橋梁施工中掛籃懸臂澆筑施工技術的應用分析

摘要 掛籃懸臂澆筑技術是利用一對可行走的掛籃進行梁段鋼筋綁扎、立模、混凝土澆筑、施加預應力等施工作業的技術，具備施工靈活、適應性強等優點。為保障橋梁施工質量，充分發揮掛籃懸臂澆筑的技術優勢，完善橋梁懸臂澆筑施工設計，文章結合某橋梁工程項目，分析了橋梁掛籃設計方案，同時對橋梁施工中掛籃懸臂澆筑施工技術的應用要點展開研究。通過研究可知，為規范橋梁掛籃懸臂澆筑流程，提升橋梁施工質量，應結合橋梁掛籃結構參數，做好掛籃安裝、預壓、拼裝、行走中的質量控制工作，以突出掛籃懸臂技術的應用價值，保障橋梁掛籃懸臂澆筑施工質量。

關鍵詞 橋梁；掛籃；懸臂；澆筑；施工技術

中圖分類號 U445.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）17-0131-03

0 引言

橋梁是城市交通體系的重要組成部分，掛籃懸臂澆筑可提升工程建設效率。為保障橋梁掛籃懸臂澆筑施工的質量和安全，應結合掛籃懸臂澆筑流程，加強掛籃拼裝、預壓、懸澆等環節的施工管理，嚴格遵守掛籃懸臂澆筑技術要求，有序安排施工任務，確保橋梁工程順利竣工，整體質量符合建設要求。

1 項目概況

某橋梁工程，主橋結構設計為預應力混凝土連續箱梁，橋梁中跨跨度范圍為50～95 m。箱梁斷面設計為“單箱單室”，箱室頂部寬度為10 m，橋梁翼緣板支點處高6 m，寬2 m，跨中橋梁高度為2.6 m。腹板厚度約55～65 cm，底板約35～80 cm，懸澆區域頂板厚27 cm。箱梁0#塊合龍段為2 m，現澆區域為2.89 m。主梁結構梁段數量、長度分別為3×3 m、4×4.5 m、5×5.5 m。懸臂澆筑段應用“菱形”掛籃的施工工藝。

2 掛籃設計

2.1 掛籃選型

（1）橋梁各區域混凝土結構采用一次性澆筑工藝。澆筑作業堅持平衡、對稱原則。

（2）基于橋梁結構設計要求，掛籃結構為“菱形掛籃”，采用連續箱梁懸臂澆筑工藝，掛籃結構如圖1所示：

圖1 菱形掛籃結構示意圖

（3）掛籃結構主桁片尾設計為“方形截面”，前橫梁、后下橫梁使用2H400×200×7.5×13.5型鋼。底部縱梁采用H350×180×8×10.5型鋼。外滑梁、側導梁位采用普通熱軋槽鋼。

2.2 掛籃設計荷載及組合

（1）設計荷載：1）掛籃區域橋梁混凝土每立方重2.68 t；2）施工人員掛籃安裝澆筑所需設備荷載為2.7 kN/m2；3）超載系數取值為1.06；4）澆筑混凝土動力系數設定為1.1；5）掛籃行走沖擊系數為1.25，抗傾覆穩定系數為2.12。

（2）荷載組合：1）掛籃自主+行走穩定性（沖擊系數）；2）混凝土重力+掛籃自重+施工機具重量+動力附加系數；3）混凝土重+掛籃自重+施工人員、施工機具。

（3）荷載傳遞路徑：掛籃頂板—掛籃底板—前上橫梁。翼緣板—外滑梁結構—前上橫梁。腹板荷載—腹板縱梁—前下橫梁+后下橫梁[1]。掛籃底板—腹板縱向梁結構—前下橫梁—后下橫梁，各個組合共同作用于掛籃主桁架。

