培森柳江特大橋寬幅箱梁掛籃懸澆施工關鍵技術

黃建喜 潘曉 李錫漢

【摘要：】文章以培森柳江特大橋工程主梁施工為例，闡述了掛籃懸臂澆筑法在大跨徑部分斜拉橋寬幅箱梁施工中的應用，分析了掛籃懸澆施工中的掛籃安裝、預壓、前移等關鍵技術。通過施工監測分析可知，澆筑前后整體沉降變形最大為15 mm，滿足變形控制要求。

【關鍵詞：】部分斜拉橋;懸臂澆筑法;掛籃;施工技術

U448.21+3A361194

0 引言

掛籃是橋梁梁體懸臂澆筑施工的專用設備[1]。懸臂澆筑是指在已建成的橋墩上向兩側或單側，利用掛籃以每節長度2～8 m，在不利用任何地面支撐的空中作業中，從事立模板、扎鋼筋、安裝預應力管道及澆筑混凝土的施工工藝[1]。該工藝在施工期間不影響橋下通航或行車，而且充分利用了預應力混凝土承受負彎矩能力強的特點，提高了橋梁的跨越能力，目前已廣泛應用于大跨徑預應力混凝土連續剛構橋、混凝土斜拉橋、鋼筋混凝土拱橋等橋型的施工中[2-3]。

掛籃懸臂澆筑施工法雖已較為成熟，但其在大跨徑部分斜拉橋施工領域的相關應用及研究較少。本文依托廣西賀州至巴馬高速公路培森柳江特大橋工程，對掛籃懸臂澆筑施工法在大跨徑部分斜拉橋寬幅箱梁施工中的應用進行系統闡述，可為后續同類橋梁施工建設提供借鑒。

1 工程概況

培森柳江特大橋位于廣西來賓市象州縣培森村附近，橋梁跨越柳江，為廣西賀州至巴馬高速公路關鍵控制性工程。主橋采用（145+280+145）m雙塔單索面預應力混凝土部分斜拉橋，全長570 m，邊中跨比為0.518，橋型布置如圖1所示。

該橋箱梁為整幅單箱三室直腹板形式，箱梁頂板寬度為29 m，底板寬度為20 m，兩側翼板懸臂長度為4.5 m。頂板頂面設置2.0%的雙向橫坡，底板水平。箱梁根部梁高11.5 m，中跨跨中及邊跨現澆梁段梁高4.5 m，梁高及底板厚度均以1.8次拋物線變化。主橋箱梁截面構造如圖2所示。預應力混凝土箱梁采用C60混凝土，箱梁節段施工分為0#現澆段、1#～35#懸澆段、邊跨現澆段及合龍段。其中，0#梁段長12 m，1#～7#梁段長3 m，8#～35#梁段長4 m，合龍梁段長2 m，邊跨現澆梁段長3.82 m。1#～35#梁段采用掛籃懸臂澆筑法施工。

2 掛籃設計

培森柳江特大橋主橋掛籃設計在滿足規范的前提下，結合培森柳江特大橋箱梁特點，重點考慮掛籃的結構形式和承載力，采用弓弦式菱形掛籃設計，掛籃結構如圖3所示。

為適應寬幅箱型梁截面施工，掛籃主桁系統設有4片主桁架，主桁架采用剪刀撐兩兩連接穩固。底籃后托梁設14根32 mm精軋螺紋鋼將其錨固于已澆混凝土的箱梁上，前托梁通過8根尺寸為220 mm×40 mm的鋼吊帶與掛籃主桁架前上橫梁連接。掛籃外模采用大塊不銹鋼模板，內模采用鋁合金模板。根據主箱梁設計，內模支撐采用滑梁桁架體系。

