鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工質(zhì)量控制探討

曹 睿

（中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司，河北 唐山064000）

在鐵路橋梁施工中，懸臂澆筑法成為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁（鋼構(gòu)）橋的主要施工方法，我國(guó)已經(jīng)建成的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁（鋼構(gòu)橋）很多都采用掛籃懸臂施工。掛籃懸臂技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了橋梁的跨越能力，對(duì)于跨越江河、溝谷、既有鐵路及公路的橋梁更加適用，施工不影響通航或橋下交通，而且受地形影響小，不僅可以讓橋梁施工穩(wěn)步高效進(jìn)行，而且為大跨徑橋梁施工提供了更高的技術(shù)保障，也可以大大提高橋梁施工的安全性。

1 鐵路連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)概述

掛籃施工技術(shù)是指澆筑較大跨徑的懸臂梁橋時(shí)，采用吊籃方法，就地分段進(jìn)行懸臂作業(yè)。主要設(shè)備是一對(duì)能行走的掛籃，具有無(wú)壓重、結(jié)構(gòu)重量小、干擾少、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)；機(jī)械化程度高，可以減少勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本，施工方法簡(jiǎn)單、易于施工人員掌握，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和循環(huán)重復(fù)作業(yè)，可改進(jìn)工藝并能保證安全質(zhì)量；減少了吊裝等程序，一次成型，簡(jiǎn)化了橋梁施工程序；適用于多種橋梁類(lèi)型，如梁式橋、剛架橋、拱橋、斜拉橋等。[1]

2 掛籃的選型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

掛籃選型是鐵路橋梁建設(shè)施工中必須要面臨的重難點(diǎn)問(wèn)題，在開(kāi)展掛籃選型工作時(shí)，應(yīng)該依據(jù)與實(shí)際相符的原則，要確保所選的掛籃能夠承受得住橋梁梁體的重量，在所有的掛籃形式中，斜拉式掛籃以及菱形掛籃在鐵路橋梁建設(shè)過(guò)程中的使用范圍較廣。此外，掛籃的設(shè)計(jì)工作同樣也是鐵路橋梁建設(shè)中的重難點(diǎn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量決定了所用掛籃的功能，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)該把控好這一環(huán)節(jié)。在掛籃設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定組成掛籃的系統(tǒng)，比如行走系統(tǒng)、底籃、承重桁架以及吊帶系統(tǒng)等等。在所有組成掛籃的這些系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)該著重關(guān)注承重桁架系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)工作前，設(shè)計(jì)人員需要做好承重桁架的計(jì)算工作，將鐵路橋梁建設(shè)所能承受的最大承重作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)承重力進(jìn)行設(shè)計(jì)。緊接著便是設(shè)計(jì)后錨系統(tǒng)，在對(duì)該部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要確保掛籃的錨點(diǎn)可以連接到預(yù)留孔。最后是對(duì)橫梁的焊接，在施工過(guò)程中，通常使用工字焊接的方法，確保底籃以及吊籃系統(tǒng)能夠滿足承載要求。[2]

3 鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 掛籃安裝

3.1.1 走道梁安裝

走道梁安裝的準(zhǔn)確性為后續(xù)施工工序的展開(kāi)打下了基礎(chǔ)。在走道梁安裝前，首先應(yīng)進(jìn)行梁結(jié)構(gòu)中心放線，按照掛籃設(shè)計(jì)方案布置走道梁，通過(guò)螺紋鋼進(jìn)行固定，提供足夠的應(yīng)力載荷支撐。走道梁長(zhǎng)度與主桁架體系相匹配，同時(shí)能夠?yàn)楹筱^板提供足夠的操作空間。

3.1.2 主桁架安裝

在掛籃施工主桁架安裝環(huán)節(jié)中，首先對(duì)單片桁架進(jìn)行拼裝，然后使用吊裝機(jī)械上橋到位。吊裝過(guò)程中將邊腹板與中腹板作為首要吊裝主桁，將該部分兩榀主桁進(jìn)行緊密連接。完成單個(gè)榀架安裝后，使用鋼絲繩在兩側(cè)端面進(jìn)行緊固，同時(shí)有效調(diào)整桁架垂直水平。主桁架定位中心點(diǎn)與走道梁中心重合，部分存在過(guò)大偏差的桁架需要使用吊裝機(jī)械進(jìn)行緊繃調(diào)整，輔助人工操作進(jìn)行對(duì)正。在完成主桁架安裝后，使用螺紋鋼進(jìn)行錨固，使用吊裝機(jī)械進(jìn)行桿件安裝。

3.1.3 底模平臺(tái)

