摘要：以佛开改扩建工程吉利河特大桥悬臂施工为例，介绍挂篮施工流程、工艺以及挂篮施工过程中需要控制和把握的质量、安全等方面的内容。
关键词：吉利河特大桥；挂篮；施工工艺；安全质量控制
1、工程简介
佛开改扩建工程第三合同段吉利河特大桥由中铁十二局承建，由于桥梁结构多样化，所以包含多种不同的施工工艺。其中连续梁为一联五跨，跨径组合为：31.45m+35m+50.5m+35m+31.45m+31.45m。根据设计要求，施工方法需要采用支架现浇和悬臂施工两种施工工艺然后通过合拢和力系转换成为连续梁。
挂篮施工每个墩上有7个悬浇段，总长度为：26.5m+50.5m+26.5m=
103.5m，悬浇段长度除0#段4.5m和6#段（合拢段）2m外，其它阶段均为4m。其中最重悬浇段重量为76.252吨。箱梁横截面：顶板宽7.945m，腹板宽5.105m，梁高由0号块的3.5m按二次抛物线渐变至6号块的1.8m。
2、施工工艺流程
2.1主要施工流程：
（1）0#块支架施工。
（2）挂篮对称悬浇 。
分四部分
（3）边孔现浇段，支架施工。
（4）边跨合拢和中跨合拢，（利用一个挂篮或支架）。
3、悬臂浇筑施工
3.1 0#块施工
0#块共长8.5米，墩顶段梁高高3.5米，悬臂段梁高大、小里程分别为2.83米和2.77米。由于主墩高度只有5~7米，且地表情况良好，所以0#块采用支架现浇施工方式。
3.1.1支架的验算
现浇0#块支架：按照60cm×60cm（横向×纵向）布置立杆,横杆层间距为120cm。
参照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》的模板支撑架计算有关要求进行计算：
单肢立杆承载力计算：
水平平面模板标准值：Q1=0.3kN/m2
钢筋砼标准值：Q2=26kN/m3
混凝土倾倒产生的冲击荷载标准值：Q3=1 kN/m2
振捣荷载标准值：Q4=1 kN/m2
V=LxLyHz=0.6×0.6×0.75=0.27m3
3.1.2单肢立杆轴向力计算：
计算公式：N=[1.2Q1+1.4（Q3+Q4）] LxLy+1.2 Q2 V
N=[1.2×0.3+1.4×(1+1)]×0.6×0.6+1.4×26×0.27=10.97KN
3.1.3单肢立杆承载力计算：
查附录B，可知P235A钢管支架截面惯性矩Ι=12.19cm3，截面积A=4.89cm2，i=1.58cm，f=205N/mm2 ，最大布距为：l=120cm，计算长度：l0=l+2a=120+2×60=240cm，其中a取60cm
长细比：λ=l0/i=240÷1.58=151.9，查附表E，得?=0.301参照公式5.3.1-2
≤[N]==0.301×489×205=30.17KN 10.97≤30.17满足要求
底板满足要求，翼缘板有效高度H≤0.75m，则翼缘板支架满足要求
3.1.4支架搭设
根据连续箱梁的特点，为了确保支架系统安全、稳定及适用的原则，将支架搭设及模板设计分为以下几种方式组合搭设：
0#段支架腹板按照30cm×60cm（纵向×横向）布置立杆,横杆层间距为120cm，内模采用竹夹板加工、外膜采用组合钢模。
0#段支架底板、翼缘板按照60cm×60cm（纵向×横向）布置立杆,横杆层间距为120cm。外模采用定制钢模，顶板内模采用竹夹板加工。
为保证扣件受力稳定且满足设计要求，均在纵向木梁下添加一根纵向钢管加固。
3.1.5立支模板
侧模采用组合钢模板，加固侧模时通过φ22拉杆与内模牢固连在一起。拉杆布置间距为60×60cm。外模加固时当模板垂直度调好后，用[10槽钢打斜撑，下端支撑在[36工字钢上作为拉、撑杆。底模板采用竹胶板，尺寸为122×244×1.2cm，底模板板筋为10×10cm木方，间距为30cm。模板拼缝严密，内塞海棉条，模板与横系梁交接处，塞好海棉后用密封胶封缝，避免出现漏浆现象。
