預應力連續箱梁掛籃施工技術應用與研究

中圖分類號：TV52

前言：目前橋梁施工中采用掛籃施工預應力連續箱梁愈來愈多，它可以在不影響通航、通車的前提下實現橋梁對河流、公路、鐵路的跨越，優質、高速地完成橋梁的上部結構施工。適用于大跨徑的預應力混凝土懸臂梁橋、連續梁橋、T型剛構橋、連續剛構橋等結構。

掌握該項施工技術對我局拓展非水電建筑市場具有積極意義；本文以太（原）—澳（門）高速公路廣東順德至中山段，雞洲高架橋主橋預應力連續箱梁施工實踐為基礎，對掛籃施工技術進行引進、消化、吸收。

一.工程概況

雞洲河高架橋主橋位于佛山市順德區倫教鎮，全長335米，橋面寬33.5m，其中左幅：43+4×64+36m，右幅：36+4×64+43m。起點樁號左幅為K25+213，右幅K25+193，終點樁號左幅為K25+548，右幅為K25+528，橋墩中心線與路線交角為90°，承臺與水流方向一致，與路線的右夾角為147.8°。上部采用預應力混凝土連續箱梁，為左右幅分離式單箱單室斷面。主橋箱梁根部梁高采用3.5m，跨中梁高采用2.0m，中間梁高按1.75次拋物線變化；根部底板厚75cm，跨中底板厚28cm，中間梁高按1.75次拋物線變化；腹板除在0號塊及端部加厚外，其余部分為70、55cm兩種厚度，頂板厚度除在0號塊及端部加厚外余均為30cm。箱梁頂板與橋面橫坡一致，底板水平，各腹板保持鉛直，為縱、橫、豎三向預應力混凝土結構。左、右幅各設5個單“T”（主墩），每個單“T”中間為0號塊（長8m），前后對稱設1～7號塊（長度為3.5m、4m）

一個單“T”示意圖

二.工藝原理

掛籃施工無須建立落地支架，無須大型起重與運輸機具，主要設備是一對能行走的掛籃。掛籃可在已經張拉錨固的整體梁段上移動，綁扎鋼筋，立模、澆筑混凝土、預應力張拉、壓漿都在掛籃上進行。完成一個梁段施工后，掛籃對稱向前各移動一個梁段，進行下一對梁段施工，如此循序漸進，直至懸臂梁段澆筑完成。

在0號梁段上拼裝后的一對掛籃

移動中的一個掛籃

建成通車的雞洲河高架橋主橋

三.工藝流程及操作要點

（1）掛籃的主要構造

掛籃形式主要有三角形、菱形、梁式三種，雞洲高架橋主橋跨度僅64M，且箱梁根部高3m，跨中高2m，最大梁段混凝土約46.86m3，127T；通過經濟比較選擇采用重量較輕、用材較省的三角形掛籃，行走方式為無平衡重行走。

本掛籃由以下幾部分組成：主桁承重系統；模板系統；吊錨桿系統；行走系統。其主要結構特點如下：

1、主梁承重系統

掛籃承重系統為三角形承重架，每個掛籃順橋方向由2片承重架組成。相互之間與型鋼聯結在一起，形成整體。設計時使荷載作用于節點外，從而減小主縱梁的彎曲，達到減小梁的截面積，減輕掛籃的自重。桿件的計算采用容許應力法，桿件變形及承重架整體變形控制在15mm以內。

2、吊錨桿系統

掛籃吊錨桿采用高強度φ32精軋螺紋鋼筋加工而成。后錨桿安裝時，用千斤頂對其施加一定的預緊力，以保證梁段接縫的平順。由于前吊桿在前節點受力后產生的撓度會使吊桿出現?=0.135°的轉角，從而引起吊桿的彎折，為減小吊桿、掛籃系統存在的安全隱患，前后吊桿與前后橫吊梁設計成螺桿與吊耳相結合的連接器組合結構，吊耳通過銷接而成。

施工過程中，要求吊錨桿均不能遇火及電焊，受撞擊，以免其發生脆斷。

為方便模板調整，在前后橫梁各設兩根φ32精軋螺紋鋼筋，用于調模板，而在砼澆注時要讓吊帶受力，這樣即利用φ32精軋螺紋鋼筋的方便靈活的優點，又克服了其穩定性較差及變形較大的弱點。

