高架橋掛籃懸澆施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施

劉旭川

（甘肅建投土木工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730050）

1 工程概況

古河州酒廠段高架橋，工程設(shè)計(jì)下部為雙柱矩形墩、承臺(tái)配群樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，上部為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，起點(diǎn)樁號(hào)為K6+495.341，止點(diǎn)樁號(hào)為K7+677.8。其中，高架橋面為（60+100+60）m，緩和曲線為450m，半徑為500m，兩端引橋位于直線和大半徑曲線上，主橋變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工。工程采用C40 鋼筋混凝土，墩柱尺寸為3.0m×3.0m，中心間距8.2m。承臺(tái)為矩形，尺寸為14.0m×12.6m×3.5m。

2 掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

2.1 掛籃結(jié)構(gòu)選擇

一般來說，掛籃可分為懸臂式掛籃、三角形掛籃、菱形掛籃等，不同形式的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1 掛籃結(jié)構(gòu)形式比較表

此次高架橋工程根據(jù)實(shí)際需求選擇掛籃的形式為菱形桁架式。該結(jié)構(gòu)主要包括吊桿系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、主體桁架以及掛籃行走裝置等。根據(jù)現(xiàn)場工程最大的混凝土的質(zhì)量（256.3t）以及工程現(xiàn)有條件，選擇掛籃的自重為99.5t。

另外，掛籃結(jié)構(gòu)中最重要的部分是桁架，作為核心的承重結(jié)構(gòu)，桁架需要滿足工程施工的需求。在設(shè)計(jì)中，保證其承重主梁后端能夠與橋梁形成錨桿，并且相關(guān)緊固件具有高性能、高強(qiáng)度。所以此次設(shè)計(jì)將掛籃結(jié)構(gòu)在專業(yè)有限元軟件Midas 中進(jìn)行仿真模擬，分析掛籃結(jié)構(gòu)的整體性能，并重點(diǎn)分析每個(gè)桿件的受力情況、掛籃運(yùn)行穩(wěn)定性以及混凝土澆筑過程中的傾覆問題。最后結(jié)果表明，掛籃各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠滿足工程的實(shí)際需求。

2.2 掛籃設(shè)計(jì)

掛籃主桁架為菱形架式結(jié)構(gòu)，具體參數(shù)見表2。

表2 菱形架式結(jié)構(gòu)參數(shù)表

此次工程掛籃結(jié)構(gòu)由承重、行走、懸吊以及錨固等多個(gè)系統(tǒng)組成。每套系統(tǒng)還包含了三組主桁架結(jié)構(gòu)，且位于箱梁腹板處，間距為7.3m。底模前下托梁吊桿采用6 根鋼吊帶，后下托梁直接錨固在底板和頂板上，其中頂板和底板分別設(shè)置6 根和4 根精軋螺紋鋼，內(nèi)、外?；辛旱鯒U均采用φ32 精軋螺紋鋼。

2.3 驗(yàn)算結(jié)果

經(jīng)過仿真模擬計(jì)算，并結(jié)合已有工程文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，掛籃在工作狀態(tài)下的抗傾覆安全系數(shù)為1.53（k0），稍大于國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的1.5，并且在空載運(yùn)行工況下，其行走抗傾覆安全系數(shù)為1.6（ks），同樣要比國家規(guī)范中的規(guī)定值1.5 要大。另外，掛籃在施工中會(huì)遇到各種不利因素，在最苛刻條件下，掛籃的各項(xiàng)性能均能滿足工程的設(shè)計(jì)要求。所以，此次采用的掛籃結(jié)構(gòu)以及形式能夠保證正常施工，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、行走穩(wěn)定性及使用剛度符合設(shè)計(jì)要求。

