公路橋梁工程中掛籃懸澆重點施工技術探討

摘要 掛籃懸澆技術憑借其在高空作業中的穩定性、施工效率高以及對環境影響小，已成為現代橋梁建設中的優選方案。文章詳細闡述了掛籃的主要結構、懸澆過程中的荷載監控、掛籃行走及其施工控制要點，同時強調了施工管理與質量控制的重要性，通過對其設計原理、施工流程、關鍵技術難題及解決方案的深入探討，旨在為該技術在同類型工程施工中的應用提供一定的理論支撐。

關鍵詞 公路橋梁；掛籃懸澆；施工技術

中圖分類號 U415 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）21-0133-03

0 引言

在橋梁施工過程中，掛籃懸澆技術因其獨特的施工工藝和廣泛的應用前景，已成為眾多復雜工程的首選方案。該技術不僅能夠有效應對復雜地形和特殊施工環境的挑戰，還能顯著提高施工效率和工程質量。文章將從掛籃懸澆技術的原理出發，結合工程實踐中的典型案例，深入分析其重點施工技術，包括掛籃系統設計、懸澆過程控制、混凝土施工與養護等關鍵環節，研究成果以期為公路橋梁工程的技術進步和質量提升提供一定的參考價值。

1 工程概況

某大橋全橋總長532 m，由東到西橋面縱坡分別為3.98%，主橋位于直線上。主橋為（82+150+82） m連續剛構，箱梁采用變截面三向預應力單箱單室連續箱梁結構，引橋采用30 m和20 m簡支T梁，橋面連續。

2 掛籃懸澆段施工

箱梁擬采用三角斜拉式掛籃懸臂澆筑施工，單側采用兩個桁架結構作為掛籃的主要組成：掛籃為三角掛籃，由主桁架、底模平臺及吊掛系統、內外模吊掛及走行系統、后錨固、內外模、千斤頂牽引系統等組成[1]。掛籃主要構件材料見表1所示。

2.1 荷載

在設計掛籃以滿足橋梁施工圖的要求時，掛籃的總重量（包括模板和其他施工承載）不超過100 t，并同時滿足交通運輸部頒發的公路橋梁設計與施工規范中規定的各項荷載系數和安全系數，荷載系數取值如下：

（1）混凝土澆筑時的超載系數（1.05），混凝土澆筑時的動力系數（1.2），將這兩個系數結合，可以得到混凝土澆筑時掛籃所需承受的總荷載系數為：總荷載系數=1.05×1.2=1.26，在混凝土澆筑時，掛籃及其上的所有荷載（包括混凝土）的總重量不應超過100 t÷1.26≈79.37 t（為簡化計算，可取79 t作為設計上限）。

（2）掛籃空載行走時的沖擊系數（1.3），由于掛籃空載行走時的重量遠小于滿載時的重量，且此系數僅適用于空載情況，因此它主要影響掛籃行走系統的設計和材料選擇，而不是直接限制掛籃的總重量。然而，在設計行走機構時，必須確保它們能夠承受這一沖擊系數下的荷載。

（3）澆筑混凝土和掛籃行走時抗傾覆穩定系數取2.0。

（4）自錨固系統的安全系數取2.0。

2.2 掛籃主要結構

由承重系統、提升系統、后錨系統、行走系統、底籃和模板系統組成[1]。

2.3 承重系統

主縱梁由兩根2I56b工字鋼通過拼焊工藝連接成鋼箱形式，兩根工字鋼之間保持300 mm的間距，結構緊湊且受力均勻。腹板加勁板和上下連接板均選用12 mm厚的Q235B鋼板，通過焊接加固，進一步提升整體強度。立柱采用2[36b型鋼組合焊接成鋼箱結構，反頂牛腿則選用[16a型鋼，用于支撐和調整立柱的位置。立柱內部的加勁板和封頭鋼板同樣采用12 mm厚的Q235B鋼板。斜拉桿采用300 mm寬、30 mm厚的Q345高強度鋼板加工而成，具有優異的抗拉性能。銷孔處特別加強了處理，采用δ＝20 mm的Q235B鋼板進行加固，立柱與主縱梁之間的連接板選用δ＝30 mm的Q235B鋼板[2]。

