橋梁預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工技術(shù)的應(yīng)用

作者簡介：張文超（1995-），女，助理工程師。研究方向?yàn)楣こ坦芾怼?/p>

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.12.043

摘? 要：以某市政橋梁為例，根據(jù)該項(xiàng)目分析預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工技術(shù)要點(diǎn)，明確掛籃形式及結(jié)構(gòu)，結(jié)合通過梁段頂部找平、安裝外模走行梁、檢測走行梁位置等形式確定掛籃移動方式，經(jīng)過模板施工、連續(xù)梁懸臂澆筑、懸澆箱梁施工監(jiān)測、預(yù)應(yīng)力施工、孔道壓漿和封錨及卸下吊籃等工序，在施工期間合理運(yùn)用具體的控制措施，包括基礎(chǔ)沉降控制、混凝土質(zhì)量控制、腹板斜裂縫控制、支座預(yù)偏量控制和節(jié)段傾角控制。結(jié)果表明，通過規(guī)范施工流程，合理應(yīng)用施工控制措施，可以提高預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工水平，優(yōu)化橋梁建設(shè)品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；預(yù)應(yīng)力技術(shù)；現(xiàn)澆梁掛籃懸臂；施工工藝；控制措施

中圖分類號：U445.4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）12-0185-04

Abstract： Taking a municipal bridge as an example， the main technical points of hanging basket cantilever construction of prestressed cast-in-place box girder are analyzed according to this project， and the form and structure of hanging basket are defined. Based on leveling at the top of the beam section， installing external formwork walking beam， detecting the position of walking beam and other forms to determine the hanging basket movement mode， through formwork construction， continuous beam cantilever pouring， cantilever casting box beam construction monitoring， prestress construction， channel grouting and anchoring， unloading hanging basket and other processes. Reasonable use of specific control measures during construction， including foundation settlement control， concrete quality control， web oblique crack control， bearing pre-offset control， segment inclination control. The results show that by standardizing the construction process and reasonably applying the construction control measures， the construction level of hanging basket cantilever of prestressed cast-in-place box girder can be improved and the quality of bridge construction can be optimized.

Keywords： bridge engineering; prestress technology; cast-in-place beam hanging basket cantilever; construction technology; control measure

現(xiàn)階段，現(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工技術(shù)在市政橋梁工程中應(yīng)用廣泛，該技術(shù)的應(yīng)用不僅更好地保障了市政橋梁工程施工質(zhì)量，還最大限度降低了施工作業(yè)對自然生態(tài)環(huán)境的不良影響。但該技術(shù)具體施工過程涉及內(nèi)容多且復(fù)雜，各環(huán)節(jié)間存在非常緊密的關(guān)聯(lián)，只有做好各環(huán)節(jié)間的無縫銜接，才能促使整個(gè)施工過程的有序推進(jìn)。

1? 工程概況

某橋梁工程的左幅長達(dá)1 013.827 m，右幅長達(dá)1 014.174 m，橋面雙幅總寬為2 m×15.18 m。橋梁結(jié)構(gòu)型式為變截面大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。在主橋的建設(shè)過程中，每一根主梁都采用了單箱單室箱梁的形式，并且在其頂部設(shè)置了2%的單向坡度。由于橋型復(fù)雜且跨度較大，在梁段拼裝時(shí)對鋼束進(jìn)行了預(yù)壓處理。箱梁頂板、底板的寬度分別為1 518 cm和750 cm，考慮施工安全、質(zhì)量、效率多重要求，項(xiàng)目采用掛籃懸臂法。

2? 預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1? 掛籃形式及結(jié)構(gòu)

三角掛籃是諸多掛籃型式中應(yīng)用較為廣泛的一種，其承載力強(qiáng)，有著十分穩(wěn)定可靠的性能，并且便于施工。三角掛籃由多個(gè)部分共同組成，比如模板系統(tǒng)、后錨行走系統(tǒng)、主梁承重系統(tǒng)和底板及懸吊系統(tǒng)等，各個(gè)部門有機(jī)組合最終形成了一個(gè)完整的一體化結(jié)構(gòu)。掛籃結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2? 掛籃移動

工作人員在澆筑完一段混凝土結(jié)構(gòu)并且進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉后需要根據(jù)施工方案按照軌道進(jìn)行吊籃的移動，直到下一個(gè)施工點(diǎn)位才能繼續(xù)使用，并按此程序有序推進(jìn)各梁段施工。吊籃移動的要點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

