探討某橋梁項目前支點牽索掛籃安裝技術

唐 劍

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

主梁施工是橋梁工程項目建設的關鍵環節，前支點牽索掛籃施工工藝利用斜拉索連接懸澆掛籃，將懸澆混凝土的部分重量分給主塔，以降低主梁的承重，最終達到減小主梁設計荷載的目的，被廣泛應用于斜拉橋主梁施工[1]。掛籃安裝是前支點牽索掛籃施工中風險最大、難度最高的環節[2]。因此，工程實踐中應結合施工現場環境條件、施工進度要求等因素選用合理的懸澆掛籃安裝方案，以確保主梁懸澆施工順利開展。

1 工程概況

某橋梁總長1 166.25 m，主橋結構形式采用單塔雙索斜拉結構，連接雙向八車道高速公路。主梁寬50 m，中心梁高4 m，橋面板厚0.30 m，斷面為雙側箱梁；單側單節段混凝土澆筑量為195 m3，單段梁自重473 t。

2 前支點牽索掛籃構造

2.1 結構組成

（1）工程實踐中常用前支點牽索掛籃施工技術進行主梁懸澆施工，其中主梁設計荷載為500 t。

（2）前支點牽索掛籃施工技術的關鍵施工設備為牽索掛籃，自重254.9 t；主要包括作業平臺、頂升機構、張拉機構、行走機構、錨固構件及模板[3]。

（3）作業平臺主要包括主次縱梁、小縱梁、橫梁、拼接板、后斜腹桿及托架，用于支撐懸澆掛籃施工荷載及模板，總重184.6 t，基本結構見圖1。

圖1 承臺平臺結構

2.2 工作原理

（1）主梁前支點牽索掛籃施工技術原理沿橋梁方向與斜拉索處設置2根縱梁，并于縱梁前端設置弧形張拉系統，構成懸澆施工系統支撐點。

（2）為便于調整各箱梁節段斜拉索角度須在主縱梁上設置承力面，并通過錨固件牢固連接已澆箱梁節段與縱梁后端，前支點掛籃構造見圖2。

圖2 前支點掛籃構造

3 施工環境及條件

3.1 橋位環境

（1）該橋主梁底部與地面距離為13 m，是河道及兩岸河堤的重要交通設施。

（2）由于施工場地狹小，河堤護坡邊角距離邊跨較短。

（3）施工材料運輸路線及材料堆放場地位于小里程周圍，而小里程塔座基礎承載能力較強，可布設施工升降設備[4]。

3.2 地質狀況

（1）橋梁施工區域原有土體主要為雜填土、生活垃圾，且面層土體下存在兩處軟土區域。

（2）地下2 m處為淤泥層，層厚6~8 m。

（3）根據現場勘測可知粉質黏土、粉砂層下有一層淤泥質黏土夾層，層厚5.5~12.6 m。

3.3 其他限制因素

（1）該橋梁工程工期緊、任務重，主梁是整個項目建設的關鍵環節，施工技術要求更嚴格。

（2）為確保主梁施工質量與施工進度，采取合理的施工方案[5]。

（3）基于該橋梁工程施工現場條件適當放寬懸澆掛籃安裝場地限制，以適應狹小的施工場地，減少施工對河堤的影響。

4 掛籃安裝方案設計

4.1 總體施工方法

（1）通過60 t吊機進行掛籃作業平臺構件拼裝，作業平臺及滑動軌道位于橋左，方便進行0號塊支架的澆筑作業。

（2）設置作業平臺、滑動軌道前應先拆卸0號塊支架，為確保施工時掛籃順利移動至主梁底部需利用鋼絞線、千斤頂對掛籃進行輔助牽拉。

（3）設置橋面提升機構時應同時進行多點鋼絞線提升，再設置模板系統、掛鉤，最后完成掛籃安裝。

4.2 技術要點分析

（1）實踐中常用鋼管樁基礎+加固地基作為大里程掛籃拼裝平臺，以避免河堤、提升機構空間沖突影響平臺運行。

（2）實踐中常用換填磚渣施工工藝進行小里程掛籃拼裝，為有效控制不均勻沉降，拼裝小里程掛籃時可加固地基。

（3）由于橋梁受河堤路限制，大里程掛籃提升機構預留0號塊提升孔道時可通過滑動軌道完成掛籃提升[5]。

4.3 關鍵技術設計

4.3.1 拼裝滑移及提升平臺設計

（1）由于該橋梁工程施工場地狹小，河堤和大里程側交叉，大型施工機械設備無法進入施工現場進行基礎擴展，故選擇在由0號澆筑塊支架外側設置作業平臺及滑移軌道。

（2）小里程掛籃滑動機構拼裝基礎采用條形混凝土滑移基礎+加固地基。拼裝好懸澆掛籃施工平臺后通過牽引機構將掛籃移動至主梁施工區域，通過計算確定掛籃施工平臺基礎、構件的承載力，根據實際的掛籃滑移、拼裝工況確定掛籃施工平臺是否符合施工設計要求。

（3）根據施工現場環節分析可知掛籃滑移是掛籃拼裝過程中的最難環節。掛籃滑移過程中，滑移軌道、主縱梁支撐位受到的應力最大，經計算可知應力參數為117.5 MPa＜[?]=215 MPa，經檢測可知，0號塊支架基礎承載力1 765 kN，符合施工設計要求。

