不對稱懸臂掛籃法在海外橋梁施工中的應用

摘要 懸臂現澆連續箱梁掛籃法施工方法隨著中資企業“走出去”在海外市場逐漸推廣，該文結合中鐵五局海外工程分公司加納MF高架橋項目的不對稱懸臂掛籃法施工經驗，對不對稱懸臂掛籃法施工進行了深入剖析，尤其是在邊跨現澆、掛籃拼裝、線性監控、混凝土澆筑、梁體合龍等施工工序做了詳細介紹，研究成果以期進一步推動不對稱懸臂掛籃法施工在海外橋梁施工中的應用，也為類似工程提供借鑒。

關鍵詞 不對稱懸臂掛籃；邊跨現澆；線性監控；掛籃拼裝

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）21-0067-03

0 引言

懸臂現澆連續箱梁掛籃施工法是橋梁工程建設的一種常用的方法，尤其是在大跨度連續梁、斜拉橋、鋼構橋等橋梁工程施工中被廣泛采用。常規的掛籃施工方法為懸臂對稱澆筑，其施工過程是已澆筑的零號塊上各對稱安裝1套掛籃設備，對稱分節段等截面逐段逐塊澆筑混凝土施工，完成后通過合龍段完成T構體系轉換，該方法具備施工簡單、便捷、安全等優點。

1 工程概況

該文主要介紹加納MF項目第七聯標準段概況，該段橋面雙幅總寬30.25 m，其中左幅橋面寬度由16.5 m漸變為23.5 m，梁體結構由雙箱室漸變為三箱室，右幅為橋面寬度為13.25 m，兩箱室斷面，中央分隔帶0.5 m。左幅邊跨箱梁（含0#塊）全長34.62 m，左幅邊跨箱梁（含0#塊）全長40.289 m，箱梁梁高為2.4～3.6 m，頂板厚度0.25～0.5 m，底板厚0.25～1.1 m，腹板厚0.95～0.5 m。主跨箱梁長44.507 m，梁頂面寬16.5 m，梁高2.4～3.6 m，13個懸臂節段組成。梁段劃分為5×3.5 m+1×3.75 m+2 m

+1×3.75 m+6×3.5 m，中跨合龍段2 m。梁段最大重量約為172.6 t。

2 施工方法及技術要點

2.1 總體施工方案難點

第七聯（P12～P15）現澆連續梁上跨特馬高速，特馬高速為加納首都阿克拉到特馬的一條重要通道，車流量極大，無法采用封閉式常規支架法施工，故選擇采用懸臂現澆法施工。但是設計方案中為了實現互聯互通，左幅大里程邊跨橋面由3車道漸變為4車道，梁寬由16.5 m漸變為23.5 m，且為曲線段，曲線半徑小于100 m。采取常規跨既有高速懸臂現澆施工，掛籃為不平衡施工，需增加配重，施工難度大，線性及安全控制難度大，不對稱懸臂掛籃法成為該聯施工的一大難題。

2.2 總體施工方案

針對該橋梁主跨施工難題，綜合考慮各方面因素，加納MF高架橋跨特馬高速懸臂梁施工在傳統工藝的基礎上，改進施工工序，將兩側邊跨與0#塊采用整體支架現澆，提前邊跨合龍，不再設置臨時固結結構，減少體系轉化。第七聯箱梁（P12～P15）主要施工步驟如下：

（1）主墩及墩身澆筑完畢模板拆除后，施工臨時支墩，搭設邊跨現澆段及0#塊支架并預壓。檢查墩頂墊石標高、中線及支座預留孔位置，安裝主墩永久支座并鎖定活動支座，立模澆筑邊跨現澆段混凝土，待混凝土強度及彈模達到設計值的90%，混凝土齡期不小于7天時，張拉此階段縱向預應力束，張拉并錨固后進行孔道壓漿[1]。

（2）拆除邊跨現澆段支架，在0#塊兩側對稱安裝掛籃設備并進行預壓消除非彈性變形，以主墩為中心，對稱移動掛籃懸臂灌筑A1～A6#、B1～B6#梁段，待混凝土強度及齡期達到設計要求后，張拉各梁段預應力筋（在懸灌前必須檢查梁面標高及中心線，并及時進行動態調整）。

（3）逐步拆除懸澆掛籃，利用剛性勁性骨架現澆中跨合龍段，同時配合水箱以保證澆筑過程平衡。待梁端混凝土強度及彈模達到設計的90%且混凝土的齡期不小于7 d時，拆除合龍剛性連接構造，張拉預應力筋，拆除中跨合龍吊架。