1）進(jìn)行梁段頂部找平，對軌道具體布置位置進(jìn)行精確測量，在指定位置安裝牢固軌道和墊枕，之后通過脫模配合完成倒鏈滑車工作，移動底模直到達(dá)到外模走形梁位置，之后借助千斤頂?shù)臓恳饔脦酉嚓P(guān)裝置向下一個(gè)施工點(diǎn)位移動，其中主要包括掛籃、底模架和外模，最后再次到軌道上錨固，確認(rèn)穩(wěn)定后可以繼續(xù)施工。

圖1? 掛籃結(jié)構(gòu)

2）先穩(wěn)定牢固地安裝外模走行梁，然后將前一段梁上的后吊架松開，移動到預(yù)留孔道后安裝牢固，再將另一吊架松開，通過此種方式循環(huán)往復(fù)進(jìn)行吊架移動。

3）在檢測了走行梁的位置后，如果檢測結(jié)果準(zhǔn)確無誤，則需要對外模和底模的標(biāo)高進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，以保證兩者都滿足規(guī)定的要求。

4）吊籃主桁架的尾端裝有一組滾輪，借助該滾輪，吊籃便可在預(yù)先設(shè)置好的鋼軌上自由滑動。由于四氟板有一定的強(qiáng)度與剛性，所以可避免因材料自身缺陷而引起的結(jié)構(gòu)變形；在桁架支座和滑道橫梁之間，放置了一塊高強(qiáng)度且表面光潔的四氟滑板，可以有效減少吊籃行走時(shí)的摩擦力，使吊籃運(yùn)行更加順暢。圖2所示為已安裝的四氟滑板。

圖2? 四氟滑板安裝

5）在滑軌梁上穩(wěn)定地安裝主桁架前段，在移動掛籃過程中可以借助手提式葫蘆對掛籃后錨桿、桁架尾部進(jìn)行靈活的調(diào)整，確保掛籃處于穩(wěn)定狀態(tài)。

6）工作人員在下放底籃時(shí)可以借助千斤頂進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)下放作業(yè)的平衡；合理設(shè)置臨時(shí)支撐裝置，確保設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。采用鋼纖維混凝土制作箱梁時(shí)，其表面應(yīng)進(jìn)行打磨處理，以保證平整度和密實(shí)性。為確保掛籃使用壽命的延長，使用中不會引發(fā)任何異常情況，軌道必須呈現(xiàn)出平整、穩(wěn)定、堅(jiān)固的特性，防止由于牽引力不足導(dǎo)致掛籃偏位或脫軌等事故。

2.3? 模板施工

預(yù)壓階段主要是消除非彈性變形，按照測量結(jié)果做好上拱度預(yù)留并做好底模板標(biāo)高確定。施工時(shí)可在現(xiàn)場將內(nèi)、外兩側(cè)模板與底架之間用千斤頂頂緊或采用鋼絞線拉緊固定。在考慮底模板的實(shí)際情況后，我們需要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便更好地適應(yīng)外側(cè)模和內(nèi)模的變化。通過合理地設(shè)置頂升裝置、頂推系統(tǒng)等輔助設(shè)備，使整個(gè)結(jié)構(gòu)體系能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)定高度，確保施工質(zhì)量和安全（圖3）。以下是各部分安裝作業(yè)的要點(diǎn)，包括如下內(nèi)容：①底模。將底模的邊線與標(biāo)準(zhǔn)斷面相對應(yīng)，以此判斷是否需要調(diào)整或重新計(jì)算基礎(chǔ)底面高程。針對安裝時(shí)的參考標(biāo)準(zhǔn)，工作人員需測量底模的邊緣輪廓，為確保底模邊線測放的準(zhǔn)確性不受外部因素的干擾，建議多次復(fù)核。②外模。對于不同類型的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采用相應(yīng)形式的外模以適應(yīng)其施工要求。為了最大程度地減少側(cè)模的安裝偏差，必須在立模過程中加強(qiáng)對中線的檢測和調(diào)整，并進(jìn)行多次校核。③內(nèi)模。為加快施工進(jìn)度，可采用鋼支護(hù)作為臨時(shí)支座，同時(shí)設(shè)置一定數(shù)量的水平千斤頂，保證結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。安裝底板及腹板兩側(cè)鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋后，做好內(nèi)?？蚣芗颁撃０惭b。在澆注混凝土?xí)r要注意邊澆筑邊振搗處理，需留出1.5 m左右的空隙作為振搗點(diǎn)位；底部混凝土澆注后封堵，之后繼續(xù)澆注余下部分。④端模。端模安放好后，用拉桿型槽鋼提升其穩(wěn)定性。在對模板質(zhì)量進(jìn)行檢查的時(shí)候，一定要對板間錯(cuò)臺量、順直度等因素進(jìn)行全面考慮，并遵循檢驗(yàn)原則做好施工質(zhì)量的檢驗(yàn)。

