大斷面懸臂施工掛籃控制

■楊新燕

（福建省交通規(guī)劃設(shè)計院，福州 350004）

1 工程概況

新江東大橋橋梁中心線與九龍江正交，橋梁全寬為49.5m，分為上、下行分離兩幅橋，兩幅橋間距1m，每幅橋?qū)?4.25m。全橋橋位在平面上位于直線段內(nèi)，橋面縱坡采用雙向坡，兩側(cè)縱坡均為1.3%，豎曲線半徑為25000m，變坡點位于K2+965，變坡點高程為24.888m。

橋梁起于K2+151，終于K3+339，中心樁號為K2+745，橋梁總長1188m，共分三聯(lián)，布跨為（32+40+60+40+32）+（32+40+60+40+32+32）+（50+8×80+50）m， 上部結(jié)構(gòu)形式均為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。其中第一聯(lián)、第二聯(lián)為分別跨越北溪引水渠、北溪防洪堤的引橋，第三聯(lián)為跨越九龍江的主橋。

1.1 主橋上部結(jié)構(gòu)

（1）梁段劃分

上部結(jié)構(gòu)共劃分為14種梁段，其中0～10號梁段為T構(gòu)梁段；11、12號梁段為中、邊跨合龍梁段；13號梁段為邊跨現(xiàn)澆梁段。在T構(gòu)梁段中，0號梁段為支架現(xiàn)澆梁段，2～10號梁段為掛籃懸臂澆筑梁段。0號梁段長8.0m；1～3 號梁段長 3.0m；4～7 號梁段每段長 3.5m；8～10 號梁段每段長4.0m；11、12號梁段長分別為2m、2.22m；13號梁段長 8.6m(見圖1)。

（2）結(jié)構(gòu)尺寸

主梁采用變截面單箱三室斷面，懸臂長為250cm，箱梁底板寬19.25m，箱梁全寬為24.25m。梁高按2.5次拋物線規(guī)律變化，根部梁高600cm，合龍段梁高220cm；腹板厚60cm；底板厚度按2.5次拋物線規(guī)律變化，根部處主梁底板厚度為70cm，合龍段主梁底板厚度為30cm(見圖2)。

2 大斷面懸臂施工方案

2.1 總體施工順序及合龍流程

圖1 主橋T構(gòu)節(jié)段圖

圖2 漳州新江東大橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

按照結(jié)構(gòu)體系形成過程，以各墩為中心懸臂逐段澆筑梁體至跨中附近形成“T”型，主橋12#～20#墩共計9個墩，左右幅共計18個T構(gòu)，投入9套掛籃，先施工右幅，待右幅9個T構(gòu)施工完畢后，將掛籃轉(zhuǎn)移至左幅施工，施工右幅合龍段。

漳州新江東大橋主橋合龍采用三階段合龍方案 (見圖3）。各跨合龍前均先拆除臨時固結(jié)，邊跨合龍采用支架形式，中跨合龍采用吊架形式。主橋左右幅合龍方案順序一致。

第一階段：主橋單T構(gòu)澆筑10#段、邊跨澆筑直線段后，進行邊跨合龍段施工，邊跨合龍段采用支架形式。主橋 11#～12# 墩邊跨合龍，13#～14# 墩中跨合龍，18#～19#墩中跨合龍，20#～21#墩邊跨合龍。

第二階段：12#～13# 墩中跨合龍，14#～15# 墩中跨合龍，17#～18# 墩中跨合龍，19#～20# 墩中跨合龍。

第三階段：15#～16#墩中跨合龍，16#～17#墩中跨合龍。

2.2 0#、1#塊施工方案

0#、1#塊臨時固結(jié)系統(tǒng)：

在墩頂大小樁號兩側(cè)各預(yù)埋50根Φ32mm螺紋鋼，錨固長度1m，彎折長度0.3m，露出墩頂1m；用8#槽鋼在方形墩上對應(yīng)箱梁腹板位置安裝橫橋向長3.5m，縱橋向?qū)?.55m的砂箱，底部封閉，鋪設(shè)3cm厚的砂層；安裝與砂箱相同尺寸的模板，調(diào)整標(biāo)高，澆筑C50混凝土臨時支座。每個0#塊合計設(shè)置6個臨時支座（見圖4～5）。

