悬臂梁挂篮浇筑施工技术应用

2016-12-05颜展翔长沙市公路桥梁建设有限责任公司湖南长沙410000

低碳世界 2016年22期

关键词：底模内模吊杆

颜展翔（长沙市公路桥梁建设有限责任公司，湖南长沙410000）

悬臂梁挂篮浇筑施工技术应用

颜展翔（长沙市公路桥梁建设有限责任公司，湖南长沙410000）

本文总结探索某特大桥悬臂梁浇筑挂篮施工实践，阐述了主墩0#块施工工艺、菱形挂篮设计、悬臂梁分节段浇筑以及边中跨合龙段施工技术。

0#块施工；菱形挂篮；悬臂梁节段浇筑；边中跨合龙

1 工程概况

某特大桥位于湖南省湘西地区，与隧道相接。桥跨越河流及国道。桥梁中心里程DK71+220.88，主跨为40+72+40m预应力混凝土连续梁，半幅桥宽11.8m。下部结构为圆端形实体墩、T型桥台、钻孔灌注桩基础。

2 悬臂梁浇筑施工

5#、6#主墩“T”构纵桥向划分为8个对称梁段，边跨主梁现浇段长3.6m，梁段数及梁段长度从根部至跨中分别为12m（0号段），2×3m、2×3.5m、4×4m、2m（合拢段），累计悬臂总长36m。梁段采用挂篮悬臂浇注，全桥共有6个合拢段，合龙段长度为2m。

箱梁断面为单箱直腹板，翼缘板宽3.5m及1.9m，箱梁高5.89～3.29m，箱梁顶宽11.8m，底宽6.4m。梁根部底板厚150cm，顶板厚96cm，合龙段及现浇段底板厚95.6～50cm，顶板厚46cm。0号段腹板厚140cm，1～4号段腹板厚90cm，5～6号段腹板厚90cm变为50cm，7#～9号段腹板厚50cm。端支点横梁厚1.5m，跨中横隔板厚0.6m。

悬臂施工时，各中跨采用临时锚固措施，临时锚固措施应能承受中支点处最大竖向力为P=52086.9kN，相应不平衡弯矩为W=42552.72kN·m。

2.1 施工顺序

悬臂浇筑分为几个阶段：①在主墩墩顶和墩旁钢管支架上浇筑0#段（也可采用托架法）；②在支架上浇筑边跨现浇段；③挂篮悬臂浇筑1#～8#段及合龙段。

2.1.1 0#段施工

0#段在墩旁支架上浇筑。安装墩旁钢管支架→安装支座，并临时固结→安装梁段底模外模→支架加载预压，推算支架弹性挠度值→调整模标高→绑扎梁底腹板、横隔板钢筋，安装纵竖向预应力及预埋件→安装梁段内模→绑扎顶底板钢筋，安装纵横向预应力和预埋件→灌注梁段混凝土养生→混凝土待强至95%，弹模100%，7d后张拉纵向束，横竖向束落后1、2个阶段张拉。

2.1.2 1#～8#段施工

1#～8#段采用挂篮悬臂浇筑：0#段上挂篮安装→安装梁段底外模调整立模高→挂篮预压，推算挂篮弹性挠度值→底腹板钢筋和纵竖向预应力安装→安装梁内模→顶板钢筋和纵横向预应力安装→灌筑梁混凝土养生→混凝土待强至95%，弹模100%，7d后张拉纵向束，横竖向束落后1、2个阶段张拉→挂篮前移→按前步骤依次灌注A2～A8、B2～B8梁段混凝土，张拉钢束。

2.1.3 边跨现浇段施工

安装墩旁支架→安装边墩支座→安装箱梁底腹外模→堆载预压→调整底模高→绑扎梁钢筋、安装波纹管→安装内模→浇筑A10梁段和养护→拆内模→张拉钢束。

2.1.4 合龙段施工

先边跨合龙，后中跨合龙。

（1）边跨合龙：拆除支架前端模→改装前移挂篮模板→安装钢筋波纹管→安装内模→水箱配重→安装刚性支撑→张拉合龙束（临时束2T10、2SB1，张拉力400kN）→浇筑A9合龙段混凝土养护→混凝土待强和弹模至100%，10d后→拆除主墩除水平约束外临时支座，将2T10、2SB1张拉到设计值，再依次张拉SB4～SB2、T11、T10钢束→拆除边跨现浇段4#和7#墩旁支架及边跨合龙口支撑→拆除边跨挂篮。