前上橫梁用2I56b型鋼制作，兩根型鋼之間寬度為220 mm，提供足夠的支撐面積和強度，以平衡和傳遞掛籃前端的荷載。前下橫梁用2I40型鋼，兩型鋼之間寬度為100 mm，設計緊湊且堅固，有效支撐底平臺的前端。后下橫梁用500 mm×200 mm型寬翼緣H型鋼，其寬大的翼緣提供了更高的承載能力和更好的穩定性，是掛籃后端的主要承重部件。

在兩下橫梁之間，鋪設14根I40b工字鋼作為縱梁，形成堅固的掛籃底平臺。縱梁均勻分布，有效分散了底平臺上的荷載。

2.4 提升系統

前、后受力吊桿采用φ32 mm的PSB930精軋螺紋鋼筋，因為精軋螺紋鋼筋自重較輕，抗拉強度高，便于人員操作。前下橫梁除靠腹板兩側四根采用190 mm×30 mmQ345b鋼板吊帶外，其余三根全部采用精軋鋼筋吊桿；后下橫梁和頂板內、外滑梁吊桿全部采用精軋鋼筋吊桿。前下橫梁采用2×10T、后下橫梁采用2×10T手拉葫蘆作為掛籃行走時的雙保險和調整掛籃模板標高，減輕勞動強度、提高生產效率，增強掛籃施工的安全性，縮短施工周期[5]。

2.5 后錨系統

鑒于項目采用無后配重的輕量化設計，后錨系統用φ32 mm精軋螺紋鋼筋作為主要錨固元件。每根主縱梁配置兩組共8根PSB830級別的精軋螺紋鋼筋，這種高強度的鋼筋材料使后錨系統具有極高的承載能力。經過計算，后錨系統的安全系數遠超3，滿足了施工過程中的安全性能要求，顯示出極高的可靠性和穩定性。

進一步優化后錨系統的傳力路徑，箱梁混凝土中預先埋設了直徑為5 cm的孔道，不僅便于后錨鋼筋的安裝與固定，更能夠將后錨產生的上拔力通過特制的斜鋼墊板直接、高效地傳遞至已澆筑的箱梁混凝土上。這種設計極大地減少了力的傳遞損失，提高了整個后錨系統的效率與安全性。

后錨分配梁用2Ⅰ32a工字鋼，鋼材具有良好的承載能力和剛度，在混凝土澆筑過程中，即使受到較大荷載作用，也能保持結構的穩定與安全。在掛籃行走時，后錨系統還可與行走軌道上的分配梁及行走系統相互配合，形成雙重保險機制，進一步提升施工過程中的安全性[6]。

2.6 行走系統

掛籃行走系統采用創新的雙功能設計，集成了60 t液壓千斤頂作為核心動力源，這些千斤頂不僅用于掛籃的前移推進，還作為張拉φ32 mm精軋螺紋鋼筋的工具，實現了資源的高效利用。在行走過程中，φ32 mm精軋螺紋鋼筋的一端牢固錨固于軌道前端的牛腿，另一端則連接至掛籃前支點的60 t千斤頂上。通過油泵的精準供油控制，千斤頂產生推力，推動前支點沿軌道滑動，進而帶動整個掛籃平穩前進。每當掛籃完成一個行程后，油泵進行回油操作，千斤頂重新錨固，準備下一個行程的推進，如此循環往復，直至掛籃達到預定位置。

