懸臂掛籃橋梁施工技術應用

劉瓊

（江西交工礦業開發有限公司，江西 南昌 330038）

1 懸臂掛籃施工技術概述

橋梁懸臂掛籃系統指橋梁懸臂灌注設備，主要包括桁架、錨固、模板、行走、懸吊等系統和張拉操作平臺。在施工過程中可將懸臂懸掛于懸臂梁上循環施工，即完成一段梁澆筑施工后，將預應力錨固結構和掛籃前移，繼續進行下一梁段澆筑施工，最終完成梁段澆筑。其中，桁架是主要的承力結構，該結構主要由三角形主桁架及前上橫梁組成，其桿件一般由型鋼焊接而成；模板系統由內模、側模、底模組成，模板多采用鋼板，整個模板系統隨掛籃移動；行走系統通常以軌道為滑板，通過電動卷揚機牽引設備，拖拽行車輪，并使掛籃系統前行移動，保證掛籃通行順利，按移動方式劃分，橋梁懸臂掛籃主要分為滑動式、桁架式和斜拉式等。相較于其他施工系統，懸臂掛籃具有結構質量輕、拼制簡單、無壓重等優點，施工操作也更加便捷，全部工序均在掛籃上完成，能夠省去大型吊機等機械設備操作工序，且施工過程中受外界環境和不良地質條件等因素的影響較小。在橋梁工程中應用此技術，能顯著提升橋梁施工質量，減少施工誤差。橋梁懸臂掛籃結構具體見圖1。

圖1 橋梁懸臂掛籃示意圖

2 工程概況及施工方案

2.1 工程概況

某長度為1.116km 的橋梁采用4×32m 簡支梁+（54+3×76+58）m 連續剛構+（120+2×156+120）m 連續剛構+3×32m 簡支梁結構形式，橋梁寬44m，中央分隔帶寬10m，兩幅橋面分別寬17m。橋梁上部結構為連續剛構，橋墩為雙薄板墩，柱式邊墩，箱梁為底寬和頂寬分別為8m 和16.5m 的單箱單室三向預應力箱梁。該橋梁整體結構復雜，除簡支梁外，還包括連續剛構，對施工質量有較高的要求。橋梁基礎為直徑2m 的挖孔樁，箱梁按三向預應力設計并以C50 混凝土澆筑，縱向預應力錨具為OVM15-27 型。

2.2 施工方案

該橋梁懸臂掛籃施工流程主要為：掛籃前移—外模板就位—調整底模標高，并綁扎底板和腹板鋼筋—預應力管道安裝—內模及端模拼裝就位，頂板鋼筋綁扎，預應力管道安裝—混凝土澆筑并養護、鑿毛梁端面混凝土—預應力張拉，孔道壓漿并解除約束前移掛籃。該橋梁懸臂掛籃的荷載主要取決于懸臂澆筑最大分段長度，懸臂掛籃橫斷面布置形式主要由橋梁寬度及箱梁截面形式決定。當橋梁橫斷面為單箱時，全斷面用一個掛籃施工；當橋梁橫斷面為多箱時，應采用多個掛籃同時施工。在該橋梁懸臂掛籃的荷載設計中，應先計算內模、側模、底模、端模等模板的重量，確定出模板重量、油泵、千斤頂、混凝土重力、掛籃結構自重后，詳細計算掛籃荷載。設計掛籃底模架時，其結構振動力按照振動器結構自重的4 倍確定，施工人員荷載按照2kPa 確定。該橋梁懸臂掛籃底模平臺前后下橫梁為其主要受力結構，錨桿在施工時主要錨固于澆筑完成的箱梁節段上，故僅需施加5～10t 預應力即能拉緊錨桿。后下橫梁未發生較大變形，故可不設置測點；但縱梁和前下橫梁為簡易梁且撓度變化大，為便于測量，應在測點處布置剛性豎測桿，桿頭應超出水箱頂面，以更好地反映縱梁跨中及前橫梁可能的彈性變形。圖2為掛籃加載試驗主構架安裝示意圖。

圖2 掛籃加載試驗主構架安裝示意圖

3 懸臂掛籃施工

3.1 掛籃制作及吊裝

在橋梁施工現場0和1橋墩上進行掛籃制作和拼裝，安裝次序為：主承重架—錨固—懸掛—底模架—側模、內模、端模—張拉施工平臺。其中，模板和主承重架是懸臂掛籃最關鍵的受力結構，必須嚴格按照設計要求加工制作。為保證掛籃施工的安全性，還必須進行錨固精軋螺紋鋼吊桿試驗，在進行墩頂掛籃拼裝前，先完成墩頂葉梁段施工，按設計對稱拼裝墩頂掛籃。完成懸臂掛籃安裝后，還應增設隔離防護設施，避免物體墜落傷人，待懸臂掛籃完全封閉后，還要在其上下層增設專用扶梯，施工現場圖見圖3。

圖3 施工現場圖

3.2 混凝土澆筑

橋梁懸臂掛籃施工的核心環節是混凝土澆筑，根據相關工程實踐，混凝土澆筑施工質量直接關系橋梁施工安全和效率。該橋梁跨度大，混凝土澆筑施工存在一定的難度，為保證澆筑施工質量，必須加強對以下環節的控制：

