摘要：悬臂挂篮技术目前广泛的应用在桥梁的施工过程当中，能够减少施工对河流通航的影响，提高桥梁混凝土浇筑的稳定性。基于此，本文首先介绍了悬臂挂篮技术的施工要点。其次，分析悬臂挂篮技术应用在桥梁施工中的重要性。再次，从实际案例入手，介绍桥梁施工中，悬臂挂篮技术的施工难点。最后，结合案例，分析悬臂挂篮技术在桥梁施工中的具体应用，以提升桥梁施工的整体质量。
关键词：桥梁；悬臂挂篮；零号块；浇筑施工
引言：
悬臂挂篮技术（cast-in -cantilever method）是目前桥梁施工建设的一种主要方式，被广泛应用在河道条件较差、河流通航量较大区域的桥梁施工当中。主要通过在桥墩两侧设置工作平台，利用一对能行走的挂篮，逐渐向中间悬臂浇筑混凝土，按照施工阶段施加预应力，实现桥梁的悬臂梁段施工浇筑。悬臂挂篮技术最大的风险源是倾覆倒塌，因而技术人员在施工的过程中，要加强对现场施工的工程管理，加强预压安全施工，加强对施工的流程控制。
一、悬臂挂篮技术的施工要点
悬臂挂篮施工的主要流程有：（1）工作平台架设，要充分考虑地基的稳定性，工作平台地面的开阔程度，工作平台周围的交通状况等信息。（2）挂篮方式选择，主要可以分为桁架式（包括平弦无平衡重式、菱形、三角形、弓弦式等）、斜拉式（包括三角斜拉式和预应力斜拉式）、型钢式及混合式4种[1]。（3）悬架梁体浇筑，主要分为零号块浇筑、零号块两侧对称悬梁段浇筑、边孔支架段浇筑、主梁跨中合龙段浇筑[2]。浇筑的过程中，要注意悬浇的顺序，加强浇筑的临时固结。（4）张拉及合拢，主要包含预应力混凝土的张拉、连续梁合拢以及高程控制。施工人员在施工过程中要注意，悬臂挂篮施工的各个环节之间，要预留出充分的时间，保障浇筑施工的效果达到预期施工效果，减少工程期间的资源浪费，减少窝工、返工现象，提高桥梁施工的效率，提升桥梁的稳定性与结构的可靠性。
二、悬臂挂篮技术应用在桥梁施工中的重要性
悬臂挂篮技术通常应用在跨度大、施工难度高的桥梁施工当中，对桥梁施工质量的提升，有显著的效果：第一，悬臂挂篮能承受梁段自重及施工荷载，能够对施工过程中的桥梁应力进行比较好的消解，减少施工过程中，设备受到的损伤，提高施工的安全性与可靠性，使大跨径的桥梁施工成为现实，大大提高了桥梁施工的应用半径。第二，悬臂挂篮刚度大，变形小。例如湖州桥梁工程的挂篮单只总重56．6吨（不含侧模、蕊模），可一次浇筑跨径4米、重量为125吨的钢筋砼箱梁[2]。施工过程中不需要架设支架，不使用大型吊机，减少了桥梁施工的成本，显著提升了桥梁施工的效率，提高了工程项目的经济效益。第三，悬臂挂篮结构轻巧，便于前移，一次施工作业结束之后，工作人员可以根据现场施工情况，进行预应力铺固，将挂篮向前移动，方便下一段箱梁的浇筑，直到挂篮移动到悬臂端为止。第四，悬臂挂篮适应范围大，底模架便于升降，适应不同的梁高，工人能够根据实际施工状况，进行组装方式的调整。
三、悬臂挂篮技术的施工难点
本文以浆甲大桥的施工方案为例，分析悬臂挂篮技术，在桥梁施工中的应用。上海市经济发达，对河道通航的依赖程度较高。浆甲大桥设计采用分离式桥面，桥面宽12.25m，左、右线设计线间距约21.95m。浆甲大桥主桥连续刚构单个T构共对称悬臂浇筑1#~16#共16对梁段，节段长度为3×300cm+6×350cm+7×400cm。腹板厚度在60厘米-90厘米之间，底板厚度在40厘米-70厘米之间，顶板厚度约为30厘米。挂篮单只总重60吨，浇筑半径为4.5米。施工设计图如图1。
图1 浆甲大桥悬臂挂篮施工设计图
本次施工在技术上，主要有以下难点：（1）桥梁的跨度较大，超过了200米，对悬臂挂篮的施工技术要求较高。（2）挂篮的质量较大，容易发生倾覆倒塌风险，对预压工作的技术要求比较高。（3）梁结构顶部的宽度和梁结构底部的宽度较窄，施工过程中桥梁的线性变化较大，对线性控制的技术要求较高。
四、悬臂挂篮技术在桥梁施工中的具体应用
（一）工作平台架设
