橋梁施工中掛籃懸臂澆筑施工技術的應用探討

顧江淮

（合肥市公路管理服務中心長豐分中心，安徽 合肥 231100）

1 掛籃懸臂澆筑法的優點

1.1 適應性強，可用于不同形狀和跨度的橋梁

掛籃懸臂澆筑法最大的優勢在于其極強的適應性，可用于橋梁形狀各異、跨度不等的不同場景中。這是因為掛籃本身是活動的空間載體，可通過立體移動覆蓋大范圍三維空間，其作業半徑可達幾十米，且運用靈活。無論是主跨幾百米的特大橋，還是數十米跨度的中小橋，掛籃都可通過現場調整來滿足施工需要。例如在主橋塔橋墩澆筑時，往往需要沿橫向和縱向同時移動模板，以契合結構外形，這時懸臂式操作的掛籃可一舉完成。相比之下，腳手架施工就無法達到如此程度的憑空移動與形變。正因如此，掛籃可有效解決橋梁設計和場地限制帶來的難題，大展身手，成為許多橋梁項目的“救命稻草”。

1.2 效率高，縮短施工周期

掛籃懸臂澆筑法的另一大優勢在于高效率，可大幅度縮短橋梁等項目的施工周期。這是因為與腳手架相比，掛籃在搭設和拆除上的工作量要小得多，可快速完成；同時其自身也是移動操作的，無需來回変換模板即可實現連續澆筑。例如在主墩主梁澆筑過程中，掛籃可沿橋軸線方向一次性移動數十米而不需拆裝，迅速覆蓋全部空間后再進行整體混凝土澆筑，極大節省了周期。此外，掛籃澆筑技術可實現模具的多次循環使用，有效降低模具費用對工期的制約。澆筑完成后，掛籃吊裝至新部位，重新吊裝模板即可，無需新的制作。相對而言，腳手架由于位置固定，模具無法復用，不僅新增制作時間，也增加了經濟支出。正因澆筑過程的連續性與模具重復使用性，掛籃懸臂法可提高效率的特質得以充分體現。

1.3 質量好，混凝土澆筑質量高

掛籃懸臂澆筑得益于整個運作系統的封閉性與穩定性，可確保混凝土澆筑質量。具體來說，掛籃作為獨立穩固的澆筑平臺，可減少外界環境振動對混凝土的影響，有利于充分振搗；其次，混凝土均勻、連續地通過管線柔性澆注而非分段拋擲，可有效減少冷縫產生，增強混凝土整體性；再者，封閉管線系統可防止混凝土脫水，保證純凈度。此外，與腳手架相比，掛籃調整起來更為靈活，可根據實際需要微調澆筑高度，確保混凝土一次性充滿模具與完全振實。相對固定的腳手架若高度不當，往往導致模具未充滿或混凝土過充而外溢，無法保證質量。因此，在混凝土澆筑與養生控制上，掛籃懸臂法都明顯優于其他施工技術，可實現高質、高產的橋梁建設目標。

2 掛籃懸臂澆筑的施工工藝

2.1 掛籃的安裝與檢查

掛籃的安裝與檢查是掛籃懸臂澆筑全過程中極為關鍵的第一步。需使用大型起重機吊裝掛籃主體至指定位置，精確控制掛籃的水平度、高度以及就位狀態。典型的200 t 級雙臂式掛籃整體重約80～100 t，起重作業復雜，需操作人員高度關注吊裝安全。就位后，需進行1∶1 尺寸檢測、水平度檢測，以確保掛籃尺寸誤差控制在±5 mm 以內，傾斜值小于0.1%，滿足澆筑高精度要求。如發現問題，還需調整支撐架使掛籃回歸水平狀態。

掛籃就位后，需進行載荷試驗，以驗證其力學性能滿足工況需求。先對吊裝系統做靜載荷試驗，檢測螺栓是否松動；然后對掛籃做動載荷試驗，即升高掛籃后快速放下，測量重擊時的應力水平。根據相關規范要求，測試最大應力不得超過材料屈服強度的80%。裝配系統檢查完成后方可正式安裝模板、配筋等其他輔助設施。

2.2 模板的制作與安裝

模板的精確制作與安裝是保證掛籃澆筑質量的關鍵。首先，需要根據橋梁結構圖紙制定模板設計方案，采用鋼質模板以提高強度與剛度。常用的懸臂式鋼模具采用空心箱形截面，便于安裝內部鋼筋，其板厚一般大于16 mm，模具自重約3～5 t/m2。鋼模具表面需修磨平整，使混凝土外露面層與模板嚴密貼合。

模板安裝采用懸吊式，通過螺栓吊掛于掛籃底部預留節點上。需要精確測量控制掛點位置，保證模具與混凝土外形線對齊，不能偏差過大。根據標準規范要求，平面偏差不超過6 mm，高程控制誤差不超過±5 mm。為適應大型復雜梁肋或橋墩結構特點，模板往往需要現場拼裝而成，拼裝分塊數量越多，對位置精度要求也就越高。因此模板制作與安裝是確保掛籃混凝土結構形態與尺寸的關鍵。

