跨路連續梁懸臂掛籃兜底防護及走行施工應用

付守德

中鐵建生態環境有限公司 重慶 400000

1 工程概況

張花高速公路地處湘西北，位于張家界市、湘西自治州境內，起于張家界，與常張高速公路相接，終于湘西自治州的花垣縣，與吉茶高速公路相連，途經張家界永定區、永順、保靖、花垣四區縣，路線全長146.8km。

其中花垣河大橋跨越既有道路，最大墩身高為84.52m，于K125+839處跨越G209國道，線路與公路右前夾角為103°。G209國道為瀝青路面，規劃寬度為60m。立交凈寬要求為60m，路面凈高要求9.5m。本橋采用80m預應力混凝土連續梁跨越。

2 掛籃全封閉兜底

本橋跨國道G209連續梁懸臂澆筑段，需要在道路上方施工，為了保障施工進程和行車的安全，需思考多方面的要素及制約條件，項目部對施工作業的掛籃采取全封閉的防護措施。即對掛籃底、前及兩側所有面的位置進行封閉，同時對已澆筑完成的上一梁段掛籃進行全包圍，主要目的是為了預防梁段施工及掛籃走行期間鋼筋頭、砼、焊渣等雜物掉落，對國道G209的行車造成交通安全問題[1-2]。

圖1 掛籃防護實例圖

2.1 掛籃兜底防護的對比選用

連續梁施工過程中小型構件、碎物等易從高空掉落。如掛籃移動時導致工具、螺絲、鋼筋頭等碎物不慎掉落，混凝土澆筑及鑿毛過程中導致碎物掉落，管道壓漿時漿體落入公路等，威脅到公路上車輛及人員的通行安全。為保證公路安全通行，需進行施工安全防護。一般情況下，會選用掛籃兜底全封閉防護或搭建安全通道來進行防護。

由于G209國道車速快、車流密度大，選擇搭設落地防護棚架，須進行交通管制，并占用行車道，且搭設完成后的防護棚架遮擋司機視線惡化公路交通條件，安裝拆除的安全風險較大。在該情況下，根據公司以往的施工經驗并經多次論證，綜合考慮后決定采用掛籃全封閉施工方案，該方案優點在于施工便捷，防護嚴密，對公路通行影響小，跨越公路施工保證通行安全等方面具有優勢。

2.2 掛籃兜底安裝

①要對已澆筑完的上一個的梁段的梁面兩側設置起到安全作用的防護欄桿及防護網，預防在跨道路上的掛籃施工范圍內的雜物墜落。

②在掛籃的底部需要安裝一個吊棚(前后各兩根雙拼25A工字鋼各自使用4根Φ25精軋螺紋鋼一起組裝，掛住底模的前后托梁，在橫向工字鋼上縱向需要焊接布置10的工字鋼，骨架的最后需要在縱向骨架工字鋼上滿鋪一層鋼板進行焊接；吊棚距離梁下公路路面凈高的要求，能夠保證道路的交通安全[3]。

③在吊棚兜底下的四周焊1.5m高的鋼欄桿，欄桿底四周的20cm高的范圍內進行鋼板全封閉，高處可采用竹膠板輔助封閉完，目的是為了避免在施工過程中或掛籃移動時發生高空墜物事件，外側還需貼好當心高空拋物的警示標語。

④在掛籃周圍進行安全防護，需要兩側用堅固的材料等設置防護欄桿，為了避免橋面施工時碎物掉落，需要采用全包圍封閉模式。

⑤掛籃正前方采取的全封閉材料為鐵絲網，下面采用的封閉同兜底其他地方的設計一致，目的也是為了避免橋面施工時碎物掉落。

圖2 掛籃全封閉正側面示意圖

⑥掛籃構件防護：在三角掛籃后錨和未澆筑梁段之間，因為掛籃構件安裝、拆卸，一般會導致螺絲或小構件墜落，故對此段也采用1mm厚的鐵皮進行防護。

這些掛籃兜底的安全防護措施無疑會增加梁段重量，進而會產生不平衡彎矩。為了解決這個問題，采用吊裝預壓塊，使其梁段的重量跟對應的掛籃加裝兜底的重量相等。為了保障連續梁懸灌體系的穩定，要在對應的梁段位置進行配重對稱設置，需要進行數據計算來確定位置及預壓塊數。

