鐵路跨高速公路掛籃連續(xù)梁施工技術(shù)研究

趙路

摘 要：本文主要圍繞鐵路跨高速公路掛籃施工進行論述，分析施工掛籃的形式、主要構(gòu)造、施工特點，以及進行掛籃施工的優(yōu)點，并介紹相應(yīng)的工程施工實例，在此基礎(chǔ)上，就掛籃施工的原理、澆筑施工流程、施工中的相關(guān)注意事項及施工安全等方面，探討了掛籃連續(xù)梁的施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鐵路;跨高速公路;施工掛籃;連續(xù)梁施工技術(shù)

0 引言

在鐵路連續(xù)梁施工中，掛籃是一種重要的施工設(shè)備，對保證鐵路連續(xù)梁的施工起著重要作用。但是在實際施工中，由于掛籃工程的類型多種多樣，且設(shè)備設(shè)計與制造技術(shù)不統(tǒng)一，以及相關(guān)的安裝與使用規(guī)范缺乏，導(dǎo)致掛籃難以重復(fù)建設(shè)和使用，甚至存在較大的安全隱患，從而導(dǎo)致墜落事故，影響施工。在施工過程中，應(yīng)加強對掛籃施工的研究，把握此類工程的施工優(yōu)勢，掌握相應(yīng)的施工要點和注意事項，嚴格按照相應(yīng)的技術(shù)要求施工，從而提高工程的施工質(zhì)量。

1 鐵路跨高速公路施工掛籃分析

1.1 簡介

掛籃是指沿軌道行走的活動設(shè)備，它位于已完成的懸臂梁段上，主要作用是輔助下一梁段懸澆施工，在新澆筑的梁段混凝土符合設(shè)計強度標準后，施加預(yù)應(yīng)力，將掛籃前移到下一梁段施工階段，并按分段前移方式輔助下一梁段澆筑施工，直至整個工程完工。

1.2 類型

根據(jù)自錨式施工掛籃結(jié)構(gòu)，可將其分為有桁架式掛籃和斜拉式掛籃兩種。桁架式掛籃根據(jù)自構(gòu)成構(gòu)建差異，可分為萬能桿件掛籃、型鋼組合桁架組合式以及貝雷梁（或裝配式公路鋼桁梁組合式）掛籃等類型。而根據(jù)桁架構(gòu)成形狀差異，可分為平弦無平衡重式掛籃、平行桁架式掛籃、菱形式掛籃和弓弦式掛籃等多種類型。

1.3 主要構(gòu)造

掛籃構(gòu)造主要包含以下幾部分：

（1）承重結(jié)構(gòu)。該部分為掛籃受力構(gòu)件，主要有貝雷梁或萬能桿件拼裝的鋼桁制成。

（2）懸吊系統(tǒng)。該部分主要是將張拉工作平臺和底模架自重、荷重傳遞至承重結(jié)構(gòu)上，其組成部分主要由螺紋圓鋼和鉆有銷孔扁鋼組成。

（3）錨固系統(tǒng)裝置及平衡重。此項裝置主要穩(wěn)定掛籃行走狀態(tài)，并防止?jié)仓炷亮憾纬霈F(xiàn)傾覆失穩(wěn)問題。

（4）行走系統(tǒng)。該部分主要用于移動掛籃，其中，整體縱移時采用電動卷揚機進行牽引，并于掛籃上下分別鋪設(shè)上下滑到，中間則使用滾軸或滑道。

（5）工作平臺。該部分處于掛籃承重結(jié)構(gòu)前端，主要是用于張拉預(yù)應(yīng)力束、壓漿等腳手架中。

（6）底模架。主要應(yīng)用于鋼筋綁扎、混凝土澆筑等操作工序中[1]。

1.4 特點

掛籃施工主要特點：第一，采用掛籃可承受施工中梁段自重和施工荷載;第二，基于掛籃設(shè)備材料，使得掛籃具有剛度大，變形小特點;第三，掛籃結(jié)構(gòu)輕巧，便于前移;第四，掛籃設(shè)備適用于不同領(lǐng)域，適應(yīng)范圍廣，且由于底模架升降便利，可適用于不同梁高環(huán)境施工中。

2 跨高速公路連續(xù)梁施工中掛籃施工優(yōu)勢

采用掛籃技術(shù)進行跨高速公路連續(xù)梁施工，其主要優(yōu)點有：第一，采用全封閉掛籃設(shè)備施工，保證了高速公路梁下行車的暢通與安全，有利于實現(xiàn)橋梁施工的穩(wěn)定。掛籃中的底模平臺，主要是在其周圍設(shè)置了封閉式安全防護系統(tǒng)，能加強對施工人員和行車安全的保護。在錨固系統(tǒng)中，在已澆注的箱梁上錨固承載裝置，可以提高施工的安全性和便捷性。第二，在曲線連續(xù)梁懸灌施工工程中，采用特殊的掛籃設(shè)計方法，可以提高曲線段連續(xù)梁線型的平順性。在掛籃施工中，選擇適合施工工藝，人機結(jié)合模式的施工工藝，對提高施工質(zhì)量措施和施工安全起著重要作用。