底模平臺(tái)為掛籃施工各部分提供有效連接定位點(diǎn)，需要保證底模平臺(tái)的安裝準(zhǔn)確性。連續(xù)梁掛籃施工底模平臺(tái)的安裝環(huán)節(jié)，首先拼裝前后下橫梁、縱梁、底模模板。在前后下橫梁結(jié)構(gòu)吊裝倒鏈位置增加鋼絲圈，在兩側(cè)位置使用吊裝機(jī)械同時(shí)吊裝。在提升到后下橫梁吊帶標(biāo)高后，進(jìn)行吊帶安裝，然后提升倒鏈，安裝底模平臺(tái)前吊帶，完成底模平臺(tái)安裝。[3]

3.1.4 外側(cè)模及外導(dǎo)梁安裝

外側(cè)模與外導(dǎo)梁的安裝首先在安裝構(gòu)件兩側(cè)端面安裝鋼絲繩，使用吊裝機(jī)械進(jìn)行吊裝操作，在外側(cè)模板豎直后，通過(guò)導(dǎo)梁預(yù)留孔穿接倒鏈提升導(dǎo)梁，外導(dǎo)梁進(jìn)入翼板對(duì)接位置后，穿入后續(xù)吊裝連接吊帶，縱向滑移一定距離后穿入外導(dǎo)梁前端吊帶。

3.1.5 內(nèi)模及內(nèi)導(dǎo)梁安裝

連續(xù)梁掛籃施工內(nèi)模與內(nèi)導(dǎo)梁的安裝環(huán)節(jié)，首先提升中跨內(nèi)導(dǎo)梁構(gòu)件，在構(gòu)件后端面位置穿入前上梁鋼絲繩，牽引進(jìn)入吊裝吊環(huán)，完成滑移后穿入前端面吊帶。在箱內(nèi)側(cè)位置使用吊裝機(jī)械吊裝結(jié)構(gòu)托架，保持內(nèi)導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)距離。

完成上述操作后，將邊跨內(nèi)模整體吊裝與搭建的底模平臺(tái)結(jié)構(gòu)上，內(nèi)導(dǎo)梁也逐步吊裝就位，并找平結(jié)構(gòu)。當(dāng)預(yù)先拼裝完成后的內(nèi)模頂板吊裝在內(nèi)導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)之后，進(jìn)行體系的臨時(shí)固定。底模平臺(tái)、內(nèi)模以及內(nèi)導(dǎo)梁安裝完成后，使用吊裝機(jī)械提升構(gòu)件，并穿入走行吊環(huán)，前端面結(jié)構(gòu)位置使用鋼絲繩與前上橫梁進(jìn)行緊密連接，引導(dǎo)就位后安裝吊帶。

3.2 掛籃預(yù)壓

完成模板體系的拼裝后，可進(jìn)行相應(yīng)的掛籃預(yù)壓荷載試驗(yàn)。在試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，載荷按照掛籃結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中梁段水平施加，準(zhǔn)確測(cè)量各等級(jí)載荷條件下吊籃結(jié)構(gòu)的撓度與內(nèi)力條件，以此作為預(yù)壓過(guò)程控制的基本參數(shù)依據(jù)。

掛籃預(yù)壓應(yīng)力加載過(guò)程均勻持續(xù)進(jìn)行，嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)操作，各級(jí)持荷時(shí)間≥6h。常見(jiàn)的預(yù)壓載荷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為： 空載→30%→70%→100%→120%載荷，在達(dá)到100%載荷水平后的加載過(guò)程，持荷時(shí)間≥12h，加載過(guò)程需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的測(cè)量操作，各級(jí)加載與持荷12h 均需要進(jìn)行測(cè)量，以此準(zhǔn)確獲得掛籃結(jié)構(gòu)預(yù)壓環(huán)節(jié)出現(xiàn)形變幅度。預(yù)壓卸載環(huán)節(jié)操作按照加載反向進(jìn)行，同時(shí)詳細(xì)測(cè)量記錄各指標(biāo)參數(shù)。卸載完成后，測(cè)量統(tǒng)計(jì)標(biāo)高參數(shù)，以此獲得掛籃回彈量數(shù)值，剩余沉降值作為塑性形變量進(jìn)行分析考慮。上述指標(biāo)參數(shù)均帶入計(jì)算公式，計(jì)算出準(zhǔn)確的預(yù)壓操作參數(shù)指標(biāo)后，以此為基礎(chǔ)調(diào)整底模標(biāo)高。[4]