⑦吊桿鋼筋宜采用PSB830級φ25精軋螺紋鋼筋，配套使用墊片與螺母。底部橫向、縱向各采用[16a、[12.6槽鋼作為鋪設骨架，橫向兩根背拼為主梁；考慮到框架整體穩固及安全防護需要，[12.6槽鋼上部橫向焊接φ12螺紋鋼間距30cm布置。四周用鍍鋅鋼管作防護主骨架(焊于底部骨架上)，立桿、橫桿布置間距見防護布置圖，其上掛1cm孔距鐵絲網作全封閉網(防石子等物彈出)，底部用竹膠板(1.22×2.44)布置作擋腳板[4]。

2.3 掛籃兜底使用及控制要點

為了避免滑行梁前端吊點，所使用的倒鏈突然損壞而引發安全事故，需在每一倒鏈吊點處設置鋼絲繩，從而起到保險作用。掛籃走行時，需確保大小里程兩側的走行速度一致，限制掛籃行走速度在10cm/min以內。避免掛籃走行過快，而導致掛籃傾覆。

2.4 已完成梁段防護方案

在上一階段已澆筑好的箱梁面上預埋鋼筋，加固好鋼管護欄作為主支架，在鋼管底部設置20cm高的鐵皮擋板，防止橋面上的雜物墜落。

3 結構驗算

面板荷載、施工荷載、兜底四周防護均換算成線荷載加載至模型，兜底上部結構橫梁和縱梁之間按固結計算，受力示意圖見圖3所示。

圖3 兜底計算模型

3.1 槽鋼橫梁驗算

圖4 橫梁組合應力圖(MPa)

圖5 橫梁剪應力圖(MPa)

圖6 橫梁變形圖(mm)

從計算結果得知：

橫梁最大組合應力：55.1MPa＜145MPa；

橫梁最大剪應力：8.2MPa＜85MPa；

橫梁最大變形：9.1mm＜l/400=4900/400=12.25mm；

因此，橫梁強度和剛度驗算滿足要求。

3.2 吊桿驗算

圖7 兜底吊桿支反力圖(kN)

從計算結果得知：Φ25精軋螺紋管支反力為17.4kN，吊桿采用PSB830級φ25精軋螺紋鋼，R=1.7t<40.7t，滿足要求[5]。

4 掛籃的走行

4.1 走行試驗

掛籃行走前，需進行走行試驗，嚴格按照文件中明確的實施步驟及要求執行。試驗需檢驗項目：主桁架系統走行平順及整體穩定性；油缸移動時動作的穩定性；油泵中的液壓油路密封性；鉸接銷軸的強度、剛度；滑輪組件的靈活穩定性，是否出現了卡掐現象；最關鍵檢測項目為軌道錨固的牢固性。

4.2 走行方法

連續梁施工過程中施工完一個節段后，須行走掛籃到下一個節段定位，固定后再澆筑混凝土。整個過程中需先對已澆筑節段張拉壓漿后，然后進行掛籃松張，松張順序為：掛籃→底模→側模→后吊桿，使吊梁的力支撐在滾輪上。此時松開后錨，掛籃主行架可以行走在安裝好的軌道上。掛籃前進時要同時向前倒換鋼枕和安裝軌道，各點連接務必牢固[6]。

