特大橋連續梁懸臂掛籃施工關鍵技術分析

曹文斌、孫劍

（1.九江市公路發展中心都昌分中心，江西都昌332600；2.都昌縣交通綜合行政執法大隊，江西都昌332600）

0 引言

在特大橋連續梁懸臂掛籃施工前，首先，需要進行懸臂掛籃拼裝和試驗，掛籃的設計應該采用無平衡重桁架式結構。在施工過程中，要分析預拱度，對加固模板進行調整，使掛籃在各個階段能夠保持平衡穩定。在鋼筋綁扎后，需要安裝預應力的管道，并進行混凝土灌注壓漿；其次，需要控制T 構兩懸臂端混凝土澆筑速度；最后，在縱向預應力張拉完成后，方可移動掛籃進行下一階段的施工。

1 國內連續梁施工現狀

我國自20世紀50年代中期開始應用連續梁施工，至今（2021年）已有將近70年的歷史。相比其他國家而言，我國連續梁施工技術起步比較晚。但是近些年隨著我國對外開放力度增大，大規模建設基礎設施，目前我國連續梁施工技術已經領先國際水平[1]。連續梁施工方法主要包括頂推法施工、掛籃懸臂施工、滿堂支架施工、逐孔施工，不同的方法對施工要求不同。在眾多施工方法中，懸臂掛籃施工方法由于不需要搭設支架，在施工期間對行車影響較小，跨越幅度大，所以應用最廣泛。目前，在我國開通的16 條高速鐵路客運專線中，連續梁使用比例超過50%。其中，津秦鐵路客專線在2010年被列為全國鐵路十大重難點工程之一。

2 連續梁懸臂掛籃施工優缺點

從我國目前已經修建的橋梁來看，懸臂掛籃施工技術具有以下優點：一是能夠有效節約施工成本，無須大型吊裝設備輔助，降低工程造價。二是懸臂掛籃施工方法有利于截面的控制，同時還能夠控制梁體內外側標高度。三是懸臂掛籃施工無須支架，有利于通航河流建橋[2]；適用于大跨度深山峽谷；在城市建立交橋也不影響公路鐵路正常運行。四是有利于加快施工進度。正常的混凝土施工包括內模安裝、鋼筋加工、預應力管道定位、混凝土澆筑、預應力張拉、管道壓漿等步驟。在懸臂掛籃施工中，雖然也需要進行這些步驟，但是整個施工過程相對簡單，而且受外界的影響比較小，可以進行連續施工。

當然懸臂掛籃施工方法也并不是沒有缺點：一是受施工參數影響。在采用懸臂掛籃施工的時候，受到位置的影響，要逐階段控制掛籃標高。在實際施工中，由于各區段澆筑混凝土的時間不同，在合龍時，需要進行體系轉換。但是由于混凝土會產生收縮變形，而且內力分布十分復雜，對施工來說有較高的要求。尤其是在懸臂掛籃施工中，需要控制各個參數，保證操作精細化，這就加大了施工的難度。二是必須進行掛籃的安全性驗算。由于懸臂掛籃施工是在空中進行的，在施工之前必須要進行安全性驗算，以保證掛籃安全可靠，防止出現梁體傾覆或者梁端位移。

3 掛籃結構

3.1 主桁架系統

主桁架是掛籃的重要承重結構，主要由3 片主桁架、槽鋼板、橫向連接結構和頂棚梁組成。槽鋼板厚度為1cm 的鋼板焊層，焊縫高度為8mm，桁架兩結構端采用鋼板和螺栓連接，掛籃主桁架懸臂長4.78m。3 片主桁架分別布于箱體3 個腹部位置。橫向聯系結構由槽鋼、鋼板、角鋼主焊合成，并采用高強螺栓連接，以保證框架整體的穩定性[3]。頂棚梁長17.52m，由兩條工字鋼組成。工字鋼設14 塊橫隔板和12 塊厚度為1cm 的加筋鋼板。共有10 個吊點，2 個外橫前吊點、4 個底模平臺吊點、4 個內模前吊點。

3.2 吊掛系統

3.2.1 前吊裝置

前吊裝置的作用是將澆筑的混凝土重量轉移至掛籃的3 片主桁架上。前吊系統由4 根鋼板吊帶和螺紋鋼組成。

3.2.2 后吊裝置

后吊裝置的作用是將混凝土的重量轉移至已澆筑完成的箱體上。后吊系統主要由6 根螺紋鋼和4 塊鋼板、2 根吊帶組成。吊帶穿過箱梁底板的預留孔與底模平臺橫梁連接，每根吊帶通過梁體連接在已澆筑完成的箱梁底板上。