第一，在懸臂掛籃混凝土澆筑施工前全面檢驗鋼筋、錨桿、預埋件等材料，并根據各種材料的性能、質量、安放位置等確定澆筑施工方案。該橋梁工程懸臂掛籃混凝土澆筑采用泵送施工方式，應考慮溫度變化、泵送運輸速度和距離等因素對施工效果的影響，并實時調控澆筑速度和施工流程。

第二，鋼筋混凝土是橋梁的主要支撐結構，為保證澆筑質量，澆筑前必須全面檢查和校驗鋼筋綁扎質量、錨頭數量、鋼筋布設情況等，保證各項參數均符合設計要求。

第三，該橋梁的混凝土澆筑量大，必須分層澆筑（見圖4），在澆筑施工時，應加強對混凝土澆筑層數及厚度、澆筑次數、澆筑方法等方面的控制，還應確保澆筑過程的連續性，應將下層已澆筑層和上層待澆筑層的澆筑時間間隔嚴格控制在0.5h 以內。

圖4 混凝土分層澆筑簡圖

第四，必須根據設計要求，選擇晴朗、無風、干燥的天氣進行澆筑施工，施工期間還要詳細觀測和記錄環境溫濕度、混凝土實際供應情況等，為澆筑效果評價提供準確的基礎性數據。

第五，為避免澆筑過程中管道上浮，必須保證鋼筋網連接緊固，并嚴格控制牽拉力，防止出現漏漿和裂縫問題。

第六，在橋梁懸臂掛籃施工中，混凝土澆筑工期通常為6～10 天，結束后應加強養護。

在橋梁懸臂掛籃施工過程中，必須加強對注漿過程的控制，在注漿前進行漿液成分及強度試驗，保證其達到設計要求。該橋梁的橫截面較大，出于澆筑施工質量方面的考慮，在水泥漿液中按設計比摻加細砂，并禁止攪拌漿液；同時定期觀測掛籃位置，防止其發生變形和位移。

3.3 掛籃預壓

在橋梁懸臂掛籃施工中，為保證施工質量，應在掛籃前進行橋梁主桁架預壓試驗，根據試驗結果獲取主桁架結構強度的主要參數，指導懸臂掛籃施工，并預防主桁架變形。在懸臂掛籃安裝結束后，還應再次進行預壓荷載試驗，確定懸臂掛籃能夠承受的最大荷載值，并檢驗掛籃結構的承載力和穩定性能，避免掛籃變形，在掛籃預壓荷載試驗中其試驗載荷量必須為梁段最大載荷量的1～1.5 倍。預壓荷載試驗結果顯示，該橋梁最大梁段荷載量為3.6m/1985kN，掛籃利用系數達0.98。

3.4 合龍張壓及體系轉換

該橋梁邊跨及中跨合龍段均采用懸吊支架施工法，合龍段外側模及底模采用掛籃鋼模板，內模為自制模板。在懸吊支架施工過程中，將懸臂掛籃底籃整體移動至合龍段另一懸臂段，將精軋螺紋鋼整體穿入懸臂段預留孔，起吊懸臂掛籃底籃及內外行走梁后，根據實際情況，將掛籃前吊桿拆除，并將臨時剛性連接結構和預應力臨時索安裝在合龍段，并鎖定梁體合龍，澆筑微膨脹混凝土，待混凝土齡期和結構強度均達到設計要求后，穿入預應力筋進行張拉，并利用錨具錨固預應力筋。

合龍段微膨脹混凝土澆筑施工必須安排在一天內環境溫度最低的時段，按照設計要求，該橋梁工程在凌晨5:00～6:00 期間進行澆筑施工，澆筑后環境溫度逐漸升高。為保證合龍段施工質量，不僅嚴格控制合龍鎖定時間，還按照鋼板預埋—槽鋼連接—鋼筋預埋的次序進行勁性骨架支撐施工，并將連接槽鋼合理設置在預埋板間。

該橋梁懸臂澆筑施工過程中主要應用臨時固結措施，墩梁由此成為臨時T 形結構，同時，待混凝土澆筑施工至合龍段時，按設計要求轉換合龍體系。具體而言，待合龍段混凝土結構強度達到設計要求后，進行預應力張拉，結束后開鑿出臨時固結結構，并完成合龍體系轉換，拆除剩余掛籃。為保證施工質量，在連續多跨橋梁合龍段施工中，必須嚴格按照邊跨—次邊跨—中跨的次序轉換施工；在中跨合龍段施工中，為避免溫度變化引發其產生較大位移變形，必須增大壓力，并加強對設施及施工過程的管控。

4 結語

綜上所述，在橋梁工程中，懸臂掛籃施工技術有顯著的優勢，既有助于打破施工跨度的限制，又能縮短工期、簡化施工過程、降低工程造價，并且能保證橋梁施工全過程的安全性及穩定性，將之合理應用于橋梁工程，有助于提高橋梁建設質量，推動我國交通基礎設施建設的發展。