變截面連續梁掛籃施工技術要點分析

衛 東

(山西路橋集團呂梁國道項目建設管理有限公司，山西 呂梁 033000)

1 工程概況

國道209線東川河大橋位于山西省呂梁市離石區，橋梁全長992 m,前右角90°,跨越G20青銀高速公路,與G20高速交叉樁號為:K994+077.162(高速公路里程),對應G209一級公路里程為K49+873.088,與G307公路交叉樁號為:K729+459.7(G307公路里程)該處路面寬度為25.5 m。跨高速和G307公路結構形式為(50+90+50)m變截面連續箱梁,高速夾角121°,G307公路夾角115°。

2 掛籃施工的基本概念及施工注意事項

在大跨徑預應力混凝土變截面連續梁施工中，廣泛采用掛籃進行懸臂澆筑的施工技術。懸臂梁橋在澆筑時一般是采用吊籃的方法，并就地分段開展懸臂作業。該方法不用架設支架，也不需使用大型吊機，其主要的設備只有一對可移動的掛籃，對比其他的方法，具有結構簡單、堅固穩定、自重輕、前移與裝拆方便、能適應不同的梁高、有較好的可重復利用能力，在受力之后產生的變形較小等特點，得益于掛籃下的充足空間，可以提供更加廣闊的施工作業面以及優化鋼筋和模板的施工等優點。在施工時有以下注意事項。

1)掛籃的構造形式較多，其類型涵蓋多種，在施工過程中要根據結構安全、制造簡易、施工方便、節省材料，并結合社會經濟效益兼顧等方面綜合考慮選擇合適的類型。

2)在掛籃施工開始前，應召集所有施工人員開展施工風險告知和安全技術交底工作，讓施工人員熟知安全操作規程和風險控制要求，確保掛籃安裝和拆除、走行、懸臂澆筑、預應力張拉等安全措施到位，并組織相關人員驗收，認真填寫驗收記錄表。

3)在掛籃前移前需檢查吊掛系統、模板系統、走行系統、底籃系統，移動時控制位移速率不大于0.1 m/min，兩側掛籃對稱同步移動，前移到位后及時后錨錨固。

4)塊段懸臂施工時，需加強對滑道、錨固、吊掛、主桁節點和模板等系統的日常檢測，且需注意對不平衡力矩的控制，保證施工安全。

5)在掛籃施工時，施工人員根據設計要求及掛籃施工要求埋設預埋件，并測量施工標高，確保定位準確。

6)掛籃操作中的高空作業包括安裝、行走、使用以及拆除，危險系數較高，所以施工單位應提前安裝操作平臺、專用扶梯、防墜網、全封閉兜底等安全設施，增強施工安全性。

3 連續梁掛籃施工技術要點

3.1 掛籃選型與結構設計

近年來，施工經驗的日益累積，引領施工技術的不斷創新，不斷向輕型化發展，且受力更合理、行走更便利。根據材料利用情況，該橋的掛籃主要是在斜拉式、菱形和三角形掛籃中進行選擇。斜拉式掛籃，相較之下其受力與傳力機制最合理，但需要設置限位裝置，并且在其每個施工循環中需添加安裝和拆卸其斜拉桿與限位裝置的相應工序，施工難度也隨之增加。相較之下，三角形和菱形掛籃在推移時較為簡便，同時安全性也高于斜拉式掛籃；但在受力方面三角形掛籃較斜拉式和菱形掛籃稍弱，且其施工操作面比菱形掛籃狹窄。菱形掛籃雖然受力點高，且對掛籃的橫向穩定性有較高要求，加工也相對麻煩，但施工操作面大，便于施工，根據工程實際情況最終選擇菱形掛籃進行施工。

3.2 明確掛籃的主要參數

根據橋梁設計對掛籃各項參數的明確，需要貫穿在掛籃設計的過程中。包括梁段的重量、長度等，掛籃的自重、荷載、撓度等都需要明確。

主要技術參數如下。

1)混凝土自重GC=26.5 kN/m3。

2)鋼彈性模量Es=2.06×105MPa。

3)材料強度設計值：

Q235 鋼 f=2 152 N/mm2，fv=1 252 N/mm2

Q345鋼，厚度或直徑≤16 mm，f=310 N/mm2，fv=180 N/mm2，厚度或直徑>16～35 mm，f=295 N/mm2，fv=215 N/mm2

40Cr鋼小于100 mm，抗拉735 MPa，屈服540 MPa；100～300 mm，抗拉685 MPa，屈服490 MPa；300～500 mm，抗拉685 MPa，屈服440 MPa；500～800 mm，抗拉590 MPa，屈服345 MPa。

