連續(xù)梁掛籃施工在高速鐵路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用研究

石 喆

（中鐵十九局集團(tuán)廣州工程有限公司，廣東 廣州 511400）

當(dāng)前，我國鐵路交通體系日益完善，鐵路橋梁占據(jù)的比重越來越大，連續(xù)梁在鐵路橋梁工程中發(fā)揮著重要作用，與簡支梁相比具有更大的優(yōu)勢。但鐵路交通專線的荷載與結(jié)構(gòu)較為特殊，對橋梁建設(shè)的結(jié)構(gòu)、尺寸等各個(gè)方面都有嚴(yán)格要求，因此利用掛籃施工技術(shù)開展連續(xù)梁施工，保障鐵路橋梁的施工質(zhì)量。

1 掛籃施工概述

掛籃施工又被稱為施工掛籃，是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、懸臂梁與T形鋼構(gòu)分段施工的主要技術(shù)之一，沿著軌道整體向前。掛籃施工是在澆筑大跨徑的懸臂梁橋時(shí)，利用吊籃方法實(shí)現(xiàn)分段懸臂作業(yè)。

掛籃施工的工藝較多，常用的有三角式掛籃、桁架式掛籃、斜拉式掛籃、菱形掛籃等工藝，在橋梁施工中的應(yīng)用范圍較為廣泛。掛籃施工無須建立落地支架、應(yīng)用大型起重機(jī)械與運(yùn)輸機(jī)具，只利用行走的掛籃即可。同時(shí)，掛籃施工的機(jī)械化程度較高，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低成本，施工方法也比較簡單，可重復(fù)作業(yè)，不用吊裝，簡化了施工程序。

2 鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工分析

（1）掛籃的構(gòu)造形式較多，主要包括桁架式、斜拉式、型鋼式、混合式這四種類型，在施工過程中根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的類型。

（2）在掛籃施工前安全交底，組織施工人員討論，確保施工人員充分了解各個(gè)階段的掛籃施工特點(diǎn)、安裝方法、注意事項(xiàng)，避免出現(xiàn)問題或事故。

（3）在不同的施工階段中掛籃的承重部位不同，根據(jù)掛籃的拼裝、移動(dòng)、拆卸的順序施工，增強(qiáng)掛籃的穩(wěn)定性。

（4）在掛籃懸臂施工過程中嚴(yán)格按照調(diào)模過程的要求施工，即在掛籃前移就位時(shí)調(diào)整模板標(biāo)高、在鋼筋綁扎結(jié)束時(shí)調(diào)整模板標(biāo)高、在澆筑混凝土之前調(diào)整標(biāo)高。

（5）在掛籃施工時(shí)，施工人員根據(jù)設(shè)計(jì)要求、掛籃施工要求埋設(shè)預(yù)埋件，測量施工標(biāo)高等各方面情況，增強(qiáng)測量的準(zhǔn)確性。

（6）掛籃施工屬于高空作業(yè)，危險(xiǎn)性較大，所以施工單位應(yīng)當(dāng)提前真能裝欄桿、扶梯、安全網(wǎng)等安全設(shè)施，增強(qiáng)施工安全性。

3 鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 掛籃選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

近年來，為了適應(yīng)各種不同跨徑、截面的橋梁，掛籃不斷創(chuàng)新，逐漸向輕型化方向發(fā)展，且受力更合理、行走更便利。一般情況下，施工單位應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況設(shè)計(jì)掛籃，確保掛籃具有良好的穩(wěn)定性、靈活性，保障掛籃的自重較輕、拆卸方便。平面尺寸可承受最大梁段的重量與施工荷載，滿足梁段作業(yè)的需求。掛籃的最大載荷能力應(yīng)當(dāng)是實(shí)際施工荷載的1.2～1.5倍，掛籃全部構(gòu)件的自重與待澆筑混凝土梁段的最大單節(jié)重力比應(yīng)在0.3～0.45之間。

掛籃荷載組合有三種類型，第一種是混凝土自重、掛籃自重、動(dòng)力沖擊荷載、人群與施工機(jī)具荷載，可計(jì)算強(qiáng)度；第二種是混凝土自重、掛籃自重及人群與施工機(jī)具荷載，可計(jì)算剛度；第三種是掛籃自重、沖擊附加荷載、風(fēng)載，可計(jì)算走行。根據(jù)梁段細(xì)部情況，將梁截面分為多個(gè)部分實(shí)現(xiàn)荷載計(jì)算，即腹板、底板、頂板、翼板。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)驗(yàn)證掛籃結(jié)構(gòu)的合理性、安全性、穩(wěn)定性，只有確保掛籃的變形情況、抗傾覆性、承載力、抗滑移等指標(biāo)都合格后才能夠使用掛籃。