（4）封錨及拆除臨時支撐墩，進行橋梁附屬等工作，成橋。

2.3 邊跨現澆段支架法施工

2.3.1 工藝流程

邊跨現澆段支架法施工主要作業流程：地基處理→支架搭設→支架預壓→鋼筋模板混凝土→預應力施工→模板支架拆除。

2.3.2 施工的質量控制措施

（1）施工前的準備工作

為確保邊跨及0#塊整體現澆箱梁施工順利施工，并取得良好的施工效果，在施工前需做好相應的準備工作：第一，在開工前組織相關人員認真學習施工組織，學習、審核施工圖紙，熟悉相關規范和技術標準，完善圖紙細節問題；第二，制定現場施工安全保證措施，制定有針對性的應急預案；第三，向物資部提交現澆箱梁施工所需物資設備計劃，并確保施工材料的質量和設備符合施工要求；第四，對施工人員進行技術交底和崗前培訓，增強施工人員的質量安全意識及技術技能，考核合格后上崗，確保現場現澆梁施工質量。

（2）支架安拆工作

支架采用60Z型盤扣式腳手架搭設，支架材料及主要構件質量需符合相關規范要求，進場時嚴格履行進場驗收制度，避免由于構件質量問題而影響橋梁質量安全。支架墊層采用混凝土墊層以提高基礎的承載力，確保支架的安全性。支架搭設嚴格按照支架布置圖進行，不得隨意改變。

支架搭設完后采用預壓袋（內裝砂）進行預壓，預壓重量按現澆箱梁自重的1.2倍進行預壓，在梁端、1/4跨、1/2跨、3/4跨處縱向布點，每個斷面的底板邊線、底板1/4處、底板中線處各布置一個監測點。預壓加載按最大施工荷載的60%、100%、120%分三次加載，經預壓數據分析，預壓數據均符合要求。

支架在混凝土達到設計強度的100%且張拉壓漿完成后拆除。拆除時先拆除懸臂部分，再從跨中向兩端對稱拆除，嚴禁上下同時進行拆除作業。拆除時先逐步放松頂托，慢慢卸載，決不可驟然放松，以防沖擊過大。拆除時嚴禁拋扔。拆除后各桿件、配件要及時維修保養，分類妥善存放。

（3）混凝土工程施工質量保證措施

1）C50混凝土配合比設計及優化

現方案下的邊跨及0#塊整體現澆段，比普通邊跨現澆段長度長，方量大，最大一次澆筑約500 m3，且邊跨段需繞行特馬高速，運輸路程遠，且加納常年氣溫高，原C50箱梁配合比已不能滿足邊跨現澆段的施工需求。經多次試配及試驗如表1，通過調整集料比例，降低減水劑摻量，同時添加緩凝劑的方式，延長了混凝土初凝時間，混凝土坍落度滿足現場泵送需求，且7 d混凝土強度平均達到設計強度的94%。28 d達到100%設計強度。

2）混凝土澆筑質量保證措施

混凝土澆筑：混凝土澆筑嚴格按照通用規范要求進行澆筑。混凝土從中間箱室向兩邊進行澆筑，按照底板→腹板順序進行澆筑。混凝土澆筑分為兩次，第一次澆筑至腹板與頂板倒角處，第二次澆筑頂板和翼板。混凝土每層澆筑厚度應控制在30 cm以內。同時確保混凝土振搗以及頂板混凝土抹面質量。

3）混凝土養護質量保證措施

混凝土澆筑完畢后，務必確保混凝土養護時效，配備專人負責，嚴格按照通用規范要求進行養護質量控制。

2.4 主跨單側掛籃懸臂施工

2.4.1 掛籃選型

菱形掛籃因其受力合理、自重輕、前方作業面寬廣，是目前國內采用最多的結構形式[2]。

2.4.2 掛籃構造

掛籃主要包括主桁架、行走及錨固、懸掛、底托、模板等五大系統。各部分自成體系，相互獨立且又相互聯系。該橋設計按最大梁段（1#塊）重159 t，最長澆筑梁段（6#塊）按3.75 m設計。

2.4.3 工作原理

底模、外模隨菱形桁架向前移動就位后，分塊吊裝梁段底板和腹板鋼筋，并安裝預應力筋和管道。將內模架從已澆筑梁段箱體內拖出，安裝內模。待內模安裝完畢，再綁扎安裝頂板內鋼筋以及預應力筋與管道，然后澆筑梁段混凝土。當新筑梁段預應力張拉和壓漿作業結束后，掛籃向前移動，進行下一梁段的施工。如此循環，直至梁段懸澆完工。

2.4.4 主要工藝流程

安裝掛籃及預壓→懸臂段施工（掛籃就位→調整底模、外側模標高→綁扎底板、腹板鋼筋→安裝縱向預應力管道→支立內部模板、堵頭模板→綁扎頂板鋼筋→澆筑混凝土→養護→穿鋼絞線→張拉→壓漿→移掛籃）→中跨合龍→體系轉換→成橋。

