橋梁施工中掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)的應(yīng)用探討

盧靜

（中交四公局第三工程有限公司，北京 100123）

1 橋梁施工中掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)的基礎(chǔ)

掛籃懸臂澆筑技術(shù)是指在一座橋梁上部橫跨結(jié)構(gòu)框架施工中，在每個橋墩順橋向兩側(cè)分別設(shè)置一個工作支撐平臺，采用專用設(shè)備對稱地逐段向跨中澆筑混凝土梁體，并逐段懸臂施加橋梁預(yù)應(yīng)力的一種施工工藝方法。

在這一技術(shù)當(dāng)中所涉及到的主要支撐結(jié)構(gòu)包括：模板、支架、承重、錨固、行走等系統(tǒng)，該技術(shù)在橋梁工程當(dāng)中進行施工時，首先需要將橋梁結(jié)構(gòu)劃分為2m-5m的不同節(jié)段，以掛籃為主構(gòu)建施工平臺，從而借助于便捷的掛籃懸臂澆筑方式對整體工程開展施工建設(shè)。在橋梁工程整體的頂梁結(jié)構(gòu)位置實施掛籃懸臂施工，前后移動完成后，只需要將錨固安設(shè)在橋梁不同節(jié)段之中，便可在掛籃平臺開展安設(shè)鋼筋、澆筑懸臂、壓漿等施工操作，待完成橋梁某一節(jié)段的施工操作后，便可摘下掛籃平臺固定在橋梁結(jié)構(gòu)上的錨固，并將其固定在下一節(jié)段之中，針對橋梁下一節(jié)段進行澆筑施工，整個施工過程反復(fù)循環(huán)以上流程，直至橋梁掛籃懸臂澆筑施工完成為止。但在切實開展橋梁掛籃懸臂澆筑施工時，則需要對掛籃種類做好嚴(yán)格篩選，選擇具有較好穩(wěn)定性以及較高強度的掛籃懸臂類型，從而有效發(fā)展掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)的作用價值，為橋梁工程的施工質(zhì)量夯實堅固基礎(chǔ)。

2 工程概況

以某橋梁建設(shè)施工工程項目橋梁作為案例分析研究對象，在橋梁工程當(dāng)中，連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土土橋結(jié)構(gòu)的變截面參數(shù)為35+60+35 米，其中截面結(jié)構(gòu)的類型為單箱單室。結(jié)合橋梁工程的實際受力需求，在施工建設(shè)時應(yīng)用到三向預(yù)應(yīng)力方式實施施工。其中橋梁工程的主體結(jié)構(gòu)應(yīng)用到的施工方式則為菱形吊籃結(jié)構(gòu)。橋梁工程中的橋墩結(jié)構(gòu)為T型，而每個對應(yīng)的不同T型橋墩則又分為不同的8 塊。在施工建設(shè)過程當(dāng)中應(yīng)用到的最大懸臂，其長度能夠達到27.5m，應(yīng)用這一懸臂結(jié)構(gòu)實施施工，澆筑工程長度為4m，整體結(jié)構(gòu)重量高達95 噸，并且每一T型橋墩的實際澆筑平衡力需要處于相對穩(wěn)定的20OKN以內(nèi)。主橋上部橋梁結(jié)構(gòu)主體采用掛籃法施工。施工流程如圖1 所示。

圖1 掛籃懸臂澆筑施工流程圖

3 掛籃懸臂澆筑在橋梁工程中應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 0#塊施工

3.1.1 支架搭設(shè)

墩頂現(xiàn)澆梁段（0#段）采用鋼管樁支架法施工，橋墩則需要應(yīng)用到6 根Φ630*10mm鋼管在單側(cè)形成加固支撐效果，并沿橋梁施工方向，設(shè)置兩排以上的鋼管立柱結(jié)構(gòu)，其中這一結(jié)構(gòu)同時也需要應(yīng)用到20#槽鋼，從而對橋墩結(jié)構(gòu)實施水平方向支撐。以56a#工鋼方式在橋墩頂部進行放置，箱梁底板其實際的施工范圍設(shè)置12.6 型鋼架作為支撐梁，6mm 厚鋼模板。箱梁翼緣板范圍采用工56a 型鋼做為承重梁，現(xiàn)澆支架采用砂筒卸架?？v梁間距依次為1.26、0.16、4×0.20、0.525、8×0.5、0.525、4×0.20、0.16、1.26。

0#段混凝土一次澆筑完畢，澆筑時要兩端平衡澆筑，實施混凝土澆筑時，需要注意不同結(jié)構(gòu)施工位置的先后順序，首先實施底板澆筑，其次為腹板澆筑，最后則是頂板的澆筑處理。

3.1.2 支座安裝

3.1.2.1 安裝支座之前需要進一步詳細檢查墊石的實際標(biāo)高參數(shù)，并保障經(jīng)過檢測墊石其各個頂角的實際高度與預(yù)測差值之間需要小于2mm。