3.2 明確掛籃的主要參數(shù)

在掛籃設(shè)計(jì)時(shí)，明確各項(xiàng)參數(shù)，例如梁段的最大重量、最大長度、梁高的變化范圍、梁段頂板與底板的單側(cè)加寬量、最大梁寬、曲線段翼緣板坡度變化、掛籃重量、施工荷載、掛籃撓度等。

3.3 控制掛籃制作

若想提高施工質(zhì)量、增強(qiáng)施工安全性不僅要增強(qiáng)掛籃的安全系數(shù)，也要控制掛籃制作的質(zhì)量。

（1）確保掛籃制作工廠具備相應(yīng)的資質(zhì)，對于底模前后橫梁的吊帶、三角桁架等重要位置開展嚴(yán)格的探傷檢查與加載試驗(yàn)，通過試驗(yàn)后可以使用。

（2）在掛籃入場之前檢查掛籃的安全檢算資料、出廠合格證等情況，在使用掛籃之前檢查其安裝質(zhì)量。

3.4 掛籃安裝

完成掛籃加工之后，選擇合適的場地開展掛籃試拼，之后對掛籃進(jìn)行超載試驗(yàn)，判斷掛籃的受力情況、彈性、變形情況，消除掛籃的非彈性變形。例如，菱形掛籃主要由承重系統(tǒng)、側(cè)模系統(tǒng)、底模平臺、內(nèi)模、端模、滑道、走行與錨固系統(tǒng)、錨桿、短橫梁共同構(gòu)成。在安裝時(shí)先根據(jù)桁架吊裝，之后安裝后錨梁錨固、前吊梁、前吊桿、內(nèi)側(cè)?；繹1]。

此外，在掛籃安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)在操作平臺之下安裝安全網(wǎng)，避免出現(xiàn)物件墜落等情況，增強(qiáng)施工安全性。

3.5 掛籃靜載試驗(yàn)

完成掛籃安裝工作之后，施工人員應(yīng)當(dāng)檢查結(jié)構(gòu)螺栓、桿件數(shù)量、規(guī)格，各方面都合格之后再對掛籃施行靜載試驗(yàn)。對掛籃靜載試驗(yàn)主要是為了檢測掛籃的承載力、在梁段荷載作用之下出現(xiàn)的變形情況，消除結(jié)構(gòu)的非彈性變形情況，并檢驗(yàn)掛籃結(jié)構(gòu)的安全性。

科學(xué)合理的靜載預(yù)壓以及觀測分析可保障掛籃與支架系統(tǒng)的質(zhì)量。在預(yù)壓過程中，應(yīng)模擬梁體重量在單位平面上的分配情況，并綜合分析安全保證系數(shù)。在荷載試驗(yàn)時(shí)，需要按照施工中掛籃受力最不利的梁段荷載開展等效加載，從現(xiàn)場的實(shí)際情況來看可采用堆積沙包模擬加載或通過千斤頂和錨固于承臺內(nèi)的錨錠對拉反壓加載。

加載時(shí)詳細(xì)記錄各項(xiàng)參數(shù)，如加載時(shí)間、加載噸位、加載位置等，每加載完一級應(yīng)及時(shí)跟蹤觀測并檢測掛籃，觀測結(jié)束后才能開展下一級加載，若發(fā)現(xiàn)異常情況立即停止加載并綜合分析，采取有效的解決措施。同時(shí)，加載應(yīng)統(tǒng)一組織，專業(yè)的技術(shù)人員與負(fù)責(zé)人應(yīng)做好現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作。最終，根據(jù)預(yù)壓試驗(yàn)的結(jié)果判斷掛籃的彈性變形情況與非彈性變形情況，并根據(jù)梁部設(shè)計(jì)標(biāo)高與拱度調(diào)整掛籃標(biāo)高。

3.6 掛籃移動(dòng)

在完成上一節(jié)梁段澆筑工作后，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求且張拉壓漿工作結(jié)束后，施工人員便可移動(dòng)掛籃，從而開展下一梁段的施工。移動(dòng)掛籃時(shí)，遵循相應(yīng)的步驟，先直移主梁與外側(cè)滑梁，之后再施行底模平臺與外側(cè)模的走行，明確模板的位置。

4 鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工的控制關(guān)鍵

4.1 線形控制

線形控制指的是在連續(xù)梁橋掛籃懸臂施工過程中，利用控制軟件矯正橋跨結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的幾何變形情況，使結(jié)構(gòu)達(dá)到理想狀態(tài)。在線形控制時(shí)，根據(jù)梁體各個(gè)截面的最終撓度變化值明確施工預(yù)拱度，并科學(xué)調(diào)整每一塊梁段模板的前緣標(biāo)高。線形控制是掛籃懸臂施工中的關(guān)鍵內(nèi)容，主要包括軟件控制、撓度控制、中線控制、高程控制、斷面尺寸控制這五部分內(nèi)容。施工單位設(shè)置獨(dú)立的線形控制小組，科學(xué)分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，合理調(diào)整控制數(shù)據(jù)，確保梁體線形符合要求[2]。

