福廈鐵路萩蘆溪特大橋連續(xù)梁掛籃懸臂澆筑法施工技術(shù)應(yīng)用

張祿

掛籃懸臂施工是連續(xù)梁橋施工中技術(shù)含量最高、難度最大的施工方法，施工時(shí)應(yīng)針對各道工序的特點(diǎn)，精心組織，科學(xué)安排施工，精準(zhǔn)控制線性變化，才能在保證工程質(zhì)量的前提下，發(fā)揮出連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)點(diǎn)。本文依托新福廈鐵路萩蘆溪特大橋（60+100+60）m 連續(xù)梁跨越萩蘆溪和既有湄渝高速公路為施工背景，通過闡述了掛籃懸臂澆筑法施工技術(shù)在其施工過程中的成功應(yīng)用，著重強(qiáng)調(diào)了連續(xù)梁鋼管支架結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)和驗(yàn)算的重要性；同時(shí)針對該橋連續(xù)梁跨度大、節(jié)段多、工期緊及上跨高速公路安全隱患大等因素，詳細(xì)介紹了大跨度連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)及線形控制等方面的內(nèi)容，為今后類似橋梁施工提供參考。

一、工程概況

新建福廈鐵路FX-3 標(biāo)段萩蘆溪特大橋（DK066+117.29）位于福建省莆田市境內(nèi)，起訖里程：DK065+623.510 ～DK066+611.070，橋梁全長987.56m。萩蘆溪特大橋?yàn)殡p線橋，線間距5.0m，在DK066+317.080 ～DK066+538.880 段采用跨度為（60+100+60）m 連續(xù)箱梁，于DK066+430.38 處上跨湄渝高速，上跨處設(shè)計(jì)凈空為5.5m。

本連續(xù)梁結(jié)構(gòu)：上部結(jié)構(gòu)采用單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，橋面總寬12.6m，梁全長221.5m，主墩2 個(gè)T 構(gòu)梁段對稱劃分，墩頂0#段長14m，兩側(cè)對稱分1#-14#梁段長度為2.5-4m；邊跨支架現(xiàn)澆梁段長9.5m；中跨合龍段2.0m。連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，0#段采用支架法施工，主梁混凝土型號為C50。

二、工程特點(diǎn)

萩蘆溪特大橋梁部施工要橫跨萩蘆溪，施工場地緊鄰廟宇和基本農(nóng)田，線路方向與既有福廈鐵路并行。因此連續(xù)梁段采用掛籃懸臂施工主要面對以下幾個(gè)方面難點(diǎn)：

（1）針對橋墩樁基水中施工、上跨河道澆筑大體積混凝土等難點(diǎn)，采取何種有效措施確保河道不受影響是施工前要充分考慮的。

（2）橋梁上跨既有繁忙運(yùn)營的高速，存在主體交叉施工的難題，現(xiàn)場施工機(jī)械配合難度高，如何確保0#塊和現(xiàn)澆梁的直線段承載變形保持穩(wěn)定，確保順利合龍存在一定難度。

（3）連續(xù)梁跨度大，節(jié)段多，施工周期長，施工難度大，工期緊。

三、橋梁懸臂掛籃施工流程

1.橋梁工程施工順序

懸澆連續(xù)梁施工順序?yàn)椋憾枕斄⒅Ъ芑蛲屑?、預(yù)壓、澆筑、張拉0#塊→拆除0#塊支架→0#塊掛籃安裝就位→各梁段對稱懸臂施工或邊跨直線段支架法現(xiàn)澆→邊孔合龍→中孔合龍→拆除臨時(shí)支墩、解除梁端鎖定→形成連續(xù)梁。

2.墩頂現(xiàn)澆段（0#塊）施工

墩頂臨時(shí)錨固措施采用鋼筋連接，預(yù)埋于主墩的Φ32 精軋鋼筋130 根，深入墩頂及梁部的錨固長度不小于1000mm，M50 臨時(shí)硫磺砂漿支座布置在22#、23#兩個(gè)主墩墩頂順橋向兩側(cè)、前后對稱布置4 個(gè)。

