G4216線宜金高速公路巖腳大橋T型剛構橋上部結構掛籃施工技術研究

梁忻

（四川省交通建設集團有限責任公司，四川成都 610031）

1 工程概況

G4216 線宜金高速公路巖腳大橋左右線主橋均為2×65（m）T 型剛構，三向預應力混凝土結構，主梁為分幅式單箱單室截面。每幅箱梁頂板寬12.6m，底板寬7.1m，兩翼板懸臂長2.75m，箱梁頂板均同路基橫坡設置成2%單向橫坡，箱梁底板水平設置。現澆段、合龍段梁高3m，主墩處的箱梁根部斷面梁段高8.5m。箱梁從跨中至根部，箱高以1.8 次拋物線變化。每幅主橋共6 道橫隔板，箱梁0#梁段（包括向橋墩兩側各外伸2.5m）的長度為12m，把該“T”字縱橋沿懸臂段劃分為13 個小梁段，從梁段的根部計算長度，到頂端位置量得的長度尺寸為6×3.6m、7×4.5m，懸臂總長53.1m。1～13#梁段采用掛籃懸臂澆筑施工，單幅橋合計共有2 個合攏段，長度均為2m,邊跨現澆段長3.78m。

2 質量及安全控制重難點

2.1 掛籃安裝

掛籃在廠家制作加工完成后進行試拼裝，目的在于確定掛籃加工的精度是否滿足使用要求。完成試拼裝后，需要進行靜載試驗，以確認掛籃的焊接質量是否合格，承載力是否達標[1]。開始拼裝掛籃前，需要完成0#塊箱梁施工，具體操作為采用砂漿對鋪設軌道部位進行找平處理，并在縱梁下設置一道專制滑軌，完成上述操作后開始掛籃拼裝，拼裝全程需要利用塔吊將掛籃的各個部件運輸到拼裝的指定位置，各部件的安裝順序依次為軌道、行走系統、主桁架、橫聯、后錨、懸吊系統、模板系統和工作平臺。在上述安裝過程中，需要注意對掛籃的各個錨固點、連接節點、吊（桿）帶、后錨等重要固定部件和傳動力部件反復進行嚴格的檢查，防止使用過程中松動造成事故。掛籃安裝如圖1 所示。

圖1 掛籃安裝

2.2 掛籃預壓

掛籃預壓的具體操作：從空載開始分級增加荷載（增加到最不利的1.2 倍荷載），增加荷載的過程中需要對每級荷載下的掛籃變形值進行記錄，記錄完成后再逐級卸載。同樣，每級卸載后的變形量也需要記錄，最后的總變形量即為掛籃主桁各構件間產生的非彈性變形值，用總變形值減去非彈性變形值，得到的數值即為彈性變形值，之后根據記錄的數據繪制出掛籃的荷載與彈性變形值線性關系圖。

掛籃的變形分為非彈性變形和彈性變形兩類。

掛籃初次受力時，掛籃主桁各組成桿件間由于存在空隙而產生非彈性變形；掛籃主桁與走行軌道間、軌道與鋼枕間、鋼枕與箱梁混凝土間、掛籃主桁與前上橫梁間等由于壓緊而產生非彈性變形。

掛籃承受懸灌節段混凝土荷載及施工荷載時，掛籃主桁由于結構自身受力則會產生彈性變形。

該工程在施工過程中采用反力架預壓方案，在已澆筑完成的0#塊上安裝反力架，將千斤頂安裝在掛籃底模上，采用液壓千斤頂加載。反力架的材質為2I40b 工字型鋼，將之組成三腳架后形成預壓的反力點，再將預埋的梁體0#塊精軋螺紋鋼鋼板與箱梁形成一個整體。為了防止梁體連接處的混凝土在加載試驗過程中開裂，在反力梁頂部預埋鋼板的腹板全斷面范圍內增設三層φ16@10×10cm 防裂鋼筋網。

2.3 測量基準點布設

預壓過程中的主要觀測項目包括主桁前、后支點的沉降，前吊點的變形撓度，前吊桿的伸長量，掛籃前下橫梁頂面測點標高；掛籃主桁前傾位移等。為了充分測量掛籃的變形情況，預壓過程中每側掛籃布置12個測點，左、右主桁架后錨點布置2 個測點，支點處布置2 個測點，橫梁處布置4 個測點，主桁架前端布置2個測點，底模處左、右布置2 個測點。

