大型菱形挂篮在高墩大悬臂条件下的安拆技术

2020-08-10庄晓

工程建设与设计 2020年15期

庄晓

（保利长大工程有限公司，广州510000）

1 引言

挂篮是悬浇施工作业的重要设备，其可在已经张拉锚固并通过临时支座与墩身进行连接的梁体上进行前后移动，每节段的钢筋绑扎作业、模板支设作业、混凝土浇筑作业以及张拉预应力等都需要在挂篮内完成。当本段施工全部结束后，同一T构两侧的挂篮同时向前移动至下一节段，重复上一阶段的施工过程进行作业，直到完成整个悬臂的施工。

2 工程概况

西江特大桥主桥采用58.5m+126.5m+360m+126.5m+58.5m双塔中央索面预应力混凝土梁斜拉桥，全长730m。主桥采用预应力混凝土主梁与独柱式索塔进行固结。悬臂浇筑共分为23块段，每块段体积约175m3。主梁悬臂浇筑通过菱形挂篮技术进行施工。

3 挂篮安装

利用西江特大桥21#、22#墩原有施工平台进行挂篮组装，确保施工平台空间可满足组装。

3.1 底篮系统安装与吊装

底篮系统由前下横梁、后下横梁、外模桁架、底板纵梁、中腹板桁架纵梁、施工过道、后吊带、钢销、承压梁及顶升梁等组成【1】。

1）在挂篮平台放样底篮前、后下横梁位置并进行标记，前下横梁直接立于平台上，后下横梁采用φ820mm螺旋钢管支撑。先立好前下横梁桁架，通过型钢及手拉葫芦进行固定；随后安装4根移机导梁，并通过高强螺栓与前、后下横梁进行固定；最后放样安装后下横梁。放样完成后对前、后下横梁进行统一调平。经过测量和复测后，通过φ32mm精轧螺纹钢将导梁与前、后下横梁进行固定，同时焊接角缝。

2）在前、后下横梁上进行纵梁的放样并进行标记，通过汽车吊将全部的纵梁安装至设计位置，然后分别焊接在相应的横梁上。

3）在纵梁上进行挂篮底模的轮廓线放样，将底模分块铺设在挂篮底篮纵梁上，分块底模之间利用螺栓实现整体拼接，底篮吊装前通过点焊的方式实现底模的初步固定，待底篮吊装到具体位置后再进行复测，以进一步准确定位。

3.2 行走系统及承重系统安装

行走系统包括行走轨道、行走油缸、前支点支座、反扣装置、移机导梁和导梁吊架等。

1）在0#跨梁段上布置相应的行走轨道并采用精轧螺纹钢进行锚固，需对轨道底进行调平，特别是控制同一片主桁架对应的轨道找平，在轨道下面铺设20cm×20cm枕木用于分散其受力。另外，还需严格控制相邻轨道的间距。主桁在0#梁段中部组装，利用移机千斤顶将其顶推到设计位置，可以大大降低主桁前三角安装作业的临边高空作业的安全风险。

2）通过塔吊实现行走小车及中支点的安装。

3）为确保后期使用安全，主桁架杆件应预先拼装成整体，进行超载对拉试验，试验合格后把每片桁架拆分成2部分，后三角为一部分，前拉杆、前压杆和前节点为一部分。在0#跨梁段上分片组装菱形主桁架的后三角部分，组装完成后通过整片起吊的方式与行走小车及中支点进行连接，同时安装后锚设施并锚固；然后用塔吊安装前拉杆和前压杆，与主桁架后三角部分进行对接，对好孔位后插入销轴，并装好保险销。

4）横联是在地面加工成单片桁架，用塔吊整体吊装。主桁架与横联之间采用销接，故轨道和主桁架安装精度要求高。先安装中横联，稍有少许误差可用手拉葫芦调整；然后安装后横联，后横联的销座根据实际安装的情况现场焊接。

5）全部安装完成后，需要严格检查挂篮各连接部位的施工质量。

3.3 底篮系统吊装

底篮吊装前应准备相应的设备材料、配置专业的技术人员，并完成卷扬机安装、底篮吊装钢丝绳绑扎等前期工作，吊钩下方捆绑底篮的吊索应用较广泛的是钢丝绳，施工人员较容易掌握，但油污较大，而且吊物质量越重所需要的钢丝绳就越粗，这也增加了施工人员缠绕捆绑的难度。综合考虑环保、经济以及施工效率等方面的因素，西江特大桥选择直径32mm精轧螺纹钢代替钢丝绳，并在其上、下各配置1个销接的联接器，展现了更强的抗拉性能。该吊索方案是一种施工技术的进步，而且材料可重复利用，施工人员的劳动强度也大大减少，符合环保、经济、高效的要求。

