浅析悬臂施工的工法研究

2015-12-03胡金波

中国科技纵横 2015年3期

关键词：柱头工法悬臂

胡金波

(中铁十二局集团第四工程有限公司,陕西西安　401443)

浅析悬臂施工的工法研究

胡金波

(中铁十二局集团第四工程有限公司,陕西西安401443)

悬臂工法就节块生产方式的差异性,可分为场铸节块工法及预铸节块工法。场铸工法之预力混凝土箱梁节块,是在桥址位置进行现场铸造;预铸工法之节块,则于桥址附近的预铸场先行铸造生产,待节块养护完成后,再将节块运搬至桥址处进行吊装接合。一般而言,预铸节块工法的施工时间较短,质量较佳,且施工较不受天候影响,但须投入较多的机具、设备及场地费用。场铸工法的施工设备较为简单,主要为悬臂工作车,节块的施工作业,较易受天候与环境的影响,质量与时间均较不易管控。除此之外,基于施工设备的考量,预铸悬臂工法较常用于等断面箱型梁;场铸悬臂工法则以变断面箱型梁为主。

悬臂施工工法研究

1　施工规划

场铸悬臂工法主要是利用悬臂工作车，进行主梁节块铸造作业，包含组模、组筋及混凝土浇置等工作。依据制式化工作车的设计承载能力，一般标准节块的分割长度在3～5米之间。若节块长度超过5米，则工作车一般须特别制造。基于工作车承载能力的考量，一般节块的分割长度，亦受桥宽与梁深的影响。

考量悬臂工法的施工特性，主梁除了包含标准悬臂节块外，亦包含柱头节块、闭合节块及边跨非悬臂段节块，如图1。柱头节块规划之目的，主要在于提供安装工作车所需的空间。节块位于墩柱顶部，两侧连接标准悬臂节块，一般长度约在9至12米之间。若针对特殊设计的工作车，亦可能缩短至3米。边跨非悬臂段节块规划的目的，主要是基于结构系统或线形配置的需求，节块长度视边跨设计构想而定。闭合节块主要用于连接相邻两箱梁悬臂段，亦可能用于连接边跨的悬臂段节块与非悬臂段节块，一般规划长度约在2～5米之间。

2　施工方式

图1　悬臂工法的节块分割

图2　悬臂工法桥施工单元作业分割

图3　悬臂工作车组立示意图

悬臂工法桥之施工方式，可分为单悬臂施工与双悬臂施工。前者，较常用于单跨的刚构桥，主要以桥台提供抵抗悬臂段施工所造成的负弯矩;后者，则以多跨配置的变断面箱型梁桥为主，采桥墩两侧悬臂标准节块对称施工，两侧悬臂段于施工过程中，尽量维持长度相等，以避免差异长度对桥墩弯矩的影响。对于单一节块的施作步骤，前述两种施工方式，可说约略相同。

悬臂工法桥的工作面规划，主要是以施工单元为主，进行作业分割。施工单元则以桥墩为中心，以两侧悬臂段节块为施筑重点，如图2所示。悬臂段节块均以工作车配合进行施工作业，当相邻施工单元完成后，即以闭合节块进行接合。边跨非悬臂段常为另一个施工单元，一般较常采用全面场铸方式，进行箱梁节块施筑。但若边跨非悬臂段长度较短，亦有延续相邻悬臂段，施筑至伸缩缝端的桥墩。为避免桥墩两侧悬臂段长度差异太大，或悬臂施工长度太长，边跨标准悬臂段尾端下方，需设置一临时支撑架。

一般而言，悬臂工法桥的施作顺序，依序是柱头节块施工、悬臂标准节块施工、相邻施工单元闭合节块施工及边跨非悬臂段节块施工。亦有先进的边跨非悬臂段节块施筑，再施作相邻跨的闭合节块。两者之间的主要差异，应在于边跨支撑架的使用时间与主梁拱度控制作业的复杂度。若先施筑边跨非悬臂段节块，并拆除下方临时支撑架。则全段重量将造成边跨与相邻主跨产生较大的变形，将不利于拱度控制作业的执行;相对地，若先施筑闭合节块，则边跨非悬臂段的重量所引起的变形量，应相对较小，支撑架须使用较长的时间。

3　平衡与不平衡施工方式之比较

场铸悬臂工法的施工重点，主要在于悬臂段的标准节块。标准节块的施筑，均是由柱头节块向两侧逐渐展开，一般可采平衡施工方式或不平衡施工方式。平衡施工方式的理念，是桥墩两侧悬臂段的施筑长度，一直维持相等。即代表左右相对称的悬臂节块须同时完成，才能将工作车前进至下一个标准节块。不平衡施工方式，则是允许桥墩两侧悬臂段的施筑长度，可不须完全一致。一般而言，差异常规划为半个节块长度，以减少不平衡重量对柱体所造成的弯矩效应。由于桥墩左右允许半个节块的差异重量，亦表示左右两侧悬臂段相对应节块(非对称节块)，可不需同时完成节块施筑作业。通常，左右两侧悬臂段会以交递方式，依序完成节块铸造的工作项目。

就施工观点而言，悬臂工法采平衡施工法与不平衡施工法的主要差没有异，可包含三个部分，分别为柱头节块的规划长度、主要人力与机具的应用及箱梁节块拱度值的管控。

由于柱头节块的施筑，常须利用重型鹰架进行支撑，为减少支撑鹰架的组立面积。故柱头节块的规划长度，须尽量缩短。