2.3 配筋和預應力

掛籃澆筑法允許在封閉空間內直接進行配筋，是其獨特優勢之一。采用空間立體交叉綁扎的復雜筋構造，既保證混凝土抗壓強度，也提高構造抗拉能力。根據不同部位需求，配筋密度一般在100～300 kg/m3。為便于操作，主要采用直徑10～25 mm 的熱軋HRB335鋼筋，具有韌性好、抗疲勞強的特點。考慮到空間局限，鋼筋預制件應盡可能大體積、數量少，現場快速吊裝焊接。

部分重要部位還設置了預應力筋組來加強結構。預應力采用直徑5～7 mm 低松弛鋼絲，標定抗拉強度1 600～1 800 MPa。其預壓損失較小，有利于長期發揮作用。預應力筋組的設置會使整體配筋布置更為復雜，為避免意外斷裂，所有鋼筋重要節點的焊接接頭應進行無損檢測，確保焊縫合格率達到100%，滿足工程質量驗收標準；承載復雜力學行為的主要節點處，還需設置應變測試點，實時監測預應力效果。

2.4 養護

混凝土澆筑完成后，掛籃封閉環境可為養護期混凝土提供理想條件。采用蒸汽養護技術，由電加熱或燃油鍋爐提供熱源，將掛籃內部加熱到溫度可控制在20～70 ℃、濕度大于90%的環境，密閉養護3～7 d，足以使混凝土內部水化反應充分進行。混凝土在該等溫濕環境下水化，抗壓強度可提高15%以上。

為減少溫度應力帶來的裂縫，養護期后需負責降溫。通入自然空氣逐步降低掛籃內溫至與環境溫度相當，每降低10 ℃的溫差控制在24 h 以上，然后完全開啟，混凝土體恢復常溫常濕狀態。同時，TEMPLATES 可在混凝土表面噴涂抗裂或保濕層，增強抗開裂能力。采用該養護技術，可減少溫差裂縫，提高混凝土的耐久性。養護完成后進行抗壓強度測試以確認指標達標，方可拆模拆籃，這樣混凝土質量才能有保障。

3 掛籃懸臂澆筑技術在橋梁建設中的應用

3.1 大跨度橋梁主墩和主梁的澆筑

大跨度橋梁建設過程中，主墩和主梁是核心結構部位，對其澆筑質量要求極高。這時采用掛籃懸臂澆筑法展現出獨特優勢。首先在橋墩主體結構外圍吊裝安裝好模塊化掛籃，可實現塔柱整體外包封閉。根據墩身結構特征，采用了帶爬模功能的活動掛籃，其自重達50 t。在完成主體混凝土澆筑后，通過卷揚裝置使掛籃緩慢上升，連續覆蓋整個墩身，混凝土澆筑與掛籃爬升同步進行，這樣可有效提高墩身和梁身整體混凝土強度，減少冷接面。采用該技術，成功完成多個跨徑達80～120 m 特大型公路及鐵路橋主墩主梁體施工。混凝土抗壓強度指標均優異超標，最大可達100 MPa，完美契合設計需求。

3.2 橋梁轉體施工中的應用

在橋梁建設中，掛籃懸臂澆筑技術在橋梁轉體施工中得到了廣泛應用。該技術通過采用掛籃作為臨時支撐結構，實現了橋梁主梁的分段懸臂澆筑，極大地提高了施工效率和質量。以某跨徑為120 m 的連續剛構橋為例，采用掛籃懸臂澆筑技術，每個掛籃的設計荷載可達400 t，通過精確的計算和控制，確保了掛籃在施工過程中的穩定性和安全性。同時，通過優化施工工藝，采用分段對稱澆筑的方式，有效控制了橋梁主梁的應力變化，避免了過大的內力影響結構安全。在轉體施工階段，通過在掛籃上設置千斤頂和滑移裝置，可以實現橋梁主梁的平穩轉體，轉體速度控制在0.5 m/min 左右，確保了轉體過程的可控性。通過應用掛籃懸臂澆筑技術，不僅縮短了施工工期20%以上，而且顯著提升了橋梁主梁的施工精度，豎向誤差控制在±5 mm 以內，滿足了設計要求。此外，該技術還可與其他施工工藝相結合，如預制拼裝技術，進一步提高橋梁建設的工業化水平，實現高效、高質量的橋梁轉體施工。

3.3 深水橋梁施工

對于跨越深水區域的橋梁，傳統的支架施工方式難以實施。采用掛籃懸臂澆筑技術，可以有效解決水深條件的限制。以某跨徑為250 m 的深水橋梁為例，水深達到60 m，采用掛籃懸臂澆筑技術，通過合理設計掛籃結構，使其能夠承受300 t 的設計荷載，并通過定位導航系統實現掛籃的精確定位，垂直度控制在±10 mm 以內。同時，采用水下混凝土澆筑技術，確保了橋梁基礎的施工質量。通過應用掛籃懸臂澆筑技術，有效克服了深水施工的難題，保證了橋梁建設的順利進行。