（2）中跨合龙：完成T构悬浇段，后退拆除中跨一只挂篮→利用中跨另一只挂篮前移，锚固在对面T构上→调整挂篮模板中线标高→绑扎底腹板筋→安设竖向预应力→安装内腹板模→绑扎顶板筋，安装横纵向预应力→水箱配重→施加对顶力→安装合龙口支撑，对箱梁锁定→张拉合龙束（临时束2T9、2B1，张拉力400kN），拆除主墩临时支座→浇筑中跨B9合龙段，养护→混凝土待强和弹模至100%，10d后→将2T9、2B1张拉到设计值→拆除中跨合龙段挂篮，拆除0#块支架→依次张拉B7～B2、B1、T9束→施工桥面系成桥。

2.2 施工工艺

2.2.1 0#段支架

0#段长12m，一端悬臂长4.2m，墩身部分混凝土147.8m3，支架部分混凝土83.7m3，0#段5#、6#墩旁钢管柱支架为承托0#段悬出墩顶部分钢筋混凝土重量及施工荷载而设（见图1）。

（1）0#段钢管柱支架

0号段钢管柱支架由钢柱、柱间剪刀撑和纵横梁组成。钢柱采用螺旋管φ480×12mm，钢柱靠墩身旁和远离墩身侧共24根，均落在承台上。钢柱间采用[14作剪刀撑。5#墩高13.35m，墩旁钢柱高12.165m，外钢柱高12.738m。每根钢柱顶部设置一个H300mm落砂筒，砂箱采用30cm钢管与28cm钢管，钢板厚15mm，底部用φ16螺栓堵塞。

落砂筒上架设HN450×200mm横梁，长25m，共4件。横梁上设置8个钢支座，钢支座上顺桥向架设HN400×200mm纵梁，长15m，共4件，纵梁支撑0#段腹板外模桁架。0#段底板纵梁HN400×200mm长6m，共4件，在腹板下设3榀，中对中距35cm；在底板下设5榀，中对中距80cm。

（2）支架安装

5#、6#墩身埋入预埋件，拆模后将杆件与预埋件联接，安装纵横梁及底模支架。

（3）支架预压

采用砂袋逐级加载，每级加载重10t，两侧支架对称均衡加载，偏差不超过1t。卸载时，采用逐级对称卸载。变形测量采用吊线法，对加载和卸载测量，形成支架加载卸载曲线，确定底模预拱值。

预压重量：230.23×1.2=276.2t，取280t。也可采用张拉法预压，在承台上对应铰轴预埋能抗拉100t（后）60t（前）的预埋件。

2.2.2 0#段模板

0#段底板纵梁上铺设钢底模，马蹄加厚区底板用木模。

侧模采用6mm，小背肋8#槽钢，间距300mm；骨架及背肋12#工字钢，间距750mm，骨架与大背肋螺栓连接。

图1 0#段钢柱支架图

0#块总长12m，模板做12.6m，分块为2×2.1mm+2×2.1m+ 2×2.1m。其中行走段2×2.1m+2×2.1m。一套挂篮外侧模30～40t；马蹄模1～2套，15t/1套；行走段模4套，20t/1套。底模2.5m×6.4m，6t/1套。

挂篮行走轨道线距箱梁中线2.9m，左右轨道线落在腹板上，0#段浇筑前预埋φ32精轧螺纹钢，埋深自顶板以下1m，精轧螺纹钢沿腹板顺桥向间距1m，单根长2m。0号段自两端向中间均匀对称一次性浇筑底腹板及顶板。

2.2.3 悬臂段挂篮施工

（1）挂篮设计

本桥4个T形刚构，每个刚构1#～8#段采用菱形挂篮悬臂浇筑，共4套挂篮同时施工，对称浇筑，不平衡重不大于7～8t，挂篮及附属设备重不大于75t。

其中最重节段为1#块，重量为52.31m3×2.65t/m3=139t。本挂篮设计浇筑最重梁段为139t；采用二榀主桁；悬浇梁体长最大4.0m；挂篮设计重70t/套（见图2）。

每套挂篮配置：菱形架4榀，前后平联4榀，前上横梁2根，前下横梁2根，后下横梁2件，外导梁4根，内导梁4件，轨道8件，轨道连接板16件，滑船4件，后反扣装置4件，底纵梁20根，后锚压梁12根，滑轮8个，吊点垫梁100件，轨道垫梁100个，主桁销子24件。平台，爬梯，护栏栏杆，千斤顶，葫芦，钢丝绳，JL785级φ32精轧螺纹钢，吊杆，螺帽垫块。

