靠近既有橋梁掛籃懸臂澆筑施工技術研究

摘要：跨越既有橋梁的公路橋梁施工難度較大，對掛籃懸臂澆筑提出了較高的要求。橋梁工程中小半徑曲線懸澆梁偏心力矩大，施工過程中安全風險高，極易出現縱橫向傾覆和扭矩。基于此，以實際工程為依托，通過在墩旁設置鋼管樁，對臨時固結進行加強，以平衡施工過程中的偏心力矩問題。同時加強施工監測，確保懸臂澆筑的順利合龍。監測結果顯示，合龍前中線偏差5mm，高程高低差2mm，滿足相關標準要求。

關鍵詞：連續梁；臨時固結；永久支座；臨時支座；小半徑曲線梁

0 引言

現階段當橋梁跨越深溝、峽谷等不便于落地式支架搭設時，主要采用懸臂掛籃施工工藝進行施工。采用懸澆工藝有利于減少對周邊環境的影響，降低對地形的依賴，提高施工的整體質量和穩定性。但跨越既有橋梁的公路橋梁施工難度較大，對掛籃懸臂澆筑提出了較高的要求，因此對靠近既有橋梁掛籃懸臂澆筑施工技術進行研究具有重要的現實意義。

橋梁工程中小半徑曲線懸澆梁偏心力矩大，施工過程中安全風險高，極易出現縱橫向傾覆和扭矩。基于此，以實際工程為依托，通過在墩旁設置鋼管樁，對臨時固結進行加強，以平衡施工過程中的偏心力矩問題。同時加強施工監測，確保懸澆筑的順利合龍。

1 工程概況

國道508線石國家公路網規劃81條聯絡線中的一條，規劃起點為赤峰市小城子鎮（接國道306線），終點為曹妃甸。本項目是《國家公路網規劃（2013—2030年）》中規劃的國道508線的重要組成部分，該公MZNftIi22O4Uj/xLDsfxAn9coX99gKJB7eixoeqZLB0=路的建成將有力推進國家西部大開發戰略，促進區域經濟發展并改善生態環境，有利于赤峰市及沿線旅游資源的進一步開發。

國道508線小城子至平泉（蒙冀界）段公路工程由聯絡線和主線兩部分組成，其中聯絡線起點位于赤峰市喀喇沁旗西橋鎮姜家店村西側，與赤凌一級公路（G4515）通過龍家店互通立交銜接，由北向南經過賈家梁，然后進入寧城縣。聯絡線終點位于小城子鎮，聯絡線全長15km，為公路一級設計標準，主線起點與聯絡線終點一致。主線終點位于內蒙古赤峰市與河北省承德市平泉縣交界處，主線里程54.982km，全線里程69.982km。全線設置互通式立交4處（龍家店互通、小城子互通、三座店互通、八里罕互通），養護工區1處，服務區收費站1處，簡易匝道1處，U型轉彎1處。

其中某互通立交橋上跨原有地方交通橋（原公路橋），沿原道路路中布設，兩主墩（HB121#、HB122#）位于原公路橋臺兩端，平面位于半徑604.4m的小半徑曲線上。跨度為（48+80+40）m，主橋縱向坡度13.3‰，下跨河流為河流。原公路橋采用3×20m樁板式結構跨越，橋寬37.5m。

主橋下部結構基礎采用樁基礎，邊墩HB120#、123#墩均采用6樁承臺，樁基直徑1.25m，120#墩樁長27m，123#樁長22m，承臺尺寸6.1m×9.1m×2.5m。主墩121#、122#墩均采用6根直徑2m樁，承臺尺寸規格為8.2m×13.2m×3.5m。

主橋上部結構采用單箱單室直腹板箱梁截面連續梁，采用懸臂法掛籃施工，梁頂寬9.6m，梁底寬5.5m，全橋縱向預應力設置包括懸臂預應力鋼束及連續預應力鋼束。箱梁翼緣懸臂長2.05m。中支點截面梁高5.1m，邊支點截面梁高2.6m，跨中截面梁高2.6m。主梁段按照1×12.0m+6×3.5m+3×4.0m+1×2.0m+1×6.9m布設。除0#塊外，梁段最大質量約114.972t，最小質量為74.698t。

