探討懸澆箱梁現澆段吊架施工技術

劉海奇

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550000）

0 引言

吊架施工技術操作簡單、施工風險小，能提升工程整體效益。某三跨預應力混凝土連續剛構橋梁施工階段，因橋梁邊跨現澆段、合攏段跨徑不大，根據現場環境條件，現澆段和合攏段利用掛籃與過渡墩形成吊架的方案進行施工。該文論述了該橋梁現澆段吊架施工整體方案設計，總結了吊架施工工藝要點，并驗算吊籃受力狀況，論證了結構的安全性、可靠性，可為同類工程施工提供指導。

1 工程概況

某橋梁工程，上部結構為三跨（70+130+70）m連續鋼構，采用預應力混凝土結構。邊跨現澆段板厚，從合攏段到支承端，按直線變化，長384 cm，合攏段長200 cm，長度較短，經綜合研究，結合實際施工條件，為節約施工成本，保障施工安全，擬采用吊架施工工藝。

2 現澆段吊架整體設計

該橋梁主橋箱梁標準節段最大長度為4.5 m，橋梁邊跨結構采用現澆施工，長度3.84 m，合攏段2 m，過渡墩蓋梁寬2 m，靠箱梁端寬度1.8 m。

橋梁邊跨結構，現澆段部分荷載由蓋梁承擔，懸挑施工長度為2.2 m，加合攏段部分，共計懸挑2.2 m+2 m=4.2 m。由于橋梁過渡墩位置設置在河岸兩側，而河岸孤石分布廣泛，該工況下鋼管樁支架施工較為不便。結合現場施工工況，決定采用吊架施工工藝，進行現澆段、合攏段施工[1]。

2.1 現澆吊架加工及安裝

以掛籃作為施工吊架，施作完16#塊縱向預應力后，移動掛籃至過渡墩指定位置，并將前橫梁頂至蓋梁設計位置，然后用槽鋼盒做鋼扁擔，將掛籃前橫梁搭接在蓋梁合適位置上，用預埋于蓋梁上的精軋螺紋鋼錨固，另一端則錨固于16#塊，形成受力性能可靠的簡支梁結構[2]。現澆段吊架整體布置示意圖見圖1。

2.2 模板施工

現澆段外模、底模采用原箱梁相應位置處模板，其中外模通過外滑梁移動至設計位置，使用竹夾模、枕木對模板外露部分進行合理修補；底模則隨掛籃前進，對于蓋梁結構底梁不達設計標高工況，應根據現場測量數據，結合設計和施工要求，使用竹夾模、枕木調整，確保標高符合設計要求。內模直線段施工時，通過內滑梁移動至設計位置，對于內模變截面部分，根據實際工況，合理設計和搭設鋼管支架、竹夾模、枕木[3]。

2.3 試壓荷載的取值

（1）現澆段懸臂部分荷載、合攏段荷載總體較小，掛籃底籃結構承載能力完全可以滿足承載需求，但仍需進行試壓施工，驗證現澆支架、合攏段施工參數可靠性，保證施工安全；支架荷載為2 481 kN/m×4.24 m=10 519.44 kN，為進一步保證安全，預壓設定20%冗余，按1.2倍支架荷載試壓，試壓荷載1 052 kN×1.2=1 262.4 kN[4]。

（2）該工程采用水袋法進行試壓作業，水袋規格為6.5 m×2 m×3.5 m，單個水袋最大裝水量45.5 t，水袋個數2個，由專業廠商定型生產；完成吊架、底模等施工后，將兩個水袋分別布設在現澆梁挑出蓋梁部分和合攏段設計預壓位置；加載分三級進行，加載梯度依次為混凝土荷載的50%、100%、120%；對于水袋重量不足部分，采用工字鋼加載；在加載、卸載過程中，做好16#塊梁端觀測點變形量的監測和記錄[5]。

（3）試壓施工是確定現澆段、合攏段立模標高的主要手段，通過分析試壓荷載，也可更加合理地確定中跨、16#塊配重；掛籃荷載遠小于懸澆時混凝土荷載，因此無須另作受力安全分析。

（4）在混凝土澆筑、養生階段，應以2 h/次的頻率，定時觀測觀測點標高，并通過調整水箱配重，使觀測點保持恒定標高，避免在硬化階段因結構自重作用導致結構變形或開裂[6]。

3 施工技術要點

3.1 現澆段施工

掛籃作為現澆段懸出蓋梁部分支架，用掛籃底模作為支架底模，掛籃側模作為外模，掛籃內模作為內模。蓋梁上部分在蓋梁上進行底模安裝。在進行混凝土澆筑施工時，通過調整水箱配重，保證觀測點高程恒定。在混凝土養生期間，根據標高監測數據，合理調整水箱水量，確保標高穩定。養護齡期達到7 d且混凝土強度達設計值90%時，方可進行下一工序施工[7]。

