高架橋掛籃懸澆施工技術及質量控制措施

劉旭川

（甘肅建投土木工程建設集團有限責任公司，甘肅 蘭州 730050）

1 工程概況

古河州酒廠段高架橋，工程設計下部為雙柱矩形墩、承臺配群樁基礎結構，上部為變截面預應力混凝土連續箱梁結構，起點樁號為K6+495.341，止點樁號為K7+677.8。其中，高架橋面為（60+100+60）m，緩和曲線為450m，半徑為500m，兩端引橋位于直線和大半徑曲線上，主橋變截面預應力混凝土連續箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工。工程采用C40 鋼筋混凝土，墩柱尺寸為3.0m×3.0m，中心間距8.2m。承臺為矩形，尺寸為14.0m×12.6m×3.5m。

2 掛籃結構設計與驗算

2.1 掛籃結構選擇

一般來說，掛籃可分為懸臂式掛籃、三角形掛籃、菱形掛籃等，不同形式的優缺點見表1。

表1 掛籃結構形式比較表

此次高架橋工程根據實際需求選擇掛籃的形式為菱形桁架式。該結構主要包括吊桿系統、錨固系統、主體桁架以及掛籃行走裝置等。根據現場工程最大的混凝土的質量（256.3t）以及工程現有條件，選擇掛籃的自重為99.5t。

另外，掛籃結構中最重要的部分是桁架，作為核心的承重結構，桁架需要滿足工程施工的需求。在設計中，保證其承重主梁后端能夠與橋梁形成錨桿，并且相關緊固件具有高性能、高強度。所以此次設計將掛籃結構在專業有限元軟件Midas 中進行仿真模擬，分析掛籃結構的整體性能，并重點分析每個桿件的受力情況、掛籃運行穩定性以及混凝土澆筑過程中的傾覆問題。最后結果表明，掛籃各項結構參數能夠滿足工程的實際需求。

2.2 掛籃設計

掛籃主桁架為菱形架式結構，具體參數見表2。

表2 菱形架式結構參數表

此次工程掛籃結構由承重、行走、懸吊以及錨固等多個系統組成。每套系統還包含了三組主桁架結構，且位于箱梁腹板處，間距為7.3m。底模前下托梁吊桿采用6 根鋼吊帶，后下托梁直接錨固在底板和頂板上，其中頂板和底板分別設置6 根和4 根精軋螺紋鋼，內、外模滑行梁吊桿均采用φ32 精軋螺紋鋼。

2.3 驗算結果

經過仿真模擬計算，并結合已有工程文獻數據，掛籃在工作狀態下的抗傾覆安全系數為1.53（k0），稍大于國家標準中規定的1.5，并且在空載運行工況下，其行走抗傾覆安全系數為1.6（ks），同樣要比國家規范中的規定值1.5 要大。另外，掛籃在施工中會遇到各種不利因素，在最苛刻條件下，掛籃的各項性能均能滿足工程的設計要求。所以，此次采用的掛籃結構以及形式能夠保證正常施工，其結構強度、行走穩定性及使用剛度符合設計要求。

2.4 掛籃安裝工藝流程

掛籃安裝基本工藝流程如圖1 所示。主要步驟如下：

圖1 掛籃安裝工藝流程圖

第一步，首先對0#段軌道進行清理，保證干凈無雜物，然后鑿出接茬面并進一步測量放樣。完成測量工作后，開始確定軌道位置并進行鋪設工作。待鋪設完成，采用精軋螺紋鋼、連接器以及錨具將軌道與粗鋼筋連接固定，最后在軌道上標注記錄主桁前支座的位置。第二步，安裝主桁架，并根據現場實際情況調整間距，然后安裝自錨車輪組和中橫聯、后橫聯。第三步，按照標準要求，依次安裝底籃、側模、內模等工序。第四步，安裝完成后，根據測量數據調整高程，具體監測內容和要求見表3。第五步，校準、加固，完成掛籃的安裝。

表3 掛籃檢查項目及誤差要求

3 橋梁掛籃懸澆施工質量控制措施

3.1 起步梁（0#段）施工

起步梁（0段）施工最關鍵，是連續梁橋施工項目的第一步。該階段主要是在梁墩上拼裝掛籃，同時按照順序開展懸澆施工。0段灌注施工是給掛籃一個安裝的位置，在橋墩的上面，并且該段通常要求在橋墩的兩側設置一個托架或者現澆支架。0段施工要注意以下幾個問題：其一，施工前需清理干凈雜物，才能安裝走行鋼板；其二，施工過程要嚴格按照設計參數，不得隨意改變；其三，施工場地必須滿足掛籃后期施工需求。

3.2 初期準備和調試分析

0段施工完成后，掛籃安裝場地準備就緒，開始掛籃的制作和調試。由于掛籃一般是在現場進行裝配施工，為了保證后期施工安全，必須對掛籃施工的每個環節進行嚴格把控。首先，工程施工技術人員需要根據設計圖紙和標準文件，在掛籃材料準備、制作安裝中，對各種構件的偏差進行控制。比如，切割型鋼偏差控制在1mm，板件切割偏差控制在2mm 等。另外，要采用刨銑加工方式制作螺栓孔，提高拉桿結構連接的固定性能。其次，施工中要選擇平整的場地，要求施工人員對現場進行考察，不得隨意選擇。不僅如此，還要做好掛籃承載力試驗、位移試驗以及受力變形試驗，保證掛籃安裝能夠滿足使用要求。

