掛籃預壓方法探析

楊志超

中國鐵建大橋工程局集團

掛籃預壓方法探析

楊志超

中國鐵建大橋工程局集團

根據梯子峪特大橋懸臂澆筑掛藍施工實際情況，提出千斤頂預壓方法，從設計、構造、預埋、安裝、操著等多方面介紹其施工技術，與傳統沙袋預壓相對比，體現其諸多優點，以供類似工程應用。

掛籃 液壓預壓 預埋

1 工程簡介

梯子峪大橋為北京興延高速公路重點工程之一，梯該橋主墩高50余米，主跨梁部為81+152+81m懸臂澆筑變截面預應力混凝土連續剛構橋，采用掛籃懸臂澆筑施工。施工特點：墩身高、跨度大、節段多、工期長、懸澆施工工序繁雜。懸臂段為4×3.5m+9×4.0m+4×4.5m對稱梁段結構，最大梁重285.3t。規范規定新掛籃在初次使用之前必須預壓。預壓的目的主要是檢查掛籃加工質量和設計性能，驗證掛籃的可靠性和消除其非彈性變形，同時測出掛籃在不同荷載下的實際變形值，為設置箱梁預拱度提供依據，以便修正立模標高。該橋預壓考慮1.2倍安全系數，加載342.36t。

2 掛籃預壓方法的選擇

掛籃懸澆法施工的關鍵是掛籃。掛籃的預壓是必不可少的施工步驟，目前，掛籃預壓的方法主要袋裝砂預壓、水箱加水預壓、圍水預壓。

2.1 沙袋預壓

將沙袋同步均勻的布置在兩端掛籃的底板上，以此來模擬砼的重量進行預壓。該方法操作簡單、容易實現、比較經濟，但工期長(一般4-7天)，花費勞力多，堆放高度高，施工不安全，預壓精度差，不能很好的完全模擬掛籃實際受力狀態。

2.2 水箱加水預壓

利用鋼護筒加工成水桶(或水箱)，將水桶掛在掛藍前橫梁和底板上灌水進行預壓。水桶可提前加工好，預壓進度較快，預壓過程人員遠離操著區，較為安全，但所需焊工等勞力多，鋼材多，不經濟，難以模擬掛籃實際受力狀態。

2.3 圍水預壓

利用擋板將掛籃前后端封閉好，在空腔內用彩條布圍好，灌水進行預壓。所需操著人員少，施工較為安全，但加工、安裝、加固擋板所需時間長，所需材料多、不經濟，擋板加固不好或彩條布漏水容易預壓失敗，不能模擬掛籃實際受力狀態。

2.4 千斤頂預壓

提前在0#塊混凝土中預埋構件，在已澆筑梁端上設置反力架，利用張拉油頂對掛籃前端進行加載預壓，滿足了各種懸澆掛籃預壓的需要，還能更好地模擬懸澆掛籃的實際受力情況。該方法操作人員少，時間短，數據準確，掛籃受力明確，容易控制預壓荷載，安全性高，且預壓設施簡單，省時省力，費用相對較低。

結合本工程重難點及各方法比較，使用液壓千斤頂對掛籃進行預壓作業。在具體實施中應根據現場情況，配備能滿足本工程施工的技術力量和機械設備的投入，做到合理安排、靈活調動和穿插流水作業。

3 液壓千斤頂預壓工藝

液壓千斤頂預壓技術對懸澆掛籃進行預壓的方法，主要實施設備是反力架和液壓千斤頂。具體實施過程：首先將反力架固定在已澆筑的箱梁體上，待懸澆掛籃和箱梁底模安裝結束后，再將液壓油頂置于反力架與底模的預留空間內。利用控制液壓油頂壓力，下壓底模，上拉吊桿，模擬掛籃實際受力，從而測量出掛籃各部位的變形參數，以達到掛籃預壓的目的。

