連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)研究

宋廷龍

（安徽省交通控股集團有限公司阜陽管理處，安徽 阜陽236000）

1 項目工程概述

某公路橋梁跨徑組合總長度是（9700+17600+9700）厘米，整個橋梁共分為三跨，總體結(jié)構(gòu)模式是預(yù)應(yīng)力水泥混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋。該橋梁主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，單位：厘米。

圖1 連續(xù)鋼構(gòu)橋梁主體結(jié)構(gòu)圖

在該橋梁施工作業(yè)進程中，全部操作都在吊籃系統(tǒng)的工作臺上實施，例如模板鋪設(shè)、鋼筋結(jié)構(gòu)設(shè)置、水泥混凝土灌筑及拉伸。吊籃系統(tǒng)具有許多類型，其結(jié)構(gòu)也各不相同。施工作業(yè)規(guī)范規(guī)定吊籃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡易、使用便捷、安全穩(wěn)定性良好、材料消耗低、造價低廉及組裝靈活。懸臂結(jié)構(gòu)灌筑施工作業(yè)的周期通常是（5～11）天，依據(jù)施工作業(yè)過程中水泥混凝土用量及橫截面構(gòu)造的難易程度而改變。對于相關(guān)情況，吊籃系統(tǒng)的加工工藝及品質(zhì)把控是橋梁現(xiàn)場施工作業(yè)的核心。該項目橋梁主體屬于是大懸臂式構(gòu)造，應(yīng)用掛籃的作業(yè)方法具備重量輕、移動便利、可以伴隨著橋梁高度的改變進行調(diào)整、可以在一定程度上承載橋梁端面重量及操作載荷等優(yōu)勢，對掛籃操作方法和常規(guī)的支架操作方法進行對比，在作業(yè)時間、原材成本及安全穩(wěn)定性等層面具備明顯的優(yōu)勢[1]。

2 掛籃系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計研究

該橋梁工程使用懸臂式灌筑法進行施工作業(yè)。懸臂式灌筑法的關(guān)鍵技術(shù)是掛籃系統(tǒng)。大型懸臂式結(jié)構(gòu)是在掛籃系統(tǒng)的幫助下進行逐節(jié)灌筑。在水泥混凝土滿足需要強度條件之后，在預(yù)應(yīng)力的作用下橋梁進行前移，與此同時掛籃也隨之向前移動。懸臂端梁由橋墩上部截面到中間截面的節(jié)間尺寸是（7.5×3.5）米、（9.5×3.5）米、（6.5×3.0）米、（4.5×4.5）米。灌筑的懸臂端跨度尺寸過大將會加大灌筑部分的自身重量，進而加大懸臂兩端的保持平衡的難度系數(shù)、施工周期及出現(xiàn)安全隱患的風(fēng)險，嚴(yán)重制約項目工作。為此，需要依據(jù)有關(guān)裝備情況及施工作業(yè)工期挑選合理的段間距長度。懸臂式灌筑方法的操作工藝相對復(fù)雜，作業(yè)難度較大，需要具有一定施工經(jīng)驗并且熟悉相關(guān)設(shè)備的施工技術(shù)團隊?，F(xiàn)階段國內(nèi)施工作業(yè)技術(shù)逐漸成熟，使用懸臂法進行施工作業(yè)非常普及，相關(guān)技術(shù)等級也日益增加，已經(jīng)接近國際領(lǐng)先的水平。根據(jù)該橋梁主跨176米預(yù)應(yīng)力水泥混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋懸臂式灌筑施工作業(yè)的技術(shù)要求，又基于該橋梁掛籃系統(tǒng)構(gòu)造必須具有方便拆卸及組裝的特性，在進行重復(fù)應(yīng)用的情況下需要方便改造，最終選定使用菱形式掛籃系統(tǒng)，如圖2所示。掛籃系統(tǒng)主體桁架和其余零部件為空間式桁架構(gòu)造，依據(jù)該橋梁設(shè)計施工二維工程圖，應(yīng)用Midas/Civil模擬仿真軟件進行三維建模生成3D立體模型，對于掛籃系統(tǒng)的施工作業(yè)過程實施模擬仿真及校核。借助軟件進行的模擬分析及計算，掛籃系統(tǒng)主體桁架的剛度及強度均能符合規(guī)劃設(shè)計使用要求。

圖2 菱形式掛籃系統(tǒng)

3 掛籃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特征

掛籃方法施工作業(yè)是應(yīng)用懸臂式灌筑進行的一類工程，同時是最關(guān)鍵的一類作業(yè)裝置，該裝置核心功能是承載施工現(xiàn)場澆筑水泥混凝土主梁體，同時能為現(xiàn)場操作人員提供合理的施工操作及工作平臺，掛籃系統(tǒng)是其中一類施工作業(yè)工具，能夠分成多類模式，如桁架式掛籃、菱形式掛籃以及三角形式掛蓋等。該橋梁項目使用的掛籃形式為菱形式掛籃，該掛籃通常由底籃和懸掛裝置、主體桁架式承載裝置、模板裝置及行進和后錨裝置等構(gòu)成[2]。掛籃施工作業(yè)如圖3所示。