3.3 合龍段施工控制措施

合龍段施工包含了邊跨和中跨合龍段兩個部分，施工中需要從以下幾個方面進行控制：其一，做好合龍段施工的準備工作。清理干凈與合龍段施工無關的雜物與材料。合龍段施工采用水箱配重，邊澆筑混凝土邊等量放出水箱中的水。另外，合龍段施工需要注意天氣情況，盡量在氣溫穩定的陰天施工，也可以在當天氣溫最低的時段施工，并且要實時關注天氣變化，做好施工調整。合龍段混凝土澆筑也要注意施工氣溫，避免混凝土開裂。因此，需要根據天氣預報信息，采取加溫、保溫措施。其二，檢查施工材料和器械，保證施工材料性能達標。施工前，檢查施工器械以及輔助工具是否正常。其三，嚴格按照施工方案要求進行邊跨合龍段平衡重設置，并完成鋼筋、預應力管道安裝以及勁性骨架安裝工作。

3.4 混凝土澆筑施工

混凝土澆筑需要嚴格按照先澆筑底板，再澆筑腹板，最后澆筑頂板及翼板的順序施工。混凝土澆筑過程需要控制好箱梁頂面標高，滿足高架橋面的工程設計要求。其他結構混凝土施工除按照標準要求，還需要做到以下幾點：其一，嚴控施工材料以及混凝土配合比，控制水灰比；其二，在攪拌混凝土過程中，要注意混凝土的分層問題，一旦出現分層，需要根據施工位置和條件，采取分層或者分塊澆筑，保證工程的質量；其三，澆筑完成后，要觀察記錄混凝土的成型過程，做好檢測工作，只有各項指標性能滿足規定要求，才能使用；其四，對混凝土梁頂處理時，要保證抹平與壓實，特別是在混凝土初凝之前做好拉毛工作，避免后期混凝土梁面出現裂縫。其五，還需要做好混凝土養護，待澆筑完成后，采用土工布覆蓋，并且安排專人進行養護工作，定期噴灑適量水分，保持混凝土表面濕潤。

此次澆筑工作投入使用8 輛混凝土罐車，澆筑工作采用2 輛48m 混凝土汽車泵，澆筑速度可以根據工程進度要求調整，最大澆筑速度為60m/h，能夠在規定時間內完成澆筑工作。

3.5 掛籃施工中預應力張拉和后期施工

預應力張拉和后期施工需要滿足以下幾點要求：其一，鋼絞線穿束施工要采用砂輪切割機，并且嚴格按照尺寸規定進行切割操作與編束處理，必須保證鋼絞線的順暢；其二，施工人員要對澆筑混凝土的強度進行檢查分析，當強度滿足設計或者國家標準后，才能進行張拉施工（施加預應力）；其三，孔道壓漿和合龍施工操作過程需要保證合適的材料配比，并且攪拌均勻，做好后期施工養護與記錄管理工作。

3.6 連續梁掛籃施工注意事項

3.6.1 掛籃移動控制

掛籃移動是施工中非常重要的操作，需要精確設定移動裝置并且測試滑道的可用性能，避免后期施工出現安全問題。掛籃和梁箱之間的連接部位要充分貼合，提升主桁架的結構穩定性。施工必須按照錨固的順序進行。在掛籃移動過程中，要實時觀察主體結構的穩定性，存在異常時要及時處理。當風力超過6級時，要停止施工，避免出現安全事故。

3.6.2 高程控制措施

高架橋連續施工必須設置高程控制網以及高程控制點，否則將無法到達施工地點，實現準確施工。所以，在施工中，要對工程高程控制點參數進行核查，準確設定。為保證控制網的準確性，最好安裝2 個及以上的高層控制點作為核算依據，以此得到施工點位。同時做好測量工作，根據數據結果調整掛籃的施工范圍，以滿足實際施工要求。另外，還要采用高精度測量儀器提升掛籃的使用性能，保證施工安全。

4 結論

城市交通發展離不開高架橋工程建設，高架橋承擔著城市三成以上的交通需求。城市高架橋建設的工程質量是人們出行安全的基本保障。對實際工程進行研究分析，討論了高架橋掛籃懸臂澆筑技術在施工中的應用。經仿真計算分析和實際工程應用得出以下結論：

其一，在高架橋施工中，掛籃懸臂澆筑技術能夠發揮極大的優勢，在符合設計標準和施工需求的前提下，保證工程質量。

其二，在高架橋施工中，要嚴格按照工程施工技術要求進行，特別是掛籃安裝和混凝土澆筑工序要根據現場實際情況調整，仔細檢查施工的所有環節，做好掛籃移動控制和高程控制，才能保證施工質量。