3.3 安裝鋼筋及混凝土澆筑控制

在連續(xù)梁掛籃施工中，鋼筋安裝應(yīng)在先腹板和后頂板的基礎(chǔ)上，實(shí)施整體綁扎，以提高鋼筋的穩(wěn)定性，焊接鋼筋應(yīng)采取定位的方式，在此過(guò)程中，合理選擇預(yù)應(yīng)力管道； 預(yù)應(yīng)力體系應(yīng)采用三向連續(xù)梁。一旦預(yù)應(yīng)力管道的安裝和普通鋼筋發(fā)生沖突，應(yīng)及時(shí)采取調(diào)整措施，將局部展開(kāi)，在局部調(diào)整的基礎(chǔ)上，有順序的完成骨架鋼筋和橫豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的改動(dòng)，以確保縱向預(yù)應(yīng)力管道位置的準(zhǔn)確性。鋼筋應(yīng)用過(guò)程如涉及焊接操作，也需規(guī)范化控制，切實(shí)保障焊接材料選擇、流程控制以及周?chē)h(huán)境都較為可靠，減少整個(gè)鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工中可能出現(xiàn)的各類(lèi)事故。

在連續(xù)梁掛籃施工中，為降低可能出現(xiàn)的澆筑不充分、澆筑后裂縫等缺陷，澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)對(duì)連續(xù)梁箱梁兩端的荷載與重量嚴(yán)格控制，采用交叉泵送的方式運(yùn)輸混凝土，以確保箱梁兩端混凝土重量相同，同時(shí)確保兩端混凝土的灌注速度相同。除了嚴(yán)格遵循傳統(tǒng)混凝土澆筑的基本流程和具體規(guī)范外，還需重點(diǎn)把握混凝土澆筑流程的控制，使其能夠結(jié)合連續(xù)梁施工需求進(jìn)行詳細(xì)分析，避免出現(xiàn)澆筑方面的矛盾和沖突。

3.4 線性控制

線性控制直接決定最終的施工質(zhì)量，和鐵路橋梁的外形直接相關(guān)，需要重點(diǎn)把關(guān)控制，線性控制需要把握好整個(gè)掛籃施工操作的各個(gè)環(huán)節(jié)，尤其控制點(diǎn)的布設(shè)需要精確把關(guān)，結(jié)合設(shè)計(jì)方案的明確規(guī)定進(jìn)行精確測(cè)量，使其現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)更為可靠有效。在線性控制過(guò)程中，還需要重點(diǎn)把握梁軸線以及量高程的控制，以便掛籃施工能夠更為流暢精確，滿足各方面標(biāo)準(zhǔn)的需求。[5]

在掛籃施工過(guò)程中可以通過(guò)放置相應(yīng)的線性檢測(cè)設(shè)備，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，以保證具體操作過(guò)程中遇到的問(wèn)題及時(shí)得到解決，從而保證橋梁的整體線性施工符合具體操作要求。

3.5 預(yù)應(yīng)力控制

在連續(xù)梁掛籃施工中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力施加不當(dāng)，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼絲斷裂或滑絲的情況。因此，施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制張拉施工質(zhì)量，保證施加的預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以便張拉后的絲能承受相應(yīng)的荷載，不發(fā)生斷裂，保證施工的安全性。為達(dá)到這一目的，要對(duì)應(yīng)力大小嚴(yán)格把關(guān)，促使其應(yīng)力具備理想的表現(xiàn)效果，滿足鐵路橋梁在強(qiáng)度及彈性等方面的需求，張拉操作的規(guī)范性也需要嚴(yán)格把關(guān)，避免因預(yù)應(yīng)力鋼筋斷絲或滑絲而出現(xiàn)安全事故。[6]

3.6 掛籃移動(dòng)

上一節(jié)梁段澆筑完畢，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，完成張拉壓漿后，就可移動(dòng)掛籃，進(jìn)行下一個(gè)梁段的施工。掛籃移動(dòng)時(shí)，需按以下步驟順序：主梁和外側(cè)滑梁的直移→底模平臺(tái)和外側(cè)模走行→模板定位。通過(guò)對(duì)各種移動(dòng)方式的對(duì)照分析，滑梁采用手拉葫蘆拖拉，主桁架移動(dòng)采用穿心式千斤頂頂進(jìn)。掛籃移動(dòng)前，應(yīng)檢查該拆、該換部件是否妥善完成；掛籃滑道鋪設(shè)要平直，應(yīng)在一個(gè)水平面上；掛籃前移速度不超過(guò)0.5m/min，移動(dòng)時(shí)要均勻平穩(wěn)，并且左右同步、方向順直，移動(dòng)掛籃時(shí)需要連續(xù)不間斷進(jìn)行。

