悬臂挂篮施工技术

悬臂挂篮施工技术0、简介悬臂挂篮浇筑法施工是目前修建大中型跨度桥梁的一种比较有效的施工手段，其施工方法一般为将梁每2-5m分成一个节段，以挂篮为施工机具进行悬臂对称浇筑施工。挂篮是一个能够相对独立的可以自由行走移动的承重结构，挂篮悬挂在已经张拉施工完毕的前端梁段上，在挂篮上进行下一梁段的模板安装、钢筋绑扎、砼浇筑、预应力张拉、压浆等作业。当完成本节梁段施工后，解除挂篮的约束，挂篮对称向前移动至下一个梁段，进行下个梁段施工，如此循环施工，直到完成全部悬臂梁段施工。悬臂挂篮施工方法不受交通、通航、流水、深谷等影响，是大跨度桥梁跨越河流、山谷、交通繁忙线路的最佳方法。1、挂篮结构形式及分类悬臂浇筑的施工方法有很多，其基本原理都大致相同，区别在于对挂篮结构的选择上。而挂篮作为悬臂施工中的专用设备，除了承受梁段的自重和施工荷载外，还要求自重轻、变形小、稳定性好、装拆方便和移动灵活等特点。因此，外形简单、受力明确、稳定性好、重量轻等就成为了选择挂篮结构形式的重要依据。1.1、常用挂篮结构及特点目前国内主要采用的挂篮结构形式主要有以下几种。(1)、平衡桁架式挂篮，平衡桁架式挂篮的上部承重结构一般为等高度的桁架梁，桁架梁在已浇筑梁顶面用压重后者锚固或者二者共用的方式来解决倾覆稳定问题，桁架本身为受弯结构。(2)、菱形挂篮，菱形桁架为菱形挂篮的主要承重结构，菱形桁架前端伸出作为挂篮底模的悬挂平台，后端锚固在箱梁顶板上，无平衡压重，结构简单、受力明确，是近年来常用的挂篮形式。(3)、三角型挂篮，三角形挂篮与菱形挂篮主要区别为主桁架结构形式不同，其承重结构为三角型，亦是后端锚固、前端悬挂，也属近年来常用结构形式。(4)斜拉式挂篮，斜拉式挂篮在力学结构受力上与以上挂篮结构形式有较大不同，其上部采用斜拉体系代替了桁架式受力结构，而斜拉所引起的水平分力则通过上下的水平制动装置来平衡，后端仍然采用锚固的方法来解决挂篮的倾覆稳定。其余仍有很多挂篮结构形式，受力结构形式区别不大，均是由以上几种发展演变而来。下面以菱形挂篮结构形式为例，介绍挂篮的主要构造及施工工艺。1.2、菱形挂篮结构形式菱形挂篮主要由菱形桁架、悬吊系统、走行系统、后锚固系统、模板系统五部分组成。（1）菱形桁架：菱形桁架是挂篮的主要承重结构。菱形桁架固定在箱梁腹板位置，桁架数量可根据箱梁的截面特征来确定，一般为两片主桁架，也可有三片或者多片。单个菱形架由5片型钢组成，型钢可为H型钢、双拼槽钢等，同时顶面水平杆和后斜杆之间设平面联结系，将菱形架连成一个整体，提高整体刚度。菱形架下设滑道，滑道固定在已浇筑混凝土梁段上。（2）悬吊系统：有吊杆或吊带、螺旋千斤顶、扁担梁等组成，用于悬挂挂篮的模板系统，调整模板标高。吊杆或吊带分前吊杆（带）和后吊杆（带），前吊杆（带）用于底模平台的前吊点，承受箱梁节段约一半的荷载，后吊杆（带）锚固在已浇筑的箱梁（3）走行系统：分为菱形架走行系统，底模外模走行系统及内模走行系统三部分。菱形桁架走行系统：菱形桁架前端设滑动点，后部设平衡导向滑轮，固定在箱梁顶面的滑道，向前滑移。底模、外模走行：外导梁前端悬吊在前上横梁，后端悬挂在锚固于已浇注梁段的滑车中。后下横梁与外模板悬挂在外导梁上，菱形架走向时带动外导梁走行，实现外模和底模的走行。菱形桁架及底模、外侧模同时走行。内模走行：放松内模后，内模板即落在内导梁上，内导梁走行于外导梁情况相同。（4）后锚系统：后锚采用精轧螺纹钢筋。作用是将挂篮承受的荷载传至箱梁上，防止挂篮倾覆。（5）模板系统：由外侧模、内模及底模组成。