3 實例應(yīng)用的分析

3.1 工程概況

某鐵路跨高速公路，在掛籃設(shè)備的選擇中，主要選擇了制式桿件組拼形式的掛籃，由于該設(shè)備采用西乙型萬能桿與部分新制桿件組拼而成，從經(jīng)濟上考慮，施工結(jié)束后可以回收再利用，有利于降低施工成本。考慮到施工掛索與荷載較大，該線施工主要采用下承式受力結(jié)構(gòu)和全錨固、滑動式行走方式，并采用斜拉索索力來調(diào)節(jié)澆筑混凝土?xí)r發(fā)生的掛籃變形[2]。

3.2 技術(shù)參數(shù)

該鐵路跨公路施工中，涉及相關(guān)參數(shù)：①最長澆筑節(jié)段：8 m;②最重澆筑節(jié)段396.1 t;③梁段雙主梁間距：30.6 m;④單肢雙主梁斷面2.1×1.7 m;⑤掛籃重量：148 t;⑥掛籃前端最大變形：2 cm;⑦掛籃行走方式：滑動式移動;⑧錨固方式：全錨式;⑨模板系統(tǒng)重量45 t。

3.3 掛籃各部分組成

該工程掛籃為牽索式掛籃，主要包含牽索、承重、錨固、行走和模板五部分系統(tǒng)。

4 鐵路跨高速公路掛籃連續(xù)梁施工技術(shù)

4.1 掛籃施工原則

在進行鐵路跨高速公路掛籃連續(xù)梁施工中，要實現(xiàn)掛籃的有效利用，必須遵循相應(yīng)的施工原則。一是選材應(yīng)以鋼構(gòu)件為主，受力構(gòu)件主要選用貝雷梁，選用的萬能桿和鋼板，要求有足夠的強度，為減少掛籃自重應(yīng)以輕鋼為主。選用的吊桿應(yīng)選用精軋螺紋鋼。二是材料的選擇要結(jié)合施工情況，確定適合結(jié)構(gòu)和尺寸的材料，若有誤差盡量進行調(diào)整，以保證其符合工程施工的要求。三是分析不同構(gòu)件的焊接質(zhì)量，既要保證焊接的牢固性，又要防止在施工過程中影響設(shè)備的正常使用。四是在實際施工中，要處理好復(fù)雜地形地貌對施工的影響，應(yīng)選擇適宜掛籃的型式和施工工藝。與此同時，為了掌握施工區(qū)域情況，必須對球鉸進行三維坐標定位，以保證球鉸的安裝精度，提高轉(zhuǎn)體連續(xù)施工的安全性和順利性。五是在進行橋梁工程連續(xù)施工時，為充分發(fā)揮掛籃設(shè)備作用，要求做好標準化、規(guī)范化、精細化設(shè)計。六是施工期間要做好對掛籃施工的安全管理工作，每一階段都要明確安全檢查的重點，提高對施工過程中防電、防風(fēng)及防墜落等安全要點的關(guān)注。七是在掛籃施工階段，應(yīng)根據(jù)施工特點，制定相應(yīng)的安全檢查工作表，并由專業(yè)人員進行檢查、記錄，盡可能早期排除其中的各種安全隱患，以確保掛籃施工的安全性[3]。

4.2 連續(xù)梁澆筑施工流程

拼裝掛籃→掛籃走行→校正模板和安裝鋼筋、預(yù)應(yīng)力→混凝土施工→張拉壓漿→拆除模板與移動掛籃→拆除掛籃。

4.3 掛籃連續(xù)梁施工技術(shù)及注意事項

4.3.1 掛籃設(shè)計

掛籃系統(tǒng)由承載件、底模、側(cè)模、行走件和錨固件組成。掛籃預(yù)制階段設(shè)計時，應(yīng)設(shè)置好頂梁的重量、長度、寬度等參數(shù)，以保證其強度達到施工要求。設(shè)計上還要求該裝置具有良好的抗傾覆能力。設(shè)計時可選用菱形結(jié)構(gòu)，此類掛籃整體變形較小，施工時方便進行結(jié)構(gòu)調(diào)整。設(shè)計實踐中，一方面，在進行梁段頂、底板設(shè)計時，需分別設(shè)置預(yù)留孔，以保證埋件位置合理，且與水平面保持垂直;若要將預(yù)留孔和底板上鋸齒連接起來，禁止隨意改變波紋管位置，以此防止損壞波紋管。在預(yù)留管周圍增加加強鋼筋，整體綁扎應(yīng)按底板、腹板、頂板進行順序排列。在鋼筋固定預(yù)應(yīng)力管道時，可采用鋼筋焊接在鋼筋骨架上的方法，并準確設(shè)置后錨預(yù)留孔，預(yù)留時可借助于橫梁并利用千斤頂進行適當(dāng)調(diào)整，然后對每一階段的各操作步驟進行檢查，以保證錨桿的安全可靠性。而在懸澆掛籃前，要做好各階段的檢查工作，以確保設(shè)備的安全穩(wěn)定性。具體地說，在線形控制階段，應(yīng)建立橋梁靜力線型綜合分析程序，確定不同施工條件下掛籃的變力值和標高數(shù)據(jù)等相關(guān)參數(shù)，并結(jié)合模板安裝高度的要求，對相應(yīng)的參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，同時為了減輕橋梁施工過程中撓度變化對其影響，應(yīng)加強梁段中線、高程等部位的控制力度，并確定焊接與結(jié)構(gòu)螺栓等連接狀態(tài)。