0#、1#塊支架施工，充分利用承臺的寬度和箱梁的長度，除0#、1#塊、邊跨直線段采用支架施工，合龍段采用吊架施工外，其余節(jié)段均采用掛籃懸臂施工，在合龍錢采取臨時鎖定措施，保證梁體的整體穩(wěn)定性。

2.3 主梁掛籃的結(jié)構(gòu)形式

（1）掛籃系統(tǒng)主要由主桁系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)、平臺及 防護系統(tǒng)、模板系統(tǒng)組成。詳見圖 6～7。

圖3 漳州新江東大橋主橋三階段合龍順序圖

圖4 優(yōu)化后臨時固結(jié)布置

圖5 現(xiàn)場臨時固結(jié)施工情況

圖6 菱形掛籃縱斷面圖

圖7 菱形掛籃橫斷面圖

（2）模板系統(tǒng)由底模、外側(cè)模、內(nèi)模等三大部分組成。

（3）各部分自成體系，相互獨立且又相互聯(lián)系。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段掛籃施工步驟

2.4.1 節(jié)段施工工序

掛籃走行就位→調(diào)整底模及側(cè)模標(biāo)高→綁扎鋼筋、安裝內(nèi)模及預(yù)應(yīng)力管道→澆筑節(jié)段砼→砼養(yǎng)生、張拉預(yù)應(yīng)力、壓漿→放松吊掛系統(tǒng)→下落底平臺→掛籃主梁及底平臺分別前移→重復(fù)上述施工→掛籃拆除（見圖8）。

2.4.2 掛籃走行工序

掛籃底籃系統(tǒng)通過前吊桿把前下橫梁懸掛在前上橫梁上，后端把后下橫梁通過行走吊桿懸掛在豎向平聯(lián)桁架上和底滑梁上。

（1）在已澆梁段相應(yīng)位置鋪設(shè)軌道墊梁，解除軌道錨固。

（2）拆除內(nèi)、外模對拉螺桿，收折或拆除內(nèi)模側(cè)板。整體放下吊桿10cm。

（3）千斤頂頂起主桁前支座，將掛籃軌道前移至已澆梁段相應(yīng)位置，然后錨固軌道。

（4）緩緩釋放前支座千斤頂，當(dāng)前支座完全作用在軌道上穩(wěn)定后，緩緩解除后錨，讓反扣輪作用在軌道上（反扣在軌道的上翼板上）。

（5）安裝頂推液壓千斤頂，準(zhǔn)備掛籃前移。

（6）通過液壓泵站，操作前移油缸將掛籃頂推到位（掛籃前移中，反扣輪后端1m范圍內(nèi)至少有兩根軌道反壓梁受力）。

圖8 掛籃施工流程圖

（7）在預(yù)留孔上安裝吊桿，依次將內(nèi)、外模后側(cè)導(dǎo)梁滑架及吊桿松除移至前段箱梁預(yù)埋孔位置重新安裝好。

（8）通過螺旋千斤頂來調(diào)整掛籃和模板系統(tǒng)的位置和標(biāo)高，然后按圖紙鋪設(shè)鋼筋、放置預(yù)埋件和布置預(yù)留孔，完成混凝土澆筑。掛籃其余節(jié)段施工后前移過程同上。

