連續梁掛籃行走裝置的研發與應用

尹崠惟

(中鐵十八局集團北京工程有限公司,北京 100162)

掛籃主桁架推進系統是掛籃施工中的重要部分。傳統的連續梁掛籃施工設備沒有對掛籃推進采用專用設施，且缺失限位裝置，這也是在施工中造成卡機和主桁架扭曲的重要原因，往往會發生掛籃傾倒、脫落等安全事故。研制一種橋梁懸臂澆筑掛籃的行走裝置，不僅對施工設備性能進行改進，而且能提高施工現場的工作效率，降低施工成本[1]，是非常符合現場需要的。

現澆連續梁所用掛籃見圖1所示。

圖1 雙向懸臂梁掛籃現場圖

1 傳統橋梁掛籃推進存在的問題

1.1 投入人力機械多

過去橋梁掛籃推進是依靠人力拉拽倒鏈反向牽引的方式來完成，需要配備10組人員和10臺牽引力在10 t以上的倒鏈，這既需要10組人員之間相互配合、聽從指揮、統一號令，也需要人工和設備的協調配合才能完成[2]。

1.2 掛籃成本提高

由于倒鏈牽引的反向作用力大，為保證掛籃主桁架的結構穩定，勢必對其結構進行加大、加厚、加固，以保證其結構不會因受力而受到影響，這樣會提高掛籃成本，同時橋體負重增大，這些都會影響到施工質量和施工成本[3]。

1.3 無法確保掛籃穩定性

人工牽引掛籃主桁架向前推進中各組的工作效率不一樣，人員個體情況不同，無法確保主桁架推進的同步性和掛籃的穩定性，不確定因素影響較大。由于主桁架推進的同步性和掛籃的穩定性不能較好保證，隨時都可能出現卡機、主桁架扭曲變形的情況，主桁架結構一旦變形就會影響掛籃的穩定和整個掛籃的位移，問題嚴重時就會造成掛籃報廢[4]。

為了解決上述問題，借助于推進穩定、均勻、安全、平穩的油缸千斤頂，研發出掛籃主桁架推進裝置，對掛籃推進限位，助力掛籃主桁架順利施工。

2 新型掛籃行走裝置工作原理

因主橋橋體結構是4箱，利用箱體的側壁承載力強、可設置預埋拉力筋的有利條件，將10個掛籃主桁架對稱分設在8個箱體的側面箱體上。為保證掛籃推進時這10個主桁架同步對稱向兩邊推進，需要采用新型掛籃行走裝置。

掛籃新型行走裝置(見圖2)的主要設備包括：油壓控制系統、油缸千斤頂、滑動鉸座、銷軸、后反力座、行走軌(見圖3)。其工作原理是，通過采用油壓控制系統控制油壓并給油缸千斤頂提供動力，使油缸千斤頂以后反力座為支撐推動掛籃主桁架，從而推動掛籃主桁架向前行進，行進到限位點后用預埋拉筋(精軋螺紋鋼)錨固掛籃主桁架，使其穩定。此時油壓控制系統自動回油，人工將千斤頂和后反力座前移到下一推進點并固定，再重復上述操作，使掛籃主桁架繼續向前推進，如此反復循環操作，直至掛籃主桁架前移到位[6]。

圖2 行走裝置現場圖

圖3 橋梁懸臂澆筑掛籃行走裝置

3 新型掛籃行走裝置的工作過程

3.1 設備安裝

定制的油缸千斤頂(見圖4)依照設計加工好后，將泵站系統通過液壓油管連接千斤頂，如試壓滿足要求，再把行走軌道以及后反力座和滑動鉸座通過銷軸組裝好，檢查安裝無誤后再進行工作。

圖4 油缸結構(單位：mm)

3.2 推動掛籃桁架主梁行走

保證掛籃主桁架及掛籃側模板和已成梁段之間沒有任何障礙和鏈接，滑軌和滑軌連接之間平順正常，軌道的各個角度方向保持相同。等到已成梁段張拉結束之后放開斜吊桿，取出內外滑梁后吊桿，將滑梁后半部放在掛籃內外側模桁架下的滾筒之上。

松開壓緊器取掉限位銷，將后上限位器脫離桁架主梁，然后用支撐軸替換支撐墊梁。增設后反力座，利用油缸千斤頂推動滑動鉸座帶動主桁架，使懸吊式掛籃的主桁架逐漸向前滑動。向前推進時應確保橋兩端的吊籃主桁架同步對稱地行進，控制行進速度以避免慣性沖擊，并在滑軌表面涂上潤滑脂以利于吊籃主桁架滑動。每次活動后都要調整主桁架的前移距離，調整方法如下：用直尺測量后反力座正面位置到滑動后反力座正面所在位置的距離，如果有誤差可以使用油壓控制系統單獨調整未充分向前移動的主桁架。