2.3 掛籃構件參數

橋梁懸臂掛籃結構的主要組件包括橫梁結構、腹縱梁、底縱梁等，各構件設計參數應滿足橋梁掛籃懸臂澆筑的基本要求，具體如表1所示：

3 掛籃懸臂澆筑施工準備

（1）通過掛籃預壓消除非彈性變形。掛籃預壓方法包括千斤頂對拉加載、水箱加載、倒掛加載等。可綜合分析橋梁模板自重、施工活動荷載、混凝土梁結構自重等參數，計算掛籃施工時鋼筋混凝土的組合荷載，計算公式如下：

G=（G0+Q1+Q2×s）×1.2 （1）

式中，G——組合荷載（kN）；Q1——模板重量（kN）；Q2——施工荷載（kN/m2）；G0——鋼筋混凝土結構自重（kN）；s——掛籃懸臂澆筑面積（m2）[2]。

（2）對掛籃懸臂施工作業人員進行技術交底，使其熟悉掛籃拼裝、預壓、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工藝流程和操作要點，嚴格執行圖紙和規范。

4 橋梁掛籃懸臂澆筑施工技術要點

4.1 掛籃安裝

4.1.1 軌道

（1）測放掛籃行走時的軌道線路，根據軌道軸線鋪筑水泥砂漿，將軌道墊梁安裝底部區域整平，找平后分別安裝軌道墊梁及行走軌道。施工時，應嚴格管控軌道間距，軌道中心間距應符合設計圖紙，軌道頂面水平度與設計值保持一致，高差<5 mm。縱向接長軌道時，應用螺栓連接鋼板，禁止焊接。

（2）錨固軌道時，豎向安裝螺紋鋼固定、壓緊軌道結構，軌道頂部采用螺母錨固。斜腹板、豎向鋼筋間設置墊塊后綁扎，施工時應垂直拉緊精軋鋼筋。可用精軋螺紋鋼筋連接器錨固鋼筋、軌道。

（3）鋼尺復核軌道間距、錨點距離。每2 m軌道錨點>2，螺母擰緊后的力矩>100 kg/m。

4.1.2 主桁

（1）安裝掛籃主桁架上的支座、輪組時，應設置臨時支座以區分主桁結構。

（2）基于軌道結構設計方案，測量放樣主桁位置、垂直基水平軸線，調整掛籃支座，安裝臨時性鋼支座，確保箱梁在施工前的主桁區域箱梁支撐面相對平整，可滿足掛籃、大塊混凝土的澆筑需求。

（3）單片主桁片桿件、結點箱體應先在地面租拼，拼接為單片三角形。拼接主桁片、結點箱體時，應同時吊裝反口輪，注意控制主桁腹板高低差、支座高低、反扣輪吊帶長短。受橋梁橫坡影響，箱梁頂部會存在高差，為統一主桁高度，應利用墊梁調整軌道、主桁高度，使其保持一致[3]。

4.1.3 橫向聯結桁架

（1）安裝垂直向的聯結桿件，桿件長20 m。應用螺栓錨固主桁架桿件，擰緊后吊裝水平桁架。

（2）固定箱梁頂部的支撐桿件，吊裝另一片主桁片，固定桿件兩側主桁片，連接橫向支撐架，設上下水平桿件，固定桁架，焊接桿件，焊縫寬度為8 mm。

（3）橫向聯結桁架水平桿應使用14#焊接，接觸點滿焊。

（4）地面拼裝桿件、結點箱體成三腳架，吊裝三角桁架，拼接菱形掛籃主桁架。可點焊底籃縱梁，形成掛籃平面整體結構。提升掛籃底籃，吊至主桁，安裝吊桿，鋪設底模板，調整高度。

4.1.4 注意事項

（1）后錨吊桿上應設置鋼砌塊，使吊桿垂直受拉。

（2）掛籃側模、底模所用鋼絲繩、卷揚機應符合技術要求，后期不得隨意更改其規格參數。鋼絲繩安全系數如表2所示：

（3）應用10 t葫蘆懸吊底籃下橫梁的兩端，將其移動至外滑梁。掛籃行走時，葫蘆無須受力，但需要核查掛籃拼裝后，橫梁兩側銷軸保險的插銷位置。掛籃上需臨時增設立井架、防雨棚時，應固定牢靠，且不改變掛籃的受力形式。