依據技術參數確定的掛籃構造。

菱形架使用雙[28#普通熱軋槽鋼進行組焊，前橫梁使用雙I40工字鋼進行組焊，前后托梁則均使用雙I40工字鋼進行組焊，中門架上下弦桿由雙[12#槽鋼組焊，中門架腹桿由雙[8#槽鋼組焊，底縱梁使用I28#工字鋼，內導梁使用[32#普通熱軋槽鋼組焊，外導梁使用[32#普通熱軋槽鋼，吊帶使用25×180鋼板條，吊桿使用PSB830Φ32精軋螺紋鋼。

3.3 控制掛籃制作

若想提高施工質量、增強施工安全性，不僅要增強掛籃的安全系數，而且要控制掛籃制作的質量。掛籃需經施工單位根據實際使用情況進行設計，并且需要第三方進行復核驗算后，交付專業的鋼結構生產商生產?？傊亓繎舷鄳O計要求的同時，掛籃和懸澆梁段混凝土的重量比應控制在0.3～0.5，并且以下安全系數均需要小于2：自錨系統的安全系數；施工、行走時抗傾覆的安全系數；斜拉水平限位系統的安全系數以及上水平限位。設計制作時需確保大部分構件的通用性；行走系統需采用自錨結構，并且需滿足局部應力集中導致的極端工況驗算；各個構件之間在盡量避免用焊接方式的同時，應在連接處采用銷接或栓接的模式。在出廠前應按設計圖紙試拼，并應對結構焊縫做超聲波探傷檢查并進行相應記錄。拼裝完畢后需要施工單位、監理工程師成立相關的驗收小組，并對各個構件連接高強螺栓、銷子、螺母、吊桿/帶等組織聯合驗收。同時在使用掛籃前，做好對各項文件資料的研究對比，以保證籃體質量合格。

3.4 掛籃安裝

當加工工作完成，就可以先進行試用拼裝，之后對掛籃進行超載試驗，判斷其具體應用情況，消除掛籃的非彈性變形。菱形掛籃結構除了具有主桁架外，還有：行走及錨固系統、底平臺系統、模板系統、吊掛系統。做好對安裝先后次序的控制，應貫徹在整個安裝過程中。

此外，在掛籃安裝時應當在操作平臺之下安裝安全網和全包封兜底，避免出現物件墜落等情況，增強施工安全性。其中具體的掛籃安裝順序，主要是依照如下順序進行。

1)軌道裝置安裝人員需使用放線定位確定掛籃安裝的精確區域，依據放線確定的區域設置軌道支撐梁、行進軌道(依照施工圖紙確認2個軌道間的總長度及中心距)。該步驟結束以后針對行進軌道實施找平處理。

2)主體桁架安裝步驟在軌道的合理區域設置前支撐底座及反扣滑輪系統，并且安裝臨時后部支撐用來確保安裝平穩。

3)安裝橫向聯合桁架裝置在相關桿件的兩端預先設置縱向平衡聯桿，再針對螺栓和主體桁片上的桿聯合實施安裝操作。裝吊橫向2片聯合桁架結構，然后應用橫向支撐結構將2片桁架連接形成一個整體。

4)掛籃系統的底籃安裝步驟第一步將掛籃系統的底籃結構依照施工圖組裝成型；第二步應用龍門支架把掛籃掛裝到指定位置，設置相關吊桿；第三步是將底部模板實施排布生成底籃。

5)前橫梁結構及下橫梁結構的安裝長吊桿結構的安裝必須防止出現底部模板高低不平整的狀況，使底部模板的造型愈加美觀。在進行下橫梁結構安裝以前先要穩固安裝好吊具。在該安裝過程中必須關注的技術要點是，需要首先安裝短尺寸吊桿。

6)底縱梁結構安裝先將底部縱梁依照施工圖紙實施安裝，縱梁焊接在下部橫梁上。選定下橫梁的間距尺寸，確保吊桿豎直方向的力傳遞。

7)裝配底部模板應用起重設備將底部模板吊裝，逐個平鋪于底部縱向梁位置。

8)裝配側向模應用起重設備將側模吊裝于掛籃底部的縱向梁處，進行臨時的固定。吊桿處插入導梁構件實施固定操作，調節外模高度數值。在調整高度數值過程中需要優先改變前方吊桿的高度數值，隨后再調整后方吊桿的高度數值。