搭設(shè)支架前對原地面進(jìn)行徹底清理，經(jīng)地基觸探后對強(qiáng)度不足處進(jìn)行換填碎石類土，分層碾壓、高出地表30cm，并立模硬化基礎(chǔ)。支架采用Φ48mm 鋼管，立桿間距為90cm、橫桿間距為60cm。底模采用定制鋼模板，側(cè)模采用6mm 鋼板，邊框采用12mm 鋼板，橫肋采用[8槽鋼，桁架采用[10 槽鋼，底模面板采用6mm 鋼板，邊框采用12mm 厚鋼板，橫肋采用[10 槽鋼。此外安裝時(shí)要根據(jù)體結(jié)構(gòu)高程、尺寸考慮預(yù)留施工拱度，底模與內(nèi)模要設(shè)拉桿固定，防止?jié)仓艜r(shí)移位；起吊底模就位后，調(diào)整其標(biāo)高和位置，將其與支架頂部縱梁焊接牢固，吊裝側(cè)模，側(cè)模兩端用鋼絲繩與支架連接，整體模板采用螺栓連接。綁扎底板鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力孔道，模板檢查合格后澆筑混凝土?；炷琉B(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)90%后，再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉、壓漿和封錨。

為確保連續(xù)梁0#段、邊跨直線段澆筑混凝土?xí)r鋼管支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全，施工方案編制過程中要由上而下逐個(gè)對受力桿件進(jìn)行驗(yàn)算，根驗(yàn)算結(jié)果調(diào)整鋼管支架布置方式。具體計(jì)算內(nèi)容應(yīng)包括方木、縱梁、橫梁、鋼管支架和地基處理驗(yàn)算。

3.懸澆梁塊段施工

（1）施工工藝流程

懸澆梁段施工工藝見圖1。

圖1 懸澆梁塊段施工工藝流程圖

（2）掛籃施工

①掛籃結(jié)構(gòu)

施工掛籃為輕質(zhì)菱形掛籃，其結(jié)構(gòu)分為菱形主桁架及連接部位，組成主承重系統(tǒng)、底籃、懸吊系統(tǒng)、后錨及行走系統(tǒng)、模板系統(tǒng)，兩片菱形主桁架橫向間距6.3m。掛籃結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 掛籃結(jié)構(gòu)示意圖

②掛籃拼裝

掛籃拼裝順序：軌道安裝→安裝反扣輪組及前滑移支座→吊裝主構(gòu)架→安裝主構(gòu)架之間的橫聯(lián)中門架及后吊梁→用精軋螺紋鋼將主構(gòu)架后端錨固→吊裝前上橫梁及吊桿→安裝吊桿吊帶→安裝底托系統(tǒng)→安裝外?！惭b內(nèi)模→安裝操作平臺→安裝防護(hù)平臺。

在已澆好的0#梁段頂面嚴(yán)格按照拼裝順序進(jìn)行掛籃拼裝，并進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

③掛籃靜載試驗(yàn)

掛籃拼裝完畢后，通過荷載試驗(yàn)得出掛籃的承載能力及所有荷載作用下的變形數(shù)據(jù)。試驗(yàn)時(shí)以施工中掛籃受力最不利的梁段荷載進(jìn)行加載，在最大荷載作用下得出掛籃控制桿件的內(nèi)力，從而計(jì)算出掛籃得實(shí)際承載能力，掌握掛籃施工過程中的實(shí)際安全系數(shù)，保證掛籃的安全作業(yè)。加載方法可根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際條件確定，一般可采取堆積砂包模擬加載或通過千斤頂和錨固于承臺內(nèi)的錨碇對拉反壓加載。靜載試驗(yàn)可以充分消除掛籃產(chǎn)生的非彈性變形，懸澆施工過程中，梁段施工預(yù)拱度的設(shè)置要充分考慮掛籃的彈性變形量。此外還要通過軟件模擬不同階段荷載作用下掛籃產(chǎn)生的撓度進(jìn)而繪制出掛籃的荷載—撓度曲線，以此數(shù)據(jù)變化指導(dǎo)懸臂施工的線性控制。在混凝土澆筑過程中，尤其注意以橡膠條塞緊內(nèi)外模連接處控制漏漿情況，從而達(dá)到更好的澆筑效果。