掛籃行走時(shí)，檢查走行系統(tǒng)軌道移動(dòng)是否正常，可根據(jù)實(shí)際需要利用拉桿及鋼筋等，將前后支點(diǎn)臨時(shí)連接，確保行走的剛度。掛籃移動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)清除行進(jìn)路徑上的障礙物，使整個(gè)施工過(guò)程能夠順利進(jìn)行。此外，工作人員還可在行進(jìn)路徑上涂抹潤(rùn)滑油，這樣能夠減小掛籃使用過(guò)程中所受到的阻力，讓掛籃能夠更加平穩(wěn)和順利的移動(dòng)。如果在掛籃施工過(guò)程中出現(xiàn)位置偏差，需要對(duì)偏移進(jìn)行調(diào)試。

4 提升鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃技術(shù)水平的幾個(gè)措施

4.1 合理確定梁端底部與頂部的孔洞預(yù)留

孔洞的位置預(yù)留首先要結(jié)合鐵路建設(shè)初期的總體建設(shè)規(guī)劃，要借助精密儀器進(jìn)行較為精確的測(cè)量確定。孔洞位置一旦確定就不會(huì)再輕易發(fā)生改變，否則可能會(huì)導(dǎo)致連接部位的一些密實(shí)度影響。預(yù)留孔的鋼管需要將其固定在一些鋼筋上。避免混凝土在澆筑中，這些鋼筋發(fā)生位置的變化。掛籃設(shè)置后，為了避免孔的范圍發(fā)生一些變化，可以通過(guò)千斤頂進(jìn)行橫梁上端位置的調(diào)整。這個(gè)過(guò)程的操作需要特別注意一些細(xì)節(jié)，避免錨桿連接存在安全隱患或者失穩(wěn)問(wèn)題。

4.2 不斷完善施工隊(duì)伍建設(shè)

施工隊(duì)伍的總體素質(zhì)直接關(guān)系到整體鐵路建設(shè)中橋梁連續(xù)梁的施工質(zhì)量。為此，在鐵路橋梁連續(xù)梁施工中，首先必須建立起一支專業(yè)的施工團(tuán)隊(duì)，并對(duì)其中涉及到特殊工種作業(yè)的人員，進(jìn)行嚴(yán)格的上崗證核查。加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員的操作培訓(xùn)，提升組織管理人員的綜合管理能力，確保整體工程建設(shè)符合實(shí)際的建設(shè)要求。同時(shí)要確保施工團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的合理分工，每個(gè)環(huán)節(jié)的工人都能都完全掌握對(duì)應(yīng)的操作流程和工藝，提高質(zhì)檢人員的責(zé)任意識(shí)和質(zhì)檢能力，確保整體工程建設(shè)能夠符合實(shí)際的鐵路總體建設(shè)質(zhì)量要求。

4.3 做好技術(shù)實(shí)施中的數(shù)據(jù)及信息處理

鐵路橋梁連續(xù)梁施工中，掛籃施工技術(shù)要求比較細(xì)致，需要施工企業(yè)對(duì)周密的數(shù)據(jù)及信息核對(duì)并保存，為技術(shù)實(shí)施的準(zhǔn)確性做好鋪墊。同時(shí)對(duì)于施工過(guò)程及后期形成的文件都要按照統(tǒng)一的文檔管理要求進(jìn)行歸檔。對(duì)于同一個(gè)施工單位，要建立對(duì)應(yīng)的圖表，簽證變更及施工合同等的相關(guān)信息的保管，確保其規(guī)范性、數(shù)據(jù)正確性、格式規(guī)正，確保后期工程事項(xiàng)涉及的相關(guān)材料能夠有證可循，為工程施工提供完整的依據(jù)和更多的參考信息。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工工序復(fù)雜，實(shí)施難度大，但由于其能夠降低構(gòu)件荷載及強(qiáng)化混凝土的強(qiáng)度，所以具有很大的應(yīng)用和發(fā)展前景。目前，施工環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜，連續(xù)梁的施工要求越來(lái)越嚴(yán)格，連續(xù)梁掛籃施工在掛籃選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土澆筑、線性控制、預(yù)應(yīng)力控制、掛籃移動(dòng)等方面都存在不同的技術(shù)難點(diǎn)，所以，在鐵路橋梁連續(xù)梁施工過(guò)程中，要規(guī)范施工過(guò)程，提高施工人員的專業(yè)素養(yǎng)，以便最大限度地提高鐵路橋梁施工效率和質(zhì)量，促進(jìn)鐵路橋梁事業(yè)的健康發(fā)展。