市政橋梁預應力現(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工技術

摘 要：市政橋梁工程作為城市交通的動脈，其質量關乎交通效率和安全。掛籃懸臂施工，作為關鍵環(huán)節(jié)，對保障橋梁施工質量尤為重要。本文簡述了掛籃懸澆施工的基本概念，并依托具體案例，深入剖析了市政橋梁預應力現(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工的技術要點。

關鍵詞：市政橋梁；預應力；掛籃；懸臂；混凝土文章編號：2095-4085（2024）09-0010-03

0 引言

橋梁施工中采用的掛籃要具有結構簡單、重量輕、方便安裝拆除、強度大的特點，以保證施工的安全穩(wěn)定。結合工程場地勘查結果，本次施工所采用的掛籃組成結構包括主桁架系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、行走與反壓系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)等。

1 工程概況

新光快速路節(jié)點跨線橋屬于城市橋梁，為了橋梁整體美觀效果，橋梁均采用現(xiàn)澆結構，其中主橋部分采用變截面預應力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁根部梁高為6m，跨中梁高為3m，按二次拋物線變化；引橋采用等截面預應力混凝土連續(xù)箱梁，梁高為1.7m。

上部結構為單箱單室的箱梁斷面，箱頂寬13.25m，懸臂長度為3.0m，其中預留20cm與護欄同期澆筑，橋面橫坡為單向2％，箱底寬7.25m并保持水平狀態(tài)。二座T構懸臂均分為14對梁段，節(jié)段數(shù)量和節(jié)段長度分別為5×3.0m， 4×3.5m， 5×4.0m，懸臂總長度為54m，懸臂澆筑節(jié)段最大控制重量為1 285kN。其中，中部合攏部分和邊跨合攏部分長度都是2m。

2 市政橋梁預應力現(xiàn)澆箱梁掛籃懸臂施工技術要點

2.1 掛籃的制作和安裝

懸臂掛籃集多類構件于一體，包含錨固、吊桿、主析架等。應嚴格依據(jù)規(guī)范以及圖紙設計要求制作掛籃，再將其安裝到位。施工前，有關人員需深入現(xiàn)場做詳細的檢查，掌握實際施工條件，判斷施工技術的可行性，剖析其中潛在的隱患，并予以有效處理，以防安全事故以及質量問題的發(fā)生。需嚴格依據(jù)掛籃吊裝流程施工，加強吊裝防護，保證吊裝安全，避免吊裝期間出現(xiàn)零部件散落等異常狀況。在制作掛籃時，將各類加工件運至現(xiàn)場，以設計圖紙為準，詳細檢查各構件的尺寸以及表觀形態(tài)，判斷是否有異常，若有則及時予以修復，不具備修復價值的則直接更換。掛籃拼裝時要做到對稱推進，將掛籃主梁與橫梁穩(wěn)定連接于一體后，測量各邊的對稱點，分析實際拼裝情況。經(jīng)過掛籃拼裝施工后，要及時檢查拼裝質量，此外還需檢測掛籃是否具有穩(wěn)定性，若有失穩(wěn)現(xiàn)象則采取加固措施［1］。

2.2 掛籃預壓

2.2.1 掛籃預壓的作用及基本思路

掛籃預壓的主要作用在于消除掛籃的非彈性變形，并預測彈性變形量，據(jù)此開展后續(xù)的工作，以確保掛籃能更為有效地投入使用。等前方支點上的掛籃安裝完畢之后，一般可以通過混凝土和鋼錠模具進行活載，并基于此方法開展試驗。為了準確掌握掛籃的實際應用特性，一般要求掛籃的承載壓力需達到最大分段質量的1.5倍。掛籃預壓是一項精細化的工作，需要提前編制專項方案，為預壓作業(yè)提供正確的引導。試驗時，重點考慮后錨點反力試驗、橫梁最大受力試驗等，試驗工況有兩種，一是工作狀態(tài)（掛籃澆筑混凝土）， 二是非工作狀態(tài)（空掛籃）。