圖3 掛籃施工作業(yè)

3.1 主體桁架式承載裝置

主體桁架式承載裝置主要由2個主體桁架、前梁及中橫梁構(gòu)成。主體桁架為菱形，前梁及中橫梁使用槽鋼構(gòu)造。

3.2 行進和后錨裝置

行進系統(tǒng)主要由行進軌道及行進臺車系統(tǒng)構(gòu)成。菱形式掛籃系統(tǒng)應(yīng)用前支腿向前方移動。后部錨固裝置包含扁形主梁及廂形梁體，垂直方向預(yù)應(yīng)力加強鋼筋，并且使用細(xì)螺紋進行連接。當(dāng)?shù)趸@裝置到達(dá)指定位置時，吊籃裝置后端被垂直方向預(yù)應(yīng)力加強，鋼筋在廂梁借助加強肋板進行錨固。

3.3 底籃和懸掛裝置

菱形式掛籃裝置的底籃包含縱梁、底部模板及前梁、后橫梁。

3.4 模板裝置

掛籃內(nèi)部及外部模板裝置均安裝在掛籃上，在前橫梁及已經(jīng)灌筑橋梁塊段位置吊掛模板。

4 掛籃系統(tǒng)安裝研究

掛籃系統(tǒng)的安裝步驟如下文所示：

4.1 軌道裝置安裝步驟

相關(guān)工程現(xiàn)場操作人員需要確定掛籃安裝的精確區(qū)域（依照施工作業(yè)方法經(jīng)過放線技術(shù)進行定位），依據(jù)放線確定的區(qū)域設(shè)置軌道支撐梁（軌道支撐梁下部的水泥混凝土表面需要實施找平操作）、行進軌道（依照施工二維工程圖確認(rèn)2個軌道間的總長度及中心距）。該步驟結(jié)束以后針對行進軌道實施夯實處理。

4.2 主體桁架安裝步驟

在軌道的合理區(qū)域設(shè)置前支撐底座及反扣滑輪系統(tǒng)，并且安裝臨時后部支撐用來確保安裝平穩(wěn)。

4.3 安裝橫向聯(lián)合桁架裝置

在相關(guān)桿件的兩端預(yù)先設(shè)置縱向平衡聯(lián)桿，再針對螺栓和主體桁片上的桿聯(lián)合實施安裝操作。裝吊橫向2片聯(lián)合桁架結(jié)構(gòu)，然后應(yīng)用橫向支撐結(jié)構(gòu)將2片桁架連接形成一個整體。

4.4 掛籃系統(tǒng)的底籃安裝步驟

第一步將掛籃系統(tǒng)的底籃結(jié)構(gòu)依照施工二維工程圖組裝成型；第二步應(yīng)用龍門支架把掛籃掛裝到指定位置，設(shè)置相關(guān)吊桿；第三步是將底部模板實施排布生成底籃。

4.5 前橫梁結(jié)構(gòu)及下橫梁結(jié)構(gòu)的安裝

長吊桿結(jié)構(gòu)的安裝必須防止出現(xiàn)底部模板高低不平整的狀況，使底部模板的造型愈加美觀。在進行下橫梁結(jié)構(gòu)安裝以前先要穩(wěn)固安裝好吊具。在該安裝過程中必須關(guān)注的技術(shù)要點是，需要首先安裝短尺寸吊桿。

4.6 底縱梁結(jié)構(gòu)安裝

先將底部縱梁依照施工二維工程圖實施安裝，縱梁焊接在下部橫梁上。選定下橫梁的間距尺寸，確保吊桿豎直方向的力傳遞。

4.7 裝配底部模板

應(yīng)用龍門架設(shè)備將底部模板吊裝起來，逐個平鋪于底部縱向梁位置。

4.8 裝配側(cè)向模

應(yīng)用龍門架裝置將側(cè)模吊裝于掛籃底部的縱向梁處，進行臨時的固定。吊桿處插入導(dǎo)梁構(gòu)件實施固定操作，調(diào)節(jié)外模高度數(shù)值。在調(diào)整高度數(shù)值過程中需要優(yōu)先改變前方吊桿的高度數(shù)值，隨后再調(diào)整后方吊桿的高度數(shù)值。

