橋梁施工中懸臂掛籃技術的有效應用

張志華

（上饒市玉山公路事業發展中心，江西 上饒 334700）

0 引言

本文闡述了懸臂掛籃技術在實際橋梁施工中的應用優勢與操作要求，該技術能夠取代以往大型吊機的作用，符合大多數橋梁工程的懸空作業標準，且操作簡單，能夠解決許多施工難題，因此非常值得在橋梁施工中大力推廣應用。

1 懸臂掛籃技術在橋梁施工中的應用要點

1.1 荷載參數確定

懸臂掛籃技術可以為橋梁施工提供一個靈活的操作平臺，且符合大多數橋梁施工的技術標準。但在實際施工應用中，應根據橋梁結構自身的荷載情況確定具體參數，以保證懸臂掛籃結構的穩定性[1]。例如，在由連續鋼結構和簡支梁連接構成的橋梁工程中，橋梁長度約1775m，橋面兩側寬度約15m，中間有寬度約10m 的分隔帶，根據懸臂掛籃施工要求，比較關鍵的環節在于箱梁結構部分，通常需要使用強度超過C50 的混凝土進行施工，施工操作時需要對張力進行科學把控，通常將張力參數設置為560kN，影響施工荷載的主要因素還包括箱梁懸臂端撓度，該項參數會跟隨著混凝土質量、施加預應力、梁體結構自重以及掛籃彈性形變而產生變化，箱梁撓度實際計算公式（1）所示：

式（1）中：Hm表示橋梁箱梁梁端立模標高；Hs表示對應的設計標高；∑fl表示所有梁端結構在箱梁梁端部分重量產生的撓度總和；∑fy表示箱梁梁端部分受到所有撓段預應力張拉作用的撓度總和；∑f1表示箱梁梁端因混凝土徐變和收縮而產生的撓度總和；∑f2表示箱梁梁端施工中臨時荷載造成的撓度；∑f3表示箱梁梁端使用荷載產生的撓度；∑f4表示懸臂掛籃的實際變形值。

在具體確定荷載參數后，就能夠進一步明確懸臂掛籃結構的承載力，要保證懸臂掛籃能夠涵蓋橋梁施工的所有位置，再結合橋梁結構、實際長度來確定掛籃數量，還要基于模板重量對掛籃重量進行把控，實際模板重量計算可以以均重0.9kPa 的標準來計算，在掛籃底模架的設計中應保持其振動力約為振動器自身重量的4 倍左右，結合人工荷載的施工計算標準，將其振動力設定為2kPa[2]。

1.2 懸臂掛籃設計

橋梁工程要想有效展開懸臂掛籃施工，還需對其進行合理設計。具體設計需圍繞其懸臂結構、掛籃結構、控制精度以及工藝流程等內容展開[3]。

1.2.1 控制精度設計

橋梁工程懸臂掛籃施工中，對控制精度的設計可以說是一項關鍵技術內容，其直接影響著懸臂掛籃的施工質量，對總體結構的穩定性也有著至關重要的作用，具體關注下述五點。

第一，設計精度需按照《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020）中的相關內容進行把控。

第二，懸臂掛籃施工精度控制需圍繞軸線偏位精度進行把控，一般控制偏位精度不超過10mm[4]。

第三，在包含頂面高程參數的懸臂掛籃施工精度控制與設計當中，需要保證設計偏差小于10mm。

第四，橋梁工程中針對支架預壓部分的設計，對于24h 內的邊跨現澆段支架與0#塊支架沉降量，要保證其平均值不得超過1mm，而72h 內的沉降量平均值不得超過5mm。