箱梁外侧模一般次用整体大块刚模板，支撑在外导梁上，外导梁前端通过吊杆悬挂在挂篮前上横梁上，后端锚固在已浇筑完成的箱梁梁段上；内模通过内模架支撑在内导梁上，内导梁前端通过吊杆悬挂在前上横梁上，后端锚固在已浇筑完成的箱梁梁段上；底模由底模纵向分配梁、底横梁及模板组成，底模系统通过底横梁的前后吊杆悬挂在挂篮前端的前上横梁及箱梁梁段上，底模同时提供施工平台作用。图1 侧面图图2 正面图2、挂篮施工工艺流程首先利用支架完成墩顶0#段的施工，后续挂篮拼装均在已浇筑完成的0#段进行，若0#段长度无法满足挂篮拼装要求，可利用支架法在向前浇筑1#梁段。在0梁段顶面对称安装菱形挂篮，挂篮底部设有滑道，使挂篮能够沿桥梁纵向移动，滑道由精轧螺纹钢锚固在已浇注梁段；挂篮静止时后端由精轧螺纹钢锚固在已浇注梁段，移动时后端锚固在滑道上。挂篮前端悬吊形成的平台上可进行下一个梁段的钢筋、模板、混凝土、预应力张拉、压浆施工。完成一个梁段的施工后，挂篮后锚由锚固在已浇注梁段变为锚固在滑道上，对称将挂篮移动至下一个梁段直至循环完成所有悬臂节段的施工。合龙段施工利用挂篮作吊架，在刚性锁定装置安装完毕后，拆除临时支墩释放梁体内部应力，两悬臂端平衡配重，夜间低温、无风的条件下进行混凝土浇筑，完成全桥梁体施工。施工工艺流程如下图：（根据设计图纸及施工方案来确定，个别地方可略有不同）3、挂篮节段施工 挂篮拼装a.挂篮加工完毕，在工厂检查各杆件尺寸、连接，重要焊缝采用超声波探伤检查，检测合格后在加工现场进行预拼装，经试验满足设计和施工要求后运达施工现场。b.在施工现场拼装时，根据吊装设备的起吊能力将挂篮分块拼装，减少在梁顶高空拼装时间和工作强度。c.挂篮拼装要注意各杆件的拼装顺序。先拼装走行系统、主桁结构及主桁后锚部分，然后拼装吊带及底模平台部分，再拼装挂篮模板及工作平台。d挂篮主桁架节点板高强螺栓必须采用扭力扳手将螺栓拧紧、受力一致。 挂篮静载试验挂篮试验加载按照最不利荷载模拟加载，检验挂蓝的稳定性及整体安全，实测出挂篮的变形。挂篮预压采用堆码砂袋的方法进行。数据分析整理。通过预压测量出挂篮不可恢复变形和弹性变形；弹性变形与挂篮设计值比较，检验是否满足设计和规范要求要求；绘制出荷载与挂篮弹性变形关系曲线，为线形控制提供依据。 1梁段悬臂施工在0#段上将挂篮拼装完成及锚固稳定后，调整挂篮1#段模板中线、标高至设计位置，验收合格后，便可开始进行钢筋绑扎施工、预应力施工及砼浇注施工。施工中主要悬臂节段中线及标高的调整。中线控制：在0号梁段上放置全站仪，将轴线打到模板上，与桥轴线和底板几何中心比较，确定挂篮位置，如有偏差，用倒链在纵梁上反拉直到中线吻合。标高控制：后视点标高为0#块标高，前吊点标高=设计标高+挂篮弹性变形+挂篮自重引起的对结构的下挠。混凝土浇筑完成后，待混凝土养护龄期及同条件混凝土抗压试块强度达到设计的张拉要求后，进行纵向预应力筋张拉，然后张拉横向预应力筋，竖向预应力筋滞后2个节段张拉。张拉压浆作业完成后便可进入挂篮走行施工。 挂篮锚固和移动挂篮静止时后锚由精轧螺纹钢锚固在已浇注梁段顶板，锚固精轧螺纹钢尽可能利用梁体竖向精轧螺纹钢，以减少用钢数量。每施工完一个节段，悬臂两端挂篮均要对称前移施工下一个节段。挂篮前移走行施工步骤如下：a.在前方梁段顶面测量好滑道位置，找平铺设滑道并固定。b.将承重的各吊杆慢慢松开,后下横梁吊点用精轧螺纹钢和倒链转移至外导梁上。此时，模板系统与混凝土脱离，挂篮处于空载状态。c.将菱形梁后锚松开，人工采用倒链将主梁拖拉到位，主梁的前移带动外导梁、底模及内导梁整体滑移到位。 d.挂篮移动到位后，把底模重新固定在各吊杆上，将内、外导梁也和上一梁段预留吊杆及前吊带固定好。