工作平台的架设，是悬臂挂篮施工的技术基础，所有的后续施工，都要在工作平台上进行。因而，浆甲大桥的施工技术人员，进行了以下操作：首先，技术人员根据施工技术中的选址要求，对工程施工位置进行了二次地质勘探，运用地探雷达、GIS地理信息系统，对施工现场的地质情况进行分析，确定最终的工作平台架设方案。其次，施工人员按照工程计划中“梁结构顶部的宽度为20米，梁结构底部的宽度为15米，结构翼缘板宽度为5米”的要求，对工作平台的数据进行优化，既保障了工作台能够良好的承托桥梁的主体结构，承托重量在60吨左右的两个悬臂挂篮，也减少了工程中的资源浪费，将工作平台的面积和高度，控制在了比较合理的范围内。最后，施工技术人员根据挂篮的孔位预留要求，预留在各断面上的孔位，以3寸焊管的中心进行定位，减少了工作平台挂篮的孔位偏移现象。
（二）悬臂挂篮施工
1.挂篮组成
悬臂挂篮主要由双导梁系统、压重系统、后锚系统、横梁系统、底平台系统几个主要部分组成。（1）双导梁系统是挂篮的稳定性控制系统，浆甲大桥的施工采用贝雷片结构，通过连接件形成双导梁整体，能够保障挂篮在受力作用下始终保持原有的形态。（2）压重系统是挂篮的平衡系统，浆甲大桥的施工采用预埋钢筋拉杆压重梁，保护双导梁的平衡，减少双导梁的倾覆弯矩，避免挂篮倾覆。（3）后锚系统是挂篮的导向系统，通过导向轮，保障双导梁按照操作指令进行移动。（4）横梁系统能够提升挂篮上下横梁的整体性，浆甲大桥采用四根横梁，分别承载底平台、箱梁底板、底模板、砼重量、承载顶板砼、侧模蕊模的重量[3]。（5）底平台系统主要控制挂篮的均匀性，浆甲大桥的底平台系统采用侧模包底膜的办法，对不同梁段的宽度进行调节。
2.挂篮施工管理
悬臂挂篮的施工管理，主要包含（1）预留孔位。悬臂挂篮的孔位预留要准确，避免数据控制错误造成空位的偏移。（2）导梁拼装。导梁拼装过程要始终保持水平，要注意水平标尺、水平检测仪器的等自动化设备的运用，按照桥面的横坡（1.5％），保持钢箱的顶板水平。（3）剪刀撑连接。剪刀撑连接要注意方向和顺序，避免导梁受力不均匀发生扭曲现象，浆甲大桥主要采用20号槽钢，以剪刀撑形式，消解挂篮承受的剪刀力。（4）挂葫芦。挂葫芦的施工要根据挂篮的实际重量进行选择，浆甲大桥的葫芦重量为10吨，悬挂位置为导梁的前端，避免梁箱的纵轴线发生偏移。（5）焊接。浆甲大桥主要采用g32精轧螺纹钢和45#工字钢，主要焊接方式为对接焊接[4]。（6）导梁前移。浆甲大桥采用次序控制方法，先放置32吨的千斤顶，用千斤顶顶起导梁，再控制导梁的前移方向，收紧压重梁拉杆，保持导梁方向的水平。
3.挂篮安全管理
挂篮倾覆倒塌问题，是目前悬臂挂篮技术面临的主要安全风险。浆甲大桥的施工技术人员，为了解决这个问题，规避倾覆倒塌的风险，主要采用了预压措施：
第一，进行充分的预压准备，调整挂篮后锚系统的受力，保障后锚系统可以充分对应力进行消解，调整后压系统和前横梁系统的拉杆的位置，保障各个栏杆受力均匀，能够对挂篮起到良好的承托作用。第二，技术人员在预压的过程中，对挂篮的受力进行了准确的分析，按照15吨为一个等级，对两个悬臂挂篮同时进行预压处理，每一个挂篮共施加预压重力100吨，通过重力传感装置，精准的观测挂篮系统是否有明显的变化。第三技术人员对传感装置显示的数据进行分析，检测挂篮的最大承重，在施工过程中，按照这个标准，对施工的流程进行严格的质量监控，避免挂篮承压过大，发生工程风险。第四，在支架搭设完成，底、侧模吊装就位后，应对支架进行预压，预压范围不包括盖梁投影部分。采用等效堆载预压，根据荷载分布特点按腹板、底板区别布置压重，按腹板下10t/㎡、底板下2.4~6.0t/㎡进行堆载布置，堆载沿线路方向长377cm，总压重按施工荷载的1.2倍控制约为140t，加载顺序应自梁端向跨中进行。
加载应进行支架变形观测，测点布置在三根主横梁端部易于观测处，观测频次按：0→底板荷载（40t）→腹板荷载（80t）→顶板及翼缘板荷载（140t）→持荷24h（每4h）→稳定（各测点沉降量平均值小于1mm，连续三次各测点沉降量平均值累计小于5mm）→卸载至0。如图2.
