m。該節段為整體一次性施工，混凝土方量為148.8m3，鋼箱梁質量約為200t，總體質量約為586t。

1" "工藝原理

采用三角掛籃+鋼管支架的方式進行鋼混結合段施工。在橋梁0#塊上縱向對稱安裝三角掛籃，橫橋向設置四榀主桁架，主桁架之間由水平撐及剪刀撐連接形成整體。立柱、主縱梁、前后斜拉桿采用焊接形成桁架，前上橫梁沿橫橋向對稱焊接兩榀三角架。其主要作用時讓三角掛籃承受鋼筋混凝土質量，鋼管支架承受鋼箱梁質量，使得該支撐體系與三角掛籃共同受力來滿足施工的要求[2]。與傳統的吊架法施工技術相比，鋼殼法施工技術成功解決了梁底施工空間有限的難題，具有結構受力合理，安全可靠，施工速度快的特點。

2" "操作要點

2.1" "支架設計

承重支架結構體系設計從下往上依次為，鋼管打入淤泥層20m，以四根樁形成一個框架進行預壓，接鋼管支架、型鋼分配梁，砂箱安裝[3]。整個支架結構體系用以支撐結合段鋼箱梁，待鋼混結合段梁體施工完成后，拆除鋼管支架。

2.2" "支架施工

鋼管樁位于河道內，且承載的鋼混結合段質量大，現場使用浮吊結合振動錘進行定位施工。全橋共計4組臨時支架，每組臨時支架由12根Ф630mm，壁厚10mm鋼管立柱組成，縱橋向間距為2.5m，橫橋向間距約為6m。鋼管樁上橫橋向布置分配梁，沙箱置于分配梁上。

鋼柱橫向及縱向連接都采用40a工字鋼，剪刀撐采用20a槽鋼，分配梁采用63a工字鋼，一組4根，保證分配梁中心、沙箱中心與鋼柱中心重合，使得鋼管樁頂部分配梁受力的均勻傳遞。在鋼管支架施工完成前完成最后一節懸澆段混凝土箱梁施工。鋼管支架立面如圖1所示。

2.3" "支架預壓與變形觀測

在水中進行鋼管樁預壓，待鋼管樁露出水面后，以4根鋼管為一組，采用平聯連接進行鋼水箱預壓，預壓布設點分別設在水箱四個角點，觀測臨時支架的沉降。加載分4級進行，即0%→60%→100%→120%，荷載分布與箱梁施工荷載分布相同。根據預壓結果可知，支架最大彈性變形為56mm，非彈性變形為19mm，支架的非彈性變形已通過預壓消除。

根據觀測結果的彈性變形值，在跨中底模上設置預拱度，確保鋼梁安裝及混凝土成形后撓度太大而影響美觀[4]。支架預壓可一次性卸載，預壓荷載應對稱、均衡、同步卸載。卸載 6h后，監測各測點標高，并計算支架各測點的彈性變形量。

2.4" "鋼混結合段鋼梁吊裝

結合段質量均為200.6t，節段外型尺寸為29030mm×4500mm×3200mm，采用一臺500t浮吊吊裝，浮吊及梁車如圖2所示。浮吊為50m桿，水平仰角為60°，起重高度為43.3m，水平距離為25m，吊裝質量為255t，滿足吊裝要求。待運梁船及浮吊準備就位后，將結合段吊裝就位。

2.5" "鋼混結合段鋼箱梁定位

確保結合段吊裝精準定位，并便于調控、增設限位裝置及砂箱。砂箱設置如圖3所示。在分配梁設限位裝置，限位裝置采用槽鋼并布置在橋橫縱向兩個方向，主要用于固定結合段橫縱向的就位。限位裝置底部與分配梁焊接，以確保了限位裝置在吊裝過程不中產生移動[5]。

在通過限位裝置初步定位后，利用全站儀對控制點坐標精確測量定位。每個立柱上面布置一組砂箱，在結合段橫縱向調節好后，在砂箱上打開絲堵，用砂箱內砂子來精確調整結合段的標高。在調節過程中，結合段標高隨時用全站儀進行監控，防止用于調節過量造成標高低于設計值，利用砂箱調整標高既起到簡單操作，又起到了精準定位標高。

2.6" "掛籃前移

待結合段調整定位后，掛籃前移1m定位，后錨點錨固。掛籃以橋梁兩側布設的觀測點，用全站儀對結合段標高及線形狀進行測量，使結合段精確定位。對結合段與混凝土梁之間的濕縫進行混凝土澆筑及張拉。澆筑及張拉過程中用全站儀監控結合段位置的變化。

2.7" "無收縮混凝土配合比設計

鋼混結合段采用有隔室后承壓板構造。施工過程中，部分混凝土需在鋼箱梁鋼隔室澆筑，鋼隔室鋼筋密集、密布PBL剪力鍵、剪力釘及預應力管道，澆筑空間狹小，鋼隔室的混凝土澆筑振搗困難。鑒于剛混結合段特殊施工條件，鋼隔室內混凝土應具有較好的力學性能、工作性能及施工性能，且應易于澆筑、抗裂性能好、泵送施工坍落度損失較小。

