连续刚构箱梁桥挂篮施工技术

挂篮悬臂施工技术罗玉仪摘 要：结合草街嘉陵江特大桥挂篮悬臂施工工艺，从设计、安装、施工及拆除四个方面介绍挂篮施工技术，为类似工程提供参考。关键词：挂篮 悬臂施工工艺 施工技术1. 引言悬臂施工方法也称为分段施工法。悬臂施工法是以桥墩为中心向两岸悬臂接长的施工方法。预应力混凝土桥梁采用悬臂施工法是从钢桥悬臂拼装发展而来的。悬臂施工法最早主要用于修建预应力T形刚构桥，由于悬臂施工具有在施工深水、大跨、通航、峡谷、高墩的桥梁时桥下不需搭设支架；工序简单，施工设备较少；多孔桥可平行作业，施工速度快；节省施工费用，降低工程造价等优越性，后来被推广用于预应力悬臂梁桥、连续梁桥、斜腿刚构桥、桁架桥、拱桥及斜拉桥等。随着桥梁事业的发展，尤其近年来悬臂施工法在国内外大跨径预应力混凝土桥梁中得到广泛采用。据资料统计，国内外1952年以来100m以上大跨径桥梁中，采用悬臂浇筑法施工占80%左右。 我司承建类似结构工程尚属首次，挂篮悬臂浇筑施工工艺对于我司来说还比较陌生，对挂篮悬臂施工技术进行研究，优质、高效的完成草街嘉陵江特大桥的施工任务，将有助于拓宽我司建筑市场施工领域，对我司的发展将产生深远的影响。2. 工程概况新建铁路遂渝线草街嘉陵江特大桥为双线大桥，全长810.55m,属全线重难点工程之一，设计最大时速200km/h。主桥为88+160+88m三向预应力连续刚构箱梁桥，横跨四季通航的嘉陵江，设计采用挂篮悬臂对称浇筑施工。3. 挂篮施工工艺 挂篮是悬臂浇筑施工的主要设备。挂篮是一个能沿着轨道行走的活动脚手架，挂篮悬挂在已经张拉锚固的箱梁梁段上，悬臂浇筑时箱梁梁段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土浇筑、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。当一个梁段的施工程序完成后，挂篮解除后锚，移向下一梁段施工。挂篮既是空间的施工设备，又是预应力筋张拉前梁段的承重结构。3.1. 挂篮设计3.1.1. 设计构思挂篮悬浇施工时，混凝土等荷载通过若干竖直吊带（杆）吊挂于上一节段混凝土及挂篮三角构架前端。挂篮三角构架支承于混凝土主梁上，尾部利用设计上的竖向预应力筋25冷拉级精轧螺纹钢筋锚固。挂篮走行时后端不设压重反扣于走道梁上走行，三角构架、内模系统与内外滑梁一起走行，侧模、底模板系统在三角架与滑梁走到位并锚固好后沿外滑梁上走行到位。3.1.2. 设计中基本参数3.1.2.1. 挂篮设计规范参数 挂篮质量与最重梁段砼的质量比值宜控制在0.3-0.5之间，特殊情况下也不应超过0.7。 挂篮总重控制在设计限重之内。 允许最大变形（包括吊带变形的总和）：20mm 施工时、行走时的抗倾覆安全系数：2 自锚固系统安全系数：2 上下水平限位安全系数：23.1.2.2. 本挂篮设计参数 底模纵梁中最大应力为121MPa，最大挠度为7.5mm。 前下横梁中最大应力为35MPa，最大挠度为0.4mm。 后下横梁中最大应力为45MPa，最大挠度为1.5mm。 前上横梁中最大应力为90MPa，最大挠度为5.5mm。 后钩板设计荷载按40t考虑；后锚固按80t设计；前吊挂中吊带最大受力按40t考虑；后吊挂按50t考虑。本桥采用三角挂篮施工，单只挂篮总重97t，施工荷载按5t考虑，合计102t，达到了本桥设计要求的挂篮、机具、人群等施工荷载设计重不超过120t的要求。与节段最大砼浇筑重量之比为0.39，满足规范要求，挂篮总变形值为17.2mm，也满足相关规范要求。其它施工安全系数超过2，完全满足规范要求。3.1.3. 