对上跨既有线路挂篮施工工艺的研究应用

马永连

（山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600）

1 工程概况

旧县2号特大桥中心桩号K100+800.500，桥梁全长1 109.64 m，与路线前右交角90°。主桥上部采用（73.32+3×135+73.32）m预应力混凝土连续钢构，箱梁截面形式为单箱单室，顶板宽12.75 m，底板宽7 m，翼缘板悬臂长为2.875 m，主墩顶0号块梁高 8.5 m，高跨比为 1/15.9，跨中合龙段梁高2.8 m，高跨比为1/48.2，主墩根部至跨中合龙段梁高按1.8次抛物线变化。

该桥第 9跨（K100+883—K100+956.32）上跨瓦日铁路（相交处铁路中心桩号K415+822），桥下净空为53 m。根据实测铁路与所建高速的相对平面和立面位置，8号墩承台边缘距铁路路肩线最小距离为9.6 m，9号墩承台边缘距铁路路肩线最小距离为11.5 m。预应力混凝土连续刚构底距接触网垂直净距约45 m。因此，如何做好各项安全防护以消除对铁路行车运营安全的影响和对施工人员的安全威胁成为本桥施工重点研究对象。

2 施工工艺管控要点

2.1 施工准备工作

2.1.1 挂篮结构的选择

根据本桥特点及以往施工经验，主桥2～17号梁段采用挂篮对称悬臂浇筑，采用菱形挂篮形式，因为菱形挂篮具有结构简单、受力明确、拆装锚固方便等优点。挂篮总长8 m，挂篮重量约70 t/套，主要包括主桁架、提吊、行走、模板及张拉平台系统组成。菱形桁架中横联用2［14b槽钢做上下玄杆，2［10槽钢做竖撑和斜撑及δ=20 mm钢板节点连接，桁架前顶横梁上下玄杆I45b工字钢。

底篮系统：底篮前后横梁采用I45b工字钢，底纵梁I40b工字钢。

模板系统：侧模和内模采用0～1号块段模板，内外滑梁［］32a槽钢和δ=10 mm钢板加筋连接。

锚固系统：主桁架、底横梁、内外滑梁均采用φ32精轧螺钢筋和配套的］［14槽钢与δ=10 mm钢板焊接的锚固枕梁张拉锚固。

悬吊系统：上顶横梁和前横之间采用28×150钢带悬吊锚固。

行走系统：由桁架立柱底部滑行装置（δ=16 mm、δ=20 mm钢板焊接加工），主桁架反扣滚轮，钢枕、行走轨道（δ=16 mm、δ=12 mm、δ=10 mm 钢板焊接加工），推移千斤顶组成。

控制系统：千斤顶与主桁之间销栓、千斤顶与轨道之间销栓，行走轨道前端限位钢枕，顶推控制倒链组成。

安全系统：前上横梁工作平台、底篮前下横梁工作平台、底篮后横梁工作台、张拉工作平台、修饰工作平台、上前横梁和下前横梁之间辅助倒链，桁架平联和下后横梁之间辅助倒链。

2.1.2 0号块托架结构形式的确定

主桥0号、1号块总重量1 004.2 t，其中双肢薄壁墩之间托架承担重量213.9 t，外侧托架各承担重量192.4 t，依据设计图纸并结合墩高实际情况确定5a、6、7、8号墩采用托架法施工0号、1号梁段。墩旁托架承重梁、斜支腿采用加强][36c槽钢，利用销结与墩身预埋件连接，承重梁、斜支腿、预埋件全部由厂家定尺加工以保证精度和加工质量。单幅横桥向安装7片三角桁架片，单肢墩前后两侧对称两片桁架用两根φ32的精轧螺纹钢对拉锚固。销结与墩身预埋件连接方式，避免了以往焊接质量难以控制的质量通病。

2.1.3 托架的预压荷载试验

考虑消除因托架和架管等自身弹性、非弹性变形引起现浇直线段的下沉变形，在浇筑前要对托架加载预压，以消除非弹性变形，测出弹性变形值。预压采用钢绞线反拉预压法。在主桥承台施工过程中预埋钢绞线，每个承台远端和近端各预埋20根钢绞线，钢绞线在承台混凝土锚固长度不小于1.5 m，每4根一束，钢束在承台顶面铁丝束箍，在混凝土中呈喇叭型，钢绞线外露长度满足加载长度或满足连接器（或两层锚具）安装长度（图1）。托架预压荷载不小于浇筑混凝土、钢筋、预应力筋重量+施工人员、施工设备、施工材料等荷载+振捣混凝土产生的震动荷载总和，压载方式尽量与施工的实际荷载分布相符，并测出弹性变形值，对立模标高加以调整，以满足箱梁施工后的设计标高。

图1 托架预压示意图（单位：cm）

托架压载按5级进行，每级为压载总量的20%，单级压载必须保持压载30～60 min，仔细检查托架各部件的情况，并实测托架的沉降后方可进行下一级压载，托架压载、卸载均应考虑其均衡性，在0号梁段托架搭设完毕后，利用DS1水准仪观测托架的顶板高程点，待托架加载到预压荷载后再对上次观测点的同一位置进行观测，待卸载后再次测出同一测点的回弹值,以此调整托架高程后再进行下步施工。托架的沉降观测必须由专人负责。

2.1.4 挂篮的探伤检测

挂篮杆件焊接质量好坏直接影响着构件的质量，故焊缝质量检测是确保构件质量的重要措施。本项目采用超声波探伤检测法，由具有钢结构无损检测资质的单位进行，项目质检人员和监理见证。