4.2 掛籃拼裝質量檢測

安裝結束后，應仔細檢查掛籃安裝的施工質量。

（1）質量檢查核心內容包括掛籃主桁架焊接區域、掛籃結構平聯區域、掛籃錨固效果、錨具數量，以及前后吊桿的穩定性、吊桿有無損傷等。此外，還包括底籃前吊點、外滑梁吊掛的錨固效果等。

（2）檢驗底籃人行通道的安全性能、吊底、墊板質量。測量底模、側模軸線標高，以及底板鋼筋位置。

（3）預留口應與橋梁梁體頂板和底板垂直、水平，直徑>66 cm。孔邊應安裝加強鋼筋。

4.3 掛籃預壓及行走

4.3.1 掛籃預壓加載

根據橋梁掛籃懸臂澆筑施工技術要點，在掛籃拼裝后預壓掛籃結構，模擬掛籃行走時施工作業造成的“最不利荷載”條件，評估掛籃的整體性能。

該項目使用混凝土預制塊、沙袋作為掛籃預壓的主要工具，預壓情況如下：

（1）主桁架。根據橋梁施工掛籃主桁架結構，確定其行走過程中需承載的拉應力，確定拉應力的最大值、9b8bb1cb0135b4142e6ceeefb74ab52999dfe44f5d1781ab369f9602ab9c6e3e最小值，變形上限設置為12.2 mm。經模擬預壓，表明主桁架結構強度、變形符合國家相關規定[4]。

（2）底模分配梁。40a工字鋼焊接掛籃底模分配梁，加載掛籃懸臂澆筑的施工荷載，加載后測量分配梁抗彎模量。底模分配梁長度設定為7.5 m，可通過分配梁彎拉應力，檢驗其可靠性，分配梁彎拉應力計算公式如下：

ζ=MW （2）

式中，ζ——彎拉應力（MPa）；W——截面抗彎模量（m3）；M——底模最大彎矩（N·m）。

該項目中底模分配梁截面抗彎模量約等于1 757 770 mm3，最大彎矩為17.5×107 N·m。根據式（2）計算可得ζζ=99.6 MPa，符合國家規定。

（3）吊帶。在橋梁掛籃懸臂澆筑施工中，掛籃前吊帶拉力最大值為16 N，后吊帶拉力最大值為34 N，橫截面積為2 780 m2，其拉應力可通過公式σ=NA計算。其中，N——吊帶拉力（MPa），A——吊帶橫截面面積（m2）。經計算，吊帶拉應力約等于124 MPa，符合國家規定。

4.3.2 掛籃行走

（1）對懸澆段預應力鋼束進行張拉、壓漿處理，施工質量合格后移動掛籃。掛籃移動應嚴格遵守工藝流程，基本順序：1）提前設置掛籃前端箱梁頂面上的軌道、掛籃尾部橫梁吊桿，保護底籃安全。2）首次轉換滑梁吊具，利用反扣鎖連接掛籃主桁、軌道，千斤頂支撐主桁架后，拆除掛籃支座。3）分開橋梁箱梁結構模板，滑移掛籃結構。4）澆筑箱梁混凝土，根據懸臂澆筑作業移動掛籃。掛籃主桁架抵達設定區域后，錨固掛籃結構，確定掛籃控制點。5）調整掛籃底模位置，明確模板標高。

（2）掛籃前移時，應完成預應力張拉工作，前移后壓漿，注意控制壓漿管道中的漿液質量。后拆除掛籃，松放吊帶，使掛籃下落移動，抵達懸澆施工所需高度后，檢查底板、腹板、翼板，排查有無掛籃行走障礙。掛籃行走軌道應準確安裝，接頭區域平齊、無臺階，軌道、掛籃采用豎向筋錨固。可利用YC75-1000千斤頂頂推，輔助掛籃前移，上下游應保持同步，兩懸臂掛籃應對稱前移。在行走過程中，控制掛籃中線、行走線路，預防偏位[5]。