2 地質地貌

該項目位于內蒙古自治區赤峰市的南部，屬于松遼平原和內蒙古高原的交界處，海拔最高處為1890.9m，最低處為429m，海拔高差相對較大。項目區主要地貌類型包括構造剝蝕地貌、剝蝕堆積地貌（山間谷地、坡洪積扇裙）、堆積地貌（河谷地貌、河谷沖洪積平原地貌）等。

根據沿線的地形地貌、地層巖性、水文地質特征、區域地質構造、地震等，進行綜合分析對比，將擬建項目沿線劃分為3個工程地質區：坡洪積扇裙工程地質區（Ⅰ）（剝蝕殘丘工程地質亞區Ⅰ1）、河谷及河谷平原工程地質區（Ⅱ）、構造剝蝕中低山工程地質區（Ⅲ）。

3 橋梁臨時固結措施

分析認為，由于懸澆連續梁段位于半徑604.4m的小半徑曲線上，9#節段偏心達1260mm，未合龍前，T構橫、縱向均產生較大不平衡彎矩，易造成梁體縱橫向傾覆和扭矩，線形控制難度大，臨時固結難度大，安全控制難度大。

鑒于箱梁墩頂設置支座，與墩身為鉸接，不能承受彎矩，為此在0#塊施工時將0#塊梁段與橋墩固結。主墩臨時支墩按設計圖在墩頂上前后兩側，各設置19個沙筒作為臨時支墩。臨時支墩外側設置2排臨時固結鋼筋，每排37束，每束采用兩根Φ32鋼筋，合計鋼筋148根，兩排間距2.5m。

N1錨固鋼筋伸入墩頂帽（每根長5.5m，預埋墩身2.4m）及梁部，需滿足受拉構件鋼筋最小錨固長度。為確保臨時錨固質量，將砂筒等面積置換成C40混凝土，包裹豎向臨時固結鋼筋，施工完成后用繩鋸切除。

臨時固結鋼管豎向支撐采用單側6根Φ800鋼管立柱，鋼管底部焊接2cm厚鋼板，錨固于承臺頂面，上覆20cm厚C40混凝土包裹。鋼管之間架設剪刀撐，以增強鋼管立柱之間的整體穩定性。橋梁臨時固結措施如圖1所示。

4 施工過程質量控制

主梁連續梁采用掛籃懸臂澆筑法進行施工。除0#塊及邊跨現澆段在托架、支架上現澆外，其余均采用對稱平衡懸臂逐段澆筑法施工。箱梁縱向懸臂分段長度為6×3.5m+3×4m，箱梁墩頂現澆段0#塊長12m，邊跨現澆段長8.9m（含合龍段2m），中跨合龍段2m。

4.1 0#塊支架施工

4.1.1 結構設計

0#塊利用臨時固結鋼管柱，在鋼管柱焊接托架。鋼管樁基礎采用Ф820×10mm，基礎為承臺。0#支撐體系由15mm竹膠板、橫橋100mm×100mm方木、順橋Ⅰ20b、鋼管腳手架、橫橋向Ⅰ25b、翼緣下縱梁HN450×200、主托架、次托架組成，側模采用掛籃側模。0#塊長度12m，中支點處梁高5.1m，采用一次性澆注。

4.1.2 預壓

墩頂上0#塊混凝土質量由墩頂承受，支架僅承受0#塊懸臂4.75m（單側混凝土66.3方）質量，預壓按此混凝土方量進行。混凝土容重按26kN/m3計算，混凝土荷載為1723.8kN。模板及模板支撐荷載為136.8kN，單側總荷載為1860.6kN，按1.1倍等效荷載預壓，即預壓總質量為2046.66kN。

采用預制混凝土塊進行分級加載，混凝土尺寸為1m×1m×0.5m，單個質量1.3t。為保證預壓荷載準確，混凝土塊通過稱量10塊得出的平均質量來計算。

4.1.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑施工要點如下：由懸臂端向橋墩中心方向澆筑，并按水平分層澆筑，分部澆筑順序按底板→腹板、橫隔板→頂板的澆筑順序。澆筑過程中嚴格控制平衡，0#塊左右及兩端基本對稱澆筑，保證支架受力平衡。

4.2 掛籃懸澆施工

4.2.1 掛籃組裝

項目掛藍采用二力桿系菱形掛籃，掛籃設計鋼混比為0.47（掛籃＋模板=54t，1#塊115t）。掛籃主要由軌道、錨固系統、走行系統、主桁系統、前橫梁、吊桿、導梁及底籃、平臺防護等部分組成。模板系統由底模、外側模、內模和端模等四大部分組成。腹板下縱梁變形豎向撓度7mm，底板下縱梁變形豎向撓度5mm。