④掛籃行走

掛籃在一梁段混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉完成后，沿行走軌道走行到下一梁段施工位置，以此循序漸進(jìn)至所有梁段施工完成。

⑤掛籃拆除

懸澆梁段施工完畢后，進(jìn)行掛籃結(jié)構(gòu)的拆除工作。拆除順序?yàn)椋合韧ㄟ^拆零取出的方式拆除內(nèi)模系統(tǒng)，再通過卷揚(yáng)機(jī)整體吊放的方式依次拆除側(cè)模系統(tǒng)和底模系統(tǒng)，最后主桁架先行走后退到主墩附近再經(jīng)吊機(jī)拆零取下。

（3）位移測點(diǎn)布置

圖3 連續(xù)梁橋線形監(jiān)測布置點(diǎn)示意圖

撓度觀測數(shù)據(jù)是控制橋的線性最重要的基礎(chǔ)。0#塊上設(shè)有15 個(gè)高程點(diǎn)，為了控制頂板的設(shè)計(jì)標(biāo)高，并為后續(xù)懸澆提供參考點(diǎn)。在懸置階段，每個(gè)梁段監(jiān)測斷面均設(shè)置5 個(gè)高程觀測點(diǎn)，可以測量箱梁的撓度和觀察箱梁的扭轉(zhuǎn)變形。觀測點(diǎn)可在梁段鋼筋上焊接圓鋼，并打磨暴露出混凝土表面0.5-1cm，用紅漆做標(biāo)記。

萩蘆溪特大橋連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)線形控制，主要通過理論仿真和實(shí)測驗(yàn)證監(jiān)控各梁段斷面的標(biāo)高及經(jīng)軟件模擬控制施工變量的方法收集繪制出掛籃的荷載—撓度曲線，以此數(shù)據(jù)變化指導(dǎo)監(jiān)控懸臂施工過程中的橋梁線性變化，再采取相應(yīng)有效措施加以控制，達(dá)到確保安全的目的。

4.邊跨直線段施工

邊跨現(xiàn)澆段采用支架或托架一次性整體澆筑。

5.合龍段施工

萩蘆溪特大橋連續(xù)梁合龍施工時(shí)，采取先邊跨、再中跨合龍的順序。施工時(shí)要注意，合龍時(shí)天氣溫度及合龍段兩端懸臂標(biāo)高、軸線允許數(shù)值應(yīng)符合設(shè)計(jì)或規(guī)范要求。

邊跨合龍梁段施工步驟：“T 構(gòu)”懸臂澆筑及邊跨等高度現(xiàn)澆段施工完畢后，搭設(shè)合龍段支架，另一側(cè)用水箱進(jìn)行配重，立模板綁扎好鋼筋后鎖定安裝邊跨合龍段預(yù)應(yīng)力管道，在低氣溫條件下澆筑砼，然后逐級卸除水箱配重，養(yǎng)護(hù)達(dá)標(biāo)后張拉及錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋，最后拆除支架。

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的底籃及模板系統(tǒng)。施工步驟：邊跨合龍完成后，后移掛籃至適宜位置，安裝吊架同時(shí)加配重水箱，立再模板綁扎好鋼筋后鎖定安裝合龍段預(yù)應(yīng)力管道，然后在低氣溫條件下澆筑砼，然后逐級卸除水箱配重養(yǎng)護(hù)達(dá)標(biāo)后張拉及錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋，最后拆除合龍吊架。

四、結(jié)語

萩蘆溪特大橋（60+100+60）m 連續(xù)梁采用菱形掛籃施工，安全可靠，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。通過萩蘆溪特大橋施工實(shí)踐，可以得出預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂掛籃施工有以下優(yōu)點(diǎn)：適用于建設(shè)橫跨通航河流、陡峭峽谷連接、上跨道路交叉施工的橋梁，同時(shí)可以做到在保持橋下安全凈空不受影響的前提下，通過較為簡單的施工組織、移動靈活的掛籃行走達(dá)到提高質(zhì)量、安全、進(jìn)度的優(yōu)點(diǎn)。