大跨度箱梁橋懸澆掛籃施工技術研究

易良沐

（南平高速建設有限公司，福建武夷山 354300）

0 引言

隨著經濟的發展，交通出行需求增加，為提高出行效率，工程建設基礎設施也應日趨完善。橋梁施工貫穿在整個工程建設中，懸澆掛籃施工在橋下有建筑物、障礙物以及深山峽谷、河流等情況下具有較好的適用性，因此懸澆掛籃施工技術在橋梁工程建設中的應用越來越廣泛。結合實際案例，對懸澆掛籃施工中的關鍵工序進行闡述，力求提升橋梁施工的技術水平，提高施工的安全性，同時保證橋梁施工的質量。

1 工程概況

國道205 線南平市曲港大橋主跨為87m+158m+87m 跨連續梁，共計3 個合龍段，2 個直線段。箱梁為單箱單室、變高度、變截面、直腹板斷面。箱梁0#塊長12.0m，兩側各有20 個節段（不含邊跨直線段和合龍段），節段長度為3～4m。0#塊采用墩頂三角外托架及矩形內托架支撐方案三角托架法施工，1#～20#梁段采用懸澆掛籃施工。因菱形掛籃具有變形小、質量輕、結構完善、適用性強等優點，結合項目施工條件采用菱形掛籃施工，1#、2#墩同步進行。

2 懸澆掛籃施工控制要點

2.1 0#塊施工

0#塊施工采用型鋼斜撐懸臂式托架，托架通過精軋螺紋鋼將銷座與主墩相連。在墩身兩側預埋8 根φ120mm 圓孔，穿8 根φ100mm 鋼棒作為內外托架支撐的受力點。內外托架設32 塊500mm×600mm 鋼板，每塊鋼板設4 個φ40mm 圓孔，穿4 根φ32mm 精軋螺紋鋼對拉固定。托架頂布置橫橋向雙拼工25 型鋼分配梁，托架與分配梁間采用調節支座調平；在橫橋向分配梁上，安裝內底模縱梁及外底模托架。外托架采用32b 槽鋼雙拼加工，通過銷軸連接成三角形托架。

托架不僅作為施工的平臺，還承受0#塊混凝土重量和施工荷載，因此托架要保證足夠的剛度和穩定性，嚴格控制托架變形，保證施工的安全性。0#塊托架預壓模擬箱梁荷載分布情況，分區進行加載。直腹板采用在承臺內埋設JL32 精軋螺紋鋼，使用φs15.2的鋼絞線，設分配梁與精軋螺紋鋼連接，用千斤頂張拉反壓，頂底板及翼緣部分采用預壓塊或砂袋、鋼筋等堆載預壓，按結構總重的1.2 倍加載。0#塊托架試驗安全性加載力要保持平衡，不得偏載。

托架靜載試驗千斤頂反壓應將鋼絞線頂端套入錨環內，上夾片并用套筒將其頂緊。在正式試壓前，應落實對0#塊托架的全面檢查，調整吊桿的受力，使各根吊桿受力基本一致。千斤頂、油表、油泵應進行精確校定，用千斤頂將鋼絞線逐根張拉，使每根鋼絞線的松緊程度基本一致。鋼絞線束按各束鋼絞線張拉力，同時由小到大依次分級張拉（對稱均勻加載），與翼緣板、頂底腹板堆載預壓分級加載同步。每次分級張拉后，與堆載預壓部分同步持荷。測量人員根據標記，記錄托架在各個級別下結構受力變形的標高和平面位置變化。預壓完成后，在鋼絞線束上安裝退楔器、千斤頂，將千斤頂頂出約150mm。再在其頂面安裝錨環，并安裝夾片，繼續頂出油缸，至頂面錨環及夾片將鋼絞線夾緊且底面夾片松弛。鋼絞線全部松弛后，將鋼絞線卸載。在使用退楔器退夾片時，觀察千斤頂和退楔器的穩定性，確認可靠后，再取夾片。且在取壓片時，不得將手伸入退楔器。

2.2 掛籃構造

掛籃結構由承重系統、模板系統、工作平臺、走形系統、錨固系統、縱行軌道、扁擔、錨桿等構成。其中承重系統由菱形架、前后吊帶、前后支腿等組成；模板系統由底模平臺、側模系統、內模系統等組成；工作平臺分前后工作平臺[1]。掛籃設有走行裝置，后支腿為后勾板沿軌道行走，前支腿采用鋼板與聚四氟乙烯相對運動，摩擦力小，移動方便，外模、內模、底模可以一次到位。掛籃行走時，前端通過前吊桿、滑梁吊桿把底籃、外模及內模吊在前上橫梁上；后端通過側面桁架吊桿吊住后下橫梁兩端，外側模、內模板后端通過滑梁吊在已澆筑完的箱梁上。