3.3 模板系統

3.3.1 外側模

外側模主要是由面板和鋼桁架焊接而成。面板為厚度6mm 的鋼模板，鋼桁架由橫桿、豎桿、角鋼連接而成。外側模長度為5m，主要用于梁部兩端施工中[4]。在施工過程中，需要考慮量標高的變化，并設置活動件。外側模支撐在外滑梁上，設有后吊架，后吊架上裝有滑輪。在掛籃行走的時候，外滑梁與外側模一起沿滑輪滑行。

3.3.2 內模

內模主要為輕型鋼板，每個內模桁架吊在2 根內模滑行梁上，并沿內模梁滑行。

3.3.3 底模

底模由底模板和底模架組成。底模后橫梁和前橫梁均可作為槽鋼的受力點，分別用于前吊桿和后吊桿。底模板寬度應比箱梁底寬小8mm，縫隙處應填海綿條，以防止漏漿。

3.4 行走系統和后錨固系統

3.4.1 行走系統

行走系統由軌道前支座、鋼枕、后支座組成。前后支座設置在軌道頂面，前支座沿軌道滑行。在行走時，應在滑板上涂抹潤滑油，以減少行走的摩擦系數。掛籃主桁架通過后鋼板沿軌道上翼緣向前滑行。

3.4.2 后錨固系統

掛籃的后錨固系統由錨軌扁擔、后錨扁擔組成[5]。在掛籃節段混凝土澆筑時，掛籃的后端通過后錨扁擔與螺紋鋼將主桁架后節點錨固在軌道上。軌道通過錨軌扁擔和箱體頂面的豎向預應力連接，將所承受的力傳遞至箱梁。

4 懸臂掛籃安裝和調試關鍵施工技術

4.1 懸臂掛籃安裝

懸臂掛籃安裝應該按照以下順序進行：軌道錨固系統—足構架立柱—足構架斜拉桿—后錨系統—門架—前橫梁吊帶系統—底托系統—前排梁衡量—底模外側模、內模系統。具體安裝步驟為：按照要求設置軌枕，并根據橋梁中心線確定軌道中心，鋪設軌道，利用連接器連接螺紋鋼和軌道錨固鋼筋，以此作為錨固軌道。在安裝滑移支架的時候，需要使滑移支架支柱與梁端處于同一直線。對主構架進行吊裝，采用螺栓和反扣輪系統相連，安裝豎桿間的橫桿，并用銷軸與橫桿相連。隨后安裝兩側吊架豎桿，并采用銷軸連接。兩側豎桿頂部使用螺紋鋼相連，同時調整主構架垂直度。在進行前橫梁安裝的時候，應當使用高強度螺栓。同時在橋下，對前吊帶和前吊桿進行組裝前的準備。將前吊帶按照從下至上的順序，從橫梁上穿出，并安裝千斤頂和扁擔梁。通過梁體底板預留孔穿出內扣吊桿，根據現場起吊能力，調整和拼裝橋下底托系統[6]。當起吊能力不足時，需要分析托梁重量，并按順序進行分布吊裝。在前吊桿和前托梁之間采用銷軸相連，完成底模吊裝之后，需要進行定位，并采用點焊的方式進行固定。隨后對內滑梁前后吊桿進行安裝。安裝完成后，對掛籃進行加載試驗，并適當調整模板的標高，綁扎好底板和腹板鋼筋之后，再對內模支架進行分片吊裝，并安裝內模板，掛籃安裝允許誤差見表1。

表1 掛籃安裝允許誤差

4.2 掛籃預壓

在完成掛籃安裝后，需要對安裝的掛籃進行預壓，目的是消除非彈性變形，并確定變形曲線值，為下一步施工提供有效參考。懸臂掛籃預壓方法需要按照懸臂掛梁段自重進行，初始預壓值為1.1 倍的設計壓力。預壓借助反力架完成，并分三次進行，每次加完壓力后，需要對實際變形值進行測量。在加壓結束之后，再次測量最終變形值，隨后，對變形觀測值進行分析，確定掛籃修正值。