推動主桁架以及內部和外部滑動梁的油缸千斤頂向前移動，主桁架就位后立即安裝后限位器。在推進過程中必須始終確保后節點具有保險錨點，掛籃主桁架推進到位后應立即調整并固定。

3.3 推進掛籃側模和掛籃底模

首先把支承軸全部更換為支撐墊梁后將預應力筋的連接螺母擰緊固定，之后為了定位要及時把限位銷插在限位器的連接螺栓上面的限位孔中。對于拆除下限位器和后下吊桿，先要穿上后上吊桿并緊固螺栓，需要利用10 t倒鏈把掛籃底模、側模固定掛籃外?；荷?。對下限裝置拆卸前要求灌注混凝土梁，與掛籃下橫梁通過倒鏈進行有效連接。

3.4 定位吊籃底、側模，前移內模

首先把底板吊起,對外側斜吊桿和后吊桿進行施工。將掛籃模板調整到標準高度后進行固定施工。底模標高用斜吊桿進行精調，直至到達設計標高并予以及時固定。綁好底板和腹板鋼筋，對鋼棒、鋼絞線進行安裝。吊桿連接主梁和上橫梁，將內模落在內滑梁上，并確保就位。內斜桿安裝好后，調整模具標高，然后綁緊鋼筋，對預應力鋼絞線及管道進行架設。對掛籃模板的標準高度進行測量，每一項數據檢查準確之后可以進行這一區域混凝土的澆筑。砼要進行養護，經過7 d后用回彈儀檢測砼強度，待砼強度達到100%后方可進行張拉、壓漿和封錨工作。完成上述工作后方可進行掛籃的前移工作，下一梁段施工可重復以上工序步驟。

4 安全性測算及施工注意事項

為確保施工安全，模架每根支柱的下端設有負z向限制，不會因荷載、風載以及生產制造和安裝時產生的誤差而導致模架整體傾覆。掛籃桁架始終要有固定的裝置保證在灌注混凝土或者掛籃推進的過程中架體穩定，在推進的過程中要確保走行保險錨梁與主桁架滑軌、后錨梁與預埋精軋螺紋鋼的安全連接，以及后吊輪承吊在主桁架滑軌上，滑軌則是利用預埋精軋螺紋鋼固定在橋體之上(具體結構見圖5)。

4.1 掛籃抗傾覆安全系數測算

假如按照規范說明和固定掛籃來操作，發生傾覆的幾率很小。掛籃傾覆的可能主要是向前傾覆，就是在推進過程中發生搖擺前傾的情況；如果沒有施工人員進行違規操作，那么掛籃傾覆的發生多是由于后吊輪軸或銷破裂折斷。

圖5 掛籃桁架和滑軌示意圖

測算掛籃抗傾覆安全系數：掛籃重量114 t，底模沖擊系數1.1，后吊輪能承受吊力極限值為94 kN，后吊輪12只銷軸每支銷軸平均承受力為7.8 kN，偏載為9.4 kN(偏載系數1.2)。銷軸的極限彎矩為9.4 kN×0.039 m=0.366 6 kN·m；許用應力410 MPa；?45 mm，變截面模量8.941 6×10-6m3，采用材料為40Cr。σ=0.366 6×10-3kN·m/8.941 6×10-6m3=41 MPa<[σ]=410 MPa，符合規范。即安全系數是10，能夠確保安全。

4.2 安全注意事項

因掛籃主桁架推進行走作業屬于高空作業，因此要注意以下安全事項：

(1)遇到惡劣天氣，要做好防風、防雨、設備固定等準備工作，對用電安全逐一進行檢查，停止高空作業，待氣象條件達到施工作業規定時方可施工。

(2)高空作業應有可靠的安全防護設施，在入口處設置安全警示牌，作業人員必須按規定佩戴防護用品。高空作業時，嚴禁將幾根安全帶掛在同一個物體上或幾個人使用一根安全繩。臨邊作業要設置防護圍欄并完全閉合。

(3)起重設備要有專人指揮起重吊裝工作，要堅持十不吊原則，嚴禁非專業人員操作。

(4)對掛籃各部位及行走裝置設備進行逐一檢查和記錄，對專用設備要定期檢查和定期維護保養，特別是軸銷等關鍵性設備或零部件，一定要加大巡查力度，不能有絲毫疏忽，該更換的設備或零部件一定要及時更換，及時排除隱患，不得帶病作業，以免發生重大安全事故。

5 結束語

該裝置利用油缸千斤頂推進掛籃主桁架，只需一名操作手控制油壓控制系統，每個桁架僅需2名工人進行配合，以往完成一次推進工作需要近百人的配合、需耗時10 h，現在采用了掛籃主桁架推進行走裝置僅需20名工人配合、2 h就能將掛籃主桁架前移到位。此掛籃主桁架推進行走裝置利用油缸千斤頂作業省時省力，不僅安全穩定的實現掛籃主桁架的推進，又大大節省了人工和時間，從而節省了勞動力成本，既提高了工作效率，又為企業增加了效益。