3.1.2.3 支座安裝工藝：在工廠當(dāng)中對于球型支座進行組裝時，需要進行詳細的調(diào)節(jié)，并對其中上部結(jié)構(gòu)以及下座板等實施精準(zhǔn)的調(diào)平處理。支座偏心的實際參數(shù)如表1。

表1 支座縱向預(yù)偏量（mm）

在支座當(dāng)中嵌入混凝土結(jié)構(gòu)，并對支座進行調(diào)平處理，其中的支座以及頂部標(biāo)高等都需要實施調(diào)節(jié)至與設(shè)計標(biāo)高相同的殘花，促使底部以及支承墊石之間能夠形成20 ～30mm空隙，隨后對注漿模板實施安裝。具體如圖2。

圖2 灌漿用模板示意圖

通過對支座中心位置以及其實際標(biāo)高進行全面檢查后，實施灌注時需要應(yīng)用的高強度關(guān)注材料，并且檢測其抗壓強度，需要保證灌漿材料整體壓強高于55MPa。

對整體支護下部以及螺栓孔隙實施注漿填充時，則需要從支付中心開始注漿，隨后檢測注漿范圍，直到全面填充支護底板以及鋼模之間的縫隙，則完成注漿施工。如圖3 所示。

圖3 重力灌漿示意圖

正式實施灌漿作業(yè)前，需要全面檢測漿體體積，避免實施灌漿時由于灌漿量不夠，從而導(dǎo)致中間缺漿，確定最終所需灌漿應(yīng)用到的材料之后，卸除模板，檢測是否存在漏漿現(xiàn)象，如有發(fā)現(xiàn)，則需要及時應(yīng)用泥漿進行填補，從而促使缺口位置獲取充足砂漿以及楔塊，擰緊下座板螺栓并拆除座版系統(tǒng)轉(zhuǎn)換連接螺栓，完成安裝處理后，則需要對支座具體狀況進行全面檢測，并將裸露在外的錨栓以及預(yù)埋板等進行涂裝處理，避免出現(xiàn)銹蝕問題。

在安裝支座的過程當(dāng)中，需要保障其中心線始終與主梁的中心結(jié)構(gòu)位置處于平行狀態(tài)，且檢測其頂面水平標(biāo)高，需要能夠與施工設(shè)計當(dāng)中的相應(yīng)參數(shù)相符，并且使活動支架縱向上下導(dǎo)向塊處于平衡狀態(tài)。

3.2 掛籃安裝

安裝掛籃以前，主桁架要采取千斤頂對拉預(yù)壓。從而消除其非彈性變形和測取其彈性變形值。將主桁架反扣在正式對掛籃進行施工安裝時，則需要應(yīng)用到千斤頂對主桁架實施對拉預(yù)壓處理，進一步解決其彈性變形值問題，其中的主桁架反扣（見圖4）則需要應(yīng)用到液壓千斤頂?shù)攘后w張拉設(shè)備實施對拉處理，從而促使其加載力能夠形成自重1.2 倍的20%、40%、60%、80%、100%、120%等6 個不同的等級實施試驗加載之后，明確實際的測試吊點擾度效果。完成主桁架對拉處理后，則需要應(yīng)用到吊車將掛籃主桁架移裝到滑道上，并在其中預(yù)埋U 型螺栓，促使其形成吊裝整體，利用支架對第一組構(gòu)件進行定位，隨后與第二組構(gòu)件進行橫聯(lián)，進而安裝門架以及吊帶結(jié)構(gòu)，完成主體安裝之后進行模板吊裝處理，隨后對掛籃側(cè)模進行吊裝。

圖4 掛籃主構(gòu)架預(yù)壓安裝布置圖

掛籃安裝好后必須通過試壓消除結(jié)構(gòu)的非彈性變形。本靜載試驗采用液壓油頂反拉，以4#段（單節(jié)最重）的實際重量參數(shù)進一步進行荷載試驗，其中砼結(jié)構(gòu)重力的計算式為59.039m3×2600Kg/m3×10N/Kg=1535.02KN。澆筑砼實際加載力計算為（1535.02+50）×1.2=1902.02KN。采用Φ32精軋鋼作為反拉材料，每側(cè)布置4 個反拉點（編號為1、2、3、4），間距為1.66m、1.92m、1.66m。

3.3 掛籃的走行

完成梁段灌注處理之后，需要檢測混凝土實際強度，保障其能夠達到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計強度之后，按照施工設(shè)計，實施張拉壓漿處理，等待其壓漿強度達到85%，則對掛籃進行移動。

首先需要脫模螺栓抽拔側(cè)模完成，拆除底模位置結(jié)構(gòu)的后端錨桿，僅用螺紋鋼滑吊底膜。其次拆除吊桿并用后滑梁架吊住滑梁，避免拆除滑道錨固，實施檢測。借助于走行驅(qū)動裝置向前移動滑道，最后到達下一灌注點位，檢測滑道是否就位，觀測其直角水平位置，明確滑道距離是否符合實際設(shè)計要求，檢測合格后放松千斤頂，裝配移動掛籃。

