百米高墩连续刚构桥挂篮底模拼装技术

王海军 李丹 中交第二航务工程局有限公司第六分公司

1.工程概况

临夏双城至达里加（甘青界）公路土建工程施工第SD4标段卧龙沟3#特大桥主桥采用预应力混凝土变截面连续刚构。桥梁位于陡峭山体中间，孔径布置为（2×40）+75+3×140+75+3×（3×40）m，桥梁全长1018m，桥梁最大高度为160.2m（5#墩），该连续刚构桥采用挂篮悬臂对称施工，挂篮采用传统三角挂篮，挂篮安装过程中，底模系统采用整体提升安装技术，其余采用单个杆件吊装安装，挂篮整体重量为103t，其中单个底模系统为16.5t，在挂篮安装施工过程中，底模高空安装为本项目的重点，亦为难点。

2.工程特点难点

（1）卧龙沟3号特大桥桥梁最高高度为160.2m，挂篮拼装难度大、安全风险高。

（2）桥区位于高海拔地区，挂篮安装施工为极高空临空作业，人员作业安全风险高、且施工效率低。

（3）该地区全年气温偏低，昼夜温差大，降雨量充沛，冬期、雨期时间长。且常年气候不稳定，易出现大风、大雨等不利气候。

（4）部分主墩临近于省道两侧，安全风险高。

3.工艺优化方向

项目在挂篮安装整体部署中对比传统方案，其传统方案为底横梁逐个提升至高空，通过人员高空临空操作连接底横梁和悬吊体统。传统方案在挂篮底模系统安装过程中，操作人员需在极高空（160.8m）临空环境下进行对孔操作，操作人员面临心理压力大，不易于高空对接，作业风险极高，存在重大安全隐患，同时在传统方案安装中，挂篮杆件单个提升速度慢，安装速率慢，且该地区气候条件不稳定，易给安装过程造成极大困难。针对以上施工工序及作业环境的特点，对挂篮安装过程进行工艺优化，其优化目的为避免或减少人员高空临空操作，提高挂篮安装速率，避免因突然的气候环境变化造成安全隐患。通过对挂篮整体系统的研究，提出以下优化方向。

3.1 挂篮底模系统整体提升方案

针对本项目所采用的三角挂篮，研究设计出了挂篮底模系统整体提升的方案。该方案使用两台10t卷扬机提供动力，采用“两点平衡式四点吊”提升底栏。其2条主钢丝绳通过固定于挂篮主横梁上的提升横梁连接底模系统，通过卷扬机拉动钢丝绳提升底模系统。提升横梁采用双拼工40，反向焊接两个10t定滑轮焊于提升横梁两端，提升横梁固定三角挂篮主纵梁上。

该系统的特点为采用两条主钢丝绳，通过定滑轮固定钢丝绳平面位置，提升系统简单，易于操作，且提升过程平衡稳定，定位准确，易于锚固。

3.2 两点平衡式底模提升系统

针对项目桥梁高度高的特点，结合国内部分挂篮底模提升方式，设计出了两点平衡式整体提升方式[2]。该提升方式将四点吊转换为两点平衡吊，通过计算，将四点吊以一定的夹角转换成两点吊，使两点吊位于底板的平衡位置点上，该方式既具有四点吊的平衡性，又只使用两条钢丝绳，具有结构简单，易于操作的特点，施工风险小，避免了人员直接临空操作，并且易于与悬吊系统锚固。

4.关键技术优化施工

4.1 挂篮底模系统整体提升设计

挂篮底模整体提升系统分为底模系统、悬吊钢丝绳、提升横梁和锚固卷扬机。如图1所示。

（1）底模系统：挂篮底横梁和纵梁按照图纸平面位置于地面进行拼装，纵梁置于横梁之上，将纵梁与横梁进行焊接，焊缝采用连续角焊缝，并满足相关焊接要求，使纵梁和横梁连接成为底板整体，在横梁上安装挂篮悬吊锚固装置，并采用临时固定措施固定部分构件。在底模系统边缘根据防护要求安装防护栏杆及防护平台。利用底横梁两侧四个挂篮悬吊吊耳作为悬吊钢丝绳连接点，根据计算使用16t卡环连接四根钢丝绳。为减轻整体提升重量只安装防护平台，底模采用后装方式。