2.4 掛籃安裝工藝流程

掛籃安裝基本工藝流程如圖1 所示。主要步驟如下：

圖1 掛籃安裝工藝流程圖

第一步，首先對0#段軌道進(jìn)行清理，保證干凈無雜物，然后鑿出接茬面并進(jìn)一步測量放樣。完成測量工作后，開始確定軌道位置并進(jìn)行鋪設(shè)工作。待鋪設(shè)完成，采用精軋螺紋鋼、連接器以及錨具將軌道與粗鋼筋連接固定，最后在軌道上標(biāo)注記錄主桁前支座的位置。第二步，安裝主桁架，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整間距，然后安裝自錨車輪組和中橫聯(lián)、后橫聯(lián)。第三步，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，依次安裝底籃、側(cè)模、內(nèi)模等工序。第四步，安裝完成后，根據(jù)測量數(shù)據(jù)調(diào)整高程，具體監(jiān)測內(nèi)容和要求見表3。第五步，校準(zhǔn)、加固，完成掛籃的安裝。

表3 掛籃檢查項(xiàng)目及誤差要求

3 橋梁掛籃懸澆施工質(zhì)量控制措施

3.1 起步梁（0#段）施工

起步梁（0段）施工最關(guān)鍵，是連續(xù)梁橋施工項(xiàng)目的第一步。該階段主要是在梁墩上拼裝掛籃，同時(shí)按照順序開展懸澆施工。0段灌注施工是給掛籃一個(gè)安裝的位置，在橋墩的上面，并且該段通常要求在橋墩的兩側(cè)設(shè)置一個(gè)托架或者現(xiàn)澆支架。0段施工要注意以下幾個(gè)問題：其一，施工前需清理干凈雜物，才能安裝走行鋼板；其二，施工過程要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)，不得隨意改變；其三，施工場地必須滿足掛籃后期施工需求。

3.2 初期準(zhǔn)備和調(diào)試分析

0段施工完成后，掛籃安裝場地準(zhǔn)備就緒，開始掛籃的制作和調(diào)試。由于掛籃一般是在現(xiàn)場進(jìn)行裝配施工，為了保證后期施工安全，必須對掛籃施工的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控。首先，工程施工技術(shù)人員需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和標(biāo)準(zhǔn)文件，在掛籃材料準(zhǔn)備、制作安裝中，對各種構(gòu)件的偏差進(jìn)行控制。比如，切割型鋼偏差控制在1mm，板件切割偏差控制在2mm 等。另外，要采用刨銑加工方式制作螺栓孔，提高拉桿結(jié)構(gòu)連接的固定性能。其次，施工中要選擇平整的場地，要求施工人員對現(xiàn)場進(jìn)行考察，不得隨意選擇。不僅如此，還要做好掛籃承載力試驗(yàn)、位移試驗(yàn)以及受力變形試驗(yàn)，保證掛籃安裝能夠滿足使用要求。

3.3 合龍段施工控制措施

合龍段施工包含了邊跨和中跨合龍段兩個(gè)部分，施工中需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：其一，做好合龍段施工的準(zhǔn)備工作。清理干凈與合龍段施工無關(guān)的雜物與材料。合龍段施工采用水箱配重，邊澆筑混凝土邊等量放出水箱中的水。另外，合龍段施工需要注意天氣情況，盡量在氣溫穩(wěn)定的陰天施工，也可以在當(dāng)天氣溫最低的時(shí)段施工，并且要實(shí)時(shí)關(guān)注天氣變化，做好施工調(diào)整。合龍段混凝土澆筑也要注意施工氣溫，避免混凝土開裂。因此，需要根據(jù)天氣預(yù)報(bào)信息，采取加溫、保溫措施。其二，檢查施工材料和器械，保證施工材料性能達(dá)標(biāo)。施工前，檢查施工器械以及輔助工具是否正常。其三，嚴(yán)格按照施工方案要求進(jìn)行邊跨合龍段平衡重設(shè)置，并完成鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道安裝以及勁性骨架安裝工作。