标高调整采用螺旋千斤顶调节吊带可以精确的达到施工要求。节段循环施工 挂篮走行到位后，重复1#段施工步骤浇筑2#梁段，如此循环施工至合龙段。线形控制桥梁线形控制大致有以下几个方面的监控内容：（1）变形控制通过对桥梁实施线性控制，使其结构在施工过程中的实际位置（平面位置、立面位置）与预期状态之间的误差在规范允许范围之内，保证桥梁顺利合龙、成桥线性符合设计要求。（2）应力控制通过对结构主要截面的应力监控，实时了解结构的实际应力状态，使之在允许范围之内变化，避免可能的工程施工事故。（3）稳定控制桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全。通过稳定分析计算（稳定安全系数），并结合结构应力、变形的监测数据综合评定、控制施工过程中各阶段结构的稳定性（4）安全控制通过桥梁施工全过程监控，掌握桥梁施工过程中自重、施工以及由于安装误差和其它不定因素产生的结构内力，得出成桥状态的实际受力状态，评定结构的受力安全性。（5）数据控制通过桥梁施工全过程监控，为优化桥梁的施工工序提供可靠的数据。对于大型悬臂连续梁，一般由业主指定第三方具有相应线形监控资质的单位来完成。4、边直段施工边直段一般采用满堂支架现浇施工，也可采用钢管支架或其他支架方式进行现浇施工。边直段施工工艺流程如下：搭设支架平整场地及地基处理立底模侧模及预压绑扎底腹板钢筋及安波纹管穿钢絞线中线标高检查钢筋下料、成型支内腹板、堵头模板绑扎顶板钢筋，安装预应力浇注底板、腹板、顶板砼混凝土养护试块制作砼拌和及运输5、合龙段施工连续梁体系转换过程为：在两悬臂端平衡配重；焊接锁定临时劲型骨架；拆除临时支墩；边浇注混凝土边同重量卸除平衡配重；混凝土养护到设计强度和龄期时，张拉纵、横、竖向预应力筋并压浆。 合龙施工顺序一般为先边跨，后中跨。边跨合龙时临时支墩不能拆除。 合龙前，测量箱梁顶面标高和轴线，连续测试温度影响偏移值，观测合拢段在温度影响下梁体长度及竖向的变化。 合龙前，应在两悬臂端预加与需要承担的合龙段混凝土重量相等的配重。加配重时要按中轴线对称加载，并在浇注混凝土过程中逐级卸载，使悬臂端挠度保持稳定。合龙宜在设计温度范围内合龙，若设计无要求，合龙段混凝土浇注时间应在日气温较低、温度变化幅度小时施工，凌晨以后，日出之前最佳。6、机具设备主要机具设备序号名称型号规格单位数量备注1搅拌站HLS50套2塔吊QTZ100台3混凝土地泵HTB90台4混凝土运输车台5挂篮套6液压千斤顶350t套纵向张拉7液压千斤顶60t套竖向张拉8液压千斤顶24t套横向张拉9挤压机台预应力挤压锚安装10压浆机台11螺旋千斤顶32t套挂篮使用12手拉葫芦2t、5t、20t套挂篮使用13电焊机GQH40台14钢筋切断机GQ40-1台15钢筋调直机GT4-14台16钢筋弯曲机GWJ40-A台17插入式振捣棒50台18全站仪莱卡1201套19水准仪精度1mm套20发电机200千瓦台备用具体设备使用数量应根据实际施工情况确定。7、安全施工控制要点（1）地基处理地基处理必须满足支架承载力设计要求，不得出现不均匀沉降，并应设有纵横向排水系统。软弱地基应采取地基加固措施，常用的为砂石换填的方法进行处理，并在地基顶面现浇一层砼垫层。地基必须设置良好的排水系统，防止雨水或施工用水侵泡地基。（2）支架稳定性满堂支架搭设需经过设计计算，满足其刚度强度稳定性的要求及支架搭设的构造要求。支架所选用的原材料、构件、扣件及其他受力附件必须通过检查验收，需要进行材料材质试验检验的，由试验人员取样送检。