3.1.6支架预压
在同等荷载的情况下，对支架进行预压，以消除支架的非弹性压缩变形和地基的压缩沉降影响，测量支架的弹性变形的实际数值，作为梁体立模的抛高预拱值数据设置的参考；检验支架的受力稳定情况，确保支架的安全。预压范围对0#块底板范围内支架进行预压。并布置足够观测点用于观察评定。
观测点布置示意图
为消除非弹性变形，实测弹性变形，需要对底模及支架进行预压。预压荷载采用砂袋，预压重量为0#块砼自重的110%。要根据0#块重量分布情况布设砂袋，加载完毕后，立即进行沉降跟踪观测，满载观测7天，没有沉降变形以后可卸载。实测底模顶标高，利用公式分别得出悬臂端、墩身处弹性变形值。根据底模标高=设计标高+弹性变形值调整模板标高。并仔细检查模板拼缝有无变化，发现问题及时解决。清除底模上的杂物，涂刷脱模剂。
3.1.7临时支座结构
墩身顶临时支撑采用现浇素混凝土临时支座，临时支座的规格为80cm×40cm×30cm，距支座中心等距离布设，每块临时支撑混凝土支座与设计支座垫石有1cm的间距，临时支座顶面于箱梁底面要做防粘结措施。具体临时支撑方案见下图。
3.1.8永久支座安装
支座安装之前对垫石标高及表面平整度进行控制、打磨处理，使其满足支座安装规范要求，认真审核图纸，严格按照连续梁支座布置图的方向进行支座安装。
3.1.9底板、腹板、顶板钢筋波纹管、精轧螺纹钢筋制作安装
3.1.9.1一般规定：
（1）钢筋进场后，应检查出厂质量证明书，并按规范规定的频率抽样进行拉伸、冷弯试验， 试验合格后方可投入使用。
（2）钢筋按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分别验收、分别堆放，并要挂上标牌。
（3）钢筋使用前，表面油渍、漆皮、鳞锈要清除干净。
（4）钢筋接头采用对焊或搭接焊，焊接件使用前应抽取试件作力学试验。
（5）钢筋下料前应认真审核图纸无误后方可下料，成品料应挂上标识。
3.1.9.2钢筋制作：
（1）钢筋接头采用搭接焊。采用电弧焊接头时，双面焊焊缝长度为Ⅰ级钢4d，Ⅱ级钢筋为5d。焊缝高度为钢筋直径的0.25倍，不得小于4mm；焊缝宽度为钢筋直径的0.7倍，且不小于10mm。施焊时，引弧应在钢筋的一端开始，收弧应在钢筋端头上，弧坑应填满。焊缝表面要平整，不得出现烧伤、咬肉、夹渣、气孔，接头处不得有裂纹；钢筋接头处轴线曲折应小于4度。
（2）钢筋下料时，要按图纸设计尺寸进行，弯曲时弯起点位置、尺寸、弯曲半径均要符合规范要求。钢筋焊接接头离开弯起点要大于10 d。
（3）钢筋绑扎前，应确定好各种钢筋的安放顺序。绑扎时要正反扣梅花型布置。钢筋的序号、直径、根数、间距要符合图纸要求，钢筋的接头位置及搭接长度要符合规范要求。钢筋绑扎要牢固，无松动。为增加钢筋骨架整体稳定性，可把钢筋适当部分点焊。腹板通气孔位置如与普通钢筋相干扰时，可适当调整普通钢筋位置。腹板上通气孔位置、预应力钢筋位置如与钢筋有干扰时，可适当挪动普通钢筋位置。顶板横桥向焊铺浆条，便于砼浇注时控制桥面标高及平整度。底板预留挂蓝后吊带孔、检修孔及排水孔。顶板预留内外侧护拦钢筋、泄水孔及挂篮移动锚固点（锚固点及预留孔位置按照挂篮的的锚固位置进行预埋）。
3.1.9.3波纹管安装：
波纹管布设要与钢筋绑扎同步进行，并每隔直线段1m曲线段0.5m设定位钢筋，弯道处适当增加，保证布设后线型要平顺流畅。对于纵向预应力管道，绑扎钢筋时要加架立钢筋。波纹管内放硬塑料衬管以防砼浇筑时挤扁。管道接长用略大一些的波纹管套接，接缝处用防水胶带裹紧以防漏浆。砼浇注完毕，及时把塑料管拔出，对预留孔道要通长检查，确保孔道畅通。预留压浆排气孔，并将孔眼留在孔道最高位置处，排气孔与波纹管相接部位也用胶带裹紧，以防漏浆。
3.1.10砼浇注
一般规定：
（1）砼所用砂、水泥、石子、外加剂应符合施工规范要求。
（2）砼所使用的配合比应经监理审批后，方可进行砼施工。