3.4 混凝土澆筑施工

混凝土澆筑需要嚴(yán)格按照先澆筑底板，再澆筑腹板，最后澆筑頂板及翼板的順序施工?；炷翝仓^程需要控制好箱梁頂面標(biāo)高，滿足高架橋面的工程設(shè)計(jì)要求。其他結(jié)構(gòu)混凝土施工除按照標(biāo)準(zhǔn)要求，還需要做到以下幾點(diǎn)：其一，嚴(yán)控施工材料以及混凝土配合比，控制水灰比；其二，在攪拌混凝土過程中，要注意混凝土的分層問題，一旦出現(xiàn)分層，需要根據(jù)施工位置和條件，采取分層或者分塊澆筑，保證工程的質(zhì)量；其三，澆筑完成后，要觀察記錄混凝土的成型過程，做好檢測工作，只有各項(xiàng)指標(biāo)性能滿足規(guī)定要求，才能使用；其四，對混凝土梁頂處理時(shí)，要保證抹平與壓實(shí)，特別是在混凝土初凝之前做好拉毛工作，避免后期混凝土梁面出現(xiàn)裂縫。其五，還需要做好混凝土養(yǎng)護(hù)，待澆筑完成后，采用土工布覆蓋，并且安排專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，定期噴灑適量水分，保持混凝土表面濕潤。

此次澆筑工作投入使用8 輛混凝土罐車，澆筑工作采用2 輛48m 混凝土汽車泵，澆筑速度可以根據(jù)工程進(jìn)度要求調(diào)整，最大澆筑速度為60m/h，能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成澆筑工作。

3.5 掛籃施工中預(yù)應(yīng)力張拉和后期施工

預(yù)應(yīng)力張拉和后期施工需要滿足以下幾點(diǎn)要求：其一，鋼絞線穿束施工要采用砂輪切割機(jī)，并且嚴(yán)格按照尺寸規(guī)定進(jìn)行切割操作與編束處理，必須保證鋼絞線的順暢；其二，施工人員要對澆筑混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行檢查分析，當(dāng)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)或者國家標(biāo)準(zhǔn)后，才能進(jìn)行張拉施工（施加預(yù)應(yīng)力）；其三，孔道壓漿和合龍施工操作過程需要保證合適的材料配比，并且攪拌均勻，做好后期施工養(yǎng)護(hù)與記錄管理工作。

3.6 連續(xù)梁掛籃施工注意事項(xiàng)

3.6.1 掛籃移動(dòng)控制

掛籃移動(dòng)是施工中非常重要的操作，需要精確設(shè)定移動(dòng)裝置并且測試滑道的可用性能，避免后期施工出現(xiàn)安全問題。掛籃和梁箱之間的連接部位要充分貼合，提升主桁架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。施工必須按照錨固的順序進(jìn)行。在掛籃移動(dòng)過程中，要實(shí)時(shí)觀察主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，存在異常時(shí)要及時(shí)處理。當(dāng)風(fēng)力超過6級時(shí)，要停止施工，避免出現(xiàn)安全事故。

3.6.2 高程控制措施

高架橋連續(xù)施工必須設(shè)置高程控制網(wǎng)以及高程控制點(diǎn)，否則將無法到達(dá)施工地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確施工。所以，在施工中，要對工程高程控制點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行核查，準(zhǔn)確設(shè)定。為保證控制網(wǎng)的準(zhǔn)確性，最好安裝2 個(gè)及以上的高層控制點(diǎn)作為核算依據(jù)，以此得到施工點(diǎn)位。同時(shí)做好測量工作，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果調(diào)整掛籃的施工范圍，以滿足實(shí)際施工要求。另外，還要采用高精度測量儀器提升掛籃的使用性能，保證施工安全。

4 結(jié)論

城市交通發(fā)展離不開高架橋工程建設(shè)，高架橋承擔(dān)著城市三成以上的交通需求。城市高架橋建設(shè)的工程質(zhì)量是人們出行安全的基本保障。對實(shí)際工程進(jìn)行研究分析，討論了高架橋掛籃懸臂澆筑技術(shù)在施工中的應(yīng)用。經(jīng)仿真計(jì)算分析和實(shí)際工程應(yīng)用得出以下結(jié)論：

其一，在高架橋施工中，掛籃懸臂澆筑技術(shù)能夠發(fā)揮極大的優(yōu)勢，在符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工需求的前提下，保證工程質(zhì)量。

其二，在高架橋施工中，要嚴(yán)格按照工程施工技術(shù)要求進(jìn)行，特別是掛籃安裝和混凝土澆筑工序要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整，仔細(xì)檢查施工的所有環(huán)節(jié)，做好掛籃移動(dòng)控制和高程控制，才能保證施工質(zhì)量。