吴文利
（海南交通建设咨询有限公司，570125）
【摘 要】大桥施工方法包括支架法、顶推法以及悬臂浇筑法等，悬臂浇筑法非常适合使用在通航繁忙的河道中施工，在采用悬臂浇筑法施工中将梁适当分为若干部分畸形悬臂施工，我国大部分的斜拉墙施工采用挂篮悬浇施工，能够充分利用斜拉索的索力来减轻负荷。为分析大桥挂篮悬浇工程施工技术与质量控制措施，以具体工程为例，分析挂篮悬浇施工和质量控制措施，希望能为大桥施工提供一些参考。
【关键词】大桥施工；挂篮；悬浇施工；质量控制
挂篮悬浇施工最早出现在20世纪60年代，发展至今已经成为大桥施工使用比较广泛的一种施工方法，无需建立落地支架，但是采用挂蓝悬浇施工中，需要注意各个施工环节连贯性很强，因此要求施工方法系统化，能够及时解决施工中存在的问题，本文以具体工程为例，分析挂篮悬浇施工和质量控制措施。
1．工程概述
大桥分为主跨、引桥，桥梁全长397m，主桥长150m，为预应力混凝土连续箱梁，北岸引桥长120m，南岸桥长120m，引桥均为30米预应力连续小箱梁施工。主跨桥下为南渡江，不适合采用支架法施工，而采用顶推法施工会对周边环境造成过度破坏，综合考虑各种因素，采用挂篮悬浇施工。左右幅主桥上部各由1个单箱单室断面组成，箱梁根部梁高8m，间梁按二次抛物线设计。箱梁顶板在28cm~50cm，底本厚度、跨中、腹板厚度分别为100cm、25cm、40~65cm，箱梁最大悬浇节段重1200kN，挂篮自重依照60t计算。
2．挂篮悬浇工程施工技术
挂篮由底篮系统、行走系统、主桁架系统以及模板系统等组成。
2.1挂篮参数与选型
挂篮设计最大两种和挂篮自重分别设计为1250kN、500kN，适合使用在2.5~4.0m梁长，倾覆稳定系数设计大于2.5，采用不平衡重行走方式。该地区时常出现大风天气，在设计中需要注意挂篮自重以及最大梁重比值参数，能够保证在8级风天气下不会出现空载移动情况。结合施工箱梁特点和技术参数，合理选择挂篮参数，保证挂篮结构设计合理，方便施工，现场施工操作方面，适合机械化施工，提高整体结构安全性和稳定性，在保证刚度和稳定性基础上控制挂篮重量。在挂篮设计中采用优化棱形钢桁架结构，该结构具有更强的刚度和稳定性，迎风面积很小，能够充分满足在大风天气下的施工。挂篮总长11.5m，悬臂长5.2m，模板采用定型钢模，挂篮主要结构见图1所示。
挂篮成功结构形式包括平行桁架式挂篮、平弦无平衡挂篮以及菱形挂篮等，在本工程施工中，主承重桁架由大刚度菱形桁架组合组成，结构简单，能够大大减轻自重，是近些年常使用的挂篮形式。整体结构由桁架横向连接和前后横梁组成，在施工中为方便作业，适当降低了前横梁的高度。桁架主要由2根槽钢组成，前后横梁则是由槽钢焊接组成，桁架和前后横梁作为后锚反扣压梁和底平台系统吊梁。悬挂系统由精轧纹粗钢筋和钢吊带组成，底平台与钢吊带的连接采用双相铰接方式，每幅挂篮横梁配置螺旋式千斤顶和49000kN手拉葫芦，采用螺纹钢筋固定。锚固系统由模板系统、轨道锚固系统组成，主纵梁桁架采用反扣压型式。承重系统是挂篮主要受力构件，承担施工全部质量。行走系统由行走轨道系统、钢轨以及内外滑梁构成，挂篮每浇筑完成阶段，待混凝土强度达到设计强度90％后进行预应力张拉。放松锚固系统，挂篮采用手拉葫芦拉动。模板系统有内模、外模等组成，根据实际情况自行制作封头模板，其余均为定制钢模。
2.2挂篮安装
在机修车间加工制作完成所有加工构件，完成后，运输到施工现场安装施工，安装枕梁、轨道梁、桁架、内滑梁等。经过挂篮压载试验，试验压载挂篮设计荷载试验结果为1600kN，远远大于悬浇段最大梁重。
在施工之前需要进行支架预压，为得到支架变形量，充分消除变形对箱梁线性的影响，在挂篮安装中，为保证箱梁线性，在安装底模和侧模后，采用砂袋进行预压施工，分级加载，预压荷载分别控制在预压荷载的60％、80％、100％，从混凝土结构跨中开始向支点加载。在统计荷载内，结构变位最大测点小于测量仪器最小分辨值为稳定。在底板上采用袋装砂压载，压载试验中分级对称压载，观察并记录吊带、底模以及上横梁变形，观察变形情况。加载试验完成后分级卸载，观察病计算弹性变形，分析各测点弹性变形值。