底篮吊装时对2台卷扬机进行编号，并明确人员分别负责操作；设置1名专职指挥员、2名牵拉缆风绳人员、1名安全员。卷扬机的施工作业应在指挥员的指导下同步进行。

底篮提升接近吊杆和吊带时停止。作业人员通过爬梯从已浇箱梁上进入后下横梁和前下横梁上的各个吊点处，将其穿过底篮上的吊杆和吊带的锚固梁。若吊杆中心不能重合，则通过手拉葫芦适当调整吊杆和吊带的位置，使其中心线在同一水平线上，最后插入连接销并上保险销。菱形挂篮示意图如图1所示。

图1菱形挂篮示意图

3.4 工作平台安装

在挂篮的四周及工作通道安设工作平台，平台长度需确保钢筋外伸后施工人员仍能正常通行。同时在平台外侧焊接栏杆并加设安全网，确保施工人员的安全作业。

3.5 挂篮加载预压

挂篮拼装作业完成后，应当进行预压试验以消除拼装作业时的非弹性变形，同时科学计算出挂篮的弹性变形值，一方面为桥面的线形控制提供直观的参数依据，另一方面还可以检验挂篮的受力情况，判断其在使用过程中的安全系数，全面保证挂篮的安全状态。荷载试验时，对挂篮受力最不利的梁段进行等效加载试验，检测不同荷载时的挂篮挠度以及最大荷载时挂篮各控制杆件所具有的内力。

本项目菱形挂篮的整体静载试验选取砂袋堆载的方式进行，由于全桥2套挂篮的结构相同、施工技术相同，因此，只选取其中的一套挂篮进行试验即可。

在预压前应对设计方案中的重要位置进行编号，同时在实物上做相应的表格。操作时可以在索塔上选定一点作为基准点，然后通过相对法测量其余观测点的相对变形值。在底模上标出横隔板、腹板的具体位置，从而确定加载试验的范围。除此之外，还应全面检查挂篮结构及后锚点的安全状态，确保试验的安全进行。

观测记录：应将各观测点的三向坐标进行记录，然后与原坐标值进行对比，从而确定各点的变形程度。预压载荷是悬浇块段荷载的1.2倍，约5 460kN（546t）。加载试验的顺序及范围应当与箱梁浇筑情况尽量保持一致。对应箱梁腹板和横隔板位置通过混凝土块堆载的方式进行试验，底板和斜腹板通过砂袋堆载的方式进行。如图2所示为挂篮堆载示意图。

图2挂篮加载预压示意图

加载试验通过逐级加载的方式进行，依次是空载状态，设计荷载的0.1倍、0.5倍、1倍、1.2倍进行加载。每级加载完成后进行测量并记录数量，当连续2次的测量值偏差小于1mm时可判断为变形稳定，然后再进行后续的加载。当1.2倍的荷载完成并判断为变形稳定后可以进行卸载，然后记录卸载后的标高，根据全部的测量数据分析并计算出整体的变形值。

4 挂篮拆除

挂篮桥上结构拆除方式与安装方式基本一致【2】。由于桥下结构位于桥梁的下方，可视性较差，为拆除工作带来了一定的难度。解决这一问题的关键是合理布设吊点，通常要在桥面预留吊装孔，且吊装孔的尺寸应结合吊装作业需求以及便于修补的原则进行确定，吊装孔应尽量选取在可视性相对较强的箱梁翼板下方，如果箱梁较矮，可通过增设吊装架的方式解决这一问题，该方法技术简单、易操作、适用范围广，但后期对预留孔的修补易导致质量问题。

考虑到外滑梁的空间优势，采用在其上安装辅助扁担梁后直接吊挂滑轮系统，穿挂好的钢丝绳通过预留的小号PVC孔引至桥面卷扬机的方式，避免了预留孔过多产生的隐患。该方式充分利用外滑梁的承重作用，可以缩短吊索的穿挂高度，但在具体应用时对箱梁高度有一定要求，因此更加适用于箱梁结构的底篮拆除工作。