借助于走行驅(qū)動裝置移動掛籃，并同時移動底模與側(cè)模直到下一階段。借助于錨桿錨固掛籃與豎向預(yù)應(yīng)力筋，并增加錨固點，隨后安裝側(cè)模吊桿，對后滑梁架進行調(diào)整。調(diào)整模板位置及標(biāo)高。

3.4 邊跨現(xiàn)澆段施工

應(yīng)用到直徑630mm 壁厚10mm 鋼管進行支架搭設(shè)處理，共設(shè)三排，其兩排設(shè)置于承臺上，1 排設(shè)置于土層上，地基處理方法為打設(shè)鋼管樁作為基礎(chǔ)，鋼管入土不小于25m。鋼管間距，縱向間距2.65m、3.85m，橫向間距2m、2x3.75m、2m。橫向分配梁則需要應(yīng)用到雙拼工56a 型鋼結(jié)構(gòu)材料，橋墩位置處采用雙拼工25a 型鋼，縱梁采用工25a 型鋼做承重縱梁，其上設(shè)置100x100mm 橫向方木間距200mm 及15mm厚竹膠板，現(xiàn)澆支架采用砂筒卸架。縱梁間距依次為3x0.9、3x0.3、8x0.6、3x0.3、3x0.9m。翼緣范圍縱梁上方設(shè)扣件式支架，橫向間距900mm,縱距900mm,步距1000mm。

3.5 合龍段施工中的平衡設(shè)計

完成懸臂梁段的澆筑施工處理之后，則需要及時拆除懸臂掛籃，在橋墩T形結(jié)構(gòu)的兩端懸臂處，配備相應(yīng)的預(yù)備承重水箱，對合龍段進行施工處理時，則需要促使T形結(jié)構(gòu)其兩端懸臂都能夠處于相對較為對稱平衡狀態(tài)。正式實施合龍施工前，需要檢測懸臂實際彎矩受力程度，進而設(shè)計平衡時，則需要按照橋墩彎矩平衡狀況，考慮到不同荷載問題：

3.5.1 合龍吊架其自身的結(jié)構(gòu)重量及施工前的混凝土澆筑荷載參數(shù)。

3.5.2 直接作用于懸臂的荷載。

3.5.3 合龍段施工后混凝土實際重量。

通過在預(yù)備承重水箱當(dāng)中加水，促使重量平衡處于均值狀態(tài)，結(jié)合施工設(shè)計在近端與遠端位置結(jié)構(gòu)增設(shè)平衡重噸位。如圖5 所示。

圖5

3.6 掛籃結(jié)構(gòu)計算

工程前支點掛籃結(jié)構(gòu)可看作彈性支撐空間鋼架，為保證施工順利，簡化掛籃結(jié)構(gòu)，需結(jié)合構(gòu)件材質(zhì)與界面尺度，建立單元，各單元組合利用ANSYS軟件計算分析。根據(jù)工程掛籃結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括前橫后、主縱梁、中橫梁、中支點、拱架拱圈等，根據(jù)實際受力情況，對掛籃進行分析。

狀況1：掛籃實施定位，并加以錨固處理，風(fēng)垂直向上錘，張拉力為1300kN，且風(fēng)向速度13.6m/s，計算掛籃變形、受力情況。

狀況2：掛籃實際張拉力為1300kN，混凝土完成1/2 澆筑處理后，尚未凝固，風(fēng)速13.6m/s，計算掛籃變形、受力情況。

狀況3：掛籃混凝土完成1/2 澆筑處理后，未完全凝固，斜拉索張力2480kN, 風(fēng)速為13.6m/s，計算掛籃變形、受力情況。

結(jié)果見表2。

表2 主要構(gòu)件應(yīng)力表

掛籃定位錨固后，采取工況一的方式，整體初張拉狀態(tài)穩(wěn)定。

3.7 變形監(jiān)測

各階段對墩頂開展變形監(jiān)測，結(jié)果可知，施工階段墩頂平均變形-9.25mm，各施工工況下，墩頂變形產(chǎn)生“中巴效應(yīng)”，變形值“擺動”對應(yīng)，符合理論計算。

3.8 節(jié)段應(yīng)力

在橋梁掛籃懸臂澆筑施工針對掛籃懸臂澆筑混凝土展開管控工作時，應(yīng)當(dāng)著重注意節(jié)段部位的實際應(yīng)力，將應(yīng)力變化通過監(jiān)管系統(tǒng)進行實時統(tǒng)計，從根本掌握掛籃懸臂的應(yīng)力狀況。正常頂部應(yīng)力約為1.87MPa，而底部應(yīng)力小于頂部應(yīng)力，并與橋梁掛籃懸臂澆筑施工中的節(jié)段變化規(guī)律相符。

4 結(jié)論

總而言之，掛籃懸臂澆筑施工具有明顯的低成本、效率高、便于控制等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)中。因此，在橋梁施工中應(yīng)用該技術(shù)時，一定要準(zhǔn)確了解具體的施工技術(shù)和操作要點，做好橋梁施工過程中質(zhì)量安全風(fēng)險的監(jiān)控和控制，確保現(xiàn)代橋梁工程后階段施工安全。