悬臂挂篮施工技术在巴江河跨河大桥工程中的应用研究

悬臂挂篮施工技术在巴江河跨河大桥工程中的应用研究

骆志东

广州工程总承包集团有限公司广东广州510310

摘要：在桥梁工程中，对于跨度较大的桥来讲，若施工区域地质条件较好可选用预应力混凝土变截面梁桥，在这种桥梁的连续箱梁施工中多数应用移动式挂篮作为主要施工设备的悬臂浇筑法进行施工。但由于悬臂挂篮浇筑是整座桥梁施工环节中难度较大的工序，虽然其施工工艺已日趋成熟，也不能掉以轻心，应着重控制施工中的关键步骤，以确保桥梁的可靠性和安全性。现本文结合工程实例围绕悬臂挂篮施工技术在大跨径桥梁工程项目中的有效应用进行了详细分析，望能为该技术的应用价值加以提升。

关键词：大跨度桥梁；悬臂挂篮施工；技术应用关键点；注意事项

0前言

在结构刚度大的预应力混凝土变截面连续箱梁施工中，连续梁分段悬臂浇筑施工法是应用一对能行走的挂篮设备，以桥墩为中心在两侧对称设置工作平台，逐段向跨中进行悬臂现浇梁段，等混凝土达到设计要求的强度后，张拉预应力束，然后继续对称向前移动挂篮至下一节梁段施工，循序直至悬臂梁段浇筑完成。但在施工过程中，会因挂篮的变形特征、桥梁施工临时荷载、混凝土收缩及徐变等因素而影响到桥梁结构线形及内力方面与设计发生偏差现象，最终还是会导致桥梁存在一些安全隐患。为此，必须要对悬臂挂篮浇筑的施工过程进行全面监控，使桥梁工程能够顺利完成。

1工程概况

巴江河大桥位于道路起点直线段，跨越巴江河，全长454m，宽17m，与114公路T字平交，线路轴线与之斜交角为108o。设计最高通航水位按20年一遇洪水频率，高程为10.596m。根据区域地质资料及勘察钻孔揭露资料显示，工程性质良好，场区普遍为第四系松散层覆盖，下伏基岩为三叠系上统小坪组第三段砂岩、炭质页岩及石灰岩层。

全线的跨径组合为：（4x25）+（54.5+95+54.5）+（4x25）=454m；其中主桥采用三跨一联预应力单箱双室变截面连续箱梁，采用挂篮悬臂浇注，共2个“T”，全桥4套挂篮。1-6轴及9-14轴为地上桥，均采用5×24=125m预制小箱梁结构；6-9轴为跨巴江河桥，其中7轴和8轴桥墩坐落在巴江河边，设计采用54.5+95+54.5=204m现浇预应力混凝土桥梁。（如图1所示）

图1主桥桥立面示意图

2悬臂挂篮施工技术应用关键控制点

按设计要求，在巴江大桥6-9轴采用挂篮施工，以7轴号和8轴号桥墩开始，各向两侧挂篮施工现浇桥梁。且挂篮施工期间要保障河道通畅及过往船只的安全，以及保证挂篮安全防护到位，为本工程的重难点所在。

2.1施工工艺流程

施工顺序：搭设钢管支架→现浇施工0#、1#块→悬臂挂篮法施工2#块～12#块、碗扣支架现浇施工边跨→边跨合拢→拆除边跨挂篮→中跨合拢段挂篮合拢→施工桥面系。

2.2施工准备工作

为确保工程处于可控状态，施工前必须组织相关参建技术员、质管员熟悉、认真审核设计图纸，并领会其设计原理及意图，尤其在0#块件的临时支撑与临时固结、标准段施工、合拢段的锁定形式以及边中跨的合拢顺序这些环节中，需按设计以及现场实际情况对各控制部位的应力进行初步验算，找出重点控制的施工部位及监控环节，确保施工符合设计要求且能够可靠、有效。同时，还要做好施工器械的准备工作，对于进入现场的机械设备，必须检查其设备的性能，以能够排查潜在不必要的机械故障而影响桥梁施工的进度。此外，也要把控施工材料的质量，除了选择正规的建材生产厂家外，还需对进场的施工材料进行质量检测，禁止不满足施工要求的原材料在工程中应用。