2.4? 連續(xù)梁懸臂澆筑

首先，充分做好準(zhǔn)備工作。在完成掛籃第一次吊裝安裝后借助錨固系統(tǒng)在墩頂現(xiàn)澆梁段上進(jìn)一步固定掛籃，通過承重試驗(yàn)、加載預(yù)壓試驗(yàn)對其承載能力進(jìn)行分析，并對其非彈性變形情況進(jìn)行查驗(yàn)，從而保證掛籃的承載能力和穩(wěn)定性可以達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)要求。其次，合理設(shè)置預(yù)壓測點(diǎn)。在吊籃前上部橫梁和后錨上分別設(shè)置了測點(diǎn)，以滿足主桁架對預(yù)壓力測點(diǎn)的需要。基于對底籃背板及前桁架預(yù)加載的分析，為了進(jìn)一步研究，在底籃背板及后桁架的2個(gè)腹板上分別設(shè)了觀察點(diǎn)，如圖4所示。

圖3? 模板施工

圖4? 連續(xù)梁懸臂澆筑

2.5? 懸澆箱梁施工監(jiān)測

1）做好結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。技術(shù)人員結(jié)合施工方案、相關(guān)基本參數(shù)分析箱梁結(jié)構(gòu)安裝過程，本研究側(cè)重于結(jié)構(gòu)形態(tài)變化的深層次分析、基底反力和彎矩的分布規(guī)律，內(nèi)力的變化特征等。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了預(yù)彎計(jì)算與分析，以確定其豎向高度。

2）箱梁施工預(yù)拱度。在箱梁的施工過程中，預(yù)拱度會受到多種因素的影響，包括箱梁的自重、掛籃的變形、施工荷載、預(yù)施應(yīng)力的大小和溫度的變化等。這些因素均會使梁體出現(xiàn)一定程度上的位移，從而導(dǎo)致梁體內(nèi)彎沉和頂?shù)装鍙澗匕l(fā)生變化。橋梁的成橋質(zhì)量直接受到彎沉量控制的影響，因此必須對彎沉量進(jìn)行精確計(jì)算，并實(shí)施嚴(yán)格的管控措施。根據(jù)實(shí)地測量結(jié)果，對預(yù)拱尺寸進(jìn)行了合理的調(diào)整，以確保設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)符合要求。同時(shí)也應(yīng)注意由于各種原因引起的梁段間縱向間距過大，使橋面標(biāo)高與實(shí)際值出現(xiàn)較大偏差，從而造成結(jié)構(gòu)受力和線形發(fā)生變化。若不對多跨度橋梁橋的縱向坡度采取適宜的措施，其縱坡效應(yīng)將會顯著增強(qiáng)。

3）預(yù)拱調(diào)節(jié)。結(jié)合反饋結(jié)果明確橋梁高程情況，驗(yàn)證理論計(jì)算的準(zhǔn)確性并且合理地進(jìn)行方案的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)拱的預(yù)測和調(diào)整。通過對實(shí)際工程中出現(xiàn)問題的處理，得出合理的解決方案。檢測人員通過動態(tài)監(jiān)測的方式得到準(zhǔn)確的結(jié)果，為技術(shù)人員進(jìn)行理論計(jì)算和分析方法提供支持。

2.6? 預(yù)應(yīng)力施工

1）張拉時(shí)間：開展為期至少7 d的混凝土養(yǎng)護(hù)，檢測其強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后進(jìn)行張拉。