為了進一步優化行走性能，掛籃前支點被設計為支撐在2I32b軌道上，并在接觸面間涂抹黃油，以顯著降低摩擦阻力，掛籃在移動過程中順暢平穩。同時，主縱梁的后端采用反力鉤緊扣于軌道翼緣上，反力鉤沿軌道上翼緣底面滑動，不僅簡化了結構，還通過2[16型鋼分配梁與箱梁內預應力的φ32 mm精軋螺紋鋼筋相錨固，有效替代了傳統掛籃尾部的配重，既減輕了掛籃自重，又確保了行走過程中的安全性與穩定性。

2.7 掛籃安裝和拆除

掛籃根據懸澆箱梁設計施工圖，對現有掛籃進行設計后，現場進行組裝。掛籃拼裝時，必須利用塔吊和50 t吊車配合進行。拼裝的順序是：軌道—主縱梁—臨時錨固定—立柱—后斜拉桿—前斜拉桿—中桁架—后錨桿錨固—后連接梁—前上橫梁—吊桿—前下橫梁—后下橫梁—底縱梁[3]。掛籃拼裝完成后，必須按圖紙認真檢查，特別是各個結點、銷子、螺栓、錨桿的連接情況，保證穩妥可靠。按掛籃的設計荷載1.2倍進行試壓，并觀測各控制點擾度，以便掛籃預調標高。箱梁懸臂澆筑施工完成后，掛籃主縱梁在橋面以上部分從合龍段處向后回移，在0號塊件附近用塔吊拆除。模板和底平臺等橋面以下部分則用卷揚機和滑車組直接下放至地面，然后拆除。

2.8 施工要點

2.8.1 施工程序

（1）掛籃安裝就位并錨固、試載。

（2）安裝外側模板，調整模板標高。

（3）綁扎鋼筋，安裝預應力管道；安裝內側模板。

（4）檢查掛籃連接情況及模板、鋼筋安裝情況，調整模板標高使其均滿足設計要求。

（5）混凝土加載程序為：澆筑底板—腹板—翼緣板—頂板混凝土，從掛籃前端分層向后澆[4]。

（6）用全站儀與水準儀觀察掛籃澆筑各階段的變形。

（7）混凝土養生，待強度達到設計規定值后，施加預應力。

（8）使主梁混凝土與掛籃脫離，做好掛籃前移準備。

（9）掛籃前移進行下一節段施工。

2.8.2 掛籃行走時注意事項

預應力筋準備：確保預應力筋已張拉到設計值并有效錨固，這是掛籃行走前的重要安全前提。

錨點與連接釋放：逐步放松前、后下橫梁的錨點，并解開底平臺與箱梁底板的連接，以確保掛籃在行走過程中能夠自由移動。

內外模重量轉移：放松內外模的后錨點（包括拆除相應的精軋螺紋鋼），確保內外模的重量安全地轉移至滑梁小車上，以防移動過程中發生意外。

軌道準備與千斤頂操作：使用千斤頂將掛籃前支點頂起，將行走軌道前移到位并調平。隨后，清洗滑板表面，涂抹黃油以減少摩擦，最后放下千斤頂，將前支點平穩放置于軌道上。

錨固與檢查：確保壓軌道的分配梁已牢固錨固，用紅油漆標記好伸入連接器中的精軋螺紋鋼筋，便于后續檢查。同時，仔細檢查后反力鉤的狀態為正常工作。

行走監控與同步性：掛籃前移過程中，應保持速度均勻，左右兩側同步進行，確保行走方向正直。在軌道上每隔一定距離（如10 cm）用油漆做標記，安排專人隨時檢查主縱梁及內外模的同步前進情況，防止偏差。

行走完成與重新錨固：掛籃行走至預定位置后，應立即重新進行定位與錨固作業，掛籃穩定可靠，為下一步施工做好準備。

3 懸臂澆筑施工的質量保證措施

3.1 施工前準備與規劃

在施工前，必須制定詳盡的施工組織設計和施工方案，明確施工任務、工期安排、安全措施、質量要求等，確保施工活動的有序進行。對懸臂澆筑施工所需的原材料（如混凝土、鋼筋等）和設備（如掛籃、吊車、泵車等）進行嚴格檢驗，其質量符合設計及規范要求。進行施工前技術交底和安全教育，對施工人員明確施工要點、質量標準和安全操作規程，提高施工人員的技能水平和安全意識。

