桥梁施工中悬臂挂篮技术的应用

2014-03-20周德军

交通运输研究 2014年10期

周德军

（贵州交通职业技术学院，贵州贵阳 550008）

近年来，伴随着改革开放的深入和国民经济的发展，对基础设施建设的投入逐年增加，其中桥梁的建设占有很大比重。许多高水平的桥梁施工技术得以快速发展和普遍应用，悬臂挂篮技术便是其中之一。鉴于其在桥梁施工中具有操作方便、施工速度快、成本低等优点，因此，对悬臂挂篮技术在桥梁施工中的应用进行研究具有重要意义。

1 工程概况

某大桥全长1 116m，桥梁的结构形式为：4×32 m简支梁+（54+3×76+58）m连续刚构+（120+2×156+120）m连续刚构+3×32m的简支梁结构。桥梁的宽度为43m，分别为两幅16.5m的桥面和10m的中央隔离带。上部结构为连续刚构，桥墩采用双薄板墩形式，边墩为柱式墩，箱梁采用单箱单室，底宽8.0m，顶宽16.5m，按三向预应力设计。桥梁的基础主要采用2m直径的挖孔桩，部分墩桩的直径为1.6m。箱梁采用C50混凝土，按三向预应力进行设计，纵向应力设置时，采用的锚具为OVM 15—27型，钢绞线为低松驰钢绞线Rb=1860MPa，采用YGM型锚具。

2 悬臂挂篮技术简介

悬臂挂篮中的挂篮是指桥梁施工中的悬臂灌注设备，它由主桁架、锚固系统、模板系统、走行系统、悬吊系统和张拉操作平台组成，由一个可移动的模架，通过悬臂挂在悬臂梁上逐渐循环，完成梁段的浇筑。桁架主要作用是承担重力。内模和外模两部分构成了模板系统，滑梁支撑内模进行滑行，外模通过侧模和底模进行工作。挂蓝的走行系统一般使用轨道作为滑板，以电动卷扬机进行牵拉。目前，桥梁悬臂挂篮分为桁架式、斜拉式、滑动式等几种，桁架式又可分为菱形桁架式、弓弦式等。另外，斜拉式又包括三角斜拉、滑动斜拉等。悬臂挂篮施工的主要特点是适用范围广泛，桥梁的梁底线形保持良好，施工工作效率高，施工误差小。悬臂挂篮如图1所示。

图1 悬臂挂篮示意图

3 悬臂挂篮的荷载设计

设计挂篮时，其长度主要是由悬臂灌注的最大分段长度决定，桥梁的宽度和箱梁的截面形式决定了挂篮的横断面布置形式。当桥梁的横断面只有一个箱时，用一个挂篮便可完成施工；若桥梁箱梁的截面为多箱时，为保证挂篮施工的灵活性也可以用多个挂篮同时进行施工。进行挂篮荷载设计时，先按照0.8~1.0kPa的均重计算模板重量，模板重量包括侧模、内模、底模和端模等，确定了模板的尺寸之后，还需进行详细的计算。模板各部件的重量、千斤顶、油泵、最大节混凝土重力、挂篮自重也应在确定模板尺寸后，对挂篮的荷载进行详细的计算；挂篮底模架设计时，应当采用振动器自重的4倍作为挂篮底模架的振动力，而施工过程中的人工荷载应以2kPa进行计算。

本挂篮主要的受力结构为底模平台前后下横梁，其前后下横梁具有较大的刚度。施工过程中，锚杆已经锚固在已浇筑的混凝土箱梁节段上，只需施加5~10t的预应力即可将锚杆拉紧。由于后下横梁变形不大，可不布置测点。而对于挠度变化比较大的前下横梁和纵梁，由于其是简易梁，因此为了测量的方便，还应将刚性竖测杆布置在测点处，杆头超出水箱的顶面适当高度，这样的测点布置能够较好地反映前横梁和纵梁跨中的弹性变形。

4 挂篮的制作与吊装

制作、加工和拼装挂篮可以在施工现场进行，主承重架和模板在挂篮的悬浇施工过程中是最关键、最重要的受力结构，施工中必须特别重视，同时其制作加工过程均应按图纸及施工规范进行操作。为了安全可靠地进行挂篮施工，需要对锚固精轧螺纹钢吊杆进行试验。墩顶拼装挂篮之前应先施工完墩顶叶梁段。墩顶拼装挂篮应按照设计要求的程序对称地进行，或者利用有利地形在岸上先试拼装再进行正式拼装，拼装前的准备工作要做到充分有序。挂篮安装的基本流程见图2。

图2 挂篮安装流程图

在挂篮安装之前，应系统地进行安全检查，包括对施工设备，施工人员等仔细检查。安装时，按照安装流程，进行压重测试，测验梁段的预拱度，保障操作平台的安全，避免物品坠落，并进行封闭处理，做好安全防护工作，保护施工人员的安全。完成挂篮的安装之后，还应进行全面检查，保证施工安全和质量。

5 挂篮的预压试验

施工单位若采用新挂篮进行桥梁悬臂挂篮施工，那么在施工之前就应对主桁架等构件进行相应的预压实验。预压试验的目的主要是避免非弹性变形而引发的安全事故，保证施工人员的安全，从而保证桥梁的施工质量以及安全。除主桁架等构件的预压试验以外，在悬臂挂篮安装完毕后，施工单位还应进行相应的荷载试验。荷载试验主要是为了测量出桥梁悬臂挂篮的承载力，通常情况下，施加于桥梁悬臂挂篮的荷载应该是最大节段重量的1.0～1.5倍。试验操作人员在进行桥梁悬臂挂篮的荷载试验时，应对挂篮的加载及变形情况做好详尽的记录，以确定合理的立模标高，保证箱梁线性。

6 钢筋混凝土浇筑

悬臂挂篮施工是桥梁施工的重要环节，而钢筋混凝土的浇筑则是重要环节中的关键。加强对混凝土浇筑施工细节的控制有助于提高混凝土的浇筑质量。悬臂挂篮支撑力强，施工人员在操作台上进行浇筑，具有运输施工材料灵活便利，混凝土张拉方便的特点。在混凝土浇筑前，应做好钢筋、锚头和预埋件等材料的检验工作，确定好各种材料的安放位置后才能最终确定浇筑方案，方可浇筑钢筋混凝土。浇筑一般采用泵送施工的方式，同时也应考虑温度变化、运输和浇筑速度对泵送的影响。在浇筑时，还应考虑施工现场的环境和温度，实时控制与调节浇筑过程。同时为防止浇筑时管道上浮，应加强钢筋网的连结。还要注意牵拉力的大小，防止漏浆和混凝土裂缝的出现。混凝土浇筑工期一般限制在6~10d，在规定工期内，要注意混凝土的保养。

7 悬臂挂篮施工的注意事项

在建设施工时，悬臂挂篮的安全及质量对桥梁整体工程具有关键作用。施工之前，施工单位应就施工环境和方案充分论证，假设可能出现的问题并研究讨论出解决方案。管理人员还应加强对工程材料采购和使用环节的管理，确保选购的工程材料合格，避免因伪劣材料导致的工程质量问题。在施工过程中，监管人员一旦发现问题，应组织相关人员立即采取措施，启动应急预案进行处理。桥梁悬臂挂篮施工完毕之后，监管人员还要进行安全与质量的检测，经检验合格后的挂篮才能在桥梁工程建设中使用。施工单位只有提高挂篮施工的安全意识和质量意识，加强对悬臂挂篮施工的监管力度，才能保障挂篮的施工质量，并使其在桥梁建设中发挥应有的作用。