4.3.2 掛籃滑移系統設計

（1）懸澆掛籃滑移機構主要包括支座、掛籃結構、鋼絞線，鋼絞線用于橫向牽引掛籃，支座用于掛籃滑移過程中的支撐，掛籃滑移機構位于中、前橫梁端頭處。

（2）滑移機構的掛籃牽引動力來自兩臺300 t千斤頂，牽引機構位于軌道右側，滑移支座構造見圖3、滑移牽引點構造見圖4。

圖3 滑移支座構造

圖4 滑移牽引點構造

4.3.3 提升系統設計

（1）為避免掛籃施工平臺側翻，提升機構采用對稱提升方式。提升時前2組提升點桁架為貝雷梁，后2組布設于掛籃后端錨固點，共4組250 t穿心千斤頂分別張拉7根掛籃提升鋼纜[7]。

（2）通過建模分析計算提升機構單側貝雷片能否滿足提升受力要求，提升機構彎應力最大點應位于貝雷片上弦桿提升點，最大軸應力應位于貝雷片前支點豎桿處，且大小均需要滿足施工設計要求。

5 關鍵工藝施工流程

5.1 大型構配件拼裝施工

（1）拼裝掛籃主要構件時應先用鋼刷刷掉連接板及箱梁結構部位的浮銹，且應順著掛籃構件受力方向進行除銹作業，確保掛籃連接板、箱梁部位表面光滑、潔凈、無毛刺，再用螺栓連接各構件。

（2）緊固構件之前需校正扭矩扳手，保證扳手扭矩誤差在5%以內，且校正后扳手扭矩相對誤差在3%以內，利用扭矩扳手緊固構件時須確保扭矩力施加在螺母上。

（3）掛籃構配件拼裝時應根據里程大小合理確定構配件拼裝順序，一般小里程構配件從左到右拼裝，大里程構配件從右到左拼裝。

（4）起吊設備位置應按照構件吊裝施工技術要求確定，具體應結合施工場地環境、掛籃構件擺放位置確定，一般位于中橫梁滑移軌道處。

（5）利用起吊設備吊裝掛籃構件時盡量貼近構件起吊，提高施工安全性，確保施工順利開展。

（6）構件拼裝好后通過連接螺栓牢固連接。

5.2 遠距離橫向滑移施工

（1）如需進行掛籃遠程橫向滑移可設置專用滑移支座替換原有臨時支座，并用60 t千斤頂進行橫向牽引，以確保掛籃順利滑移。

（2）橫向滑移掛籃時所需牽引力來自牽引機構，牽引機構的核心設備千斤頂、限位角鋼可設置于牽引臺座處，共同構成牽引機構。

（3）同時用2臺千斤頂牽引掛籃，當掛籃滑移一段距離后，卸載千斤頂，重新裝錨，按照上述流程循環操作，直到掛籃滑移至指定位置[8]。

5.3 提升施工

5.3.1 提升裝置工作原理

提升裝置的工作原理是先通過千斤頂將工具夾片壓出15 cm，然后按照以下步驟操作:

（1）壓緊工具夾片。

（2）千斤頂頂起15 cm，將上層錨具夾片夾緊。

（3）利用錨具夾緊工具夾片下層，再通過千斤頂勻速回縮逐漸夾緊工具夾片。

（4）按照上述流程循環操作，將錨具的所有工具夾片壓緊。提升張拉臺座設計見圖5。

圖5 提升張拉臺座設計

5.3.2 提升施工流程

（1）掛籃提升機構主要包括4個貝雷片或提升臺座、4個提升工裝，貝雷片適用于小里程掛籃提升機構安裝，臺座適用于大里程掛籃提升機構安裝。

（2）在主梁上部向下安裝下料鋼纜，通過工具夾片夾緊下料鋼纜。鋼纜長度相等且需進行單獨編號，然后將鋼絞線穿過掛籃預留孔，再壓緊工具夾片。

（3）掛籃提升機構：掛籃正式提升前應先進行提升試驗，即將掛籃提升至離地10 cm高度，待掛籃穩定后觀測其高度是否固定，結構是否牢固，確認掛籃提升安全性按照掛籃施工流程進行掛籃提升。提升掛籃時須綜合考慮影響掛籃提升安全的各種因素，有效協調掛籃提升機構各部分的運行，確保掛籃同步提升。

（4）利用60 t汽車吊機及塔吊進行掛籃提升，當掛籃提升至指定位置時應確認提升裝置是否錨固。當橋梁主梁懸澆掛籃施工完成后，應將掛鉤反向下降掛籃，待掛籃滑移至指定位置后拆除掛籃設備。

6 施工重點注意事項

（1）為有效控制掛籃施工荷載失衡導致的安全風險，進行掛籃施工時同步提升大里程掛籃、小里程掛籃。

（2）確保提升機構鋼纜的下料長度一致，鋼纜下放時不能隨便解束。

（3）仔細確認鋼纜質量是否達標，是否存在過度磨損，以保證掛籃施工安全。

（4）認真養護鋼纜錨板，采用定位壓板固定錨板，以盡量減少錨板磨損。

（5）為確保主梁懸澆掛籃施工后掛籃位置不偏離事先定位，需保證吊桿預留孔縱切面與地面垂直。

（6）掛籃提升須安排專業技術人員負責調度，保證各提升點同步進行操作，防止提升點受力不均帶來的安全風險。

7 結論

綜上所述，結合某橋梁工程實例分析前支點牽索掛籃安裝與使用，探討如何基于橋梁工程施工條件，在狹小施工場地內進行高效施工；通過優化施工方案，解決超寬前支點掛籃滑移及提升過程中存在的問題，以提高施工效率，加快施工進度，同時降低施工成本。