掛籃施工應加強對幾何位置和預留孔尺寸的控制，使掛籃受力狀態準確、結構穩定，保證箱梁尺寸準確。為進一步減輕重量，可通過預埋鋼筋和菱形框架等方式來實現。

2.3 掛籃設計

施工荷載必須嚴格控制，按臨時結構設計，保證掛籃安全。掛籃與梁段混凝土的質量比按規范控制在0.3～0.5。該橋單個掛籃總重量80t，最大節段混凝土重量為200.1t，荷重比為0.40，滿足規范要求；主桁架受力采用32Ⅳ級精軋螺紋鋼筋，通過計算錨固安全系數為2.74，滿足掛籃在施工狀態下的自錨固系統的安全系數不小于2 的規范要求；掛籃空載前移通過計算抗傾覆力矩安全系數為2.1，滿足掛籃在行走狀態下的抗傾覆安全系數不小于2 的規范要求。

掛籃底模平臺由前、后下橫梁，底模縱梁及操作平臺和安全防護欄桿等構成。前、后下橫梁均采用13.5m 長的2I45b 型鋼貼板焊加勁構成。前、后下橫梁上對稱布置縱梁14 根，縱梁均采用6m 長的I40b 型鋼，在其上鋪設底模。

掛籃的外模支架采用內雙拼[10、外雙拼[10 組焊件；模板橫向肋采用[10，面板厚6mm。外模支架及外模順橋向長度12.2m，骨架共設3 片，骨架設外滑梁吊框，支撐于外滑梁上。外滑梁采用2[32 制成，單根長12m。在不同施工階段，外滑梁由前后吊索支撐或由前吊索和后行程吊索支撐。

掛籃的內模系統采用竹膠板與型鋼骨架，在施工中，由內滑梁與內模吊掛承重。每個掛籃設置2 條走道，對稱于箱梁中心布置，2 條走道中心距6.24m。走道梁采用2I28b 型鋼焊接而成，采用預埋精軋螺紋粗鋼筋(φ32 精軋螺紋鋼)將走道梁固定于梁面之上。后錨系統設在每組主桁架尾端，每組主桁架尾端設6根φ32 精軋螺紋鋼錨在3 根后錨分配梁上。后錨分配梁采用2.5m 長2[28b 型鋼組焊而成。

掛籃各加工件孔眼采用鉆（鏜）孔，孔徑、光潔度、螺栓孔間距允許誤差應滿足要求。鋼板及鋼吊帶的加工不得采用手工切割，尺寸邊距要精確，消除熱影響區對鋼材力學性能的不良影響。對于主桁片桿件、吊帶、銷軸、后錨固筋等重要受力構件，應做探傷檢查并采取合理的焊接工藝，控制焊接變形，保證焊縫高度、質量；主桁桿件采用埋弧自動焊，其他部件焊接可采用手工焊。所有主桁桿件的焊縫應通過超聲波探傷試驗；后錨筋采用精軋螺紋鋼筋，兩端須配置墊板及雙螺母。對走道梁頂板上下兩摩擦面，應涂油并包裝防護，在運輸及拼裝過程中防止損壞其光潔度。

2.4 掛籃預壓處理

掛籃在使用前，應全面檢查其制造和安裝質量并進行反向扣拉試驗。掛籃在拼裝完畢后，對掛籃施加梁段荷載進行靜載試驗，以消除掛籃非彈性變形及桿件連接縫隙，并確定掛籃的彈性變形量，為懸臂澆筑梁段的立模高程設置提供依據。掛籃采用砂袋作為預壓荷載進行預壓，加載重量采用1.2 倍的最重梁段自重，預壓時按30%、60%、100% 及120% 四級加載[2]。測量時，避免陽光直射以減少測溫誤差，測得觀測數據后，進行分析和整理。根據掛籃的非彈性變形值和彈性變形曲線值，為后續施工提供技術參數。

2.5 模板、鋼筋、混凝土工程

掛籃底模梗肋與底板連接處兩側應加設30cm 寬的反壓模，防止底部混凝土施工時上翻。墩頂分配梁與鋼管立柱間設置砂筒或墊梁以利于拆除底模。模板應保證各部分混凝土結構和構件的正確形狀、尺寸和位置，同時承受現澆混凝土的重力、側壓和施工中最不利的荷載，接縫密實，不漏漿。脫模時，用扁擔支墊千斤頂逐漸下落以降低沖擊。