3、模板系統

（1）外模：采用面板為5mm厚的大面鋼模。定尺加工，橫楞采用[8，間距40cm。豎楞采用2[10，間距125cm。拉桿系用φ25圓鋼筋，每根橫楞采用3根拉桿，后錨拉桿錨固于上一梁段前排拉桿預留出的拉桿孔上，抵抗砼澆注過程的前推力，及保證模板與上一段砼接縫緊密，保證外觀質量。前排拉桿布于梁端后30cm處。在腹板最高時每一腹板也只有4排12根拉桿，腹板最矮時只有兩排8根拉桿。這樣即做到了外觀美觀，又加快了施工進度。

（2）內模：采用5㎜厚鋼板直接鋪設在外型尺寸與箱梁內腔尺寸一致的鋼桁架上，施工時依靠內滑移梁及前后懸吊系統將模板與上一段砼接縫緊密。

（3）底模：面板為5mm厚的大面鋼模采用螺栓拼接成與箱梁底板面積一樣大小整體大模，并用13根間距35㎝[10固定。

4、行走系統

本掛籃采用主桁及模板系統同時前移。主桁架通過前后支座及安全裝置錨固在軌道梁上。

行走時只需兩臺10T手拉鏈條葫蘆，牽引主行枷架即可完成掛籃的前移。實際施工時掛籃前移一段只需用時6～8小時即可完成。

（2）掛籃的拼裝

在各主墩0#塊澆筑完成并張拉壓漿后，即可在0#塊梁面拼裝施工掛籃，拼裝時應按照試拼時構件相應位置，依據所做標記對號入座。如果0#塊長度較短也可將0#～1#塊同時施工以保證有足夠長的安裝位置。

其拼裝的一般程序為：軌道處找平及鋪設鋼枕→鋪設滑軌→安放前后支座→吊裝主桁架→安裝主才桁架間的連結系→后錨及前支座固定→安裝前上橫梁→安裝后吊帶→安裝底模架及底模板→安裝內模走行裝置→安裝外側模→調整立模標高。現分述如下：

1、軌道處找平及鋪設鋼枕

由于混凝土面較為粗糙，待0#塊施工張拉完成后，應用1：2水泥砂漿對梁頂面鋪枕部位進行找平處理。另外，由于橋面一般具有一定的橫坡，外側軌道處的橋面低于內側軌道。為保證軌道平面高度一致，應在低側軌道處加墊由[14槽鋼焊制的方鋼管；兩方鋼管之間放置2根于方鋼管同樣大小的枕木。于走行軌道范圍內鋪設鋼枕。鑒于掛籃支點處在澆筑混凝土時承受很大的支反力，故此處墊梁應加密（不少于3根）。

2、鋪設滑軌

滑軌系采用長1～1.5m的2Ⅰ36加工成\"II\"字的型鋼，型鋼上下表面設有橢圓孔，孔間距與箱梁豎向預應力相同。

在0#塊施工預應力張拉完成后，從0#塊中心向兩側安裝。軌道穿入豎向預應力筋，找平軌道頂面，量測滑軌中心無誤后，應用結構中的豎向精軋螺紋及螺母將軌道鎖定。

3、安裝主桁架

主桁架分片吊裝，放至前后支座上，并旋緊連結螺栓，為防止傾倒，用腳手架和鋼絲繩臨時固定。按上述方法再吊裝另一片主桁架。

4、安裝主桁架間的連結系

采用吊車安裝主桁架之間的連結系。

5、后錨及前支座固定

用長螺桿（φL32精軋螺紋鋼）和扁擔梁將主桁架后端錨固在已成梁段上，將主桁架下弦桿與軌道固定。

6、安裝前上橫梁

前上橫梁吊裝前，在主桁架前端先安放作業平臺，以便站人作業，作業平臺應設防護欄桿。前上橫梁上的4根φL32精軋螺紋鋼吊帶、上下墊板，可一起組裝好后，整體起吊安裝。

7、安裝后吊帶

在0#塊梁段底板預留孔內，安裝后吊帶，先安放鋼墊塊，千斤頂和上墊梁，后吊帶從底板穿出，以便與底模架連接。

8、安裝底模架及底模板

底模架吊裝前，應拆除0#塊梁段底部的部分支架，以便底模架后部能吊在0#塊箱梁底部，前端與前吊帶用銷子連接，如起重能力不足可先吊裝底模架，然后再鋪裝底模板。

9、安裝內模架走行裝置

吊裝內模架走行梁，并安裝好后吊桿，前端采用鋼繩和倒鏈臨時固定，最后用φL32精軋螺紋鋼固定。

10、安裝外側模

掛籃所用外側模首先用于0#塊梁段施工，在上述拼裝程序之前，應將外模走行梁先放至外模豎框架上，后端插入后吊架上（O#塊頂板上預留孔，先把后吊架安放好）。兩走行梁前端用倒鏈和鍋絲繩吊在前上橫梁上。