挂篮模板构成：

①挂篮系统由轨道、反扣轮组、承重系统、前横梁、后锚梁、悬吊轮、吊杆、滑梁、下横梁组成。

②模板系统由底模、外侧模、内模和封头板模组成。轨道为单Ⅰ32b结构，通过锚梁锚固，轨道供挂篮空载前移用。

③承重系统由两片菱形架和平联桁架组成；承重架由水平杆、前后拉杆、垂直杆和各支座组成，采用销轴连接成菱形状。

图2 0#段模板设计图

④前上横梁、前后下横梁、后锚梁由两根工字钢与缀板拼焊成形，并在适当位置钻设吊点孔，供挂篮模板安装用。

⑤反扣轮组由轮座、墙板、销轴、滚轮和轴承组装。和前滑座一样，两者在箱梁浇筑和挂篮空载前移时都起重要作用。箱梁浇筑时后锚固定，两者都座落在轨道上，起稳定平衡作用；挂篮前移时，后锚松开，反扣轮组的滚轮反扣在轨道上，前滑座处滑船靠葫芦拉力，从而使桁架与轨道摩擦产生相对运动，挂篮轻松前移。

⑥吊杆为32精轧螺纹钢。底模由纵梁、横楞、加强肋和钢面板组成，整个底篮座落在二支下横梁上并与之焊接一体。

⑦外模由框架、横楞和面板组成，并挂在外导梁上。外模的重心位于外导梁正上方，确保外模不倾覆。内模由内导梁支撑。

（2）挂篮安装调试

在0#段纵横向、竖向预应力张拉后，进行挂篮安装：

①安装轨道

先铺设50cm宽工18b轨道垫梁，在垫梁上安装双拼工28b轨道，轨道间用螺栓联接。

利用连接器接长竖向预应力筋锚固轨道，将锚杆与竖向预应力筋旋入连接器长度不少于6倍螺距，每节轨道锚固点不少于2处。或者借箱梁竖向φ32精轧螺纹钢、50cm宽轨道压梁与螺母垫板一起作用将轨道压紧，若竖向筋长度不够，可用接长器接长（见图3～4）。

图3 轨道安装图

②安装主桁

安装反扣轮固定座、反扣轮和滑船；吊装菱形主桁架与后反扣轮、前滑船用销轴联接成整体，确保菱形架水平杆下平面距箱梁不小于1m。

主桁架包括两榀主桁架和两片平联，塔吊整体吊至桥面。移动主桁承重系统，将前滑船竖向轴线移动调至距梁端50cm，前滑船可垫滚轮。利用手拉葫芦在菱形架两侧临时固定，调整垂直度，将菱形架安装就位。

图4 菱形挂篮设计图

然后吊装两榀横向平联，平联穿过菱形架肋部与之垂直，通过角钢与两片菱形架竖杆焊接固定，焊缝高度不小于8mm。

安装后锚扁担压梁，通过翼板6根后锚φ32精轧螺纹钢将其锚固，后锚杆保证垂直受力。每支扁担压梁两端长孔穿插φ32后锚杆，后锚杆下端锚固在精轧螺纹钢后座上，翼板和顶板下表面有预留孔，锚固处配以斜垫板和螺母，后锚杆的上端锚固在扁担梁两端；利用千斤顶和顶梁打压扁担梁，直至使反扣轮组座在轨道上，拧紧螺母后方松开千斤顶，此时整个承重架处于锚固稳定状态。此过程应在两处后支座同时进行。

拆除菱形架两侧手拉葫芦，安装后锚平联及剪刀撑。菱形架下弦杆增设φ32精轧螺纹钢拉杆和锚固梁，以增加挂篮抗倾覆稳定性。

③安装上下横梁

安装横向双拼HN400×200×8×12后下横梁，利用φ32精轧螺纹钢吊杆及上下吊架联接固定。

安装横向双拼HN400×200×8×12前上横梁，与菱形架焊接固定。在前上横梁上安装平台、扁担梁及φ32螺纹吊杆。

固定横向双拼HN400×200×8×12前下横梁，前下横梁通过4根φ32精轧螺纹钢吊杆对称固定在前上横梁下。

在前下横梁与后下横梁上，点焊安装HN400×200×8×12底纵梁，底纵梁在腹板下间距35cm，在底板下间距96cm。

④安装底模和外侧模

在底纵梁上安装底模及行走平台。将外侧模36b外导梁穿入外侧模桁架内，使导梁前端超出外模一定长度，将外侧模吊装到底模架外框抱紧。

在翼板预留孔安装悬吊轮和悬吊架，外导梁前端通过吊杆挂在前上横梁上，后端穿过悬吊轮和悬吊架挂在1#梁翼板上，导梁吊杆及承重垫板将导梁后端锚固。标高调整后，用千斤顶支撑桁架底部，使外侧模紧压底模侧面。

⑤挂篮预压

对挂篮预压按最重节段（1#段重139t）110%等效荷载进行预压，以消除非弹性变形，在1#段底板和两侧翼板上采用砂袋堆载，分级加载，每级加载为10t，两个桁架同步均衡加载，每级加载完，测量前吊带顶端、前横梁和后锚点高程。卸载时，采用逐级对称卸载，测出主桁架、前吊带、后锚杆弹性变形，采用精密水准仪测量，绘制荷载—变形曲线。测出底模下沉量，指导底模预拱度，通过手拉葫芦或千斤顶调整挂篮和底模标高。