圖8 掛籃軌道預埋錨固與行走防御

4.3 走行的注意事項

①掛籃在走行過程中，兩側的主行架的挪動速度要盡量保持一樣，前后移動的間隔要保證維持在5cm之內；②在掛籃的底模的后邊的橫梁和側模上面吊梁所用的鋼絲繩的要連接好，掛籃每側要保障有兩道鋼絲繩持力，除此之外，還需要設置一個保險裝置，在側模的設計位置地方可采用20T的導鏈；③掛籃走行過程要控制好，行走速度≤10cm/min，中線之間的差值≤5mm，同時要查看行走時各個局部的變形量狀況，在發生非正常情況時，一定要及時中止前移，查明緣由以后才能夠向前移接著繼續走行；④在掛籃行走過程中，尤其重要的一點是鋪設軌道，一定要保障按坡面的角度進行軌道鋪設，此外還要保障橫向之間軌道的距離，誤差一定控制5mm之內；⑤掛籃行走過程中，后端應有穩定的保護措施，必須設置行走防御系統及限位裝置，可通過連接軌道精軋鋼，在掛籃下弦桿加保險橫擔進行行走防御；本掛籃采用掛籃自帶防御系統進行行走防御，防御系統不影響掛籃走行，一旦反扣輪脫離軌道，走行防御系統會與軌道相接，避免掛籃傾覆。在軌道最前方安裝限位裝置，避免掛籃縱滑。限位裝置采用2cm鋼板制作，使用栓接與軌道相連[7]；⑥掛籃行走之前，在掛籃范圍之內的人員務必要轉移到安全區域，方可進行下一步工序，嚴禁靠坐在掛籃上。

5 掛籃拆除

5.1 掛籃拆除順序

掛籃拆除在澆筑梁段的位置拆除，拆除順序為：底模→內、外側模→滑梁→吊帶→前橫梁→橫聯→主桁架→滑動裝置→行走軌道→鋼枕→清理場地。

5.2 掛籃拆除方法

（1）底模、底模平臺、前后下橫梁、外模及外導梁的整體拆除。首先將前后上橫梁的4個外吊掛替換為4臺10T倒鏈，并且在4臺倒鏈附近各設置1條保險繩，共計4條，具體操作如下：首先將倒鏈安裝就位，倒鏈底部距離下橫梁約1.0m，然后將吊掛通過千斤頂將底模平臺下放至倒鏈處，該操作需保證同一上橫梁的兩個吊掛下放同步；然后將外導梁通過千斤頂緩慢下放至底模平臺上，并固定牢固。最后將底模平臺等組成的整體通過4臺10T倒鏈緩慢且平穩的同步下放至地面。（2）前、后上橫梁的拆除。首先拆除上橫梁的吊掛系統，同時清理干凈，然后通過25t汽車吊將上橫梁吊裝至地面，最后解除主梁之間橫聯。（3）主梁的拆除。利用吊車梁吊裝至地面。（4）行走支腿的拆除。在支腿上設置合理吊點，然后通過吊車其吊裝至地面。

5.3 掛籃拆除注意事項

（1）底模平臺下放時，速度務必同步勻速，以防模板部件發生扭曲、彎折；（2）掛籃拆除前，對外模及底模進行全方位檢查，同時清理上面的雜物，防止雜物滾落；（3）汽車吊起吊物件前，務必嚴格檢查機械設備及繩索的安全性、可靠性，起吊后下方不得站人、通行。物件下放時，距地面1m時，作業人員方可靠近操作；（4）吊裝前，吊點要選擇正確、牢固。起吊時，應拴好溜繩，嚴格聽從信號指揮，不得超載；（5）掛籃拆除過程中，在主梁上需另設2個支點，充分保證掛籃的自身平衡；（6）掛籃拆除作業，須由專人指揮，有專人打信號，嚴禁違章指揮作業。

6 結束語

該工程在實際實施過程中，各項技術指標均達到了預期效果。使用該方法組織施工后，基本上滿足了施工及防護要求。梁體線性平順、掛籃走行安全，達到了設計要求，取得了良好的技術、經濟和社會效益。

在中國經濟發展迅速的今天，人們生活水平有了很大的提高，作為經濟發展有形橋梁的高速公路網正在快速發展，橋梁建設項目的數量快速增加。跨越既有道路的情況越來越多，采用掛籃施工的懸臂連續梁應用較廣泛，其優點在橋梁施工的整個過程中發揮著極其重要的作用。橋梁施工人員必須保障施工過程中的安全質量控制，并通過妥善處理掛籃施工的所有環節及行走施工的各個要素，保障整個連續梁的安全與質量。