（2）悬吊钢丝绳：经过整体计算采用2条直径为φ28mm的钢丝绳作为主钢丝绳，其单根长度不少于180m，2条主钢丝绳和4条副钢丝绳之间的连接使用16t卡环进行连接。其中副钢丝绳的开角约在60°左右（±5°）。4条副钢丝绳下部与底模连接，副钢丝绳与底模的夹角约在60°左右（±5°），形成两点平衡式四点吊系统。主钢丝绳上部通过悬吊系统的定滑轮与锚固卷扬机连接，形成整套悬吊钢丝神提升系统。

（3）提升横梁：采用双拼工40横向放置于挂篮水平主桁架上，反向焊接2个10t定滑轮于提升横梁两侧，焊缝采用连续角焊缝，2条主钢丝绳穿过定滑轮，并使主钢丝绳、副钢丝绳和底模吊点在同一平面上。

（4）锚固卷扬机：使用两台10t卷扬机放置于0#块翼缘板上，卷扬机锚固于0#块预埋件上，根据计算要求采用焊接和加劲板焊接方式连接，0#块预埋件采用1.5cm钢板塞孔焊接直锚筋形式。

4.2 两点平衡式底模提升系统设计

该提升系统采用两条直径φ28mm的主要钢丝绳进行提升，下部与底板连接采用四点吊，通过16t钢丝绳卡环连接转换为两点平衡吊。

（1）卷扬机锚固设计。卷扬机锚固于桥面预埋件，将卷扬机底座与预埋件钢板进行连接，通过前部焊接挡板及后部反压锚梁使锚固力达到要求。

（2）提升横梁定滑轮设计。为确保提升过程中底板的平衡性和安装平面位置的准确性，使用2个10T定滑轮反向固定于横梁上，为钢丝绳提供转向。

图1 悬吊钢丝绳转向系统

4.3 底模整体提升安装过程

挂篮安装过程中，首先在0#块位置安装挂篮行走系统梁、主桁承重系统、锚固系统和悬吊系统，然后在地面安装底模系统，然后安装整体提升系统。

整体提升系统安装过程中，在卷扬机锚固安装完成后，整体下放钢丝绳进行底板连接。安装完成后，使用两台卷扬机同步提升使挂篮底模系统至设计位置下方。到此位置后连接底模系统与挂篮悬吊系统。

卷扬机提升过程中，卷扬机上升速度固定使用卷扬机低档位，提升过程中若无突发情况，一次提升到位，中途不停顿。提升过程中指挥人员通过观测实时和操作人员沟通，及时调整底板水平。若在提升过程中底边偏差过大，左右高程超过40cm，即可停止卷扬机进行调平，待底板调平后再继续提升底板。

底模系统提升到位后，人员通过0#块底板上至底模系统上进行对孔，将提前安装好的部分悬吊系统安装到底横梁上，待悬吊钢带及精轧螺纹钢安装完成后，拆除提升钢丝绳，将体系转换为挂篮受力。

4.4 综合对比分析

相比于传统底栏安装方式，该整体提升系统高效快捷，极大的降低了人员操作风险，提高了安装效率。同时该提升系统相比于四点吊节省两条钢丝绳重量（约2.3T），减少了整体提升重量（约16.4%），同时只使用2台卷扬机提供动力，节省操作空间，提升过程中易于平衡控制，不仅提高了经济效益，提升了施工速率，还降低了操作难度。

综合此整体提升系统特点，提升高度高，所需0#块上操作空间小，提升速度快且易于平衡控制，且提升过程中定位准确，易于人员操作安装，为以后同类型桥梁挂篮拼装施工提供了有效借鉴。

5.结束语

在卧龙沟3#特大桥超高墩挂篮拼装过程中，有效结合工程特点，对挂篮拼装工艺进行了一系列优化创新，研究出了挂篮底模系统整体拼装技术和两点平衡式提升方式。通过工艺方法改进避免了人员高空临空操作，提升了挂篮安装安全系数和安装速率，并且有效的节约了工期，提升了经济效益。