2.2.2 掛籃預壓試驗的過程

加載分階段完成，通常采取3～5級加載的方法，需合理控制加載工序，以確保其能夠滿足混凝土澆筑工序所提出的要求。每完成一次加載后，隨即檢測（尤其是各個關鍵部位），判斷是否有變形或其它異常狀況。此外，檢查焊縫，分析各觀測點的情況。經(jīng)過掛籃加載后，進入卸載環(huán)節(jié)，此時依然采取分級的方法，每卸載一次后均檢測掛籃撓度。塔柱偏位會直接影響掛籃預壓效果，為避免此問題，在加載時應遵循同步平衡的基本原則。經(jīng)過掛籃加載后，確定合適的立模標高。整個試驗過程中，除了按照規(guī)范有序操作外，還需安排專員記錄數(shù)據(jù)，生成完整的資料，為掛籃的后續(xù)施工提供重要的參考。

懸臂澆筑最大荷載梁段為4#梁段，梁段自重為1 171.8kN，根據(jù)計算，桁架前支點在澆筑2#梁段時單片桁架受力最大荷載為593kN，使用荷載的120%為593kN×1.2=711.6t。單桁片采用2個千斤頂加載，則單個千斤頂加載噸位為：711.6÷2=355.8kN，選用400kN千斤頂。

按照掛籃前吊帶最大荷載，試驗最終加載值按使用荷載的120％。整體試驗按照使用荷載的30％、50％、70％、100％、120％逐級進行，每級加載完成后需穩(wěn)壓1h。

2.2.3 模板工程

掛籃拼裝后，預留上拱度（此項數(shù)值與掛籃彈性變形量相當），確定各段底模板的標高，根據(jù)測量結果加以調整，等到低模標高核驗準確后，就可以對內、外模板進行更加精細的調整。此過程要求內、外模板的安裝位準確、牢固，以保證后續(xù)作業(yè)不會出現(xiàn)漏漿情況［2］。

（1）底模。通常，以測量的底部模版邊線當做安裝作業(yè)的參考標線，按照測量時顯示的彈性變形數(shù)值來核驗底部模版的標準高度。測量放線的時間選取較為關鍵，最適合在清晨開展此項作業(yè)，一般需進行多次反復核驗，從而控制測量放線的誤差保持在規(guī)定范圍之內。

（2）側模。結合設計標高數(shù)值與線形預設抬高數(shù)值，來綜合計算側模的頂部標準高度。測量時，應不停調整側模行走前梁的吊桿，從而讓模版高度與設計要求一致。同時需注意立模時要控制中線位置和距離，防止偏移，且有必要加強對標高的校核，從而最大限度減小誤差。

（3）立內模。當?shù)装逄幍念A應力筋全部綁扎完成，就可以進行立內模操作。按照結構組成可將內模劃分為內模架、鋼模板兩部分。通過內模豎向吊帶和伸縮臂的聯(lián)合應用，將鋼模板從底部提升至內模架，于該處完成內模的拼掛作業(yè)，而后用螺栓對內模鋼模板做連接處理，使其緊密結合，內模與外模則用拉桿連接。在進行立內模作業(yè)時，通常需要保持1.5m的間隔距離，按順序預留可活動窗口，從而方便后續(xù)混凝土的振搗施工，強化混凝土加固作業(yè)，提高混凝土強度。同時注意下部混凝土完成澆筑時需及時封堵，為保證預留孔的穩(wěn)定性，該處用鋼筋網(wǎng)片做加強處理。

（4）立端模。借助拉桿式槽鋼加固端模，保證端模的穩(wěn)定性。根據(jù)端模與模板的位置關系，在兩者間設合適尺寸的木楔，用于維持模板的穩(wěn)定性，防止其偏位。

模板安裝到位后，以穿拉桿的方法做初步固定處理，再用鋼絲繩或是其他的材料緊固。要詳細檢查模板間錯臺、順直度等指標，先自檢，確認無誤后向監(jiān)理報告，通過后即可澆筑混凝土。