第五，懸臂掛籃結構的精度設計，應重點把控掛籃變形量，將其控制在10mm 左右[5]。

1.2.2 懸臂掛籃結構設計

首先，在具體施工之前應明確懸臂結構與掛籃結構的有關參數，確保結構總重量在橋梁連接部分的承重限度之內，抗傾覆安全系數設計為2，自錨固結構的系統安裝系數也設計為2，還要將掛籃自重和梁段混凝土實際重量的比值維持在0.3～0.5 之間[6]。其次，依據工程情況選擇合適的懸臂掛籃結構形式，當下廣泛應用于橋梁工程的懸臂掛籃多是采用型鋼掛籃、桁架式掛籃以及混合式掛籃等基本結構形式，新工藝技術中菱形鋼架式掛籃的應用也比較多。最后，還要注意合理設計懸臂掛籃各結構模塊，包括吊掛模塊、行走模塊、底籃模塊、錨固模塊、模板模塊以及防護模塊等[7]。某橋梁工程懸臂掛籃各模塊的設計參數如表1所示。圖1 為懸臂掛籃的結構圖。

表1 某橋梁工程懸臂掛籃各模塊的設計參數

1.3 掛籃結構制作與安裝

橋梁施工采用懸臂掛籃技術時，要合理制作掛籃結構，嚴格控制掛籃主承重架和對應模板結構的質量，保證其環口穩定性達標，若掛籃結構的制作不能滿足設計標準，則會使其安全性難以保證，工程也很難順利推進。掛籃結構拼裝時，在橋梁上選擇合適位置，按照規范要求鋪設枕木構件，要控制好軌道枕木的規格與間距，前支點位置（約在混凝土前端70cm 左右處）鋪設鋼枕，以此保證懸臂掛籃結構的穩定及平衡，防止掛籃在后續施工時出現脫落現象[8]。基礎結構安裝完成之后，采用M20 砂漿材料對底板進行找平處理，再按照掛籃行走的軌道安裝錨固構件，確保其安裝穩固，能充分發揮懸臂掛籃的優勢。掛籃安裝流程頗為復雜，要保證施工人員吃透技術要點，還要基于施工設計圖紙嚴格把控各部分精度，確保構件牢固、質量合格，以提高工程的整體質量[9]。圖2 為掛籃安裝基本流程。

圖2 掛籃安裝的基本流程

1.4 掛籃預壓試驗

為保證掛籃在后續使用中能充分滿足施工要求，應開展掛籃預壓試驗，這也是檢測掛籃結構受力情況的重要手段。通過試驗能夠進一步明確掛籃結構的可靠性與安全性，幫助施工技術人員及時發現并處理掛籃存在的問題，以免掛籃出現嚴重形變威脅施工人員的安全。預壓試驗可采用砂袋預壓法，對主桁架與掛籃懸臂結構的彈性形變量參數和承載系數等進行匯總分析，技術人員應逐一記錄壓力變化下的懸臂掛籃結構數據，為解決其形變等不良問題提供數據參考。通常情況下，采用砂袋預壓法時需要控制各節點最大重量不超過110%，預壓加載時可選擇的穩定加載節點變化參數分別為0%、80%、100%以及110%，以保證預壓試驗結果更為合理[10]。本文列舉三座大橋工程懸臂掛籃施工的預壓試驗數據作為說明，具體如表2 所示。