掛籃結構構件運達施工現場后，在地上試拼。試拼合格后，安排在已澆好的0#塊頂面拼裝。掛籃構件利用起重機吊至已澆梁段頂面，再進行組裝。掛籃在墩頂0#塊上拼裝完畢后，對掛籃施加梁段荷載進行預壓，充分消除掛籃產生的非彈性變形。

4.2.2  預壓與加載

懸臂澆注施工過程中，將掛籃的彈性變形量納入梁段施工預拱度計算中。1#段混凝土荷載為1150kN，傾倒混凝土荷載為2kN/m2，振搗混凝土荷載為2kN/m2，施工人員、施工料具、堆放荷載為2kN/m2。模板及模板支撐總荷載為1452.4kN，只需要按總荷載120%進行預壓即可，即預壓重量為1682.4kN。

掛籃翼緣板設觀測點2個，底板設觀測點3個，掛籃主桁架設觀測點2個。掛籃加載試驗采用預制塊加載。加載試驗檢測掛籃合格后，按照鋼筋、混凝土、預應力體系施工順序進行鋼筋混凝土及預應力穿束、拉張、壓漿等工作。

4.2.3 掛籃移動和定位

掛籃的移動和定位是懸澆施工關鍵步驟。在懸澆施工過程中，掛籃的移動及定位是在無荷載的狀態下進行的。掛籃移動時，應先將錨固系統和走行系統固定，然后將底模系統、后掛籃系統等連接好，將掛籃拖動到預埋件或已澆筑的梁段上。

掛籃移動時應先移動后掛籃，如果需要同時移動兩個掛籃，應將掛籃底模頂模分別抬起并進行連接，然后再一起移動。掛籃就位后，要及時將其固定在已澆筑梁段上，防止由于重量過大而使掛籃向下傾斜。此外還應根據設計要求和現場實際情況對掛籃進行臨時鎖定。

4.3 合龍段施工

每跨都有一個合龍段，合龍順序為先邊跨后中跨。合龍段長2m，跨中合龍段梁體質量371.28kN。邊跨合龍段采用盤扣式滿堂支架施工，其支架與邊跨現澆段施工支架一體搭設、預壓。邊跨懸臂端梁底支架搭設好后，在懸臂端梁面安裝壓載水箱，壓重鎖定懸臂端梁面標高。

中跨合龍梁段采用合龍吊架施工，合龍吊架和模板采用施工掛籃底籃及模板系統，合龍前采用措施限制兩端相對位移（包括水平、垂直位移和轉角位移），將其控制在允許范圍之內，從而保證合龍段混凝土在各種因素的影響下不至開裂或壓碎。根據設計建議，采用支撐鋼管鎖定。

4.4 掛籃拆除

箱梁懸臂澆注梁段施工完畢后，進行掛籃結構拆除。掛籃拆除前，應先檢查主桁架、工作平臺、后錨系統等承重結構是否完好無損，并在其上施加荷載，觀察各部件是否有松動或脫落。

掛籃拆除應按“先上后下、先外后內”的原則進行，并按要求做好安全防護工作。應先將其底部的軌道與模板拆除，在最后澆注梁段的位置，按拼裝時的相反順序，拆除掛籃的底籃及模板系統，然后對其進行全面檢查，排除安全隱患。接著將掛籃主桁后退至墩頂位置，按拼裝時的相反順序拆除掛籃主桁桿件。掛籃拆除在T構的兩懸臂端對稱實施，使T構平衡受力，保證施工安全。

4.5 施工監測

施工初始，項目部施工監測隊伍主要是從立模標高監測、主梁變形監測、主梁應力監測、主梁溫度監測、中墩臨時固結及托架監測、成橋監測等方面對梁的受力及變形等進行監測。監測結果顯示，合龍前中線偏差5mm，高程高低差2mm，滿足相關標準要求。

5 結束語

橋梁工程中小半徑曲線懸澆梁偏心力矩大，施工過程中安全風險高，極易出現縱橫向傾覆和扭矩，本文以實際工程為依托，通過在墩旁設置鋼管樁，對臨時固結進行加強，以平衡施工過程中的偏心力矩問題。同時加強施工監測，確保懸澆筑的順利合龍。監測結果顯示，合龍前中線偏差5mm，高程高低差2mm，滿足相關標準要求。

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