2.2 跨既有线路段挂篮施工工艺流程及管控要点

2.2.1 施工流程

①挂篮拼装、试压→②安装底模、侧模并调整其高程、轴线→③安装底板和腹板钢筋→④安装竖向预应力筋（9～17号梁段安装底板预应力管道）→⑤安装内模→⑥安装顶板钢筋及顶板纵向预应力管道→⑦安装堵头模板→⑧梁体混凝土浇筑→⑨养生、拆堵头模板、凿毛→⑩清孔、穿束→ ⑪张拉→⑫压浆→⑬落模板→⑭ 移挂篮进入下一段施工。

2.2.2 挂篮组拼及加载预压方法

2.2.2.1 挂篮组拼

0号、1号梁段完成后，依据挂篮设计资料，确定挂篮组拼控制线（主桁架片中心线和整体桁架中线，用GPS或全站仪在0～1块段梁顶标注线型位置进行控制），采用塔吊起吊挂篮各构件。组拼顺序：①将每只挂篮两片桁架下滑道位置抄平支垫到挂篮安装高度→②安装挂篮轨道或下滑道并固定，安装前滑板、后压轮或行走轮→③安装挂篮桁架片、后锚固系统、横联、平联→④安装上横梁→⑤安装挂篮底模平台→⑥安装内滑梁、内模→⑦安装外滑梁和前吊点，并将外模就位。

2.2.2.2 挂篮主桁架加载试验

挂篮进场后，在施工使用前进行加工试拼及加载试验，两桁架片对拉采用直径32 mm的精轧螺纹钢筋，施加荷载采用300 t千斤顶。加载为最重块段时每片桁架所承担的混凝土重量G+内、外模板+悬吊系统+底篮系统+工作平台+施工荷载+安全系统（总荷载1 423 kN）的1.25倍，分5级加载，级差为20%。

观测方法：在每幅挂篮上对称设置4个观测点，各级荷载作用后，测量各观测点高程。同一测点在同级荷载作用下的高程与第一级荷载作用下的高程之差，即为该测点在该级荷载作用下的竖向位移。

2.2.3 挂篮防护及管控要点

挂篮设计时采用挂篮上增加吊箱防护平台，对侧模和桥面进行全封闭防护（图2），达到对既有瓦日线的防护。

图2 挂篮断面示意图

2.2.3.1 操作平台搭设要点

挂篮下横梁两边均搭设操作平台，方便侧模安装、拆除及加固，并在桁梁外侧用密目铁丝网对侧模进行封闭防护，防止在安装、拆除及加固模板时有物体跌落。前顶横梁处设施工作业平台，并对侧面采用密目网进行防护。

2.2.3.2 吊箱防坠物设置要点

吊箱距底模高度 0.5 m，吊箱长 7 m、宽14.75 m。施工顺序为：首先在挂篮下横梁距两端头50 cm的位置用4根φ25精轧螺纹钢吊装双排20b槽钢（2根长14.75 m的20b槽钢用钢板进行连接，背靠背间距10 cm），槽钢上铺间距40 cm的10a工字钢（吊箱四周纵梁采用∠10×10 cm角钢，以便焊接防护钢管），工字钢上铺5 mm钢板封底，钢板四周高出底板50 cm，槽钢与工字钢焊接，工字钢与钢板焊接，形成整体，从吊箱四周向上设防护栏杆，栏杆采用φ48钢管，高1.2 m，间距60 cm，栏杆底部与∠10×10 cm角钢焊接，栏杆顶部和中间设水平杆加固，栏杆外侧设密目钢丝网。吊箱随底模一起移动，随着梁高的变化，对外模和外模背架进行切割。吊箱随挂篮一起移动，由于挂篮已经全封闭，所以在施工中如果掉东西，最终全部掉入吊篮里，每浇筑完毕之后，如果有东西掉入吊篮内，及时清除（图3）。

图3 挂篮防护设计示意图

2.2.4 挂篮行走管控要点

2号梁段施工结束后，完成挂篮体系转换后即可进行挂篮的前移。挂篮前移时，控制好轨道的中线和间距是关键，防止走偏。主桁轨道或滑道必须放水平，轨道或滑道与箱梁必须牢靠固定。在主桁上设置垂直于主桁纵向轴线的标记线，并用仪器时时观测和控制，以保证挂篮就位时不扭曲、偏移。如偏差超规要及时进行调整。挂篮行走就位后即可安装后锚杆，并拆除行走小车，完成挂篮的体系转换，具体管控要点如下：

a）挂篮准备前移时，必须仔细检查主要构架联结螺栓的紧密情况、各构件的完好情况和连接情况，必要时采取补救措施；仔细检查倒链、千斤顶、精轧螺纹钢和钢丝绳的完好情况，如有缺陷及时更换。

b）挂篮行走必须保证平稳、缓慢，严禁急走急冲。位于同一桥墩半幅上的一对挂篮移位必需同步对称进行，位移差不得大于100 cm。

c）移动时挂篮后部应设置保险倒链，并在水平主梁中支点和后锚点之间设置精轧螺纹钢作为保险装置，后尾加长，在原有反扣轮受力的基础上，增加一道锚固措施，实现双保险，移动时速度不超过10 cm/min。

3 结语

随着国家公路铁路网迅速发展，跨线施工将普遍出现在公路建设过程中。通过对菱形挂篮进行技术改进，免除搭设棚架的繁琐，防止高空坠物，保证既有铁路运营安全，保障在建项目施工正常，保护施工人员、机械的通行安全。为今后上跨既有线路施工提供了一定的借鉴和技术支持。