图2 托架设计图
（三）悬架梁体浇筑
悬架梁体浇筑主要分为：（1）零号块浇筑。0#段梁高750cm，梁底宽625cm，沿桥向长1200cm，对应桥墩位置共设2道150cm厚横隔板，主墩顶0#段采用墩顶三角托架现浇施工，采用菱形挂篮进行1#~16#段的悬浇施工。（2）施工人员采用逐根吊装的施工办法，控制预埋将安装的强度，保障混凝土施工的成模型效果（3）边孔支架段浇筑。浆甲大桥的施工技术人员，检测边孔支架段的混凝土厚度和梁箱质量，根据该梁段能够承受的最大弯矩，计算该段的混凝土浇筑挠度，为边孔支架段的浇筑预留出足够的空间。（4）主梁跨中合龙段浇筑。浆甲大桥的施工技术人员，进行了比较科学的孔道压浆施工，严格控制了压浆的质量，直至气孔均匀、无气泡的排出水泥浆，才对施工孔道进行封锚。并密切关注梁箱安装之后的效果，检测预应力管道安装之后梁箱的标高，如表1所示。（5）0#段混凝土采用项目部拌合站集中拌制，混凝土罐车运输至墩位处，用混凝土泵泵送入模。箱梁0#段体积大，结构复杂，浇筑顺序应严格按下列步骤进行：先浇筑2个薄壁墩顶范围的底板部分→浇筑墩间范围的底板部分→浇筑外挑2m段范围的底板部分→浇筑墩顶横隔板至距梁面3.5m→浇筑墩间腹板至距梁面3.5m→浇筑外挑2m段腹板至距梁面3.5m→浇筑墩顶横隔板至距梁面0.85m→浇筑墩间腹板至距梁面0.85m→浇筑外挑2m段腹板至距梁面0.85m→浇筑墩顶横隔板至梁面→浇筑墩间顶板→浇筑剩余顶板。
表1 6#块梁箱安装预应力管道后标高观测数据
（四）张拉及合拢
悬臂挂篮混凝土浇筑施工之后，浆甲大桥的施工技术人员，对梁箱进行了张拉与合拢。浆甲大桥连续刚构单幅共设3个合拢段，按设计要求的施工顺序，先合拢边跨，最后浇筑中跨合拢段，实现全桥合拢。边跨及中跨合拢段长度均为200cm，截面尺寸与悬浇段相同，中跨合拢段中部设一道30cm厚横隔板及人孔。本桥合拢段施工主要利用挂篮作为承重结构进行施工，配重采用水箱蓄水配重。边跨合拢段自重50t，中跨合拢段自重63t。配重用单个水箱采用4块墩身侧模板（2块625×150、2块150×150）拼成尺寸为625×150×150cm的无底水箱，其内部用2mm厚塑料薄膜做封闭内衬，于底部接一根D75mm水管及阀门用于放水卸载。如图3.
第一，对顶板进行上下张拉，对腹板进行左右张拉，在检验张拉的效果之后，调换顶板和腹板的张拉方式，按照工程施工的设计要求，衡量张拉的质量。第二，混凝土浇筑合拢的顺序为边跨——次跨——中跨，浆甲大桥的技术人员按照顺序，对桥梁进行连续梁（T构）的合拢、体系转换和支座反力调整应。第三，浆甲大桥的施工技术人员，对合拢段的长度进行控制，并观测施工环境的变化，采用临时连接的办法，将合拢跨一侧墩的临时锚固放松。第四，浆甲大桥的施工技术人员，按照施工程序要求，测量桥梁各主体结构的挠度，调整连接梁支座反力。
图3 合拢设计图
结论
综上所述，悬臂挂篮施工，通常是桥梁施工的最佳技术选择，施工人员要根据具体施工环境，优化悬臂挂篮施工方案设计。从本文的分析可知，研究桥梁施工中悬臂挂篮技术的应用，有助于施工单位从技术的发展角度入手，掌握悬臂挂篮技术的施工要点，提高施工水平与施工质量。因而，技术人员要加强对悬臂挂篮技术的理论学习，并在施工实践中，探索优化桥梁施工效果的办法。
参考文献：
[1]庞景耀.悬臂挂篮技术在桥梁施工中的应用分析[J].四川水泥，2018（09）：51.
[2]张旭东.桥梁施工中悬臂挂篮技术的应用及实施要点分析[J].科技创新导报，2017，14（20）：57+59.
[3]公龙保周.关于桥梁施工中悬臂挂篮技术标准的研究[J].中国标准化，2017（12）：176.
[4]赵凯.桥梁施工中单侧悬臂挂篮技术的运用分析[J].城市建筑，2013（22）：285+290.
论文作者:张晖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/19
标签：挂篮论文; 悬臂论文; 桥梁论文; 大桥论文; 腹板论文; 预压论文; 技术人员论文; 《基层建设》2019年第9期论文;