掛籃預壓按照0、40%、80%、100%、120%的順序加載，加載過程中每加載完畢1h后，實時記錄掛籃的變形值。加載完成后，任意兩個變形量的差值小于2mm，說明符合施工要求，可以進行后續施工，預壓完成后，按照分級加載重量的逆順序進行逐級卸載，每級卸載完成后均需對變形值進行測量。

為保證預壓試驗安全，要注意以下事項：

第一，嚴格按照規范要求進行分級加載，且加載過程必須緩慢進行、平穩增加荷載，確保加載量準確。

第二，確保加壓時間為10min，加載時間達到后肉眼觀察需要測量的參數是否穩定，并及時用螺母鎖定傳力拉桿，對各部位的變形量進行測量、記錄。

第三，掛籃的加載應同時或差一個級距進行，以減少不平衡彎矩量。為使卸載后的結構變形得以充分恢復，空載持續時間應大于30min。

2.4 掛籃行走

2.4.1 主桁及側模滑道走行

走行前需要松開所有吊桿，包括前上橫梁和主桁后錨點，將鋼軌滑道接長，為了使主桁及側模行走更為通暢，需要在軌道上涂抹黃油潤滑劑。前移前，為了使主桁對稱前移，需要在主桁上標注掛籃走行的位置控制基準線，完成主桁前移的移動后，錨固主桁后點。采用千斤頂頂進前支點，將掛籃走行至設計位置。

2.4.2 模板走行

松開側模拉桿，將側模落于外滑道；將底模平臺后端臨時懸吊于外模支架或外滑梁，將內、外模落于內、外滑梁，掛籃主桁、內外滑梁帶著內（外）模、底模一次走行到位。

2.4.3 底、側模板定位

提升底模板，安裝后錨桿，調整前點標高；提升側模錨緊后點，調整前點標高；待梁段底板及腹板鋼筋綁扎完畢，將內模拖動到位。

2.5 模板安裝

箱梁模板由底模、外側模、內模及端模組成，與掛籃底籃一起安裝。

底模的材料是大塊鋼模，將其直接鋪設在掛籃底籃的縱梁上，縱梁此時會承受荷載，外側模與底模的材料相同，內模是組合鋼模。進行模板安裝時，需要在端頭模板預留孔洞，箱梁接縫處的縱向鋼筋、頂板以及腹板部分的預應力束管道、波紋管都要伸出模板外。

模板的一般安裝流程為：底模、外側模—內模—涂刷脫模劑—根據施工監測單位提供的參數及時調整標高。

模板安裝注意事項如下：

第一，連接螺栓不能一次全部擰緊，需要檢查模板線形是否偏移，如果發現偏差，需要及時調整，經檢查無偏移鎖緊連接螺栓。第二，支撐桿件需要固定好。第三，需要用膠帶紙對模板的接縫進行密封，以防止漏漿，影響箱梁混凝土的質量和外觀。第四，應對模板平面位置、標高、節點聯系及穩定性進行全面檢查，經檢查合格才能綁扎鋼筋。第五，內側模板應在安裝前涂刷脫模劑，模板安裝完畢后不能再涂刷脫模劑。

2.6 鋼筋安裝

鋼筋統一運送到加工廠進行加工，在加工廠經驗收符合規范后將之運輸至施工現場進行綁扎。鋼筋接頭選用搭接焊方式，具體操作如下：將兩鋼筋端部搭接，搭接前預先將端部折向一側，保證此時兩結合鋼筋的軸線一致，進行接頭雙面焊縫時，要求焊縫總長度大于5d（d 為鋼筋直徑），單面焊縫長度大于10d。受力鋼筋焊接或綁扎接頭應設在內力較小處，并錯開布置，在接頭長度區段內，同一根鋼筋不能有兩個接頭；接頭與鋼筋彎曲處的距離不小于10d。主梁混凝土外圈保護層凈厚度為4cm，內圈及頂板上緣保護層凈厚度為3cm。可以將普通鋼筋進行稍適當挪動或者彎折，以免普通鋼筋與預應力管道搭接產生沖突。縱向鋼筋與下一梁段搭接部分一半預留50cm，一半預留1m，錯開搭接。