图1 挂篮构造示意图
图2 边跨合拢段水箱设置
挂篮利用浇筑箱梁作为支撑点，人为创造工作平台，针对没有支撑点挂篮，采用其他方式如扇形托架浇筑，保证托架承重强度满足强度和刚度要求，各连续点紧密连接，避免梁段出现裂缝以及下沉情况。由于梁和墩没有固定在一起，想要保持悬浇施工平衡度，需要采取临时固定，保证梁具有足够的抗弯能力。
2.3挂蓝施工
挂篮安装完毕后，拼接侧模和底模，依照相关要求进行预压，根据弹性变形量以及设计值等及时调整底模和侧模标高，然后调整钢筋以及预应力钢束等，浇筑混凝凝土，待混凝土强度达到设计张拉条件后，进行预应力张拉，压浆封锚。
在浇筑梁臂前，需要根据浇筑段的底板标高、标高以及变形情况等确定模板立模标高。在监控测量施工中，连续观测挂篮变形以及主梁扰度情况，并严格控制，在浇筑混凝土前后，需要连续观测箱梁标高、轴线，另外在预应力张拉前后同样需要观测箱梁标高变化，并对比分析设计标高以及扰动等，及时调整箱梁预拱度确保箱梁线型。在挂篮行走中，浇筑每一节段混凝土后拆除底篮，缓慢下降底篮和侧模，拆除锚固，铺设轨道并调整后轨道锚固。拆除主梁锚固后，拆除小车和前一段锚梁。焊接固定直接，采用固定装置缓慢向前移动挂篮，重复以上步骤，直至移动到下一个施工位置，在安装主梁后锚前需要先调整图挂篮位置，缓慢提升底篮和侧模，浇筑混凝土。在浇筑混凝土中，依照设计要求张拉斜拉索，待混凝土强度达到设计强度后，拆除主梁梁肘外部侧模。
在挂篮施工中，需要注意下降挂篮中需要严格依照给定高程进行下降，挂篮行走中，需要保证行走平稳性，及时调整倾斜情况。悬臂浇筑混凝土中，需要从挂篮前端分层向挂篮尾端进行，系统行走中需要注意经常做润滑保护。
箱梁混凝土施工浇筑混凝土采用JS500型和JS1000型强制式搅拌机组集中拌和，由HBT60混凝土输送泵输送，箱梁顶板安装三通甭管，对称阶段需要保证对称浇筑，若是严重不平衡很难控制单个节段底板重量。在箱梁预应力施工中，分为纵向预应力施工、竖向预应力施工和横向预应力施工，纵向预应力施工控制力控制在3710kN，采用两端对称张拉，横向预应力张拉控制在781.2kN。采用交叉张拉和锚固方式，竖向预应力采用直径32mm粗钢筋施工，竖向预应力张拉控制力控制在540kN，采用梁顶单项张拉。在穿束施工中，采用通空气疏通管道，通过孔道，将导线和预应力筋束连接在一起，卷扬机牵引穿束，检查预应力筋外露情况，保证外露长度基本保持一致，满足张拉要求后，安装千斤顶和锚具。在张拉施工中，需要保证混凝土强度达到设计强度的90％以上，在张拉中，一次进行纵向张拉、横向张拉以及竖向张拉，注意控制张拉控制了和伸长值。
2.4合拢段施工
该大桥施工包括变化合拢段施工和中跨合拢段施工，依照施工设计要求，需要先进行边跨施工，然后进行中跨合拢段施工。在合拢段施工中，先安装吊架、设置水箱、劲性骨架，然后进行混凝土浇筑。在合拢段施工中，边跨合拢段施工采用吊架施工，中跨合拢段在施工前需要移动挂篮。在合拢段施工之前，需要观察温度变化对两题竖向位置的影响，观测时间需要连续超过48h，确定最佳浇筑混凝土施工时间。在梁悬臂端设置水箱中，根据具体位置和数量确定计算结果，在浇筑过程中，根据浇筑量逐渐放出水箱水，保证合拢段衔接平顺，水箱设置见图2所示。根据设计方法设置劲性骨架，在锁定前，采用千斤顶将梁段顺着桥顶，锁定劲性骨架后复测合拢段长度和高程。