3.5 掛籃靜載試驗

完成掛籃安裝工作之后，施工人員應當檢查結構螺栓、桿件數量、規格，各方面都合格之后再對掛籃施行靜載試驗。對掛籃靜載試驗主要是為了檢測掛籃的承載力、在梁段荷載作用之下出現的變形情況，以此確保籃體的可靠安全。掛籃與支架系統的質量可由科學合理的靜載預壓和觀測分析中得以保障。預壓過程中，應當做好對分配情況和保證系數的模擬。并且在荷載試驗的過程中，對受力最不利的段落進行加載，從實際出發，通過對沙包的堆積，來進行相應的模擬。

加載時，對于各類參數，也要詳細記錄，如加載時間、加載噸位、加載位置等，而上一級的掛籃加載實施后，才能進行下一級的加載。期間如發現異常狀況應立刻停止加載并進行綜合分析，采取有效的解決措施。并且，加載需要專業的技術人員與負責人做好現場的協調工作并統一組織。最終，根據預壓試驗的結果判斷掛籃的彈性變形情況與非彈性變形情況，并根據梁部設計標高與拱度調整掛籃標高。其中承重梁荷載分布如表1所示。

表1 承重梁荷載分布 單位：kN·m-1

3.6 掛籃移動

在完成上一節梁段澆筑工作后，當混凝土的強度達到設計要求且張拉壓漿工作結束后，施工人員便可移動掛籃，從而開展下一梁段的施工。在進行掛籃移動時，也不可貿然移動，而是要遵循相應的順序保障移動合理、模板位置明確。

4 連續梁掛籃施工技術要點控制關鍵

結合本文內容可以得知，實際的連續梁掛籃施工技術存在很多需要注意的技術要點內容，若要實現對這些要點內容的把握，促進施工技術的更好應用，就需要相關的技術人員做好以下控制工作。

4.1 提高人員綜合素養

建筑施工的效果很大程度上受到管理人員水平的影響，因此，為了提高建筑工程技術管理的質量，首先，施工單位必須提升相關技術人員專業知識素養，促使相關人員在工作的過程中，能夠具備較強的個人技術能力和專業素質，而這也就要求相關的單位，做好對人員的培養；其次，要在培訓的基礎上，構建相應的考核制度，通過這一制度對人員的水平和能力進行培養發展，促進考核制度的落實，加強技術管理工作的專業性，促進各工作人員都能在高專業性和高技術性條件下上崗工作；最后，企業和單位還要增強操作人員的安全意識，對于安全意識的培養除了基本的培訓教育外，還可以通過各種實踐的安全演練和安全預防演習來實現提升，通過這種現實的演練，不但可以加強人員的安全意識，而且可以在演習過程中查缺補漏，盡早發現并處理現存的技術安全問題，避免這些問題的進一步擴大。

4.2 完善技術管理制度

施工單位還要須完善施工技術管理制度。首先，需要施工單位對技術管理的崗位進行明確，明確其管理責任和管理義務，并做到責任的落實，做到管理責任的良好追溯；其次，還要注意對各種管理細節的總結，在管理制度的完善和制定時，要盡可能地保持內容的詳實，能夠對工程施工中各種技術管理細節進行覆蓋，以此確保管理工作的落實；最后，要注意對應急管理制度的建立和安全生產保證體系的構建，管理部門要針對可能發生的緊急事態和工程問題設定相應的對應方案，以確保人員的生命財產安全，并盡可能最快地處理突發情況和問題。

4.3 重視安全因素管理

安全因素的重視和明確，一方面要求相關的施工建設單位，做好安全宣講工作，如通過宣傳教育、警示標語張貼、安全演習等方式，對管理人員和施工人員的安全意識進行提升；另一方面，需要相關的施工建設單位，做好安全制度和設備的設置，在施工的過程中，需要工程施工管理單位在嚴格的安全管理制度下有效地對施工中的安全問題進行管控，并落實相關責任，從而保障施工安全性；施工單位應保障施工人員的安全，配備包括安全帶、安全帽、安全護欄等在內的全套安全設備。

5 結 語

本文以呂梁市東川河大橋大跨徑預應力混凝土連續梁掛籃施工為研究對象，對借助掛籃系統構造的技術特性結合該橋梁項目的實際情況選定了掛籃系統的類型，再經過工程實際中掛籃系統的規劃設計、安裝、預壓及行走各步驟注意事項，分析了菱形掛籃法施工作業的整體工藝流程，簡述了施工作業過程中核心技術的控制，希望本文可以對于相似橋梁工程掛籃系統的施工作業提供技術參考。

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