3.2 施工過程控制

掛籃作為懸臂澆筑的關鍵設備，在安裝過程中，應嚴格按照設計圖紙和規范要求進行，安裝完成后進行荷載試驗，消除非彈性變形。模板應與前段梁段緊密結合，接縫處應平整、緊密，防止漏漿。同時，模板應具有足夠的剛度和穩定性，以承受混凝土澆筑過程中產生的側壓力。混凝土澆筑應從掛籃前端開始，按照設計要求的順序進行。在澆筑過程中，應加強振搗工作，消除混凝土中的氣泡和孔隙，提高混凝土的強度和耐久性。

預應力張拉是懸臂澆筑施工中的重要環節，必須嚴格按照設計要求進行。張拉前應對張拉設備進行校驗和標定。張拉過程中應同步、均勻施力，避免出現過大的應力集中和偏差。

3.3 施工監測與調整

首先需建立一套完善的實時監測系統。該系統應集成高精度傳感器，能夠連續、準確地監測梁體的關鍵參數，包括但不限于標高、應力和撓度。標高監測通過高精度水準儀或激光測距儀實現，確保梁體在豎直方向上的準確位置；應力監測則依賴于布置在梁體內部的應變計或光纖光柵傳感器，實時反映結構受力狀態；撓度監測則通過設置在梁體下方或兩側的位移傳感器進行，以捕捉梁體在自重及外荷載作用下的變形情況。

定期對掛籃進行變形和位移的詳細檢查與記錄。這包括但不限于檢查掛籃各部件的連接是否牢固、滑道是否順暢、后錨系統是否可靠等。同時，利用全站儀或GPS等高精度測量工具，對掛籃的整體位置進行復核，確保其在施工過程中始終保持設計要求的精度和穩定性。

實時監測系統結合定期檢查，能夠迅速發現施工過程中的任何偏差。一旦發現梁體的標高、應力或撓度等參數偏離設計值，或掛籃出現異常變形和位移，應立即啟動應急響應機制。首先，組織技術人員進行現場勘查，查明偏差產生的原因；隨后，根據偏差的性質和程度，制定相應的調整方案。對于較小的偏差，可采取微調措施，如調整掛籃位置、改變澆筑順序或速度等；而對于較大的偏差，則需與設計單位緊密溝通，共同研究制定科學合理的調整方案，必要時還需進行結構驗算和安全評估。

調整方案的實施需遵循嚴格的操作規程和安全措施。在實施過程中，應持續監測梁體的變化情況。同時，加強與施工隊伍的溝通協調，對于調整過程中產生的數據資料，詳細記錄并歸檔保存，為后續施工總結和技術改進提供寶貴資料。

3.4 后期養護與檢查

混凝土澆筑完成后，應及時進行養護工作，保持混凝土表面濕潤并避免風吹日曬和雨水沖刷。養護時間應滿足設計及規范要求。對懸臂澆筑段進行全面檢查和質量驗收工作，施工質量符合設計及規范要求。對于發現的問題應及時整改并重新驗收直至合格為止。

4 結論

在公路橋梁工程中，掛籃懸澆施工技術具有顯著的優勢和廣泛的應用前景。通過科學合理的掛籃設計、精細化的制作工藝、精確的安裝調試以及嚴格的施工控制，可以確保掛籃懸澆施工的質量和安全性。同時，該技術還具有結構輕巧、施工靈活、適用范圍廣等優點，特別適用于大跨度橋梁和復雜地形條件下的施工。在施工過程中需加強技術管理和質量控制，各項施工措施有效執行。同時不斷總結施工經驗和技術創新，不斷優化和完善施工技術措施，推動掛籃懸澆施工技術的持續改進和發展。

參考文獻

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