大跨徑橋梁的線性控制屬于循環(huán)過程，即施工、量測、識別、修正、預(yù)告等環(huán)節(jié)不斷循環(huán)。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，明確箱梁的理論立模高程，之后監(jiān)測已經(jīng)完成施工的梁段的高程與平面位置，比較實(shí)際高程與預(yù)計(jì)高程，調(diào)整待澆梁段的立模高程與平面位置。分析所有的施工階段是線形控制的關(guān)鍵，即分析每一施工環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)撓度變化狀態(tài)、立模標(biāo)高以及撓度曲線。

連續(xù)梁施工的關(guān)鍵在于合龍段，這一環(huán)節(jié)施工時(shí)線形控制的難點(diǎn)，應(yīng)提高重視程度。在開展合龍段相鄰懸臂施工的最后梁段施工前，應(yīng)先聯(lián)測相鄰梁跨，明確最后梁段懸臂施工的立模高程，增強(qiáng)合龍精度。合龍段兩懸臂端標(biāo)高的相對偏差應(yīng)小于等于規(guī)定值并滿足結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)設(shè)計(jì)要求。

（1）軟件控制。

在施工過程中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行線形監(jiān)控，利用計(jì)算機(jī)線形控制軟件對施工現(xiàn)場模擬，對懸灌過程中由于溫度、預(yù)應(yīng)力、梁體自重等情況造成的理論線形變化數(shù)據(jù)測試與分析，將撓度疊加反向加入施工控制過程中，使實(shí)際的梁部線形與設(shè)計(jì)線形一致。

（2）撓度控制。

完成每一階段的施工任務(wù)后，施工人員利用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀觀測撓度。在懸澆施工時(shí)，施工人員在箱梁的頂板、底板、腹板設(shè)置觀測點(diǎn)，在澆筑混凝土前后、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前后、掛籃行走前后觀測撓度。

（3）中線控制。

在施工時(shí)，施工人員利用導(dǎo)線控制點(diǎn)測量出其中心位置，將這一中心位置當(dāng)作中線控制點(diǎn)，利用預(yù)埋鋼板固定這一中心控制點(diǎn)，再利用導(dǎo)線法明確各個(gè)節(jié)塊立模時(shí)的中線。

（4）高程控制。

在懸澆施工時(shí)，科學(xué)控制標(biāo)高，為此先開展高程量測，做好數(shù)據(jù)整理工作，之后調(diào)整模板標(biāo)高。

（5）斷面尺寸控制。

只有控制梁體斷面尺寸才能夠使梁體的結(jié)構(gòu)尺寸滿足設(shè)計(jì)要求與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，為此在掛籃模板設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)適當(dāng)減小底模板與已完節(jié)塊的搭接長度，適當(dāng)增加待澆梁段尾部的橫向?qū)瓧U，確保各個(gè)節(jié)塊之間可完美連接[3]。

4.2 預(yù)應(yīng)力張拉

在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工時(shí)，預(yù)應(yīng)力張拉施工至關(guān)重要，直接影響著連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的安全性、施工人員的人身安全。在張拉前，應(yīng)先對油壓表、千斤頂配套標(biāo)定，構(gòu)建標(biāo)定方程，計(jì)算出張拉各個(gè)階段當(dāng)中的油表讀數(shù)。

施工前，施工人員應(yīng)科學(xué)組織，做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。在張拉時(shí)，堅(jiān)持同步、對稱的原則，并根據(jù)先縱向后橫向的順序施工。當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，就開始預(yù)應(yīng)力張拉工作。為了提高張拉質(zhì)量，利用雙控，控制張拉鋼束的回縮值。在完成張拉后將千斤頂卸下來，并做好標(biāo)記，如果沒有出現(xiàn)滑絲、滑錨等現(xiàn)象就錨固，24 h后檢查鋼束的回縮量，完成檢查后再壓漿。

5 結(jié)語

在連續(xù)梁掛籃施工時(shí)先做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作、科學(xué)制作掛籃、安裝掛籃，同時(shí)在施工過程中應(yīng)科學(xué)開展掛籃選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作、明確掛籃的主要參數(shù)、控制掛籃制作質(zhì)量、合理應(yīng)用掛籃拼裝工藝、開展掛籃靜載試驗(yàn)，并加強(qiáng)線形控制與預(yù)應(yīng)力張拉工作，確保連續(xù)梁掛籃施工質(zhì)量符合要求。