2）張拉原則：張拉順序?yàn)橄雀拱迨?、后頂板束，對稱推進(jìn)。

3）張拉程序：0→0.1σcon（持荷5 min，畫標(biāo)線）→1.00σcon（持荷5 min，測伸長量）→錨固。

4）張拉方法：為了取得最佳效果，采用兩端張拉方法，盡量實(shí)現(xiàn)同步推進(jìn)；重點(diǎn)控制張拉應(yīng)力，通過對伸長量的檢查，使實(shí)測伸長量與理論值誤差在±6%以內(nèi)，否則就達(dá)不到要求，必須找出原因并采取相應(yīng)措施。在張拉過程中，應(yīng)及時(shí)獲得有關(guān)數(shù)據(jù)。

2.7? 孔道壓漿和封錨

孔道壓漿施工時(shí)，采用真空壓漿工藝，施工前先用真空泵抽空孔道內(nèi)的空氣，直至其真空度大于80%，才能滿足壓漿施工要求。利用壓漿設(shè)備，在工作壓力大于0.7 MPa的情況下，通過壓漿的推壓，使?jié){液準(zhǔn)確地進(jìn)入孔道，達(dá)到充填目的。

在鉆孔壓漿完成后，仔細(xì)檢查剩余鋼絞線，將剩余鋼絞線截去并徹底清除，然后用無收縮水泥砂漿封錨，使錨桿、夾片及暴露在外的鋼絞線得到有效包裹，達(dá)到有效保護(hù)的目的。

2.8? 卸下吊籃

逐一拆卸構(gòu)件并分類堆放，以避免在現(xiàn)場隨意堆放。在實(shí)施拆除作業(yè)前，必須對起重機(jī)械及有關(guān)設(shè)備進(jìn)行徹底檢查，確保不會給作業(yè)帶來風(fēng)險(xiǎn)隱患；在施工過程中，必須保證兩端同時(shí)推進(jìn)，并由專門人員在場指導(dǎo)，確保施工安全；同時(shí)，還要加強(qiáng)施工現(xiàn)場的管理，保證施工的安全和有序。拆除后的模板等材料要進(jìn)行修整和清理，以篩選出有再利用價(jià)值的部分，并對其妥善保存，以保證其在后續(xù)施工過程中可以持續(xù)使用，從而達(dá)到資源集約化的施工效果。

3? 預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工控制措施

3.1? 基礎(chǔ)沉降控制

掛籃懸臂施工初期，橋梁處于靜定結(jié)構(gòu)狀態(tài)，雖然基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定的沉降量，但橋梁結(jié)構(gòu)不會額外形成附加內(nèi)力，整體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。然而，隨著施工進(jìn)度推進(jìn)，當(dāng)橋梁上部結(jié)構(gòu)施工完畢后，樁頂荷載量明顯增加，受到自身荷載作用影響，出現(xiàn)壓縮變形現(xiàn)象，帶動周圍土體變形，最終在懸臂施工期間導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)沉降，唯有在橋梁合龍完畢后，才能把橋梁體系重新恢復(fù)成超靜定結(jié)構(gòu)。為解決這一問題，保證中跨合龍質(zhì)量，需要同步開展基礎(chǔ)沉降監(jiān)測作業(yè)，在各塊頂板橋面中心部位布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，定期采集分析觀測數(shù)據(jù)來了解基礎(chǔ)沉降情況，提前增加橋梁基礎(chǔ)高程值來抵消基礎(chǔ)沉降量，保持橋面線形流暢。如果施工期間的基礎(chǔ)沉降量超標(biāo)，則暫?，F(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工作業(yè)，確定基礎(chǔ)沉降超標(biāo)原因，采取補(bǔ)設(shè)支護(hù)樁、基礎(chǔ)加固補(bǔ)強(qiáng)等解決措施，再繼續(xù)開展掛籃懸臂施工作業(yè)。

