大跨徑連續箱梁掛籃懸臂施工技術研究

文 / 南通市城市建設工程管理中心 郁超

通過通呂運河鐘秀大橋（主橋跨徑組合為60m+100m+60m=220m,橫斷面寬30 m）三跨預應力連續箱梁懸臂掛籃技術原理進行詳細系統介紹,并從掛籃建造組裝及預壓實驗、節段梁鋼筋砼澆筑、預應力張拉、箱梁合龍施工等方面,闡述大跨徑連續箱梁懸臂掛籃工藝的施工作業注意事項和關鍵技術要點,以為保證懸臂掛籃結構的總體施工質量與工藝水平,進而確保橋梁結構最終質量提供一些參考。

掛籃結構本身作為懸澆作業的施工平臺和承載結構,具有結構輕巧、操作保養簡單便捷等多項優點，在大跨徑連續箱梁工程建設中被廣泛應用。其在跨越河道、山谷等施工條件差的橋梁工程中其性價比高、跨越能力優勢明顯。掛籃施工既能保證施工質量同時又能提高施工的安全性。

懸臂掛籃技術原理

將大跨徑連續梁在墩頂處對稱的分成多個節段，安裝墩頂支座后進行0號段施工，梁墩采取固結措施后對稱安掛籃裝并進行掛籃荷載試驗，1號節段模板、鋼筋、混凝土、預應力施工，同步、對稱的移動掛籃依次循環施工其余節段，邊跨現澆梁段在落地支架上澆筑，邊跨合龍梁段采用掛籃法澆筑，中跨合龍梁段在解除梁墩錨固連結措施后進行施工，拆除掛籃進行橋面系施工。橋墩兩側梁段掛籃施工應對稱、平衡（平衡偏差不得大于設計要求），每個節段梁體必須在完成預應力束張拉施工后方能進行下一段梁體的施工。

懸臂掛籃的組成

本工程施工采用的菱形掛藍布置如下：

主桁架

菱形主桁架主要由主桁片、前橫梁、后橫梁等組成，主桁是掛籃的主要承重結構，本工程菱形掛籃共2片主桁，分別布置于箱梁腹板處。

底籃平臺

其構造由內外四個承重部分共同構成,分別做為底縱梁、橫梁、底模、模板下承橫梁。

懸吊系統

主要由底籃前懸吊、后懸吊、模板懸吊三部分組成，其作用是完成對底籃平臺的垂直吊掛。在本工程結構設計中，前懸吊桿主要用來承擔前梁段混凝土現澆荷載，同時能夠利用液壓千斤頂完成對掛籃的升降行走的有效合理控制操作。

行走及錨固體系

行走輪體系由滑軌、承壓枕及墊梁等構件組合而成；后錨固體系由錨固橫梁、豎向精扎螺紋鋼筋和連接錨筋組成，當掛籃走行到預定位置，掛籃尾部利用豎向精扎螺紋鋼筋穿過箱梁頂板錨固在箱梁頂板上。

模板系統

由外側模、內模、底模組合而成。內、外模板系統均通過走行梁懸吊于掛籃上前橫梁和已澆箱梁頂板預留孔上。掛籃外模一般采用鋼模板。

掛籃施工圖設計時，要盡量依據自身實際的情況選擇較為合理先進的承載結構，從而可以確保整個底籃平臺工程的經濟合理性，設計時其自重與所懸澆梁段混凝土重量比一般不超過0.5。

掛籃拼裝

掛籃構件驗收

應加強對掛籃各構件的選材、加工、制作的檢查，確認其是否符合設計圖紙、技術規范、規程的要求，重點檢查檢測主要桿件焊接及螺栓連接處，確保強度、剛度符合要求。

掛籃試拼裝

掛籃制作加工完成后須現場進行組拼，以便全面檢查其安裝質量并進行模擬荷載試驗。模擬時按掛籃受力最不利的節段進行等效加載，測定分級加載時各級荷載作用下掛籃撓值和桿件內力。繪制掛籃的荷載—撓度曲線圖，根據曲線圖查出各節段混凝土施工時將產生的撓度，將為大橋的線型控制提供了有力保障。

掛籃安裝

掛籃構件通過試拼檢測驗收后，將各部件材料運至施工現場由專業持證人員安裝作業。

掛籃預壓試驗

1.掛籃預壓試驗目的

拼裝作業完成后，應對掛籃進行等效加載預壓，以檢驗掛籃的實際承載能力及檢驗掛籃加工質量是否可靠安全，并獲得相應的彈性變形和非彈性變形的數值。施工時通過預壓全面消除掛籃產生的非彈性變形，在梁段施工預拱度設置時應充分考慮彈性變形量的影響。