3 掛籃預(yù)壓試驗

3.1 掛籃預(yù)壓目的

新江東大橋橋面幅寬為24.25m，屬于大斷面截面懸澆箱梁。在施工過程中，掛籃將承受施工荷載、施工設(shè)備和新澆筑節(jié)段鋼筋混凝土的全部重量，且大橋施工的節(jié)段較多、施工周期較長。為了對掛籃的強度、剛度和穩(wěn)定性進行評價，驗證掛籃的安全性，通過掛籃的預(yù)壓獲取掛籃在荷載作用下的彈性變形和非彈性變形值，準(zhǔn)確設(shè)置節(jié)段的立模高度，確定預(yù)拋值，保證大橋設(shè)計梁體線型。通過掛籃的預(yù)壓測出掛籃的彈性變形和非彈性變形值。

3.2 掛籃預(yù)壓施工

圖9 反力架

掛籃預(yù)壓反力架采用雙拼I32a工字鋼，在箱梁每道腹板處各設(shè)置一個，根部與腹板預(yù)埋精軋螺紋鋼固定，端部用千斤頂進行加載。預(yù)壓采用20%、40%、60%、80%、100%、120%荷載分級預(yù)壓，根據(jù)計算荷載，實際加載時考慮1.2的加載系數(shù)，采用4臺千斤頂兩側(cè)同步施加,如圖9～11所示。

圖10 預(yù)壓變形底板變形觀測點

圖11 新江東大橋掛籃施工反力架預(yù)壓

通過預(yù)壓卸載試驗，各測點的變形值基本相同，掛籃結(jié)構(gòu)均在受力范圍內(nèi)，詳見表1、2。

3.3 掛籃預(yù)抬量設(shè)置

掛籃預(yù)抬值設(shè)置時掛籃本身荷載產(chǎn)生的變形已經(jīng)發(fā)生，因此，設(shè)置預(yù)抬值時應(yīng)用實際總變形量減去掛籃自重產(chǎn)生的變形，同時根據(jù)施工過程的監(jiān)測及時調(diào)整預(yù)抬數(shù)值。

4 大斷面懸澆箱梁施工監(jiān)控

4.1 監(jiān)控特點及對策

（1）主橋全橋經(jīng)歷了形成設(shè)計成橋狀態(tài)，整個施工過程經(jīng)歷了多次體系轉(zhuǎn)換，混凝土的收縮徐變特性、溫度、預(yù)應(yīng)力束張拉等因素對結(jié)構(gòu)線形及受力均產(chǎn)生較大的影響。

（2）該橋為大斷面結(jié)構(gòu)合理控制施工過程中箱梁的扭轉(zhuǎn)變形及確保箱梁橫向線形顯得非常重要。

（3）鑒于該橋需經(jīng)過多次合龍，施工周期長，混凝土的收縮徐變特性、溫度等因素對支座預(yù)偏量的設(shè)置影響非常大，應(yīng)根據(jù)實際施工方案及合龍溫度計算合理的各活動墩的支座預(yù)偏量，并加強監(jiān)測。

表1 19#墩右幅2#塊底板變形沉降表

表2 19#墩右幅2#塊前上橫梁變形沉降表

為保證監(jiān)測結(jié)果的有效性、確保成橋線形及內(nèi)力與設(shè)計相符以及施工過程安全，本橋采取了一下主要監(jiān)控對策：

（1）根據(jù)施工過程，合理確定監(jiān)測步驟及測量次數(shù)；

（2）合理選擇測點位置及數(shù)量，并保證有一定數(shù)量的備用測點及校核性測點；

（3）測點布置應(yīng)在保證施工順暢的前提下有利于監(jiān)測時的操作和測讀；

（4）根據(jù)結(jié)構(gòu)施工過程的受力特點，合理選擇監(jiān)測儀器的量程及精度；

（5）儀器應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝，并提供必要的保護措施；

（6）監(jiān)測前，參與人員應(yīng)熟悉方案內(nèi)容、施工過程、結(jié)構(gòu)受力特點及儀器性能及使用方法；

（7）監(jiān)測過程中，現(xiàn)場監(jiān)測人員應(yīng)及時采集數(shù)據(jù)，注意實際工況與理論設(shè)計工況保持一致，并注意測量值與理論計算值的對比，及時發(fā)現(xiàn)測量偏差；