3.4 高墩橋梁施工

對于高墩橋梁，采用傳統的支架施工方式，存在搭設難度大、施工風險高等問題。采用掛籃懸臂澆筑技術，可以顯著提高施工的安全性和效率。以某高墩橋梁為例，橋墩高度達到100 m，采用雙側對稱的掛籃懸臂澆筑技術，每個掛籃的設計荷載達到600 t，通過精確的同步控制，確保了左右掛籃的受力平衡。同時，采用型鋼-混凝土組合結構作為掛籃主梁，有效提高了掛籃的剛度和穩定性。通過應用掛籃懸臂澆筑技術，不僅提高了施工效率30%以上，而且有效降低了施工風險，保障了施工人員的生命安全。

4 掛籃懸臂澆筑法的技術難點及控制措施

4.1 掛籃結構設計的合理性

掛籃懸臂澆筑作為高處操作的一種施工技術，對其結構整體剛度和穩定性要求極高。掛籃設計是保障施工安全的關鍵。在設計時可以采用有限元分析與優化技術，對其在受力、變形等情況下的結構響應進行模擬計算。根據不同項目的承載能力需求、作業高度與空間范圍，選擇合理的桿件截面尺寸、壁厚、材料強度等關鍵參數，使整體掛籃剛度達到標準。例如200 t 級雙臂掛籃，主要采用工程鋼Q420、Q550 級，壁厚40～50 mm，確保其剛度滿足要求。同時還應對結構重要節點如襻部、吊耳等的焊接接頭進行了細致設計，考量不同材料接頭的焊接工藝參數、焊接順序等，保證焊縫質量。這些嚴格的結構計算與工藝設計，使掛籃穩定可靠，是后續施工作業的基礎，也是確保項目質量的前提。這充分說明掛籃結構設計的合理性對整體施工的重要性。

4.2 平衡系統和模板系統的搭設

掛籃懸臂澆筑法的又一難點在于平衡系統和模板系統的搭建。首先，根據結構設計需求，搭建懸臂支架，實現對掛籃重心的平衡支撐。同時設置纜繩張拉系統來微調平衡并使之穩定。平衡系統要能支撐澆筑過程中的動荷載，承受混凝土船運力的沖擊。模板與配筋的搭建更為復雜，需要現場焊接組裝而成。受限于空間約束，模具往往需要拼裝式吊裝就位。為保證模具尺寸精度，要求測量與定位極為準確，對技工的要求也很高。因此采用激光跟蹤定位技術，引入數字化信息指導，使模具部件快速對位，同時針對復雜節點，采用精確的數字化預制加工，使整體模具幾何精度可控制在±5 mm 以內，滿足澆筑需求。平衡系統與模板系統的搭建涉及多學科交叉，難度較大，是成功實施掛籃懸臂澆筑的關鍵所在。

4.3 混凝土收縮徐變的控制

在橋梁主梁采用掛籃懸臂澆筑施工時，混凝土收縮徐變的控制是一個重要的技術難點。由于主梁采用分段懸臂澆筑，在混凝土硬化過程中會產生收縮和徐變效應，導致主梁產生附加內力和變形，影響結構的受力狀態和使用性能。為了有效控制混凝土收縮徐變對橋梁主梁的影響，需要采取以下控制措施：

首先，合理選擇混凝土材料和配合比是減小混凝土收縮徐變的基礎。通過選用低收縮水泥、粉煤灰等摻合料，優化混凝土的水膠比和骨料級配，可以顯著改善混凝土的收縮徐變性能。同時，采用外加劑如膨脹劑、收縮減水劑等，也能有效減小混凝土的收縮變形。

其次，在混凝土澆筑過程中，采用分層澆筑和二次振搗的方法，可以提高混凝土的密實度，減小收縮徐變。分層澆筑通過控制每層混凝土的厚度，通過對混凝土進行充分的振搗，使其達到良好的密實度。二次振搗是在混凝土初凝后再次進行振搗，可以顯著提高混凝土的抗收縮性能。

再者，在懸臂澆筑過程中，在懸臂端設置臨時支撐，可以減小懸臂段混凝土的自由變形。臨時支撐通過提供約束力，限制了懸臂端混凝土的變形能力，從而減小了混凝土收縮引起的懸臂撓度。

最后，采用合理的預拱度設置，可以補償混凝土收縮徐變引起的撓度損失。通過在主梁的設計中考慮混凝土收縮徐變效應，預先設置一定的超高，可以抵消后期混凝土收縮徐變導致的撓度，確保主梁的最終線型滿足設計要求。

5 結語

通過對掛籃懸臂澆筑技術的系統性分析，可以看出這種施工法集成度高、適應性強、效率快，是實現大體積混凝土澆筑自動化和信息化的有效技術手段。相比傳統腳手架，掛籃懸臂澆筑提高了操作空間的利用率，實現了模具的循環使用，大幅縮短了工期，也確保了澆筑質量，其已在眾多大中型橋梁項目中獲得成功應用，效果顯著。

未來的研究可著力優化掛籃結構剛度，開發新型平衡和穩定系統，建立混凝土實時監控與智能供給模式，實現對復雜構件的精確數字化澆筑。此外，掛籃設備的模塊化、標準化和自動化建設也是重要發展方向。