3 掛籃懸澆施工關鍵技術

3.1 掛籃安裝

主橋箱梁0#塊施工完成后，在0#塊上拼裝弓弦式菱形掛籃，進行后續節段掛籃懸澆施工。掛籃按行走軌道、主桁架、前上橫梁、掛籃底籃、模板系統的順序進行安裝。掛籃安裝時，重點注意確保各銷軸上緊牢固并插好保險栓;掛籃軌道及主桁架安裝時須嚴格控制掛籃中軸線及兩側邊線的方向位置，用全站儀準確定位，確保安裝精度;掛籃底籃托梁吊裝時，左右兩側應同步提升，兩側最大高差應控制在20 mm以內，前后托梁提升盡量均勻平衡，避免產生過大高差，前后托梁最大高差以梁底變高度進行控制。

3.2 掛籃預壓

掛籃安裝好后，對掛籃進行加載預壓試驗，用以檢驗掛籃性能是否滿足要求，并消除掛籃結構非彈性變形，獲取掛籃彈性變形參數，為主梁懸澆施工和線性控制提供依據[4-6]。

本橋掛籃采用千斤頂反壓的方式進行預壓加載，通過在0#塊端部預埋型鋼反力架，在底籃上安裝千斤頂頂推反力架的方式，實現對掛籃的加載預壓，如圖4所示。掛籃預壓以主橋箱梁1#塊重量7 058.5 kN為試驗荷載，預壓方式為逐級加載預壓，按25%→50%→75%→110%順序進行，前面每級加載完畢后，靜載30 min，量測計算主桁架變形量。最后一級加載完畢后，靜載每間隔1 h量測一次主桁架變形值。當最后連續觀測兩次的變形量差值≤2 mm時，可認為主桁架已變形穩定，預壓完成。卸載同樣分四個階段：110%→70%→50%→25%→0，與加載程序相反。卸載完成后測量非彈性變形情況并記錄。

3.3 掛籃前移

在每一梁段混凝土澆筑及預應力張拉完畢后，將掛籃移至下一梁段位置進行施工，直到懸臂澆筑梁段施工完畢。掛籃行走流程如下：

（1）前移軌道。拆除軌道壓梁并提高主桁后錨梁，使后錨抬高5～10 cm，在掛籃前支座兩側各放置一個千斤頂，將掛籃頂脫離軌道頂面1～2 cm。接著在已澆箱梁放樣出軌道的中線并鋪設軌道墊梁，利用手拉葫蘆將軌道牽拖到位，而后將掛籃重新下放至軌道上。

（2）錨固轉換（反扣輪受力）。拆除掛籃后錨扁擔梁，放松后錨，使掛籃自由前傾，將反扣輪安全地反扣在掛籃行走縱移軌道上。同時，收緊內外滑梁上后端的懸吊輪并放下懸吊架完成內外滑梁的懸吊輪與懸吊架的受力轉換（箱梁混凝土澆筑時滑梁上的懸吊架受力，掛籃前移時，懸吊輪受力）。

（3）前移掛籃。掛籃前移前，需先拆除底籃后錨、側模后錨、后吊桿、內模后錨、主桁后錨等，同時調節側模支撐，使側模下端支撐在底籃前后托梁上。

前移掛籃時，首先穿好精扎螺紋鋼，安裝穿心千斤頂，用穿心千斤頂頂推掛籃行走劃船前移，使底模、側模、主桁系統及內模支架基梁一起向前移動。同時觀測主桁前移的同步性，根據軌道上的標尺進行控制，前移偏差控制在5 cm之內，一旦主桁之間偏差超過5 cm，馬上停止牽引，單獨牽引落后的主桁;待與其他主桁同步后再同時牽引。觀察外滑梁同步前移系統，確保行走同步性。掛籃前移到位后，馬上安裝掛籃后錨。

（4）錨固轉換（錨桿受力）。掛籃前移至下一梁段施工位置后，在掛籃后支點處安裝千斤頂，加壓拉緊后錨桿進行錨固轉換，將上拔力由反扣輪轉給主桁后錨桿，此時反扣輪不再受力。