（8）監(jiān)測后，分析人員應(yīng)及時處理現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，指導(dǎo)下階段監(jiān)測及施工過程。

4.2 實時控制

（1）在開始懸澆箱梁施工前，根據(jù)現(xiàn)場情況，編制切實可行的詳細(xì)施工組織，嚴(yán)格按擬定的施工方案尤其是合龍順序組織施工。

（2）混凝土澆筑時，實時測定混凝土抗壓強度、容重及彈性模量（得到完整的Ec～t曲線）、預(yù)應(yīng)力鋼絞線的彈性模量、預(yù)應(yīng)力損失、箱梁截面尺寸、掛籃變形等關(guān)鍵參數(shù)，并根據(jù)實測值進行跟蹤計算，結(jié)合現(xiàn)場測量總結(jié)的溫度對箱梁撓度的影響規(guī)律，實時計算調(diào)整懸澆箱梁立模標(biāo)高。

（3）嚴(yán)格按立模標(biāo)高定位掛籃，并擰緊掛籃吊桿與上橫梁的連接螺栓。

（4）根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，制定針對性的各階段合龍方案，并加強合龍過程的箱梁變形及應(yīng)力的監(jiān)測。

4.3 監(jiān)控結(jié)果

主橋各連續(xù)梁施工中的均安全和順利合攏；在施工各階段測試應(yīng)力、溫度及標(biāo)高、應(yīng)力均在設(shè)計控制范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力處于最優(yōu)狀態(tài)，成橋線形符合設(shè)計要求。

（1）掛籃定位標(biāo)高與預(yù)報標(biāo)高之差＜+1.0cm以內(nèi)，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

（2）預(yù)應(yīng)力張拉完后，梁端測點標(biāo)高與控制小組預(yù)報標(biāo)高之差超過±2.0cm，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

（3）成橋后梁底曲線與設(shè)計值誤差在±3.0cm以內(nèi)，滿足規(guī)范要求。

（4）最大懸臂時合攏段兩端高差在±2.0cm以內(nèi)，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

（5）主梁豎向線形誤差在±2.0cm以內(nèi)，且線形勻順，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

（6）橋面中線偏位在1.0 cm以內(nèi)，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

（7）橋面寬偏差在±1.0 cm以內(nèi)，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

（8）橋頭高程銜接誤差在±2.0cm以內(nèi)，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

5 其他施工控制

5.1 掛籃推移行走施工控制

⑴滑梁在行走中由于搖晃經(jīng)常導(dǎo)致卡在滾動吊架上的情況發(fā)生，因此需由專人檢查該部位，如有上述情況出現(xiàn)需進行敲打待滑梁松動后方可繼續(xù)前移掛籃。

⑵反復(fù)使用并拆除的螺栓要采用雙螺母，并經(jīng)常檢查，保證螺紋處于良好狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)有隱患的，必須立即更換，不得使用。

⑶調(diào)整吊帶時必須對每一吊帶的兩個千斤頂同時升降，以保證千斤頂和吊帶受力性能良好，同時注意千斤頂不得超行程使用。

⑷移動完成后檢查各部位（螺栓、銷子、主桁、平聯(lián)）、鋼絲繩、葫蘆及和主要受力焊縫，做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題要及時通知負(fù)責(zé)人并及時處理，否則不得開工作業(yè)。

⑸第二次移動掛籃時，先要用千斤頂同時頂起一只掛籃的各片主桁，把軌道沿縱向向前拖一個節(jié)段的長度，然后固定軌道，行走器就位，其余工作與第一次移動一樣，按步驟完成掛籃的前移。