严禁使用不合格的材料和不符合设计计算要求的材料。支架搭设完毕后，项目部组织物资、工程部及现场施工员对支架进行检查验收，重点检查支架焊接、尺寸间距、构造等，符合规范及设计交底要求，验收合格后签订质量联合检查验收签认表。项目检查合格后，上报公司主管部门进行检查验收，验收合格后方可进行下道工序作业。（3）挂篮施工安全要求挂篮桁架拼装及杆件严格按照挂篮设计图纸要求进拼装，重点检查杆件长度、螺栓孔位，轴线等符合设计图纸要求。钢构件焊接符合焊接要求，主杆件必要情况下进行超声波探伤，确保挂篮材料质量及加工质量符合要求。挂篮拼装中，需动用大量吊装机械，危险性较大，应严格遵照吊装安全规定进行，设置必要的安全网及临时护栏。操作人员必须按规定佩戴安全防护用品。挂篮在拼装过程中，严禁随意对挂篮各构件部位尽心焊接切割作业，严禁随意对螺栓孔位进行切割扩孔，确有需要时必须征地挂篮设计单位的同意。挂篮组拼后，要进行全面检查，保证挂篮各个部位预留孔位置准确，安装精度符合要求，保证各个吊杆垂直不受弯不受剪。并做静载试验查看挂篮受力状态。在挂篮施工过程中，要求施工单位分阶段且有针对性地对施工队所有工班班长进行全面的安全技术交底工作，确保层层落实到位，配齐劳动防护用品，做好专项施工安全紧急预案。遇有大风及恶劣的天气时，应停止挂篮行走作业，并检查挂篮锚固情况。挂篮使用时，应经常检查后锚固筋。千斤顶、手拉葫芦、张拉平台及保险绳等是是否完好可靠。自地面至挂篮桥面，应采用钢管或型钢搭设脚手架，设踏步式人梯并挂设安全防护网，确保通道行人安全。在已完成的桥面两侧，及时设置临时栏杆，保证桥面施工人员的人身安全。（4）挂篮行走安全控制由于挂篮走行时的抗倾覆力矩主要靠后锚固系统来完成，因此后锚与滑道的锚固必须进行重点检查，检查合格签认后方可走行。走行到位后，对各个部位进行检查并锚固牢固。挂篮走行前：重点检查部位为挂篮滑道是否相对水平，滑道锚固和支垫是否稳固。检查后锚固及各部受力情况，检查有无隐患及不安全因素。检查合格并签认后方可进入挂篮走行作业。挂篮行走时：应密切注意挂篮有无异状，并应慢速稳步到位，滑道要铺设平整、顺直，不得偏移，并随时注意观察，发现问题及时处理。挂篮走行到位后：立即将挂篮后锚锚固稳定，并检查各个部位走行到位情况，检查吊杆垂直度、预留孔位对位情况。检查合格后方可开始模板标高调整及钢筋绑扎作业。（5）挂篮防倾覆措施加强结构设计计算，挂篮哥构件材质符合结构设计计算要求，挂篮整体结构抗倾覆系数不小于2。挂篮悬臂施工过程中，应严格执行挂篮移动前、混凝土浇筑前的检查签证制度，并加强挂篮移动过程中的监控和施工防护。挂篮前移过程中必须全过程跟班作业，重点检查后钩板、滑道锚固等重要部位是否变形，发现异常立即停止移动，处理完毕后方可继续前移。混凝土浇筑过程中，严格控制砼浇筑的偏载情况，确保挂篮受力平衡，不得出现偏心受拉情况。8、挂篮跨越既有线施工安全控制措施挂篮跨越既有线施工与跨越河流、深谷施工相比，施工安全要求更高，风险更大，如何保证挂篮在跨越既有线施工时铁路既有线行车安全是项目施工的安全控制重点。施工中应牢固树立既有线施工必须确保行车安全的思想，把营业线施工确保行车安全放在首位。严格执行铁路局有关既有线施工安全管理规定的要求。 施工前必须与铁路相关部门签订完安全协议，成立以项目经理为组长，项目总工、安质工程师等为组员的安全工作领导小组，建立健全专题施工项目安全监督、监控制度。参与既有线施工的人员必须进行相关既有线安全施工培训，在行车线上施工的驻站联络员、工地防护员必须由单位正式铁路职工担任并经过严格训练和考试合格后，方能担