2.8" "鋼筋綁扎與無收縮混凝土澆筑

組合支撐體系安裝就位后，進行鋼筋、模板、預應力等安裝。安裝底板和腹板鋼筋，鋼筋采用鋼筋場集中加工。采用塔機吊裝至施工位置，鋼筋安裝的同時進行相應位置預應力工程和索導管工程的安裝定位，以及各種預埋件、預留孔的安裝。鋼混結合段鋼筋與管道安裝如圖4所示。結合段混凝土澆筑過程如圖5所示。

箱梁混凝土采用C55無收縮商品混凝土。采用無收縮混凝土，可以抵抗結構性的拉伸和巨大的動態荷載，并且具有更高的穩定性和流動性。混凝土澆筑順序：底板→腹板→頂板。從懸臂端向墩身方向澆筑，為了減少未合攏前墩身的彎矩，混凝土澆筑時必須對稱施工，將最大不平衡質量控制在設計要求的范圍內。

選擇合適的時間及施工方法施工，確保無伸縮砼更為密實，從而保證混凝土整體結構性能。在混凝土澆筑一半時，將掛籃前吊點8t預加力增至20t，以有效控制掛籃下撓，保證結構線形符合設計要求。結合段混凝土澆筑成型后效果如圖6所示。

3" "支撐結構與混凝土過程控制

鋼管樁預壓采用水箱配重方式進行預壓，預壓期不小于7d，每組預壓噸位不少于120t。支架預壓分3級加載，3級加載依次為預壓荷載值的60%、80%、100%。每級加載完成后，應先停止下一級加載，并應每間隔12h對支架沉降量進行一次監測。當支架頂部監測點12h的沉降量平均值小于2mm時，可進行下一級加載。各監測點最初24h的沉降量平均值小于1mm;各監測點最初72h的沉降量平均值小于3mm。

混凝土澆筑之前加強對模板支撐的檢查，防止在澆筑時，因側向壓力作用使模板變形，產生與模板變形一致的裂縫。嚴禁施工時過早拆模，防止因混凝土強度不足，使結構在自重或施工荷載作用下產生裂縫。

鋼管支架施工屬于水中施工，操作人員需穿好救生衣、掛好安全帶，提前做好救援應急預案。混凝土初凝時間不少于 24h。入倉時坍落度控制在220±20mm，1h后坍落度損失控制在20mm以內，以適宜泵送。要求擴展度具有非常好的流動性，擴展度宜控制在55cm左右。

4" "掛籃施工過程控制

掛籃的吊掛系統應充分考慮掛籃底模的傾斜工作狀態，掛籃的錨固系統必須具有雙重以上保險措施，并避免吊桿、吊帶、后錨桿件承受剪切和彎曲作用。前下橫梁應通過設置雙向鉸等措施，實現吊桿、吊帶垂直受力。后下橫梁應實現錨固筋與橫梁頂面垂直。掛籃拼裝、移動、懸臂澆筑、拆除等各工序制定詳細的安全技術措施。掛籃前移時，在其后方設置控制其滑動的裝置或在滑道上設置止動、保險裝置;前移就位后，立即將后方錨固點鎖定，防止傾覆。

懸澆掛籃必須結合施工工況，按照最不利荷載組合進行安全驗算，確保各構件的強度、剛度、穩定性和掛籃的整體抗傾覆穩定性符合規范要求。采用舊掛籃進行改造時，必須重新進行安全驗算，不得簡單套用。掛籃的最大變形（包括吊桿、吊帶變形的總和）應不大于 20mm。

掛籃在澆筑混凝土狀態和行走狀態的抗傾覆性安全系數、自錨固的安全系數、斜拉水平限位系統的安全系數及水平限位的安全系數，均布應小于2。檢查掛籃系統各連接機構牢固性和可靠性，重點檢查掛籃后錨點、掛籃的前支點、掛籃的前吊點、吊桿的錨固點、反力架的焊縫、承壓點等。結合段鋼箱梁吊裝前，派專人檢查吊點連接質量。掛籃移動過程中，底籃上不得有作業人員。掛籃鋼筋安裝、模板綁扎、底籃上作業人員不得超過9人。

5" "結論

采用掛籃加支架組合支撐施工，解決了大懸臂端鋼混結合段的施工問題，將現有掛籃改成雙拼掛籃，具有工期短、費用低，梁段撓度小、安全性高、數據準確等優點，有很強的推廣價值。鋼管支架可與最后一節懸澆混凝土箱梁同時施工，不占用關鍵線路上的工作時間，節約工期。采用掛籃和支架組合支撐施工，掛籃采用現有掛籃，支架施工工藝成熟，質量安全能夠有效保證。對掛籃進行改裝，不需專業人員操作，結構檢查簡單，節約了大量、人力和設備投入，縮短了施工工期，費用相對較低。

參考文獻

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[2] 米良.預應力混凝土連續剛構橋掛籃支架組合施工監控研究[J].珠江水運，2018（6）：71-72.

[3] 崔占奎，易達，張子俊.預應力混凝土主梁前支點掛籃與支架組合施工技術[J].施工技術，2016，45（5）：44-47+65.

[4] 王慧鑫.支架與掛籃組合施工法線形控制技術要點分析[J].公路交通科技（應用技術版），2014，10（2）：121-124.

[5] 施洲，姜興洪，高貴，等.高鐵大跨度混合梁斜拉橋鋼-混結合段受力特性分析[J].橋梁建設，2021，51（2）：62-70.