5 掛籃系統(tǒng)試壓研究

為了校驗掛籃的功能及穩(wěn)定性并且去除主體結(jié)構(gòu)的非彈性形變，需要對掛籃實施相關(guān)荷載進行實驗，得到加載操作和掛籃形變間的線性對應(yīng)關(guān)系，并且經(jīng)過模擬1#梁塊的操作質(zhì)量選定掛籃各位置的功能。在掛籃進行預(yù)先施加壓力的進程中，使用百分表標(biāo)記掛籃前部的橫梁構(gòu)件、前端支撐點及后端支撐點的撓度變形量。經(jīng)過相關(guān)計算得到掛籃變形過程中的彈性及非彈性形變，能夠?qū)ο嚓P(guān)橋梁作業(yè)監(jiān)控過程中標(biāo)高的計算給出相應(yīng)依據(jù)，更佳地把控橋梁的總體造型[3]。掛籃試壓如圖4所示。

圖4 掛籃試壓

5.1 掛籃系統(tǒng)預(yù)壓方案的編寫

相關(guān)工程技術(shù)人員在編寫掛籃系統(tǒng)預(yù)壓實驗的時候，必須事先分析預(yù)壓實驗的安全穩(wěn)定性及掛籃的最大載荷，給出掛籃系統(tǒng)的安全系數(shù)必須滿足相關(guān)技術(shù)要求。

5.2 預(yù)壓措施

預(yù)壓操作以前需要對相關(guān)應(yīng)力及撓度的觀察位置實施排布，并且分別在懸臂兩端橫向隔板以及底部隔板上增加事先分析設(shè)置好的施加預(yù)應(yīng)力用途的水桶。預(yù)先施加壓之后在懸臂梁的兩側(cè)進行加載，讓懸臂一側(cè)的加載效率達(dá)滿足1#梁塊作業(yè)部分環(huán)節(jié)總體質(zhì)量理論值的一半。由于預(yù)壓操作在多個區(qū)域進行，為實現(xiàn)對于加載進程中發(fā)生的局部偏載量的有效把控，需要在多個區(qū)域同時進行水操作，并需要把控加水量的上下偏差不得超過8噸，確保預(yù)先施加壓力的模擬工作達(dá)到實際灌筑的情況，實現(xiàn)適當(dāng)?shù)念A(yù)壓操作的效果。

在進行完1工況的加載操作之后，對于應(yīng)力及撓度的觀察位置實施準(zhǔn)確地觀測并且在指定的表格登記數(shù)據(jù)。隨后對預(yù)先施加壓力的設(shè)計工況的理論值與計算值實施比對，假如參數(shù)數(shù)據(jù)偏差顯著，則需要研究原因后重新進行預(yù)壓操作，調(diào)整無誤之后實施后續(xù)工況的模擬操作。加載位置參照100%的質(zhì)量實施模擬加載的操作，加載過程的相關(guān)參數(shù)選取同工況保持一致，加載結(jié)束之后對于觀測位置處進行讀數(shù)并登記。在最后一個工況加載過程中，依據(jù)110%的橋梁重量模擬加載并且登記相關(guān)數(shù)據(jù)。在加載工作完成之后，等相關(guān)數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后再實施卸載操作。卸載的操作與加載的過程總體相同，2個懸臂側(cè)一致進行卸載操作，卸載操作的工況可以分成兩段，第一段卸載操作至50%，第二段卸載操作至完全卸載。

6 掛籃行進過程研究

6.1 掛籃行進操作的準(zhǔn)備工作

卸下吊桿之后，在水平方向的推力設(shè)備及縱向梁兩端的中部吊桿安置在吊籃上，推動機構(gòu)中的千斤頂、行進軌道和相關(guān)輔助設(shè)施，卸下行進桁架后側(cè)并把小車設(shè)置在行進軌道之上。

6.2 掛籃行進相關(guān)流程

掛籃系統(tǒng)行進前，把吊籃前側(cè)的非必要工況負(fù)荷傳導(dǎo)到傾倒過后的水泥混凝土主梁。人工手動用在低速移動掛籃。相關(guān)檢測人員需要全周期監(jiān)控，假如出現(xiàn)偏差，需要利用舉升裝置實施糾正。在掛籃行進到理論區(qū)域前務(wù)必小心，以保證吊籃的定位及現(xiàn)場操作安全。

7 結(jié)束語

綜上所述，本文以某橋梁工程為研究對象，借助掛籃系統(tǒng)構(gòu)造的技術(shù)特性結(jié)合該橋梁項目的實際情況選定了掛籃系統(tǒng)的類別，再經(jīng)過工程實際中掛籃系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計、安裝、預(yù)壓及行走，總體講述了掛籃法施工作業(yè)的整體工藝過程，并且詳細(xì)研究了施工作業(yè)過程中核心技術(shù)的控制，希望本文可以對于相似橋梁工程掛籃系統(tǒng)的施工作業(yè)提供技術(shù)參考。