表2 三座大橋工程懸臂掛籃施工的預壓試驗數據

1.5 鋼筋混凝土澆筑施工

在實施懸臂掛籃施工時也要對鋼筋混凝土澆筑施工加強控制，必須做到一次性澆筑成型，并確保澆筑質量，以提高懸臂掛籃結構的承載性能。澆筑操作中，首先要在拌和站集中完成混凝土材料的拌和工作，然后采用泵送形式將其送往施工現場。材料拌和與泵送的要求是確保混凝土在初凝前完成0#段的全部澆筑工作，通常初凝時間在10～12h 之間；控制混凝土材料坍落度在14～16cm 之間；還要基于設計配合比在混凝土材料中摻入一定量的高效減水劑。混凝土澆筑施工的分層厚度依據實際情況進行把控，通常在25～40cm 之間。澆筑工序依次為橫隔板、腹板及底板、橫隔板、腹板和頂板四周[11]。混凝土材料在入模時，其導管底面與灌注面間距應控制在1.0m 左右，安裝間距則控制在1.5m 左右。也可將部分鋼筋斷開處理，使其成為導管入口，在灌注完成之后再對斷開的鋼筋進行焊接處理即可。要科學把控混凝土振搗環節，選擇適當的振搗器，當前常用的為φ50 插入式振搗器，對于鋼筋分布密度較大的部分，則可選用φ30 小型振動棒，調節棒間移動距離不得超過半徑的1.5 倍。振搗區域需要進行合理劃分，避免出現漏振問題。進行腹板位置混凝土振搗時，可在內側內模鋼筋網片上預留約2.0m 的天窗，便于振搗器進入腹板。此外，還需注意的是，實施梁端混凝土灌注施工之前，需要對原墩頂部混凝土面進行沖洗，隨后均勻攤鋪上約2cm 厚的水泥砂漿材料，頂板鋼筋可以使用草袋進行覆蓋處理。鋼筋混凝土澆筑施工的一般參數要求如表3 所示。

表3 鋼筋混凝土澆筑施工的一般參數要求

1.6 連續梁合龍段施工

進行橋梁中跨連續梁合龍段施工時，需要首先將一側懸臂掛籃結構拆除，然后將另一側結構前移。在綁扎鋼筋過程中，基于施工荷載及合龍段自身重量，對兩段配重加以計算。例如，某工程合龍段澆筑施工的底板部位混凝土用量約5.75m3，實際卸載重量約7.475t；腹板部位混凝土用量約6.46m3，實際卸載重量約8.398t；頂板部位混凝土用量約10.57m3，實際卸載重量約13.741t。計算確認其混凝土結構達到設計要求之后，即可解除臨時預應力束，后續按照設計要求和順序進行張拉，一般按照從短束到長束的順序，完成整個合龍施工，然后轉換好相應的張拉預應力即可[12]。

2 懸臂掛籃施工技術的注意事項

為確保橋梁施工中懸臂掛籃技術的應用效果更佳，實際施工中還要注意以下三點要求。首先，在混凝土澆筑施工前需進行嚴格檢查，注意檢查懸臂掛籃系統的安裝是否與施工方案中的技術要求相符合，能否保證系統正常運轉和調節，其前后吊桿是否可以在工程施工中順利操作，并依據人員需求實現擺動。對整體模板進行檢測時，主要檢查各項安裝支點是否合格，確保已經澆筑的混凝土結構質量達標[13]。其次，混凝土澆筑過程中，需充分考慮工程施工的環境要素，尤其是溫度參數，要依據溫度調節混凝土漿液的含水量，避免澆筑時出現水上浮現象。澆筑混凝土前還要落實各項準備工作，尤其是保證懸臂掛籃安裝到位。澆筑作業需要控制好材料用量與澆筑速度，整體持續時間不宜太長，否則會導致混凝土澆筑質量下滑。最后，要注意掛籃結構的施工控制，確保掛籃搭配的軌道可以正常使用，掛籃結構與橋梁工程的箱梁部位緊密結合。牢固安裝主桁結構的后錨部分，確保其承重性能滿足設計要求。在掛籃移除操作時需要注意天氣情況，避免在惡劣天氣或風力較大時進行施工，否則無法保證拆除過程中的安全性[14]。

3 結語

由本文分析可知，懸臂掛籃技術在橋梁施工中的應用要點包括荷載參數確定、懸臂掛籃技術設計、掛籃結構制作與安裝、掛籃預壓試驗、鋼筋混凝土澆筑施工、連續梁合龍段施工等。目前，大多數橋梁工程中都會應用到懸臂掛籃技術，該項技術能夠有效提高施工效率，縮短工期。其結構調節方便，能夠滿足多種橋梁的施工要求。未來將繼續加強針對該技術的研究和推廣力度，為我國橋梁工程做出更多貢獻。