挂篮设计结构挂篮由三角构架、底模平台系统、吊挂调整系统、走行系统、锚固系统、模板及限位施顶系统等组成。挂篮总体布置图如图1、图2、图3所示。图1 挂篮侧面布置图图2 挂篮正面布置图图3 挂篮平面布置图3.2. 挂篮安装挂篮安装是一项关键的工序，它涉及到多方面的安全因素，包括挂篮在施工过程中的安全、施工人员自身的安全等因素，在安装前必须制定详细的挂篮安装方案，并派专业技术人员对挂篮安装过程进行安全、质量监控。安装起重设备采用安装在承台上塔吊。挂篮后锚固示意图如图4所示，具体安装程序如下： 预紧梁体精轧螺纹钢筋。将梁体竖向精轧螺纹钢筋用千斤顶预紧，预紧力大小应不小于2倍挂篮后锚力； 安装钢垫枕。用精轧螺纹钢筋螺帽将其锚固于梁体上，所有钢垫枕顶面必须保持在同一平面上，以方便安装走道梁，且底部必须与梁体接触密贴，确保受力良好。 安装走道梁。利用精轧螺纹钢筋连接器将走道梁锚在走道梁或者精轧螺纹钢筋上。注意：处于后锚位置上的走道梁，必须锚固在精轧螺纹钢筋上，其它的走道梁可以直接锚固于锚垫枕上即可。在精轧螺纹钢筋连接时，必须采取措施使上下精轧螺纹钢筋进入连接器各一半。 安装三角架。如果三角架重量在塔吊最大起重范围内，可将三角架在地面事先拼装成整体，然后整体安装于走道梁上。否则就只有在走道梁上边拼装边安装。注意：三角架直接安装到1#施工位置。 安装两三角架联结装置。两个三角架安装好，经测量人员现场测量并确认位置准确无误后，便将其横联及平联安装好，将两个三个架联结成一个整体。 安装前上横梁。在安装前上横梁前，必须确认已将两三角架锚固于梁上。将前图4 挂篮后锚固示意图上横梁用塔吊起吊至主梁前端，准确定位后焊于主梁上。 安装横梁吊带。前上横梁安装好后，安装前上横梁中、边吊带，安装后下横梁中、边吊带。连接吊带时必须用6的圆钢将钢销将吊带限位。 安装后下横梁。用两台5t的卷扬机将后下横梁牵引，安装好后下横梁。 安装前下横梁。用塔吊起吊，横梁左右各用一人用麻绳索引，以防止横梁在空中晃动，影响安装，操作人员只用将吊带装好即可。 安装底横纵梁及限位纵梁。 安装侧模。将外滑梁事先安装在侧模桁架内，注意将滑锚置于滑梁后端，然后整体起吊安装。 安装底模系统。将底模板安装于底模纵梁上，并将底模板用螺栓连接成一整体。 安装内模系统。将两根内滑梁安装好后，在两根滑梁上拼装内模骨架，然后用普通钢模拼装内模板，并用螺栓将钢模板连接成整体。3.3. 挂篮悬臂浇筑施工工艺草街嘉陵江特大桥一共两个“T”构，施工中两个“T”构各划分为20对梁段，其梁段长度从根部至中跨跨中分别为2.5m，53m，33.5m，114m，累计悬臂总长为79m，中跨合拢后边跨有一个4m长的延伸悬臂段。1#-20#梁段及边跨延伸悬臂段为挂篮悬臂浇筑施工。悬臂浇筑最大重量为2626KN。全桥共有3个合拢段，合拢段长度均为2m。现结合本桥悬浇施工所采用的挂篮，对挂篮悬臂浇筑施工工艺做一个简单的介绍。3.3.1. 挂篮走行砼浇筑完成后达到一定强度，便可安装走道梁，为挂篮走行做好准备。当一个节段砼浇筑完成龄期达到3天，砼强度达到设计强度的80%后便进行纵向预应力束张拉，张拉完成后便可走行挂篮。本桥挂篮分两步走，即先将三角架、内外滑梁及内模走行到位，最后完成侧模及底模走行。 准备工作。将底模用28的钢丝绳吊在侧模上，侧模用25精轧螺纹钢筋锚固于梁体上。然后解除中大吊带、边小吊带、中小吊带，将内模脱模后落于内滑梁上，解除挂篮后锚固。 第一次走行。将钢绞线用P锚锚于三角架后钩前端，用2台YDC240Q型千斤顶对三角架同步张拉，牵引三角架走行，内模落在内滑梁上，与三角架一起同时移动。走行时，在走道梁上标示出刻度，以确保两三角架同步行走，始终保持一致。梁走到位后，立即将三角架后锚点锚固固，并用千斤顶将后锚固用的精轧螺纹钢预紧。 