2.2.4 鋼筋綁扎

在進行鋼筋綁扎作業(yè)時，首先要明確施工規(guī)范和工序要求，嚴格按照鋼筋配料表及施工圖紙進行操作。針對復雜形態(tài)的鋼筋部位，要規(guī)劃好鋼筋擺放和穿層的次序，以降低作業(yè)難度，有條不紊地進行，從而避免因操作不當造成返工。底板鋼筋與腹板鋼筋的連接需牢固，應采用焊接；底板上、右兩層的鋼筋網(wǎng)應采用兩端帶彎鉤的豎向筋進行連接，要保證其構成整體；頂部鋼板多采用橫向通長筋［3］。

在鋼筋和預應力管線發(fā)生相互作用的情況下，鋼筋只能進行移動處理，不能直接剪斷。如果下錨緒以及斜拉桿等部分的下一道工序需要剪斷鋼筋，則在此過程結束后，需將已剪斷的鋼筋補齊。

底板鋼筋的面層和底層之間應采用短鋼筋進行支撐，并將其焊接在一起，這樣可以避免在荷載作用下產生變形，保證鋼筋間距不受影響。在綁扎鋼筋時，如果與管線預埋互相沖突時，可以將鋼筋位置適當調整或暫時剪斷鋼筋，等到張拉作業(yè)結束后，再采用等強度鋼筋進行焊接。頂板、底板、腹板和梗筋的相應兩層加強筋應該設置互相連接的支撐筋，該支撐筋的尺寸是12mm，頂板、底板和腹板上的支撐筋按2∶1比例布置；縱向和橫向按39.72cm的梅花形狀設置，支撐的彎鉤的兩端保持90°和135°傾角，相鄰兩根預應力筋同一端彎鉤也按90°和135°傾角進行交錯布置，以避免鋼筋脫落。

2.2.5 預應力張拉

預應力張拉作業(yè)的目的是維持混凝土施工時掛籃移動時的穩(wěn)定，以確保掛籃錨定時的剛度達標。混凝土澆筑作業(yè)完成后，就可開始拉伸該混凝土梁預應力，保持預應力筋的三個方向依次為縱向、豎向、橫向。其中，縱、橫兩個方向的預應力使用鋼絞線，而豎向預應力則使用螺紋精軋。張拉作業(yè)工序為：張拉縱向預應力束——張拉豎向預應力筋——張拉橫向預應力束。箱梁預應力束進行張拉時，需將頂板、腹板和左右側板的預應力束順著箱梁中線進行對稱，要保持各工作面的兩臺千斤頂同時作業(yè)。張拉豎向預應力鋼筋時，張拉順序是從下往上依次進行。在張拉橫向預應力束時，按左右交替的次序依次進行。張拉時，通過對錨碇控制應力進行準確的計算，再與千斤頂校核公式相結合，求出每一千斤頂?shù)挠捅矶葦?shù)。

所有方向上的預應力鋼絞線都使用整體張拉的方式進行。此過程中，千斤頂和工作錨具二者的中心線必須重合。下面計算預應力筋張拉生長量。

預應力鋼絞線張拉公式：L1=PL0EA，其中，L0為張拉前鋼絞線長度；L1為鋼絞線工作時的長度；油表讀數(shù)在10%的設計初始應力下測量鋼絞長度為L2；以此類推，油表讀數(shù)刻度在20%、50%、100%時，其計算的鋼絞長度分別為L3、L4、L5。由此可得知，預應力鋼絞線的實際伸長量為ΔL=（L5-L2）+（L3-L2）-L1 。按相關規(guī)定要求，回油錨固的回縮量應不超過6mm。