2.3临时支撑与临时固结

临时支撑和临时固结是一项非常重要的环节，其设置的好坏直接影响到桥梁施工的质量及安全。其作用是：在悬浇施工阶段，能够承受“T”构的荷载，从而有效避免永久支座参与受力或只受部分垂直力；还可以满足施工时的稳定，对梁体起到约束作用，避免由于施工偏载而产生倾覆。因而，在进行支架施工前，要对支架预埋件进行检查，确保埋设牢固，以及底部的砼要足够密实。在支架安装完成后，对各连接部位也要进行详细检查，必须稳妥且牢固；还要严格按设计要求进行焊接。此外，为消除支架的非弹性变形，需对其进行校验弹性变形值，重点检验其强度及稳定度；然后根据设计受力大小以及受力分布情况进行预压验证，从而避免支架各接触部位发生变形，保证其强度、刚度及稳定性符合设计要求。本工程预压采用水箱，根据梁段自重（去除墩顶部分）的1.2倍分60%、80%、100%三次进行加载，对各个阶段进行观察记录，待支架沉降等完成后，重新对支架顶高程进行调整，即设计标高值+设计预拱值+预压弹性变形量。对于临时锚固，按施工图在主墩两侧对称设置6个临时支墩，临时支墩采用C30钢筋砼，上部夹一层15cm厚硫磺砂浆，硫磺砂浆层中夹电热管，便于临时支座的拆除。一般选用15根Φ32精轧螺纹钢进行临时锚固，在0＃、1＃块施工完成后，且挂篮组拼前实施10%张拉，临时锁定墩梁。进而有效避免因分段悬臂浇筑过程中产生的各种不平衡力矩，保证了“T”构平衡以及主梁施工的质量安全。

2.4挂篮组拼及预压

本工程箱梁悬臂浇注拟采用菱形挂篮进行施工（如图2所示）。挂篮在组拼前，需对预留孔的具体位置及其深度进行检查，确保符合施工要求，如果预留孔存有问题，就需要通过对应措施实施及时处理。还有，与挂篮轨道连接处的预应力筋需确保其干净，防止存有锈迹、油污等，预应力筋通常需比表层高出约10cm。挂篮拼装中，需通过墨线在其工作面上标出挂篮轨道的中线，以此作为拼装工作的相关标准。在轨道安装的时候，想要确保吊篮时刻呈现水平状态，就需要对轨道两侧呈现的高差进行有效控制，通常需控制在7mm内。然后通过塔吊对主构架实施安装，并对轨道与主构架间实施有效固定，主构架通常有两部分，且两者间对角线的误差需小于5mm，主构架完成安装后，需在主构架上部吊装顶横梁。最后，通过相关技术人员进行指导，对内模及底模实施安装，以确保有效的连接，在挂篮组拼完成验收且合格后，就能够将其移到施工的浇筑段。

图2菱形挂篮结构型式

对于挂篮预压而言，其主要就是对其自身的安全性及强度是否符合桥梁施工的相关要求进行检测，以预压及静载试验，可以有效预防非弹性变形现象的产生。另外，在实际预压中，其测量获得的数据也属于立模标高的重要数据支持。T构两侧挂篮的预压需确保对称，通过油压千斤顶实施预压工作，通常使用分级联合预压的形式，将其挂在挂篮上的实际压力需要分为多次分级逐渐加载，对结构的变形状况实施监测，所测数据和计算实施比较，之后逐步对其卸载，并对结构的回弹变形量进行测量，依据具体测量的变形值，对挂篮底模的具体预拱度进行确定。本工程按最重节段中主梁4号块（G0=2827.875KN）的1.2倍即G=3393.45KN，做挂篮静载试验，分别在加载前和0.1G0荷载（282.7875KN），以及加载到60%荷载（1696.725KN）、100%荷载（2827.875KN）、120%荷载（3393.45KN）时和卸载到100%荷载、60%荷载、0荷载时，均对8次测量底模平台各根吊杆处和底模平台中心3个控制点标高进行记录，并绘制底模平台荷载—变形曲线图，为接下来的挂篮施工预抬值提供参考。

2.5现浇混凝土

想要确保砼的实际浇筑质量，就需要确保砼在实际入模中的易性及塌落度。浇筑时还要密切关注均匀对称地实施浇筑，以防止墩身承受过大的偏心荷载，注意不平衡重最大不得超过梁段自重的1/4。分层浇筑底板时，可以在腹板中部开设“观察窗”，随时检查砼的入模情况，待灌注达到一定的高度以后，封闭观察窗口，通过腹板上口浇筑腹板和顶板的砼。另外，在实际浇筑中，需对浇筑的层厚及捣固的质量进行严格控制，禁止直接对预应力的波纹管进行捣固，避免管道出现漏浆或者移位。混凝土的振捣需严格按照浇筑顺序实施，随灌随振，禁忌漏振。箱梁的钢筋密布，及波纹管交错纵横，这就会对振捣造成影响，并容易造成质量问题，因此，在实际施工时需加强重视度，特别是在腹板及锚固块下的倒角处等，需要通过相关措施实施精心振捣，以保证梁体混凝土实现内实外光。在砼浇筑完毕需马上收浆，并实施覆盖养护，还要对预应力管道进行检查，待砼强度及弹性模量符合设计指标后，应根据对称、同步张拉的原则进行张拉预应力筋。