鋼筋按底部鋼筋、腹板鋼筋、頂板鋼筋的順序安裝，縱、豎向預應力管道應定位準確并同時埋置，用定位網鋼筋固定牢固。

混凝土澆筑采用一次性澆筑完成，防止施工裂縫。在澆筑過程中，按照“底板、腹板倒角—底板—腹板—頂板—翼板”的順序，對稱、平衡進行，并由梁端向已澆筑梁段的原則分層澆筑，以防掛籃變形造成接縫混凝土出現裂縫。混凝土下落高度超過2m 要采取串筒、溜管等措施，避免落差過大造成混凝土粗細集料分離。腹板、橫隔板與底板倒角處鋼筋密集，澆筑時，應從腹板處下混凝土，并在腹板、隔板模板上開設觀察孔和振搗孔，避免出現露筋、蜂窩麻面，保證混凝土密實、無空洞。腹板和隔板澆筑到倒角上方時，底部混凝土不應再次振搗，防止腹板倒角處混凝土變形，上部混凝土懸空存在空隙。在腹板和隔板澆筑時，可以用小錘敲打模板，檢查混凝土是否振動、密實。

2.6 預應力施工及封錨

混凝土澆筑后，強度大于95% 設計值、彈性模量大于85%設計值，且梁體混凝土齡期大于7d 方可張拉施工[3]。在施工過程中，不確定因素較多，施工層次差異較大，如梁管道摩擦、混凝土收縮徐變等原因都會造成預應力損失。張拉前，應對重要梁結構的管摩擦力進行現場試驗。根據試驗結果，對拉力和管道位置進行調整，將設計的張拉力準確地施加到梁體上，保障其安全性和耐久性（見圖1）。預應力張拉采用自動化智能張拉設備提高張拉精度。張拉時，嚴格控制張拉過程的同步性。孔道注漿采用智能注漿設備、真空輔助注漿。為了提高注漿質量的穩定性，保證施工安全，采用連續運轉的活塞注漿泵。對孔道注漿成品質量檢驗，采用無損檢測或內窺鏡。檢測孔的數量和位置應根據孔的長度和線形來確定，并應布置在設計中規定的位置最高位置；無損檢測采用沖擊回波法。現澆段端頭封錨應嚴格控制梁體長度，以滿足伸縮縫梁體間隙的要求。

圖1 腹板豎向預應力布置圖（單位：cm)

2.7 合龍

合龍段施工質量直接關系到橋梁的線形和工程質量。與邊跨合龍段相比，中跨合龍段施工難度更大，施工要求更高。合龍前，合龍段兩側最后2～3 節段應一起聯合測試，以保證合龍的精度。現澆段及懸澆掛籃至合龍塊后，將掛籃前移至合龍段位置，測量合龍口箱梁標高及懸臂端標高。在箱梁懸臂端設壓重，調整合龍口標高滿足設計及監控要求。合龍段在當天最低溫度變化幅度最小時采用外部勁性支撐進行鎖緊[4]。鎖緊段時，應快速對稱進行，先將外剛性支撐端部與梁端預埋件焊接（或螺栓），另一端與梁端等內剛性支撐頂部緊密焊接后快速連接。連接完成后，臨時預應力束快速張拉。張拉完成后，釋放一側固結約束，使梁的一端在鎖定連接下，伸縮自如。為防止合龍段施工出現裂縫，在上下底板或兩肋端部預埋臨時連接鋼構件，設置臨時縱向預應力索，用千斤頂調整閉口應力和長度，且應連續觀察合龍前幾天晝夜環境溫度的變化與合龍標高、長度的變化之間的關系，確定適宜的合龍時間和程序。

鎖定完成后，選擇在一天中，靠近設計合龍溫度18℃±2℃且較穩定的時間內，澆筑微膨混凝土。混凝土澆筑采取換重的措施，為保證梁體形狀，壓重應在臨時鎖止前，在封閉段兩側的塊段上設置，壓重噸位與合龍段結構自重相等，換重與混凝土澆筑同步進行。當合龍口兩側頂部高差大于15mm 時，在較高箱梁兩端加對稱配重后，澆筑混凝土。從合龍段澆筑到預應力張拉，施工荷載應保持平衡。

3 結語

許多采用懸澆掛籃施工的橋梁結構，因施工方法不當而導致安全或質量事故。因此，對于研究大跨度懸澆掛籃施工技術，對橋梁的順利建成具有重要的現實意義。在應用懸澆掛籃施工技術的過程中，應根據施工現場實際情況，考慮各個環節可能出現的問題，確保各施工環節的質量和安全。