4.3.2 掛籃試驗

在跨公路橋梁施工中，為了保證掛籃拼接后的后期使用安全，應(yīng)進行掛籃荷載試驗，檢查掛籃承載力，確定該設(shè)備承重條件下的彈性變形參數(shù)，并采用適當(dāng)?shù)姆绞綄旎@構(gòu)件或結(jié)構(gòu)等進行相應(yīng)的調(diào)整，從而實現(xiàn)對變形參數(shù)的有效控制及提高穩(wěn)定性，確保掛籃使用的安全。首先，要保證兩側(cè)預(yù)制混凝土塊堆載墩墩頂?shù)氖┕みM度一致，確定多個受力部位，采用鋼絲滑輪機構(gòu)進行荷載分配，并要求總荷載不少于最大墩墩重的120%，按逐級加載方式，最大墩墩重由60%～100%，再到120%，同時將兩次加載的時間間隔控制在約30 min左右，而最后一次和前一次加載的時間間隔要求縮短1 h左右。通過觀測桿件是否有裂縫，詳細記錄其應(yīng)力、位移等相關(guān)參數(shù)，繪制力與位移曲線圖，計算出掛籃的變形情況，安排相關(guān)技術(shù)人員在水箱內(nèi)加載水，以保證二者的協(xié)調(diào)。實驗后應(yīng)對相關(guān)數(shù)據(jù)進行科學(xué)分析，并根據(jù)分析結(jié)果進行相應(yīng)調(diào)整。

4.4 掛籃施工安全措施

為保證掛籃施工的安全性，可從以下幾個方面進行考慮：一是在掛籃拼裝試驗階段，要保證兩段受力平衡，不能出現(xiàn)偏載，對不必要的施工荷載要加以控制，防止增加。二是在掛籃拼裝、調(diào)試和試壓過程中，要提高對用電安全的重視程度，并增加相應(yīng)的消防設(shè)施。三是在安裝掛籃過程中，要注意加強對安裝工序的監(jiān)督，確保安裝質(zhì)量，從而提高工程施工的安全性。四是底模平臺安裝完畢后，應(yīng)對整個吊裝系統(tǒng)進行系統(tǒng)的檢查驗收，嚴格控制分配梁、吊裝系統(tǒng)的安裝流程。五是掛籃安裝和拆卸時，因其下部為高速公路，為了防止掛籃掉落等現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)采用倒鏈與保險千斤繩相結(jié)合的方法進行安裝。六是掛籃安裝施工時，采用倒鏈鎖吊裝掛籃。在施工過程中，施工人員不得站在吊頂尾部進行相關(guān)作業(yè)，防止鋼絞線造成人員傷亡。七是在進行掛籃試壓時，為了保證相關(guān)人員的施工安全，禁止將施工人員留在掛籃臺上。測量和觀測時，要求有關(guān)人員在掛籃上停止裝載并保持至少5 min的載重，以便能夠進入掛籃平臺。拼裝掛籃時，為確保施工人員的人身安全，應(yīng)在掛籃平臺周圍懸掛安全網(wǎng)，并用腳手板將底面封住，用鐵絲加固腳手板[4]。

5 結(jié)語

掛籃作為鐵路跨高速公路連續(xù)梁懸臂灌注的常用設(shè)備，對工程的順利進行起到了重要作用。在鐵路工程施工階段，掛籃已被廣泛應(yīng)用，以保證工程施工的連續(xù)性，但在實際施工中仍存在一定的不足。為了更好地發(fā)揮掛籃設(shè)備的作用，在使用過程中應(yīng)加強對掛籃設(shè)備的研究，提高對掛籃設(shè)備的認識，在此基礎(chǔ)上，采取加強相關(guān)施工技術(shù)要點的掌握，保證其在鐵路跨公路工程建設(shè)中的作用。

參考文獻：

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[2]趙雙喜.京張鐵路跨京藏高速公路掛籃懸澆施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2019，48（1）：1216-1218.

[3]蔣海濤.高速鐵路橋梁跨既有營業(yè)鐵路施工技術(shù)[J].鐵道建筑，2020，60（11）：53-57.

[4]李煒東.高速公路橋梁連續(xù)梁掛籃受力性能與控制要點分析[J].公路工程，2018，43（5）：191-195.