3.2? 混凝土質(zhì)量控制

為保證現(xiàn)澆箱梁施工質(zhì)量，工作人員要充分考慮混凝土材料、初凝時(shí)間、坍落度等參數(shù)，通常初凝時(shí)間在8～18 h。水泥與水反應(yīng)會引起水化產(chǎn)物膨脹，凝結(jié)速率加快等一系列問題，必須采取必要的措施，以確?；炷翉?qiáng)度滿足一定的要求。在混凝土質(zhì)量管理過程中，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格，要及時(shí)采取相應(yīng)的措施，保證攪拌均勻，并及時(shí)調(diào)整。在混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)注意有無裂縫，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。澆注完畢后，應(yīng)及時(shí)清除表面殘存的水份，以避免混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂縫及其他問題。在實(shí)際施工過程中，為保證泵口與軟管間的充分銜接，建議采用倒灌形式，采用左、右交合法，以保證路面的正常性能。振搗混凝土過程中要注意振搗棒垂直快速插入到混凝土結(jié)構(gòu)中，針對較大配筋的部位可以將振搗棒適當(dāng)傾斜，通常振搗半徑在40 cm左右。當(dāng)振動結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)停止振動。為防止混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，需在上層混凝土振搗完畢后，在下層混凝土未硬化前插入振搗棒，以確定振搗深度。為防止路面因震動而開裂，整條路必須平整。

3.3? 腹板斜裂縫控制

橋梁懸臂施工期間，腹板部位開裂概率較高，時(shí)常出現(xiàn)腹板斜裂縫問題，裂縫沿預(yù)應(yīng)力管道走向發(fā)育，并在表面因長期浸泡而出現(xiàn)水漬。這一問題的根源在于，受到錨具因素影響，錯(cuò)誤選用螺帽錨固件作為錨具，千斤頂放松期間會損失一定程度的預(yù)應(yīng)力，所布置精軋螺紋鋼筋等豎向預(yù)應(yīng)力筋在張拉期間的實(shí)際預(yù)應(yīng)力并未達(dá)到施工方案規(guī)定的張拉控制應(yīng)力，僅達(dá)到95%～98%水準(zhǔn)。為解決此項(xiàng)問題，預(yù)防腹板斜裂縫問題再次出現(xiàn)，施工人員需要更換預(yù)應(yīng)力筋和豎向預(yù)應(yīng)力錨具。正常情況下，使用鋼絞線替代粗螺紋鋼筋作為預(yù)應(yīng)力筋；使用低回縮二次張拉錨具來替代原有的螺栓錨固。

3.4? 支座預(yù)偏量控制

在大跨度橋梁工程，現(xiàn)澆箱梁混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)收縮徐變現(xiàn)象，加上受到溫度等作用力影響，產(chǎn)生縱向位移量，縱向位移程度超標(biāo)會對橋梁結(jié)構(gòu)完整性造成破壞。對此，額外采取支座預(yù)偏量控制措施，在橋墩活動支座上板和理論中心線的間隔部位設(shè)置支座，預(yù)先測算箱梁收縮徐變量，結(jié)合橋梁合龍溫度來確定各處橋墩活動支座的偏移量。最后，以計(jì)算結(jié)果為施工依據(jù)，根據(jù)活動支座預(yù)偏量，在支座安裝期間，按照相反方向把活動支座偏移一段距離，反方向偏移量和支座預(yù)測偏移量保持一致。

3.5? 節(jié)段傾角控制

懸臂澆筑期間，在荷載作用下，掛籃偶爾出現(xiàn)變形現(xiàn)象，繼續(xù)使用變形掛籃時(shí)，后續(xù)現(xiàn)澆混凝土箱梁節(jié)段有可能出現(xiàn)變形問題，產(chǎn)生較大誤差。問題根源在于，預(yù)壓步驟荷載分布情況和箱梁澆筑結(jié)束后掛籃上重量分布情況不一致，橋梁掛籃底模沒有到達(dá)水平狀態(tài)便開展預(yù)壓作業(yè)。在現(xiàn)場施工期間，各段箱梁澆筑完畢后重新調(diào)整掛籃，及時(shí)更換變形掛籃，確定掛籃底模完全調(diào)整為水平狀態(tài)后，再開展掛籃預(yù)壓作業(yè)。

4? 結(jié)束語

大跨徑橋梁作為一種特殊的結(jié)構(gòu)工程，其具備高度的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性，受力復(fù)雜且存在較多不確定性因素。橋梁工程的質(zhì)量可能會受到施工中多種因素的影響，在整個(gè)施工環(huán)節(jié)，必須做好每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的管理工作，保證各個(gè)工序之間協(xié)調(diào)配合，避免由于各道工序不同步而造成橋梁結(jié)構(gòu)變形或裂縫現(xiàn)象。在懸臂節(jié)段箱梁掛籃的施工過程中，需要加強(qiáng)對施工細(xì)節(jié)的掌控。

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