2.4.5 施工質量控制措施

（1）掛籃拼裝、行走、拆除工作

1）掛籃應由有相應資質的廠家設計制造，必須提供設計及檢算資料，提供構件探傷報告，設計、檢算及檢測單位均須具有相應的資質。掛籃進場后，應對照設計資料仔細核對每一個構件，必須與設計完全相符，否則應重新對掛籃進行檢算。

2）掛籃的安裝及拆除過程均嚴格按照高空作業要求進行專項施工方案控制。

3）掛籃設計中要求梁體預留的孔位，預埋位置必須準確。

4）施工中需要的千斤頂、鋼絲繩等小型機械設備務必要隨時檢查并及時維修保養，滿足使用要求。

5）掛籃桁架行走前要測定已完成節段梁端標高，并定出箱梁中軸線。當解除掛籃后錨固后，嚴格按照掛籃行走要求實施，同時要注意防止掛籃橫向移動。

6）掛籃原位下落底籃、側翼模。卸落采用12臺10 t手拉葫蘆+鋼絲繩作為降落措施，用4根長度為8 m或10 m的精軋螺紋鋼安全保險，每次下落行程控制在0.5 m。精軋螺紋鋼安全保險設置在箱內。

7）掛籃主構件主桁架盡可能退至主墩附近，利于塔吊大噸位起吊，逐次拆除掛籃主構件，并將材料整理堆碼，登記入庫。

（2）線性監控

懸臂施工中必須對撓度進行精確的計算和neGYn8hhXhA5N7TeSHWVhQ==嚴格控制。該連續梁的線形控制工作，由設計單位在現場進行線形控制。

1）監控方法

施工前應制定詳細的監控方法，尤其是在立模、成型、預應力張拉等關鍵工序要進行實時監控，以設置測點的前后標高控制梁段撓度值和質量。

2）測量控制點布置

以掛籃前移至預定位置開始到梁段預應力張拉灌漿完畢視為一個施工循環，該循環內所包含的施工工況為：掛籃前移至預定位置－掛籃立模標高調整、定位－綁扎布置梁段鋼筋－澆筑梁段混凝土－養護梁段混凝土－張拉梁段預應力－降掛籃。在下列施工工況作用前后需要對結構的反應進行監控：掛籃前移并立模；澆筑梁段混凝土；張拉梁段預應力。

每個懸臂澆筑梁段設一監控截面，主梁撓度測點布置在每一梁段前端10 cm處的梁頂面上，掛籃施工控制標高設置在梁底腹板底部，設3個觀測點，分別布置3個腹板位置。每節段施工完成后轉移至梁頂，梁頂設7個觀測點，梁頂每段高程控制點采用Φ20 mm鋼筋在垂直方向與頂板的上下層鋼筋點焊牢固，并要求垂直測點（鋼筋）露出箱梁表面5 cm，測頭磨平并用紅油漆標記。

3）橋梁整體線型控制

以0#段作為整個主橋測量的基準點，控制整個橋梁的線形施工，采用全站儀來進行高程測量監控，每次讀數都要經過復核，確保滿足相應規范要求。

（3）合龍段施工及體系轉換

合龍段采用吊架法方式進行合龍。由于邊跨現澆段已澆筑，中跨合龍配重只需在中跨合龍段兩側進行配重，無須在邊跨處進行配重，優化了施工工序。待合龍段混凝土澆筑并張拉壓漿后，進行體系轉換，最后鑿除主墩的臨時支撐墩。

3 結論

加納MF高架橋第七聯，采用（29.37+55.007+30.978）m上跨特馬高速，采用不對稱懸臂法施，在傳統工藝的基礎上，改進施工工序，采用兩側邊跨與0#塊采用整體支架現澆，提前邊跨合龍，再單側掛籃相向施工中跨，最后進行中跨合龍，大大加快了施工進度，降低了施工風險及成本。同時在箱梁施工過程中，克服了懸臂施工中變截面曲線邊跨段施工帶來的各種困難，從邊跨現澆、中跨掛籃施工、合攏段施工等各種工序，結合現場特殊情況，通過查閱資料，求證相關方面專家，精心組織，科學安排，最后勇于嘗試，順利完成了預定的箱梁施工，該工程可為后續同類工程施工提供了寶貴經驗。

參考文獻

[1]柴廣.懸臂橋梁施工工藝在橋梁施工中的應用[J].工程建設，2020（8）：74-76.

[2]聶磊.高速鐵路大跨度現澆連續梁施工技術[J].國防交通工程與技術，2021（3）：50-54.