在边跨合拢段施工中，搭设直接，浇筑梁段，体系转换后拆除牵拉系统，安装合拢段各骨架、管道以及导管等，安装模板浇筑混凝土，达到设计强度后，张拉预应力筋。主跨合拢段施工中，体系转换后拆除支架，搭设支架、底模以及管道等，浇筑混凝土，拆除支架、挂篮、前支点挂篮。在合拢段的施工中，尽量缩短合拢段长度，一般控制在1.5m~2m。变化施工采用劲性骨架方式施工，在合拢段施工前，需要选择好天气，在主梁线形允许条件下，骨架合拢时间和顶尖时间应该连续观测中位值处合拢，减少使用中引起的温度应力。在混凝土施工中，合拢段施工采用的混凝土相比梁体而言需要提高一个等级，最高采用微膨胀混凝土。在浇筑混凝土中需要选择一天温度最低时间施工，为避免主跨合拢段施工受到温度变化影响，设置压重，减少温度引起的变形。在挂篮拆除中需要先查出主梁上的挂篮，然后查出前横梁，最后拆除后横梁。
3．质量控制措施
大桥挂篮悬浇工程施工质量控制包括梁底线性控制、混凝土控制、吊杆预留孔施工控制、悬浇块接头缝控制以及预应力施工质量控制。
在大桥挂篮悬浇施工中，需要控制梁底线性，若是梁底高程控制不当，可能导致大桥出现永久性伤害。一般变截面混凝土连续梁梁底采用二次抛物线设置，挂篮悬浇长度控制在3m~5m，挂篮底板做成平面模板，设计高程牵扯到图纸标注的高程，影响因素包括腹板束张拉、合拢段张拉等。施工前反复验算断面立模高程，确定无误后绘制表格，在浇筑混凝土之前，需要再次审核各模板高程，误差控制在3mm。
挂篮悬浇箱梁混凝土一般为C50混凝土，在浇筑时需要控制混凝土溢出情况，可以在芯模底部增加屏幕模板压住混凝土，控制浇筑混凝土上升速度。在锚垫板下的混凝土施工中由于施工钢筋密集，因此严禁出现漏震情况，在施工中要求均衡下料，不得出现偏载。为保证大桥外观美观需要控制混凝土颜色，浇筑混凝土在8h内完成，尽量减少转换泵需要时间，若是在15℃以上条件下施工，保持已完成的外表颜色，每完成一个快件，都需要填塞空洞。
在施工中由于悬浇块件是逐一浇筑的，因此会造成交缝，接缝若是控制不当容易形成错口台阶。接缝控制一般包括模板止浆、控制搭接长度等，搭接长度控制在8cm~ 10cm，在混凝土和模板之间贴上2cm海绵胶带，达到很好止浆效果。采用拉条丝和控制挂篮刚度方法，使用刚度强、变形小拉条丝预先长进预应力钢筋。桥梁在设计中，会对挂篮重量有一定限制，在满足条件情况下，选中刚度大的挂篮底模板。
在预应力施工中，包括悬浇束和合拢束两部分，在施工中束道数量和对接需要严格依照设计图纸施工，逐个核对各波纹管编号。在接头管处理中采用工具清理毛刺，在施工中，锚垫板需要与钢束保持垂直，下方弹簧圈与加密钢筋准确定位。
4．结束语：
综上所述，本文以具体工程为例分析挂篮悬浇工程施工技术和质量控制措施。在挂篮选型中，需要根据施工现场实际条件来选择，保证整体结构安全可靠，在大风天气施工中，需要避开台风，若是需要在冬季施工需要配置早强型混凝土。在施工控制中，为减少温度对箱梁测量控制点的影响，不能直接测量模标高绝对值，而是测量相对值，测量时间点不得超过半小时，箱梁测量控制点测试中可以控制在晚上7点到凌晨7点。
参考文献：
[1]周文胜.太浦河大桥挂篮悬浇施工技术[J].交通世界(建养.机械),2010,10:105-106.
[2]张超亮.丹江口市习均大桥挂篮悬浇施工技术[J].科技信息,2011,06:329.
[3]罗霆.PC斜拉桥施工过程中挂篮状态调整与施工控制[D].华南理工大学,2013.
[4]刘嘉源,张灵辉.新梅江大桥挂篮设计及施工[J].嘉应学院学报,2013,02:44-49.
[5]方旭东.淤泥河大桥挂篮悬浇施工技术[J].山西建筑,2008,08:317-318.
[6]张正金.高墩大跨连续刚构桥的施工技术与过程控制[D].上海交通大学,2006.
[7]刘成钢.某变截面桥梁复合牵索三角挂篮悬臂施工及仿真计算[D].武汉科技大学,2014.
论文作者:吴文利
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年9月供稿
论文发表时间:2016/1/14
标签：挂篮论文; 混凝土论文; 预应力论文; 大桥论文; 桁架论文; 标高论文; 悬臂论文; 《工程建设标准化》2015年9月供稿论文;