錨固轉換完成后，及時安裝底籃后托梁的吊桿、側模后錨、后吊桿等，同時放松側模后支撐以及外側后懸吊。

3.4 鋼筋安裝

所有鋼筋均在鋼筋場加工，編號分類后再運輸至現場安裝。鋼筋安裝順序如圖5所示。

3.5 混凝土施工

3.5.1 混凝土配合比設計

箱梁混凝土施工需根據不同梁段混凝土方量變化以及氣候條件等，對應調整混凝土的初凝時間，既要保證每個節段混凝土在初凝前完成澆筑，同時也要控制好初凝時間，使混凝土澆筑完成后盡快凝結，形成強度，避免影響后續工序施工。

本橋主橋箱梁掛籃懸澆段混凝土方量最大節段為1#梁段277 m 最小節段為35#梁段115 m3。懸澆梁段混凝土澆筑速度約為30～40 m3/h，則最大梁段澆筑時間約為7 h，最小梁段澆筑時間約為3 h，初凝時間按2 h一級進行控制，即按混凝土數量60 m3劃分一級。各梁段混凝土初凝時間控制如表1所示。

3.5.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用泵送施工。每個T構布置兩臺混凝土泵，混凝土泵理論輸送能力須≥90 m3/h，泵送高度≤100 m。混凝土澆筑施工對稱進行，施工中兩側掛籃最大不平衡混凝土方量需控制在15 m3以內。混凝土要分層澆筑，在腹板的澆筑分層厚度為30 cm，對厚度>40 cm的頂底板混凝土分兩層澆筑。

澆筑前，在邊腹板及中腹板端模板豎向1/2位置開好人孔，用于腹板混凝土澆筑，避免從頂板布料因下落高度導致的混凝土離析。混凝土澆筑順序為先中間箱室底板，再左右兩邊箱室底板。底板澆筑完成后澆筑腹板，先從人孔布料澆筑中間腹板到一定高度，然后澆筑兩邊腹板，如此循環布料至完成腹板澆筑。當混凝土澆筑至人孔位置時，封閉并加固人孔，改從頂板處布料。頂板澆筑從翼緣板外側向頂板中間對稱澆筑翼緣板混凝土，最后在頂板中間合龍。澆筑時，先從掛籃前端開始，以使掛籃的微小變形大部分先實現，從而避免新舊混凝土之間產生裂紋。

3.6 施工監測

施工監測可為施工控制提供必要的反映施工實際情況的數據與信息[7]。梁段澆筑前，在掛籃底模前端設置6個監測點位，對梁段澆筑過程中的掛籃整體沉降變形進行監測。監測點位布置如圖6所示。梁段澆筑完成后，對監測數據進行整理歸納，如表2所示（以象州岸中跨側掛籃為例）。

由表2～5可知，澆筑前后整體沉降變形最大為15 mm，滿足變形控制要求。

4 結語

目前我國公路橋梁建設正高速發展，部分斜拉橋由于其優越的結構性能和良好的經濟指標，近年來逐步受到橋梁工程界重視。本文以培森柳江特大橋工程主梁施工為例，闡述了掛籃懸臂澆筑法在大跨徑部分斜拉橋寬幅箱梁施工中的應用，可為后續同類橋梁施工建設提供參考借鑒。

參考文獻：

[1] 關文英，孫宏亮.懸臂澆筑箱梁預應力施工技術控制措施[J].珠江水運，2012（14）：68-69.

[2]段德芳. 預應力混凝土橋梁懸臂現澆法三角形掛籃研究[D].西安：西安理工大學，2015.

[3]賀建端. 連續梁懸臂澆筑施工的關鍵技術[J].城市道橋與防洪， 2011（5） ：127-13 244.

[4]林春姣， 鄭皆連. 南盤江特大橋拱圈混凝土斜拉扣掛法施工分析[J].橋梁建設，2016，46（5）：116-121.

[5]唐小富.高墩連續剛構橋長邊跨現澆段施工方案比選[J].橋梁建設，2016，46（3）：115-119.

[6]魏洪山.徐鹽高鐵跨徐沙河（100+200+100）m連續梁拱施工技術探討[J].鐵道勘察，2018，44（1）：115-120.

[7]田 輝，李玉樓，陶張志，等.盤龍河3號大橋懸臂澆筑施工關鍵技術控制[J].公路，2018，63（10）：114-117.