2.加載方法

根據恒載1.1倍+施工荷載對掛籃的作用力采用模擬加載方法兩端對稱進行逐級加載，共分3級加載（60%、80%、100%）。

懸臂掛籃施工技術的具體分析

懸臂段鋼筋及預埋件施工

懸臂段鋼筋施工應嚴格按照有關技術規范及設計圖紙的要求進行。受力鋼筋布設位置、規格、數量及箍筋間距須重點控制以符合設計要求，在錨具位置必須設置螺旋彈簧鋼筋，起彎位置的預應力處要用鋼筋補強，預埋件位置要準確。為確保鋼筋保護層厚度，使箱梁混凝土更加美觀，應增加同等級砼墊塊。除邊跨與中跨合龍段兩端的節段施工時需埋置勁性骨架預埋件外，其余梁段施工時注意埋置以下幾種預埋件：排水孔預埋、護欄鋼筋預埋、掛籃安裝預留孔等。

懸臂段混凝土澆筑

各梁段懸澆過程中必須保證“對稱平衡”，兩側懸澆混凝土的實際不平衡偏載應嚴格控制在設計要求的范圍內。懸澆混凝土須應全斷面一次澆筑完成，澆筑順序應自懸臂遠端開始向已完成梁段漸進分層澆筑。

1.底板混凝土施工

底板中波紋管布設較密，混凝土厚度80～30cm，為確保底板澆筑混凝土致密通常以振動功率較大的插入式振搗器進行振搗，與底板相連的腹板腋下的混凝土質量應嚴格控制。

2.腹板混凝土施工

腹板1號節段高度較高，厚度也較厚，加之腹板內預應力管道、鋼筋密布，混凝土的入模成為施工中的一項重要技術問題。要先澆筑端部再澆筑根部，應加強振搗控制避免多振漏振，以確砼振搗密實。直接傾卸混凝土時自由傾落高度嚴格應控制在2m以內，否則須采取溜管（槽）、串筒燈設施下落，以防止混凝土產生離析。腹板混凝土宜30cm厚分層振搗，以避免層厚過大需通過較長時間振搗才能密實混凝土而導致模板發生變形損壞，同時需防止層厚過大混凝土中氣泡不易排出，混凝土表面出現氣孔影響外觀質量。

3.頂板混凝土施工

頂板厚度為28cm，采用不分層施工。混凝土的振搗可分塊進行。根據具體情況，可啟用4只振搗器，待表面翻漿流平、無氣泡上翻即屬振實。最后用插入式振搗器在整個箱梁頂板上振搗平整，停留一段時間約 1～3h，收水后，在予以抹平，根據實際情況，做到多次抹光多次收水，杜絕產生收縮裂紋；混凝土澆筑時應避免波紋管被碰癟、移位。為防止混凝土的“擱空”現象，還可以用扁鏟將混凝土塞入管道下方。箱梁混凝土振搗時，凡是模板及外露錨具都安排專人敲打，保證振搗密實。

預應力張拉及壓漿

預應力張拉采用智能張拉系統，預應力鋼束張拉順序按照“先縱向后橫向、先長束后短束、橫斷面上對稱張拉”的原則進行，通過應力控制張拉以伸長量進行校核，縱向鋼束錨下張拉控制應力均采用0.75fpk。張拉時預應力筋應嚴格控制滑絲、斷絲現象，每個斷面斷絲總量不得大于該斷面總數的1%，每束鋼絞線滑絲、斷絲數量不得多于1絲，否則應更換或采取其他補救措施。端頭多余預應力筋須采用砂輪鋸進行切斷，嚴禁采用電弧燒割，以免損傷錨具及梁端砼。本工程采用金屬波紋管、真空輔助壓漿工藝，壓漿一般在張拉24小時之內完成壓漿。

箱梁合龍

箱梁合龍是全橋受力狀況和線形控制最關鍵的工序。因此，合龍施工前應對兩端懸臂梁段的軸線、高程和梁長受溫度影響的偏移值進行觀測，并應根據實際觀測數值進行合龍的施工計算，以便確定合龍時間及合龍程序，并對合龍溫度和工藝都必須嚴格控制。全橋箱梁合龍程序為先兩邊跨合龍，再中跨合龍，應對稱的進行施工。合龍時，宜采取相應措施合龍口將兩測的懸臂端予以臨時剛性連接后再澆筑合龍段混凝土。合龍前在合龍口兩側的已澆混凝土頂面進行水箱等重壓載，并于混凝土澆筑過程中同步等重卸載以使懸臂端撓度保持相對穩定；合龍段的混凝土宜在一天中氣溫穩定且最低的時段進行澆筑，混凝土澆筑后應確保不少于14天覆蓋灑水養護。

預應力混凝土連續梁懸臂澆筑合龍后須盡快拆除墩梁臨時固結裝置，使梁坐落于永久支座上，并按高程調整支座高度及反力，使體系轉換達到設計要求。

結語

懸臂掛籃架技術在大跨徑連續箱梁的施工中得以廣泛應用，一方面可以保證大跨徑連續箱梁的施工質量，另一方面可以提高橋梁施工的安全性。