塘屋岭特大桥挂篮悬浇施工探讨

2018-04-27张均海

西部交通科技 2018年3期

张均海

(广西桂通工程咨询有限公司，广西南宁 530028)

0 引言

悬臂浇筑是梁桥施工中一种成熟的工艺，自20世纪60年代我国采用此方法建成了第一座预应力混凝土T型刚构桥以来，已经经历了半个世纪的实践与发展。挂篮是悬臂浇筑施工中的主要设备，型式多样。合理选择挂篮型式、加强技术要点控制是保证桥梁悬浇施工质量的关键，也是促进我国桥梁事业发展的核心所在。

1 我国桥梁挂篮悬浇工法应用现状

挂篮悬臂浇筑工法，最早出现于1969年，由前联邦德国迪维达克公司创造、使用，因此也被称为迪维达克施工方法，广泛用于较大跨径悬臂梁桥浇筑作业。此工法以挂篮为主要施工机具，施工简便、快速，适用面广、经济性高。如表1所示即为国内部分桥梁挂篮应用统计情况。

表1 国内部分桥梁挂篮应用统计表

2 桥梁悬浇施工常见挂篮型式与选用

2.1 挂篮型式划分依据

我国挂篮型式众多，划分依据如下：

(1)以材料为依据，可分为制式杆件组拼、型钢加工两种挂篮型式；

(2)以承重结构形式为依据，可分为桁架式、斜拉式、钢板梁式、牵索式四种挂篮型式；

(3)以受力原理为依据，可分为垂直吊杆式、斜拉式、刚性模板三种挂篮型式；

(4)以走行方法为依据，可分为一次、两次走行到位两种挂篮型式；

(5)以移动方式为依据，可分为滚动式、滑动式、组合式三种挂篮型式。

2.2 我国常见挂篮型式

根据相关统计调查显示，我国桥梁悬浇施工常见挂篮型式主要集中在桁架式、斜拉式(表1)，现就这几种挂篮型式结构展开分析：

(1)桁架式挂篮，包括平衡桁架、菱形桁架、三角形桁架、弓弦式以及平弦无衡重式挂篮，后几种均是在平衡桁架的基础上发展而来，具体构造如表2所示。

(2)斜拉式挂篮，包括三角斜拉式(同三角形桁架式挂篮)、斜拉自锚式、滑动斜拉式，此种挂篮自重轻、行走灵活方便，尤其是滑动斜拉式挂篮无需托架就可以灌注1#梁。

表2 桁架式挂篮构造表

2.3 挂篮选用情况

根据上一小节分析可知，现阶段我国挂篮技术已相当成熟，结构更趋合理、自重不断减轻，尤其是三角形、菱形等型钢桁架式挂篮凭借着结构简单、受力合理、一次移动到位等优势，在各大桥梁工程建设中得到了广泛应用。

本文项目塘屋岭特大桥悬浇施工选用的就是三角形挂篮，通过挂篮悬浇施工作业的规范开展与挠度控制，切实保证大跨度预应力箱梁安全、顺利完成作业。

3 桥梁挂篮悬浇施工技术要点

桥梁挂篮悬浇施工基本流程如图1所示，通过相关施工经验总结分析可知，挂篮悬浇施工技术要点集中在三大方面：(1)挂篮拼装与预压、就位；(2)箱梁对称浇筑；(3)预应力施工。

图1 桥梁挂篮悬浇施工基本流程图

3.1 挂篮拼装与预压、就位

挂篮是悬浇施工的核心机具，挂篮拼装质量直接决定后续施工是否能够顺利开展。以三角形挂篮为例，拼装前必须以砂浆找平铺设枕木位置；完成三角桁片的安装后，以千斤顶调整三角桁片安装应力，消除非弹性变形；底篮就位后，前、后以及行走吊带均要与底篮锚固到位；外模系统、内模系统安装、锚固到位，确保稳定。

挂篮加载试验是了解挂篮结构工作状态与设计期望值是否相符的主要手段，用于消除挂篮主桁、吊带及底篮非弹性变形，根据工程实际情况合理选择试验方法，如“水箱加载法”“沙袋加载法”“千斤顶反压加载法”等。加载试验结果显示挂篮有足够的承载力、刚度大、变形小，方可继续安装就位，主桁架以吊车吊装到位，滑轨、模板以及主桁架等均需锚固牢固。

3.2 箱梁对称浇筑

箱梁浇筑，要求两端挂篮混凝土必须对称施工，混凝土施工前检查挂篮各锚固点、吊杆、吊带是否安装牢固；箱梁浇筑顺序为“底板→腹板→顶板”，严格控制不对称荷载，挂篮移动、拆除时，保持平衡；混凝土达一定强度后，拆除封端模板，凿毛端头混凝土，保证上下节段混凝土密切结合。

混凝土灌注完成后，做好养护工作，如：夏季覆盖洒水养护；冬季保温养护，适当延长拆模时间。

3.3 预应力施工

混凝土强度达设计要求且龄期达7 d后，可展开预应力张拉、孔道压浆施工。在实际施工中，张拉时间主要以监控量测所得技术参数、试验所得混凝土弹性模量为依据综合确定；张拉机具设备与锚具配套使用，做好检查、校验；采用张拉应力与伸长量双控的施工工艺，边中跨顶、底板钢束对称张拉，有条件可选用智能张拉系统(见图2)，提高张拉的可靠性、精确性；张拉完毕24 h内进行孔道压浆，不得延迟，以免预应力钢绞线锈蚀或松弛。