2.6预应力筋张拉

根据施工的具体方案所规定的顺序开展张拉施工，通常运用从下向上的方式。张拉中，需对预应力筋实际伸长值进行检验，其误差通常需低于6%，如果误差相对较大，就需要及时停止张拉，并由技术人员对其误差的原因进行查找，制定相应的解决方案，在保证毫无异常的状况下，才能够开展后续施工。预应力筋完成张拉施工后，还要对孔道实施压浆处理，根据有关规定，水泥浆具备的强度需高于40MPa，并对水灰比及泌水率实施合理控制，依据实际状况添加相应的膨胀剂，其膨胀率需控制为10%内。确保压浆施工的连续实施，该过程尽量防止出现中断状况，而对施工质量造成影响。完成施工后，则能把挂篮移到下个工作区，挂篮在实际移动中，需对其轨道的运行状况进行严格控制，确保挂篮保持水平，防止造成变形状况。

2.7合拢段施工

合拢段的施工作为连续梁施工以及体系转换过程中的重要环节，其必须符合受力状况的相关设计要求以及梁体线形，并对合拢段实际施工的误差进行合理控制。通过连续梁成桥对负弯矩的预应力筋进行设计作为支撑，属于连续梁分段的悬浇施工主要受力特征。悬浇中现浇箱梁整体位于负弯矩的受力状态，随着每个现浇箱梁逐步合拢，梁体也会转化成结构不同的受力情况，直到连续梁成桥，该转化也属于连续梁体系的转换。

合拢的锁定装置通常以既撑又拉的方式，把两端连为整体。同时，需要在合拢段的箱梁两侧需设置联结构，将其作为临时的支撑，以此对温度逐渐升高时悬臂伸长而出现的压应力进行承受。两个悬臂端实施合拢，通过悬臂浇筑挂篮，对合拢段实施浇筑，在合拢段开展施工的时候，需注意避免此段施工出现附加应力，基于此，在实际浇筑中，要对两悬臂的合拢施工具体荷载进行合理调整，确保其竖向变形相对等，防止合拢段出现竖向位移。对悬臂端的合拢施工具体荷载进行调整，通常需设置水箱，调整注水。在对合拢段的混凝土实施浇筑时，需选择具有较小日温差的天气，并在夜间气温极低的时候开展。完成一次连续建筑后，合拢段的混凝土实际浇筑的温度需在15℃±5℃时开展，持续时间需保证在2-3h内。同时，在对在浇筑混凝土的时候，需注意振捣及浇筑后的养护，防止出现早期裂缝。

3连续梁悬臂挂篮施工注意事项

3.1挂篮行走就位控制

箱梁的顶面需设置互相平行且对称的辅助线，其具体宽度通常为挂篮的行走系统求取的中距，同时，挂篮在实际行走中，需保证轨道的中心处于辅助线上，轨道的中心线及桥轴线的延长点需通过经纬仪实施控制。想要确保挂篮实现均衡移动，能够把滑道分别分成等距区域。另外，需对底篮的标高实施严格检查，在开展浇筑作业的时候，需对底篮的标高实施相应的检测，使其标高变化控制于5mm内。如果在实际施工过程中出现挂篮偏差状况，则需及时调整，等挂篮的偏移完全调试成功之后，就可以正式施工。

3.2箱梁线型控制

线型控制是悬臂挂篮施工过程中的重要内容之一，其关键环节有中线控制、挠度控制和断面尺寸控制等。在桥梁线形的质量控察方面，可运用线形监控测试系统进行实时监测。基于此，工程施工的项目部门需要组建针对技术控制的小组，以对各个时间范围内具体施工状况进行实时监控，并将监测获得的数据实施全面化统计分析，还要与理论计算值实施对比，以此对数据实施相应的调整。如果发现存有问题，需及时调整，以确保桥梁的施工满足相关要求。

3.3变形监测控制

在梁顶分别位于两侧支点及跨中处设置沉降观测点6个，为提高观测数据的准确性，沉降观测过程中实施“五固定”的原则，观测时要避免阳光直射，且在基本相同的环境和条件下进行，成像清晰稳定时再读数，观测时一次完成，中途不得中断。随时观测随时计算，以验证支架预拱度的精度。（如表1所示）

表1沉降变形测量三等级精度指标

4总结

综上所述，在大跨度桥梁进行悬臂挂篮施工时，除了全面掌握相关施工的技术要求外，还要重视挂篮组拼的强度和稳定性，确保挂篮施工质量始终满足工程要求，同时，必须加强施工过程的质量检测，尽可能杜绝产生安全隐患，以确保桥梁建设施工的整体质量，能够充分发挥桥梁在社会经济发展中的积极作用。

参考文献

[1]JTG/TF50-2011.公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]CJJ2-2008.城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]余飞.全封闭挂篮在铁路跨线桥梁中的应用[J].城市道桥与防洪，2014（7）：305-308.