（3）砼配料要准确，拌和时间宜保持在2.5分钟左右，也不宜过长。
（4）砼搅拌楼集中搅拌，采用砼输送泵输送到位。
（5）砼浇筑前，应仔细检查钢筋、模板及支架，确保无差错时再浇注砼。
3.1.11混凝土拌制砼运输
砼拌制采用电脑计量强制式搅拌机，材料计量准确，拌制前要测定砂石料含水量，调整施工配合比。砼搅拌时间要保持在90S以上，但也不宜过长。砼拌制坍落度要根据配合比要求进行，同时要考虑坍落度运输过程中损失适当增加。砼由混凝土运输车送到施工现场，砼的和易性坍落度均要符合要求。砼运到浇注地点后如发生离析、严重泌水或坍落度不符合要求时，应进行第二次搅拌。
3.1.12混凝土浇注
混凝土浇注前，应对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查，模板内的杂物要清理干净。混凝土浇注时，按先底板后腹板，最后浇顶板的顺序进行，砼浇注采用地泵输送到位，浇注底板时从中间向两侧对称浇注，浇注顶板从两侧向中间进行，防止中间出现负弯矩将砼拉裂。砼应分层下料，每层厚度控制在30cm 左右，对称下料，对称振捣，振动棒移动距离约为振动棒直径的5倍，振动时间应根据坍落度大小调整，以做到砼表面不再下沉，表面出现平坦、泛浆，不再有气泡冒出为宜。砼振捣时注意不要碰到波纹管，腹板及底板倒角处要加强振捣。顶板收面时要根据铺浆条仔细找平，待砼收浆后，砼表面要进行拉毛处理。砼浇注后及时将波纹管内的塑料管拉出，并对管道进行清理。砼浇注时，临时固结箱梁底板位置要做成1m宽通长水平平台，便于摆放临时锁定用的张拉用工具梁，保证工具梁与底板密贴，并对底板起局部加固作用。工具梁由I30a、[20组成。每工班制作六组抗压试件，两组同条件养护，三组送试验室标养，并做一组弹模试件。
3.1.13预应力束张拉压浆
砼达到设计规定的强度，便可进行预应力钢筋张拉，张拉采用张拉力和引伸量双控。张拉前，对千斤顶、油表要先行标定，制定预应力张拉作业指导书，计算出每一束、每一级张拉力对应的油表读数和伸长量。对锚具锚圈口及曲线孔道摩阻损失按技术规范《JTJ041-2000》附录G-9测定确定其超张系数。利用挂篮前的操作平台作为张拉平台，张拉前在箱梁底板上张拉位置安放工具梁，工具梁采用工30a工字钢双支，上放[20槽钢。0#块纵向需张拉F1、T1束。张拉时做好标记，以便测定各钢束的引伸量。装锚具前，检查两端钢绞线的工作长度是否符合要求。锚头要紧贴垫板，上好的楔块要齐平。千斤顶、锚具、管道要三对中并且保证千斤顶与锚下垫板垂直。张拉力按设计张拉力分级控制。两端同时张拉时，两端千斤顶升降压、画线、测伸长、插垫等工作应基本一致。张拉时要保持四台千斤顶同步对称张拉，并记录各分级拉力的伸长值，对钢绞线的伸长值，伸长率进行复核验算，实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内，否则应采取措施，予以调整后，方可继续张拉。符合规范要求后，顶压、回锚、卸下千斤顶，并用107胶和水泥拌和物封锚。预应力筋的锚固，应在张拉控制应力处于稳定状态下进行。预应力筋锚固后的外露长度不宜小于30mm。
压浆工作应在张拉完毕24小时内进行，压浆前用压力水冲洗管道，使用压缩空气，将孔道内的所有积水吹走。水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间，视气温情况而定，一般在30-45分钟范围内。水泥浆在使用前和压注过程中应连续搅拌。对于因延迟使用所致的流动度降低的水泥浆，不得通过加水来增加其流动度。压浆应缓慢均匀进行，应达到另一端饱满和出浆，并达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5Mpa的一个稳压期，稳压期不少于2分钟。当气温高于35度时，压浆宜在夜间进行。压浆喷嘴与孔道间的联结应紧密不漏，以免空气进入，影响压浆质量。压浆需连续进行，不得中断。