用倒鏈將外側模移至1#塊位置，在0#塊中部兩側安裝外側模走行梁后吊架，每個后吊點應預留兩個孔，間距約為15cm。

11、調整立模標高

根據掛籃預壓測出的掛籃彈性及非彈性變形值，再加上設計立模標高值，作為1#塊的立模標高。

（3）掛籃加載預壓

掛籃在出廠時已進行模擬壓重試驗，試驗結果表明：掛籃的加工、安裝質量以及彈性、非彈性變形值均滿足設計要求，在施工現場拼裝后還應進行預壓工作，以消除非彈性變形值，并測得彈性變形值，為各塊段箱梁立模拋高量提供依據。

為保證掛籃承載能力滿足使用要求，并有一定的安全儲備，荷載擬至最大塊體重量的1.2倍。掛籃的預壓采用堆載法加壓，每級加載前后都要對設置的觀測點進行觀測，并及時繪制荷載與沉降量關系曲線圖，在加載完成后每12小時測試一次直至48小時的累計沉降量不大于2mm方可卸載，卸載后，按則得的沉降量及設計標高，重新調整模板標高。

（4）掛籃懸澆施工

（1）施工工藝流程

掛籃在每個塊段施工程序為：底模及外模調整就位→測量監控進行精調底模、外側模→綁扎底板第一層鋼筋、安放底板預應力管道（如有）→綁扎底板第二層鋼筋、齒板鋼筋→綁扎腹板鋼筋→安放腹板豎向預應力筋→內模前移，調整就位→綁扎頂板第一層鋼筋、安放頂板預應力管道和各種預埋件、預埋孔→綁扎頂板第二層鋼筋→混凝土澆筑→養生、待強及預應力鋼絞線穿束→預應力鋼束張拉、壓漿→前移掛籃。

（2）掛籃的前移

待1#塊梁段施工完畢，掛籃即可行走，施工2#塊梁段。按照設計圖紙要求，每梁段混凝土強度達到設計強度的100%，且待強7天，可進行預應力張拉，當三向預應力張拉完畢后，即可前移掛籃。

（3）鋼筋施工

掛籃前移就位并調整好立模標高后，開始進行綁扎鋼筋及安裝預應力管道。鋼筋綁扎的順序按照底板、腹板、頂板的順序進行。

（4）箱梁混凝土工程

懸澆塊段混凝土采取一次連續澆筑完成，澆筑順序按照底板→腹板→頂板及翼板，當箱梁懸臂較短時，采用汽車天泵輸送入模；當箱梁懸臂較長，汽車天泵無法作業時，采用臥式輸送泵泵送。

其施工要點如下：

1、采用臥式輸送泵泵送時，為保證兩懸臂端平衡澆筑，在梁頂0#塊位置采用\"閥門式三通管\"，以控制澆筑過程中的最大偏差不超過設計允許值（即該梁段自重的30%）。

2、當采用臥式混凝土輸送泵混凝土時，為減少混凝土水分損失，泵管用麻袋包裹，在高溫季節灑水降溫，混凝土攪拌車包裹土工布沖水降溫。

3、箱梁腹板混凝土的澆筑必須對稱、同步進行，以避免模板因受載不均產生偏斜。懸澆各塊體的混凝土必須控制在混凝土初凝之前澆筑結束，以防掛籃變形產生裂縫。

（5）預應力工程

①預應力管道安裝

波紋管安裝應嚴格符合設計圖紙的標準位置，并且固定牢固，錨墊板安裝時，按圖紙準確就位，且錨具墊板與鋼束軸線垂直，墊板孔中心與管道中心一致。

②穿束方法

對于長度≤10m的縱向鋼絞線束，采用人工逐根穿入鋼絞線；對于長度>10m的縱向鋼絞線束，將所有鋼絞線編束采用卷揚機牽引整束穿入管道。

③張拉施工

張拉順序為：先縱向、后豎向、橫向，一定要對稱張拉。

④封錨施工

鋼絞線束張拉完成后，考慮預留10cm封錨長度，使用砂輪切割機半多余鋼絞線切除，采用高標號砂漿封錨。

⑤管道壓漿施工

箱梁縱向分為頂板束、腹板束、底板束，孔道較長且為曲線，壓漿前需計算出每束孔道兩端點與其最高點的相對高度，根據不同情況采取不同的壓漿方式。

（6）懸澆箱梁的撓度控制

懸澆施工梁體由于受自重、溫度、外荷載等因素影響會產生撓度，砼自身的收縮、徐變等因素也會使箱梁的標高發生變化，這種變化隨著跨度的加大而增加。為了使成橋后的橋面線型達到或接近設計曲線，必須在懸臂澆注時進行標高控制，在施工中對已澆注或準備澆注的箱梁各工序進行撓度、溫度等觀察，并以此隨時調整懸澆注段的立模標高。