2.7 混凝土施工

箱梁混凝土為C55，坍落度控制在18cm±2cm。所有塊段使用平衡對稱的澆筑方式對全斷面完成一次性澆筑。澆筑過程中應注意兩側節段對稱澆筑，單個節段左右側也要對稱澆筑，避免混凝土澆筑不對稱導致掛籃偏載。兩端懸臂上的荷載差值應當在一個梁段底板的重量內，懸臂施工應力控制應充分考慮變形和懸臂內力的影響，且應當避免懸臂變形[2]。在澆筑時，還應盡量避免梁體中軸線出現偏差，其允許波動的偏差范圍為5mm，高程偏差量不得超過±10mm。

為了防止新舊混凝土結合面出現裂縫，采用分層澆筑方式，混凝土澆筑從懸臂端一側開始，向澆筑完成的梁段方向，從下到上進行澆筑，澆筑順序依次為底板、腹板、頂板、翼板，每層厚度以30cm 為宜[3]。所有箱梁混凝土施工縫應嚴格按照規范要求進行鑿毛處理[4]。嚴格控制已澆筑完成的梁段與正澆筑梁段的溫差，不得大于15℃。此外，混凝土強度達到2.5MPa前，不得使其承受人員、工具、模板、支架等荷載的干擾。

2.8 預應力張拉

需要按照設計要求、既定順序進行預應力張拉，使用雙端同步張拉的方式實現縱向預應力張拉，同時采取應力、應變的雙控措施，以應力控制為主，并將伸長量作為張拉校核標準。

第一，各節段張拉順序。1#節段澆筑完成后達到張拉條件即可張拉并錨固1#節段縱向預應力束T02、W02，以及0#塊的橫、豎向預應力束。以后每個塊件的張拉順序均為先縱向預應力，再橫向預應力，最后豎向預應力，且橫、豎向預應力張拉須滯后一個節段實施。

第二，進行鋼絞線張拉控制應力時會出現錨口摩阻損失問題，為減少和避免摩阻損失，應注意如下事項：

初張拉的張拉力P0 為設計張拉力P 的0.1～0.2倍，張拉力持荷3min 后測量引伸量δ0，再次張拉至設計張拉力P，持荷3min 再次測量引伸量δ1，此時進行回油，測量引伸量δ2，張拉過程中保持兩端的伸長量基本一致。完成張拉操作后，使用砂輪切割機在離錨頭3cm 處切割鋼絞線，嚴禁使用電弧切割。

切割后測量并記錄控制張拉力下的鋼絞線伸長量。如果實測伸長量超出6%的允許范圍，應停止張拉，查明原因并采取措施予以調整后，方可繼續張拉。鋼束張拉過程中如果鋼絞線滑絲、斷絲的總數量不超過該斷面總數的1%，即滑絲、斷絲的鋼絞線小于2根，不需要重新張拉，超出此范圍則要重新進行鋼絞線張拉。

將實測引伸量δ 與理論引伸量?進行比較，查看(δ -?)/?是否在-6%～6% 之間，如(δ -?)/?的值符合要求，則視張拉合格，如果(δ -?)/?超過誤差范圍，則要進行原因分析，并采取措施進行處理。

2.9 孔道壓漿

張拉工序完成后，需要在24h 內完成真空壓漿操作，為保證在規定的時段內完成壓漿和凝固，需要使用高強度水泥砂漿進行封錨。需要采用與梁體標號等級、品種相同，且強度等級不低于42.5 的低堿硅酸鹽水泥。封錨注意事項如下：

第一，進行壓漿操作時，檢驗孔道內的水泥是否達到飽滿狀態，并進行孔道預應力檢測。第二，壓漿前需要清理孔道內的雜物和積水。第三，水泥砂漿的強度等級應大于50MPa，拌和時間不能小于1min。第四，壓漿時遵循先下后上的原則，從孔道的一端向孔道的另一端壓送水泥漿，在孔道的終端進行濃度檢測，終端內的水泥濃度達到規定的稠度后封閉出漿口，停止水泥漿輸送，并對孔道持續加壓2min 以上。

3 結語

文章以實際工程為例，從掛籃結構設計、安裝、預壓、行走和拆除等方面對掛籃施工工藝流程進行了闡述，總結出每一步驟的質量和安全控制要點。通過上述控制措施，該工程順利完工，加快了施工進度，取得了良好的經濟和社會效益，可為同類工程提供借鑒。