3.2 合攏段施工

（1）混凝土澆筑施工完畢后，應及時開展合攏段施工準備，完成底板鋼筋綁扎等準備工作，待混凝土強度達標后，完成內模拆除工作，即可開始合攏段施工。

（2）通過各合龍口標高持續監測數據，分析合攏施工可行性，待標高穩定，選擇合適天氣進行剛性連接安裝，并在完成剛性連接當天最低氣溫時鎖定；待鎖定完畢，立即對2×BX1、2×BS1進行張拉施工，每根施加張拉力73 t。

（3）對已完成剛性連接的合攏段，實施持續24 h的連續監測，確保剛性連接穩固性，若無異常則可進行混凝土澆筑施工；若有異常，應及時查找成因，并制定針對性治理措施，并再次連接剛性連接并觀測24 h，直至可進行混凝土澆筑施工。

（4）混凝土澆筑應選擇在低溫時段施工，并將終凝時間控制在澆筑施工當天最低氣溫時段，以抵消混凝土溫縮應力，避免混凝土開裂；混凝土澆筑施工期間，應合理控制水箱水量，保持混凝土澆筑期間合攏段的荷載穩定，避免標高變化過大，影響整體施工質量。

（5）混凝土養生至設計強度90%，即可開始預應力張拉及后續錨固灌漿施工，張拉施工應注意先施作長束鋼束，再進行斷束鋼束張拉。待上述工序施作完畢，將中跨掛籃向后移動2 m，準備下一工序施工[8]。

3.3 施工質量精細化控制

（1）重視前期工作，加強施工圖設計；工程質量控制主要是對施工過程的監視，工程質量形成過程對相關專業工作界面依賴很大。必須重視前期工作，規范項目設計，在施工圖設計階段，業主有必要召開相關專業開展詳實的聯合設計工作，必須把各專業交叉界面劃分清晰，明確責任。

（2）加強過程控制，強化施工現場管理：1）嚴格工序移交手續；2）加強材料設備檢驗；3）加強旁站管理，確保隱蔽工程質量。

（3）完善后評價機制，嚴格工程交工驗收程序。

（4）工程項目施工精細化管理主要包括質檢工程師巡檢和旁站監管：1）按照施工設計規范對施工程序、關鍵工藝、隱蔽工程施工等內容進行檢查；2）檢查是否出現違規施工；3）定期查驗施工設備的使用情況，確保其性能滿足施工需要；4）檢查現場施工材料的質量、種類及施工工藝是否達標。

4 吊籃受力計算

4.1 吊籃受力體系

掛籃主要受力結構為兩片三角形主桁，桁架主梁結構為2根I56a。掛籃為受載構件，其主桁架不作為主要受載構件，主要為結構提供受力冗余保險和移動裝置，主要承載構件為掛籃底藍和外滑梁。掛籃外側模作為現澆段外模，內模由底板支承，受力也由底板承載。外滑梁為2I40b。

4.2 吊籃使用工況

該施工吊籃循環使用，先作為主梁2#~16#節段的懸臂施工受力結構，待上述工序施工完畢，前移至過渡墩蓋梁預定位置，并進行固定，用作現澆段、合攏段混凝土澆筑施工受力體系。結合實際工況和各節段受力結構情況，需對2個工況下的吊籃受力進行計算[9]：

（1）現澆段混凝土澆筑施工（蓋梁上部分吊籃不受力，無須分析；僅對現澆段挑出蓋梁部分進行計算，該部分長2.24 m，混凝土重約67.07 t）。

（2）合攏段混凝土澆筑（長2.0 m，重49.62 t）。

4.3 吊籃使用各工況受力計算

結合以上分析，利用MIDAS civil 2017軟件，對吊籃系統按空間結構建模。考慮到吊點和錨點均為鉸接，為模型分析效果更貼合實際，對吊點、錨點模型，僅設定x、y、z方向上軸向位移的約束條件，對兩構件模型的Rx、Ry、Rz三個轉角位移不做約束；考慮到精軋螺紋吊桿、斜拉鋼帶在實際工況中僅作為受拉構件，故采用桁架單元模擬其受力特性。模型及建模所用材料特性如下：

4.3.1 材料特性

材料特性具體見表1。

表1 鋼材的容許應力 /MPa

4.3.2 型材截面特性

各構件型材截面特性見表2。

表2 各構件型材截面特性

4.3.3 吊籃模型

（1）采用MIDAScivil2017建立的吊藍模型見圖2。

圖2 吊藍模型

（2）吊籃受力分析結果見表3。

表3 吊籃受力計算分析匯總

由計算結果可以看出各型材的應力值均在設計允許值內，結構安全、可靠。

5 結論

實踐驗證，吊架施工工藝的適用性較強，相較于傳統鋼管樁支架工藝，可顯著降低高墩施工成本；相較于焊接牛腿搭設施工平臺工藝，可有效降低施工安全風險，保障施工工人施工安全。同時，取得更加理想的底模、側模與前段梁結合效果，使結構具有更加優良的外觀。因吊架可一次性到位，使現澆段和合攏段更加便宜，提升了施工效益，可在同種類工程中積極推廣使用。