3.2挂篮施工
挂篮的工作原理：本工程采用导链牵引式菱形挂篮。挂篮主构架采用菱形结构，刚度较大，变形小。挂篮的底模板前端悬挂在主构架上，后端吊于箱梁底板；内模通过两根内滑梁承担，内滑梁前端吊在主构架上，后端吊在箱梁上，内模向前推进时可在内滑梁滚动；外模通过在挂篮两侧工作平台上搭设碗扣支架支撑。挂篮在浇灌混凝土时，锚固装置固定在块体上；移动时，首先解除锚固装置，然后采用卷扬机驱动导链或人工拉导链驱动挂篮向前推进。
3.2.1挂蓝设计、挂蓝组成及挂篮安装
根据现场实际情况，项目部计划采用菱形挂蓝。本工程单只菱形挂蓝自重32t，底板和侧板共重12t，侧模采用竹胶板，挂蓝设计弹性变形控制在1cm内。挂篮主要由篮体、承重系统、悬挂系统、模板系统及行走系统组成。 篮体：由上下横梁、纵梁及底板构成。承重系统：承重主梁由两片菱形支架组成，每片菱形支架后端利用在已浇筑的块体腹板两侧预埋的孔洞穿入6根φ32精扎螺纹钢作后锚杆，将后锚杆穿入后锚扁担梁后用螺母拧紧使菱形支架锚固于已浇好的块体中。利用箱梁竖向预应力筋锚固轨道及挂篮，取消了后平衡重，使挂篮自重减轻。悬挂系统：挂蓝前吊利用钢板吊带，悬挂于挂篮前上、下横梁上；后端两侧对应前端用安装吊带，悬挂于挂篮后上、下横梁间，其中最外侧与前端对应，里侧两根利用φ32精扎螺纹钢穿入已浇筑好的块体翼缘板预留孔中悬挂于上、下横梁间，后端中间3根φ32精扎螺纹钢筋穿入已浇筑好的块体底板预留孔中锚固于挂篮后下横梁中。模板系统:
（1）挂篮底模采用整体钢模板，由横向分缝的三块整体钢模板组成，纵向无缝。为了保证新老块件不漏浆，在底模板与已完成块件混凝土之间夹双面胶带止浆并用4根φ32精扎螺纹钢筋将底模与已浇块件底板预先拉紧，确保止浆无台阶。
（2）挂篮外侧模采用组合钢模板，厂家制作，下部搭设碗扣支架支撑于侧模底部的围檩上，在外模的底部、中间根据块体的大小均匀布置直径为φ22的对拉螺丝，并与内模拉紧，以抵抗混凝土侧压力，保证不涨模，侧模与底板间夹橡胶条止浆。
（3）挂篮内模采用1.2cm厚的竹胶板、10×10cm的 木方及［10cm槽钢制作；顶部利用内滑梁支撑，侧面利用与挂篮外侧模板布置的φ22的对拉螺丝拉紧，并用钢管支撑保证模板的稳固、强度及刚度。
3.2.2行走系统
本挂篮行走系统为无平衡重，10T导链牵引式走行。
3.2.3挂篮拼装流程为：
测量放线→在0#块腹板处安装滑移轨道→菱形支架拼装→吊装菱形支架至滑移轨道上，同时拼装前后联结系→安装后锚固系统及前横梁→安装悬吊系统→安装底板平台→测量调整挂篮轴线及底板、腹板高程。
3.2.4挂篮预压
挂篮拼好就位以后，需对挂蓝菱形支架、前横梁及吊带进行预压，以消除挂篮的非弹性变形，检测挂篮的弹性变形；预压荷载为最大块体重量的1.2倍，现场计划用砂袋逐级加载预压,布点位置为：每片菱形支架设 2个点(每侧桁架前吊带处、1/2处各一点)，底板15个点（三个截面，分别为前、中、后3个截面；每个截面5个点，分别为翼缘板内侧、外侧，底板左、中、右共5点）。逐级加载次序为：0—-25％---50％---75％---100％---120%-—75%---50％---25%—0。加载时注意挂篮是否有异常现象，发现问题及时研究解决。跟踪测量每一级加载过程中挂蓝系统的弹性及非弹性变形，每级持荷时间不低于40min，满载后不再继续变形即可开始卸载。根据测量的高程计算挂篮变形值，并绘制相关曲线。通过预压，从而消除挂篮非弹性变形，获得挂篮在承压时的弹性变形量，并推算出不同荷载之间重量引起的弹性变形（施工调整值），该弹性变形值在立模时计入底板预留抬高数值内，即预先设置预拱度来调节各块件的立模标高。根据底模标高=设计标高+施工调整值+设计预拱度值，进行底模标高调整。施工调整值包括：实测支架及挂蓝弹性变形值、温差引起的变形值；设计预拱度值由设计单位依据挂蓝重量按程序计算提供预拱度值。