4.3 掛籃行走

掛籃行走前，需要檢查掛籃結構狀態和不同部位的連接狀況，如果發現缺陷，應立即整改。清理掛籃軌道上的障礙物。掛籃行走應緩慢進行，移動速度不能超過10cm/min[7]。采用千斤頂緩慢松開掛籃尾部的后錨鋼筋，沿掛籃前進方向鋪設第二階段軌道。在掛籃行走的時候，需要做好位置標記，一般為主桁架豎桿中心距離兩端50cm 的位置。為防止掛籃行走受到過大的阻力，需要在滑移底板上涂抹潤滑油。在掛籃行走過程中，應該同步控制其他相應構件，并保持行走一致。在掛籃行走至控制位置后，停止行走，錨固掛籃尾部，并安裝吊桿，調整底模和側模高層。

4.4 體系轉換

在進行懸臂掛籃施工的時候，結構體系轉換至關重要。而合龍段施工又是重中之重。如果體系轉換出現問題，就會導致整個梁體受力不均，甚至出現梁體破壞，嚴重影響施工質量。連續梁的體系轉換是兩個T 構向雙懸臂的轉換，轉換成剛構連續。在體系轉換過程中，需要確保結構內力調整分配滿足設計要求，并協調合龍段懸臂端內力，解決連續梁臨時固結和鎖定的技術問題。在具體施工中，應該采取以下措施：在合龍邊跨和中跨的時候，應該先焊接連接筋，再利用永久性的預應力臨時張拉。在施工中，需要考慮溫差產生的收縮變化。在焊接前，保證結構變形協調，采用56 號工字鋼進行焊接。在三孔鋼連續梁跨中段合龍的時候，應該合理控制液壓千斤頂的施加壓力和水平頂力。在進行中跨合攏段澆筑混凝土前，需要在兩懸臂端配置與混凝土重量相當的水箱作為壓重，并在澆筑過程中持續放水，始終保持兩邊重量相當，使合龍段處于穩定狀態。五孔連續梁固結的措施是在安裝臨時支座時，分析梁體受力情況，在進行體系轉換前，預埋螺紋鋼，并與梁體進行連接，以控制懸臂施工產生的拉應力[8]。合龍段施工完成安裝后，需要拆除臨時固結，并切斷螺紋鋼，轉換到永久支座上。進行預應力張拉，完成體系轉換。預應力張拉是整個連續梁施工的難點。其施工質量直接影響到梁體的使用壽命。因此，在進行預應力張拉的時候，應該根據設計要求和施工實際情況，合理確定施工方案。通過建立仿真模型分析預測壓力，保證預應力控制值與實際設計要求一致。

4.5 線形控制

在掛籃移走之前，為了保證合龍段施工質量，需要合理控制合龍段豎向撓度的偏差，使其能夠滿足橋面現行要求。在施工前需要進行測量，并利用橋梁軟件進行仿真計算，調整實際參數。根據橋梁澆筑段的立模標高做出預測。包括澆筑段牢度變化值、應力、溫度變化以及掛籃自身的彈性變形等。撓度觀測點應該在腹板正上方5cm 處[9]。在施工過程中，需要加強對每一截面內模的檢測以及預應力張拉前后的標高觀測，并掌握各個節點的撓度以及箱梁曲線的變換歷程。同時還需要考慮溫度對撓度的影響。要在早上7 點至18 點前進行溫度影響觀測，并在底板和頂板之間埋傳感器，通過布置測點分析溫度對撓度產生的影響，以監測橋墩連續懸臂梁灌注期間的穩定性和施工時的不平衡影響。通過計算預測，分析解決線形控制問題。

4.6 掛籃脫模

在完成節段澆筑以及預應力張拉后，才能進行脫模工作。在脫模時，首先將外側模骨架拉桿松開，然后調節千斤頂，將底模內后吊桿千斤頂松開。調節外滑梁后，將螺紋鋼螺母松開至一定高度，將側面吊架和外側模間的倒鏈松開。調節前吊桿千斤頂，將外滑梁前吊桿和前橫梁與外側模間倒鏈松開。利用側模模板自重脫離混凝土，并控制脫模高度為10cm 左右。最后對后吊桿進行拆除。在拆內模的時候，需要先將吊桿螺母松開至一定位置，并對內滑梁前吊帶進行調節。為了方便滑梁行走，滑梁前端應比后端略低。

5 結語

總而言之，懸臂掛籃是特大橋連續梁的關鍵技術。在采用懸臂掛籃施工的時候，需要對相關參數進行合理控制。在施工前，需要分析可行性，并把握關鍵技術和相關參數，保證懸臂掛籃順利安裝和安全應用，為特大橋連續梁施工做好準備。