立模標高控制值=箱梁頂面設計標高+設計施工預拱度+掛籃自重及澆注砼后的變形值+日照溫差修正值。

根據懸澆箱梁的施工特點，進行以下六大工況的撓度觀測：

a、掛籃移動前

b、掛籃移動后

c、混凝土澆筑前（提供立模標高）

d、混凝土澆筑后

e、預應力張拉前

f、預應力張拉后（線控單位進行溫度和應力測試）

以上六種工況的測量，除對正在施工的塊段外，同時對已完成的所有塊段均要進行觀測，以得到箱梁節段累計實際變形。工況觀測均安排在上午8點之前完成，以消除箱梁上下截面溫差的影響。

箱梁撓度控制

撓度控制主要包括理論計算、確定立模標高、高程監測及高程糾偏等幾個方面。

a、設計預拱度是理論計算的主要內容，

b、掛籃底模標高確定

c、高程監測和高程糾編的大部分工作是現場實際資料的采集，d、箱梁高程的另一個影響因素是主墩基礎的沉降情況。

（5）施工注意事項：

1、箱梁墩頂0號塊的施工方法，是采用在主墩上設置臨時鋼牛腿支架，還是在墩旁設鋼管樁支架澆筑施工，要根據承臺的平面尺寸、承臺與橋梁縱向夾角、地質條件以及主墩的高度等因素綜合考慮來決定。

2、施工材料垂直運輸方案的確定，水中墩且承臺尺寸較大時，盡可能采用塔機方案，邊墩由于場地條件較好，盡可能采取靈活方便的汽車吊方案；混凝土的垂直輸送，為盡可能避免堵管、混凝土塌落度失控，宜選擇汽車天泵方案。

3、箱梁墩頂0號塊件體積較大，混凝土澆筑可一次完成或二次完成，當采取二次完成時，第一次應澆筑至腹板頂，并在第二次澆筑時在靠近腹板的頂板和翼板內，沿垂直方向增設2～3層水平布置的防裂鋼筋網。

4、箱梁澆筑過程中，應嚴格控制箱梁線型，使之符合設計要求。各懸澆單“T”懸澆完成后，相鄰兩懸臂端的相對豎向標高差不應大于20mm，軸線偏差不大于10mm。相鄰兩個單“T”在最后1～2個號塊也可采用瞄準法進行箱梁的線性控制。

5、合攏段采用勁性骨架合攏，視實際控制情況在懸臂端加壓水箱，在一天中氣溫最低時，在盡可能短的時間內，采用平衡施工法澆筑合攏段混凝土。

四.施工組織：

1、人員配備：鋼筋工、支模工、張拉壓漿工、電工、電焊工、起重工、普工以及現場施工員、技術員、質檢員、安全員等配備齊全，且要求是具有豐富施工經驗的熟練人員；特殊工種人員是經過法定機構考試合格的持證上崗人員。

2、施工前組織技術人員、現場施工員認真學習圖紙，掌握設計要求，對關鍵工序、重點部位的施工方法、步驟進行專題研討。

3、對所有參建人員進行詳細的技術交底。

4、按2～3個單T組建一個架子隊，每個架子隊按工種或工序組建工班，按流水節拍方法組織現場施工。每單T約需15～20人。具體工序安排時間如下圖：

六.結束語

1、雞洲河高架橋主橋預應力連續箱梁掛籃施工，是我們第一次組織該類型橋梁施工，通過施工實踐，我們掌握了掛籃施工從掛籃設計、安裝到各工序的施工組織與現場控制，實現了引進、消化吸收、掌握的目標。

2、太（原）—澳（門）高速公路廣東順德至中山段，共設計預應力連續箱梁橋梁6座，雞洲河高架橋主橋是唯一沒有發現箱梁梁體有裂縫的橋梁。

3、隨著掛籃施工技術的發展，目前，掛籃的設計又有進一步的改進，通過加長橫梁的方式，將掛籃的外側懸吊吊桿移到箱梁翼板以外，這樣一來不僅可以減少在箱梁上的預留空洞，避免移籃時掛籃的外側懸吊吊桿的移動換位，而且可以提高掛籃移動時的安全可靠性。

參考文獻：

1、桂業昆邱式中.《橋梁施工專項技術手冊》，人民交通出版社。2005.1.

2、雷俊卿.《橋梁懸臂施工與設計》，人民交通出版社。2000.5.