預應力粗鋼筋張拉：將錨墊板清掃干凈，在錨固板上取一點，測量其到端頭垂直的間距，以此為初測伸長度，然后安裝千斤頂、連接器、張拉桿。先張拉至最大張拉力P的20%，然后張拉至最大張拉力P并保持2min不動，然后擰緊工作螺母，拆除千斤頂和其他配件。1～2d后，重新張拉至受控張拉強度P，擰緊螺母，以兩端到錨墊板上標志點的垂直間距作為計算伸長量值，然后根據(jù)公式計算實際數(shù)值，并與理論計算結果對比。

2.2.6 孔道注漿和封錨

孔道注漿工藝采用的是真空壓縮法，即在施工之前，用真空泵將孔內的氣體排出，要保持孔內真空度達到80%以上；然后在孔道的一端向孔道內灌注水泥，并使用高壓注漿機進行注漿，需保持注漿壓力大于0.7MPa。對孔道進行注漿之后，找出鋼絞線外露的位置，并將多余部分切斷；先用清水洗凈，再經(jīng)過高壓通風干燥，最后進行封錨作業(yè)。通常選用無收縮水泥漿作為封錨材料，應保持覆蓋層厚度大于15mm，從而有效覆蓋外露的鋼絞線。

2.2.7 混凝土澆筑及養(yǎng)護

首先檢查混凝土模版及鋼筋是否合格，確認合格后才能進行澆筑作業(yè)。在混凝土澆筑和振搗時需分層進行，要一直維持到整個澆筑過程結束。混凝土振搗須嚴實，以避免出現(xiàn)蜂窩、麻面等現(xiàn)象。

2.2.7.1 混凝土振搗

采用分層澆筑等方式，以確保混凝土下料均勻平整。要求澆筑的混凝土層厚度為30cm，振搗時需同時開動4臺插入式振搗器。

為方便在工作平臺上對混凝土進行振搗作業(yè)，要求插入式振動器的振動桿直徑在3～5cm之間，同時軟管的長度不得小于6m。振動器的移動距離不能超出工作范圍的1.5倍，同時保持與側模的距離在5～10cm之間。

在每個振搗位置上，需維持振搗時間穩(wěn)定，不能太長也不能太短，直到該振搗位置的混凝土不下沉、無氣泡、表面平整直至泛漿為止，才能將振動器抽出。銅焊絲注意不得在振搗位置留下空隙，不然會導致振搗不緊密。為確保澆筑質量，防止漏振，應對混凝土模板角部進行適當加振。

2.2.7.2 澆筑注意事項

（1）在混凝土澆筑過程中，須安排專業(yè)人員對混凝土模版和掛籃、振搗器以及預埋鋼筋進行檢查，若發(fā)現(xiàn)結構松動、變形等問題，需要及時進行處理。

（2）在澆筑混凝土的過程中，需要定期觀察澆筑情況，找到合適時機采用插入式振動器，以避免機頭撞擊模板和預埋鋼筋導致松動、變形等問題。

（3）為確保模板及掛籃的穩(wěn)定，必須嚴格采取分層澆筑法，使兩側的受力均衡。

（4）若澆筑的中斷時間超出規(guī)范要求，或者之前澆筑的混凝土已凝固，通常要等之前澆筑得混凝土強度達到2.5MPa以后，才能進行第二層的混凝土澆筑作業(yè)。

2.2.7.3 混凝土養(yǎng)護

當混凝土凝固后，要對整個混凝土結構進行遮蓋處理，并定期灑水養(yǎng)護。可在箱梁頂部鋪設遮光布，維持混凝土表層濕潤，至少要保持14d，同時注意灑水的頻率，保證混凝土處于濕潤狀態(tài)既可。

3 結語

綜上，懸臂掛籃施工有其復雜性，對施工技術的應用水平提出了較高要求。在具體的施工中，安全、質量均是重點追求目標。作為施工單位，應從施工現(xiàn)場的實際情況出發(fā)，經(jīng)過可行性分析后，制定合適的懸臂掛籃施工方案，而后由專員參與施工。期間，應加強安全檢查和質量檢查，針對存在的問題，需及時予以處理。進而在各員工的通力協(xié)作下，順利完成懸臂掛籃施工作業(yè)。

參考文獻：

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