第二次走行。将侧模的锚固解除，侧模及底模系统就落于外滑梁上，两边同时同步用YDC240Q型千斤顶张拉一端用P锚锚于侧模桁架上的钢绞线，将侧模和底模系统牵引到位后，立即安装好前下横梁、后下横梁的所有吊带。挂篮走行示意图如图5所示。图5 挂篮走行示意图3.3.2. 校核模型当挂篮走行到位后测量组校核模型，主要校核中线和标高，标高应采用线形监控小组计算得出的综合标高，即考虑了挂篮的变形、由于本梁段砼浇筑引起前一梁段梁端的竖向位移、由于本梁段钢束张拉而引起本梁段梁端的竖向位移、本梁段砼浇筑后至砼长期收缩徐变完成本梁段梁端的竖向位移的标高。同时派人打磨模板后涂刷长效脱模剂。3.3.3. 钢筋及预应力安装普通钢筋及预应力孔道安装均严格按照设计及相关操作规范进行。普通钢筋均采用搭接绑扎。在施工过程中，纵向预应力、竖向预应力、横向预应力以及普通钢筋位置如果有冲突，可适当调整后者位置。3.3.4. 砼浇筑经现场监理检查合格后便进行砼浇筑。浇筑砼前应派专人负责对砼输送泵、配料机、搅拌机、装载机、砼捣固器等机具设备进行维修并试运行，对配料机应进行标定。材料部门对所有材料进行清理，检查材料是否能满足现场需要。砼采用两端同步对称浇筑。浇筑过程中，试验员必须在后仓值班，确保砼搅拌质量，领工员在前仓负责砼浇筑施工控制，测量组在挂篮的前上横梁及后钩上设置变形观测点，在砼浇筑过程中观测随着砼量的增加挂篮的变形量，如果发现有异常，应立即上报并暂停砼浇筑作业，待查明原因并处理好后方能继续浇筑。由于各梁段钢筋密集，预应力管道繁多，混凝土的振捣工作至关重要，必须从砼的坍落度、入模方式及振捣方法入手，严格施工过程砼控制。3.3.5. 砼养护顶板混凝土浇筑时派专人抹面，并收坡，确保5%的梁面排水横坡与梁体砼一次成形质量。砼浇完成后及时覆盖，并派专人浇水养护。养护期不能低于14天。3.3.6. 张拉压浆当砼强度达到设计强度的80%，龄期3天以上便进行张拉压浆工作。由于竖向预应力设计规定只能在梁体砼浇筑完成15天后才能张拉，而横向预应力在一个月后张拉，所以针对挂篮施工来说，主要是张拉纵向预应力。本桥纵向预应力均采用4台YCW400B型千斤顶沿桥梁中线从靠近腹板的钢束开始同步对称张拉，张拉完成后便前移挂篮。为保证压浆孔道中浆体凝固质量，先移挂篮后压浆。压浆采用真空辅助压浆。3.4. 挂篮拆除全桥合拢施工完成后，张拉锚固合拢钢束后便拆除挂篮。采用4台5t卷扬机直接从桥上下吊至船上。由于嘉陵江四季通航，拆除挂篮前必须与地方海事部门及水上派出所取得联系，并写出书面申请，请求短时间封航，经得同意后方能施工。拆除挂篮是一项安全威胁较大的工作，必须制定详细的拆除方案，经审批后，待所有准备工作准备妥当后才能进行。在大风、大雾、大雨或者能见度不高的情况下，不能进行挂篮拆除施工。4. 几点注意事项 当一个梁段砼浇筑完成并达到一定强度后，测量人员应立即放测出梁体中线及梁段法线，以便安设走道梁。 在前移三角架时，测量人员应用全站仪随时校核，确保三角架位置准确无误。 挂篮在使用前，必须对重要受力构件，如吊带、钢销等作探伤检查，无任何缺陷方可使用。 挂篮在使用前，为了检验挂篮结构自身的承载力是否满足施工要求，消除挂篮结构的非弹性变形，并通过试压测出每只挂篮的弹性变形值，为以后悬浇施工立模提供可靠依据，挂篮悬臂浇筑前必须对称作静载试验。 在施工过程中，为确保过往船只安全，应采取将挂篮底部封闭。 必须加强对钢垫枕、走道梁、挂篮后锚、吊带安装等关键地方的施工过程控制，确保参与锚固的梁精轧螺纹钢筋预紧质量，精轧螺纹钢的连接质量，吊带预紧质量。5. 效果评述 草街嘉陵江特大桥于2004年3底月开如挂篮悬臂浇筑施工，于2004年10月31日胜利合拢。平