图2 智能张拉系统示意图

4 实例分析——塘屋岭特大桥悬浇施工

4.1 工程概况

塘屋岭特大桥地处桂林市，跨越两山，桥梁起讫里程桩号为K24+057.42～K24+841.50，全长784.08 m，桥跨组合为5×40 m+92 m+2×172 m+92 m+1×40 m，主桥为(92 m+2×172 m+92 m)预应力混凝土连续刚构，引桥在永安关侧、凤凰侧分别为先简支后连续后张法预应力混凝土T梁、后张法预应力混凝土简支T梁。6、7、8#主墩墩身为单肢式钢筋混凝土空心薄壁墩，墩身高103 m，每片墩纵向宽10 m，横桥向按变宽设计，顶宽7.5 m，按100∶1放坡，底宽9.61 m，采用C40混凝土。

4.2 悬浇施工方案与挂篮型式选择

通过对桥梁跨度、施工条件的综合分析，本桥计划投入6套挂篮施工，3组主墩每组墩投入2套挂篮施工，每个墩左右幅各1套对称平行作业施工。

大桥主桥6#墩采用用型钢加工的三角形挂篮进行悬浇施工；7、8#墩采用贝雷片做主梁的三角形挂篮进行悬浇施工。

4.3 挂篮悬浇施工技术要点

本工程挂篮悬浇施工工艺如图3所示。

图3 挂篮悬臂浇筑箱梁施工工艺示意图

4.3.1 测量放样

按勘察设计院提供的桥位总平面图、测图控制网，按桥梁结构精度要求、施工方案，建立平面、立面施工测量控制网，做好施工放样。

施工前和施工中箱梁施工测量与控制应包括以下内容：施工中梁体顶面、底面标高和纵横向位置及梁体偏位。

4.3.2 挂篮安装、预压

4.3.2.1 挂篮上半结构拼装

0#块混凝土达一定强度，在其顶面13.5 m×13.1 m平台上拼装挂篮。挂篮各构件运至现场后，先用塔吊将挂篮各构件吊到0#块梁顶，由塔吊配合人工进行挂篮拼装，各构件进场后要严格进行验收检查，对于损伤严重不能满足施工需要的必须进行更换或补修加强。

4.3.2.2 预压测试

在梁顶拼装完成挂篮上半结构后应进行预压测试：对拼装好的挂篮上半结构移至0#块顶面中部按设计最大荷载加安全系数1.1倍施压。经计算，挂篮最不利工况为3 m梁段的起始节段，即箱梁1#梁段，此时前吊杆受力最大，由此荷载试验根据1#梁段荷载加载、观测。

荷载试验方案：分级加载，取1.1倍安全系数，1#梁段共83.16 m3混凝土共重2 162.16 kN，乘以1.1倍安全系数为2 378.376 kN。

选择4个预压点在主梁和上前横梁交点的位置，每条主梁上两个点进行张拉预压，每个点的张拉力：1.1×G/2/4=2 378.376/2/4=297.29 kN。

加载量4级如下：第一级为10%的重量：27.03 kN；第二级为50%的重量：135.13 kN；第三级为90%的重量：243.27 kN；第四级110%的重量：297.29 kN。

观测点布置在上前横梁3个点，分别在上前横梁位置、立柱位置、后锚点位置，观测、记录主梁挠度。

4.3.2.3 挂篮安装就位、调试

挂篮完成预压后，在0#块梁段顶上进行安装就位和调试。

4.3.3 挂篮前移

挂篮前移操作务必小心，应统一指挥。挂篮前移步骤为：松动前支点千斤顶→挂篮平滚座到轨道上→安装防挂篮倾覆扣挂件→拆除底板后锚杆、挂篮后锚→挂篮、箱梁脱离→液压推动向前→挂篮就位锚固→调整底板→拧紧吊杆螺母→调整顶板。

4.3.4 挂篮悬浇施工

悬臂灌注梁段(除0#块)一次灌筑成型，具体措施如下：

(1)模板、钢筋安装：安装、调整底模板、外侧模，绑扎钢筋、安装预应力管道和竖向预应力筋，检查预应力管道是否顺畅。

(2)混凝土拌合、输送：拌合站集中拌合、混凝土泵送到位，本工程根据悬灌梁段混凝土数量、泵送速度，确定初凝时间为12 h，坍落度20 cm，梁体C55级混凝土7 d、28 d强度要求分别为50 MPa、55 MPa。

(3)混凝土灌注：遵循“底板、腹板、顶板”施工顺序，同一对挂篮两边对称施工，同一T构两个挂篮内悬浇混凝土悬差量不能大于一个底板的混凝土方量；若是混凝土下落高度超过2.0 m，则要安装串筒或导管，避免出现离析问题；混凝土振捣选用φ30(钢筋密集处)、φ50(钢筋稀疏处)插入式振捣棒，本桥悬臂箱梁腹板较高，必须在腹板的封头模板中部开设小窗，工人通过小窗进入腹板，采用振捣棒对腹板中部加强振捣；预应力管道处，振动时要特别小心，钢筋密集处断开个别钢筋留作导管入口，混凝土灌注到位后焊接恢复。

(4)混凝土养护：完成灌注施工后，做好箱梁保湿养护；现场制作的混凝土试块，部分在标准养护室内养护，其余均与结构物混凝土同条件养护。

4.3.5 箱梁预应力施工

混凝土养护7 d后，混凝土试件试压达设计要求(强度达设计标号90%)，开展张拉作业，边中跨顶、底板钢束对称张拉；张拉n节段纵向预应力束时，张拉(n-2)节段横向束、竖向预应力筋。

完成张拉后，松动挂篮吊杆，挂篮前移开展下一梁段施工。