3.2.5预压结束后对模板进行定位、处理后，方可进行1#块施工，钢筋、波纹管、挂篮锚固点及砼施工、预应力张拉及注浆按照0#块施工要求控制。
3.2.6挂篮行走采用滑移方式，即先铺设行走钢板，摆放滑移轨道，并利用箱梁竖向预埋精扎螺纹钢筋锚固轨道及挂篮，保证挂篮与块体分开后不致使挂篮产生倾覆，然后解除挂篮尾部、底板位置的后锚杆及松开挂篮所有的吊杆，使模板与块体彻底分开，通过卷扬机或人工用10T导链牵引走行。
3.3挂篮施工的重点把握
3.3.1挂篮施工的安全问题
安全问题要注意的是挂篮的安装：安装中要求主纵梁（三角挂篮下纵梁）前后要水平；左、右主纵梁要水平； 左、右两主纵梁要平行；吊杆要铅垂与下横梁连接应铰接； 主纵梁后锚杆要垂直；组要顺直，预埋要定位准确，振捣砼时无明显走动；后锚杆要有一定的预紧力，但不能太大，预紧力3t以内，消除间隙即可。后下横梁的箱内锚杆也要预紧力3t以内。后下横梁与锚杆连接最好是铰接，保证锚杆只受轴向拉力，无弯矩产生。手拉葫芦仅作为调模升降工具，浇砼时不受力。 吊带、上横梁面，1个吊带要2个千斤顶调节，标高调好后吊带销轴下垫有一定接触面的密贴弧形垫块。千斤顶浇砼时不受力，千斤顶仅作为调标高工具。 纵梁前支点下垫梁应是整体件，与箱梁接触面要足够，避免箱梁砼局部受压超标。吉利河大桥前支点反力96t,后张力 54t。鉴于前支点下较大反力，每浇筑砼后，在主纵梁前支点处用砂浆抹平。《公路桥涵施工技术规范》第163页明确规定：挂篮的设计允许最大变形20mm。施工时，行走时的抗倾覆安全系数＞2。自锚固系统的安全系数＞2。自锚固系统的安全系数是指：以主梁前支座为支点，后锚稳定弯矩（容许的总后锚力×到前支点的距离）÷前方砼荷载对前支点的弯矩=后锚容许弯矩M后÷前方砼荷载对主梁前支点的前倾弯矩M前。要求K= M后 /M前 ＞2。为控制挂篮的变形，挂篮设计应给出各节段挂篮施工的预留孔和预埋杆的位置。后锚杆预埋深度：砼对锚杆产生的握裹力≥锚杆的屈服力，即锚杆受力达到杆件出现缩径时，锚杆也不会拔出，此时可简化为：C50砼箱梁，JL32精轧螺纹钢，785级的预埋深150cm，930级的预埋深180cm。
3.3.2挂篮施工的质量控制
挂篮施工的质量控制：箱梁结构尺寸、形状的准确度完全由施工挂篮的模板腔决定。箱梁外观，在砼施工工艺按规范操作的前提下，与挂篮模板的刚度、平整度、接缝质量有关，一般要做到：
（1）外侧模要用整体大面积钢模；
（2）底板模应用整体大面积钢模；
（3）内模可以要求低一点，可以用组合钢模；
（4）模板的搭板长度在10～20cm内，太小了难免接缝处漏浆。
箱梁整体线性控制与施工挂篮关系密切。所以规范要求施工挂篮要有一定刚度，要满足强度时基本要求，最大挠度（前下横梁下沉不大于2cm）。箱梁立模标高=桥梁设计标高+箱梁悬臂施工抬高量+挂篮挠度。桥梁设计要求施工挂篮的质量为最大箱梁自重的0.3～0.5，不能太大，处于控制箱梁线性的要求。
4结束语
以吉利河特大桥悬浇施工为例，简单介绍挂篮施工工艺及质量安全等方面的控制。挂篮施工的应用越来越普遍，这就要求每个桥梁工作者都应有所了解和掌握挂篮施工技术。挂篮施工质量重要，安全更重要，只有掌握和了解挂篮施工原理和质量安全控制方法，才能有效的进行施工，才能做出高质量的桥梁。
参考文献
[1]沈阳～海口国家高速高速公路谢边至三堡段改扩建工程FK—03合同段两阶段施工图设计文件.
[2]《公路工程质量检验评定标准》.
[3]《公路工程技术标准》.
[4]《公路桥涵施工技术规范》.
论文作者:姜利
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/22
标签：挂篮论文; 钢筋论文; 支架论文; 底板论文; 锚固论文; 预压论文; 标高论文; 《防护工程》2019年第1期论文;