3.1 材料設備介紹

一只掛籃預壓需液壓油頂兩臺(可用張拉縱向預應力鋼絞線千斤頂)，反力架一套，用型鋼焊接而成，反力架預埋件應根據設計計算確定其尺寸和數量。

3.2 勞動力及設備投入計劃

反力架安裝需焊工4人，塔吊或吊車一臺，電焊機2臺。

3.3 施工工藝流程

圖3.1 千斤頂預壓施工工藝流程圖

圖3.2 液壓千斤頂預壓示意圖

3.3.1 準備工作

對所有連接部位進行常規檢查，對受力較大的部位進行詳細的檢查。預壓加載前應對施工人員進行交底及設備的提前檢查和調試。

3.3.2 分級預壓

試壓方法：利用張拉油頂對掛籃前端進行加載預壓。具體的試壓方法是在每只掛籃底模的前下橫梁上安裝2只液壓油頂，根據設計預壓力，通過張拉油頂，對掛籃進行分級加載或卸載，同時測出其相應的變形值。

3.3.3 測量監控

變形及變位觀測的主要項目包括主桁前、后支點的沉降，及前吊點的變形撓度；前吊桿的伸長量；掛籃前下橫梁頂面測點標高測量；掛籃主桁前傾位移觀測等。

3.3.4 預壓試驗注意事項

嚴格按分級加載的方法進行預壓試驗，每級加載應做到緩慢、平穩、準確，以保證結構的安全和試驗成果的準確性。

掛籃預壓試驗應連續進行，并做到加載級距和間歇時間均勻，以提高試驗成果的準確性。另外，為使卸載后的結構變形得到充分恢復，其空載持續時間應≥30min，同時應觀測卸載后的變形恢復情況和殘余變形值。

4、效益分析（見表1）

表1 掛籃千斤頂預壓和沙袋預壓工期、費用對比表

興延高速公路梯子峪大橋主橋箱梁為單箱單室斷面，箱梁頂板寬17.5m，底板寬度10m。為了對掛籃強度、剛度和穩定性進行評價，驗證掛籃的安全性，并獲取掛籃在荷載作用下的變形數據及規律。需對掛籃進行預壓試壓。根據工期要求4個主墩共采用4套掛籃施工，4套掛籃結構完全相同，結合現場的實際進度，掛籃預壓選擇施工進度最快的1#墩右幅掛籃。其它3套參照該套掛籃的預壓數據。上部結構懸澆共17個梁段，其中1#段重量最大，為285.3t。考慮施工荷載及安全系數1.2.模擬加載力p=285.3*1.2=342.36t。試驗荷載按0-20%-40%-60%-80%-100%-120%逐級加載，每級持載時間20分鐘，以測點變形數據趨于穩定為原則。由于千斤頂易于操著加載，整個預壓過程耗時較短，與沙袋預壓相比一套掛籃節約工期5天，節省費用8萬余元。

根據掛籃的預壓觀測數據分析，得出了掛籃底模的預留沉降值，指導掛籃的實際施工。通過施工實踐證明，預留沉降值適當而準確。

綜上所述，采用液壓千斤頂反力架的加載方法進行掛籃預壓試驗，相對于傳統沙袋堆載、水箱預壓等方法，第一大大縮短了試驗工期，保證了試驗數據免受環境影響；第二減少了工人工作量，因無需像傳統加載方法需對稱加載，大大減少了試驗成本。第三安全性高，預壓載荷是通過油頂油泵控制，掛籃出現異常時，可以快速卸載，避免發生安全事故。第四是數據準確，本工法可以重復多次預壓，是堆載法預壓法難以做到的，從而保證了試驗數據的質量。因此建議該方法作為工程試驗新方法予以推廣。

[1]橋梁懸臂施工掛籃預壓試驗方法研究， 華南理工大學交通學院，廣州510640

[2]懸澆掛籃液壓預壓施工工法JTEG-02-2007，李善超，鞏艷國