⑥内模安装

固定2根30b内导梁，内导梁前端通过吊杆挂在前横梁上，后端穿过悬吊轮和悬吊架挂在1#梁顶板上。

绑扎梁段钢筋，待底腹板钢筋、纵竖向预应力筋安装完毕，安装内模。内模采用定型钢模，安装内模顶板和行走梁，使行走轮正确地落在内导梁上，再安装内模侧板。

内模系统搁置在内导梁上，两侧外模夹往底模两侧，内外模由框架上对拉螺杆固定。

（3）挂篮前移及模板校正

前段箱梁浇筑完毕，预应力束张拉后，进行脱模和前移挂篮。

①放松挂在前横梁上吊杆，下放挂篮底托系统20～30cm，拆除悬吊架吊杆及螺母，下放导梁及模板脱离梁体，使内外导梁落在悬吊轮上。

②清理已浇梁顶，在原轨道前增铺钢枕，接长轨道。

③拆除后锚扁担梁锚固装置，用2只5t葫芦钩住后下横梁两端正对外导梁的地方，上部挂在外导梁上，然后再拆除后下横梁上所有吊杆。拆除下弦杆锚固压梁。此时挂篮会自由前倾，使后锚力由销轴传递至反扣轮组，反扣轮组的滚轮安全地反扣在轨道上，反扣轮反扣轨道受力。

④安装行走附件，牵引拉杆及液压千斤顶，反向栓拉固定吊架，解除内外导梁承重垫板，使导梁受力传递到滚动吊架，通过油泵控制液压千斤顶，推动挂篮及模板整体同时向前滑动。行走中，对挂篮实时监测，直至挂篮移动就位，及时完善锚固系统。

用钢丝绳将内模系统固定在已浇混凝土箱梁上，用两只5t葫芦同时牵引两片主桁架前端，同步移动挂篮和模板至下一梁段。

⑤重装前后下横梁承重吊杆，拆除5t葫芦。将挂篮后锚杆与腹板竖向预应力筋相连，旋紧锚具将挂篮固定。利用承重垫板锚固内外导梁，并将导梁滚动吊架移动至指定位置锚固。

⑥调整校正底托系统、底模标高和纵向位置，完成后收紧前吊杆。在两侧模的前端上方翼板位置用型钢卡住，再调整其方向，待侧模轴线及标高调好后，紧固后锚，并用安装在侧模外底部的千斤顶支撑牢固。

⑦底侧模校正加固后，涂脱模剂。铺设底腹板钢筋、安装纵竖向预应力。前移内模导梁到位后，安装前后吊杆并收紧，将内模完全悬离梁段，前移就位，完成挂篮前移及模板校正。

2.2.4 边跨合龙段挂篮施工

施工A8#段时，在距前端0.3m处的底板、翼缘预留底模架、外模吊杆孔。A8#段施工完后，拆除挂篮前一节底模，将后两节底模前移。将底模架和外模吊在前上横梁外端，拆除前横梁上吊杆。挂篮前移2.4m，安装调整底模架前后吊杆和外模前后吊杆。

2.2.5 中跨合龙段挂篮施工

施工完B8#段后，后退并拆除一只挂篮，利用单只挂篮施工合龙段。在距前端2.45m处的底板、翼缘预留底模架、外模吊杆孔。在对面B8#段距前端0.3处的底板、翼缘预留底模架、外模吊杆孔。

对B9#段进行刚性支撑，拆除合龙段挂篮前一节底模，将后两节底模前移，将底模架和外模吊在前上横梁外端，拆除前横梁上吊杆，并设置配重。合龙段挂篮前移2.4m，安装调整底模架前后吊杆和外模前后吊杆。

2.2.6 混凝土施工

箱梁混凝土为C50，为提高混凝土抗裂性，在混凝土中掺入聚丙烯纤维。挂篮悬臂浇筑每个梁段施工周期不小于10d，严格控制相邻梁段两次混凝土的龄期差，不大于20d。每节段混凝土浇筑时间在10h内，浇筑混凝土应水平分层，一次整体浇筑成型。悬臂两端混凝土量相差不大于梁端底板自重，超方量不超过梁段理论量的3%。

挂篮悬臂浇筑混凝土施工顺序应全部从挂篮前端向后端浇筑，使挂篮前期挠度大，后期挠度小，前期出现的腹板变形在后期浇筑过程中完全弥补。合龙段混凝土施工选择在一天中气温最低且稳定的时间进行，采用微膨胀混凝土，减少压缩变形对T构的影响。