⑹為保證與前一節(jié)段接縫嚴(yán)密，控制錯臺，掛籃底模及側(cè)模宜于上一節(jié)段接觸距離不大于20cm。

⑺若節(jié)段間錯臺嚴(yán)重則需適當(dāng)考慮對后錨點采用千斤頂對該處吊桿進行張拉（按照吊點承重的100%）。

5.2 其他控制措施

（1）澆筑混凝土?xí)r兩側(cè)對稱均衡澆筑，從懸臂端向根部進行澆筑，以避免箱梁根部新老混凝土之間產(chǎn)生裂縫。澆筑混凝土選擇在夜間澆筑，盡量縮短澆筑時間，對于梁體較高的節(jié)段，采用頂板開倉等措施提高砼澆筑的質(zhì)量，嚴(yán)格控制懸臂澆筑梁段標(biāo)高，控制好砼方量，盡量不要超方。采用平板振動抹平機及時趕壓、抹平，在混凝土初凝之前必須對橋面進行二次收漿抹平以防裂紋。

（2）保證掛籃預(yù)留孔位置準(zhǔn)確，預(yù)留孔要用鋼筋固定牢固，放置混凝土澆筑振搗時預(yù)留孔跑位。

（3）減少橋面上材料、設(shè)備的堆放，減少橋面臨時荷載的影響，嚴(yán)禁超載、偏載。同時為避免掛籃翼緣板側(cè)模變形過大，在掛籃側(cè)模處用鋼筋與前上橫梁焊接，同時用5t的手拉葫蘆固定好側(cè)模，防止側(cè)模變形錯位。

（4）預(yù)應(yīng)力張拉需滿足齡期與強度的要求，張拉過程一定要對稱，同時豎向預(yù)應(yīng)力的張拉、二次張拉及時跟進，做好預(yù)應(yīng)力張拉壓漿工作。

（5）合龍前采集好各時段合龍口兩側(cè)標(biāo)高數(shù)據(jù)，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)選擇合適的合龍時間；合龍段吊架的構(gòu)造設(shè)置底板應(yīng)緊貼密實，減少合龍段的錯臺與標(biāo)高偏差。

（6）掛籃前移50cm后，立即對底板、腹板、翼緣板接縫進行裝修。掛籃前移過程中對已澆筑的砼外觀進行裂紋檢查及裝修處理。裝修過程中黑白水泥要搭配得當(dāng)。

6 總結(jié)與建議

（1）對于單箱三室大斷面懸臂施工過程中，掛籃變形沿橫向不均勻，應(yīng)沿箱梁橫向設(shè)置多個立模標(biāo)高及箱梁頂面標(biāo)高測點，根據(jù)箱梁的橫向線形及掛籃變形的橫向分布，加強標(biāo)高數(shù)據(jù)的測量，并對不同的測點提供不同的預(yù)拱度，以保證大斷面箱梁的橫向平整。

（2）可以在臨時支座支撐處埋置應(yīng)變器，通過應(yīng)力應(yīng)變的測量采集，分析懸澆施工過程的受力，根據(jù)實際采用的施工方案進行箱梁預(yù)拱度的計算，對施工全過程進行嚴(yán)格的線形和應(yīng)力監(jiān)控。

（3）為了分析溫度（尤其是日照溫差）、混凝土收縮徐變等因素對懸澆箱梁變形的影響規(guī)律，將混凝土收縮、徐變等時差效應(yīng)應(yīng)在各施工階段中逐步計入，以更好地控制大斷面懸澆箱梁成橋線形。

（4）大斷面懸臂施工，掛籃剛度是直接關(guān)系到梁體線形的一個重要指標(biāo)，對于大斷面長懸臂的橋梁在掛籃設(shè)計時選擇剛度較大的掛籃，優(yōu)先考慮采用菱形掛籃。

[1]張永剛.反力架預(yù)壓在掛籃施工中的應(yīng)用[A].山西建筑，2012（7）.

[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTG D62-2011，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]黃騰，張書豐，章登精，等.多跨長聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工控制技術(shù)[J]，河海大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，（06）.

[4]吳國忠，鐘正強.大跨度連續(xù)梁橋施工控制[J].中外公路，2003，（01）.