（3）掛籃行走到位后錨固掛籃，拆除掛籃滑移設備。掛籃前支點設置墊塊，墊塊需墊實。安裝、固定墊塊后，通過吊帶提升掛籃；收緊后，調整懸臂澆筑底模位置、標高，安裝外側模。

4.4 混凝土懸澆

（1）在上述橋梁項目中，橋梁結構為混凝土連續箱梁，采用掛籃懸臂澆筑工藝。掛籃模板、掛籃懸吊結構均為鋼制模板、鋼制吊帶，且模板長度大于掛籃最長節段30 cm。各懸澆段施工時，應同時進行兩側澆筑作業，使掛籃對稱行走。在正式施工前，應將連續梁施工設備、施工材料移動至1#塊段。整體分析掛籃變形、鋼束張拉、混凝土收縮徐變等基本規律后，計算混凝土連續箱梁塊件的立模標高值。每澆筑一梁段，實時監測梁段撓度值，觀察有無變化，及時修正澆筑工藝。

（2）在澆筑期間，應控制混凝土坍落度，約13 cm，允許誤差±1 cm。石子粒度上限<25 cm。澆筑邊跨合龍段混凝土時，可利用泄水閥調整水箱內的材料配重，且需在2～3 h內完成澆筑作業。

（3）從混凝土箱梁結構的兩側進行澆筑，自外向內逐步移動。澆筑速度、澆筑量應保持均勻、緩慢。澆筑時應實時記錄、分析掛籃支架桿件的受力狀態，排查變形隱患。發現掛籃支架變形應立即終止澆筑。

（4）澆筑橋梁腹板結構時，下料起點位置應集中在頂板，可應用卸料板封堵進料口，防止腹板頂部混凝土凝結。振搗時，在腹板、底板連接區域的倒角內，混凝土澆筑作業可能存在“翻漿風險”，應優化混凝土振搗工序，確保振搗質量[6]。

（5）傾倒混凝土漿液時，應避免混凝土直接接觸箱梁結構中的鋼筋網，減少混凝土對鋼筋、波紋管產生的不利影響。可在頂板、腹板開設天窗，分開波紋管、振搗棒，振搗后應立即檢查管道，清理內部灰漿，檢驗箱梁混凝土澆筑質量，如表3所示：

（6）0#塊梁段鋼筋、預應力管道密度大，拌和澆筑材料時，應嚴格控制混凝土原材料質量。粗骨料粒徑為5～20 mm碎石，3 d可達設計強度的80%。主梁混凝土為C50，和易性好，不離析，坍落度控制為18～20 cm，初凝時間為8～10 h。混凝土入模、泵送混凝土時，坍落度要在2～5 cm之間，采用HBT60C輸送泵輸送混凝土。澆筑底板混凝土、隔板、腹板底部混凝土時，可從串筒頂板向下澆筑。澆筑作業應連續、一次性澆筑完成，減少施工縫。澆筑期間，可用傳感器、儀器和測量設備追蹤懸臂掛籃結構、澆筑支撐結構、梁體結構變形及異常變化，加強澆筑質量檢測。

（7）澆筑結束后，采用B50插入式振動器振搗，振動棒插入深度應大于上一層混凝土深度約10 cm，移動間距為振動棒作用半徑的1.5倍，以混凝土漿液表面無下沉、冒泡、輕度泛漿為準。

5 結語

綜上所述，在混凝土連續箱梁建設中，掛籃懸臂澆筑施工的技術優勢非常明顯，具有施工成本低、施工效率高的特點，適用于各類大跨度、連續剛構橋梁項目。但在項目實踐中，還應掌握掛籃懸臂澆筑的施工技術核心，明確其原理、安裝要點，重視掛籃懸臂澆筑施工過程中的質量控制，規范施工操作，保障掛籃拼裝、掛籃預壓、懸臂澆筑施工效果，滿足橋梁設計及規范要求。

參考文獻

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