悬臂施工技术在大跨度桥梁工程中的应用分析

2021-12-09朱学伟

运输经理世界 2021年15期

文/朱学伟

1 前言

对于大跨度桥梁工程而言，在具体施工阶段对于桥梁的刚度与安全性有着较高的要求。因此，在技术选择环节施工单位需要根据项目的实际情况，在综合考虑大跨度桥梁工程要求的基础上，对技术的应用方式、应用范围进行综合分析，提高技术的应用效果。悬臂施工技术是当前桥梁领域建设中常用的一项技术策略，该技术具备施工效率高、技术成熟等特点，因此被广泛应用。本文对该技术在大跨度桥梁工程中的应用过程进行探讨，总结出更为科学有效的技术方案是提升大跨度桥梁工程项目建设质量的基础。

2 工程概况

某大跨度桥梁全长约1.4km，该大型桥梁直接跨越河流的两侧斜坡位置上，地形险峻，交通不便，地质条件也非常复杂。经过勘查分析，该桥梁所处位置的海拔高度为688.1～987m 之间，桥轴线的地表高程在688.5～952.5m 之间[1]。该施工范围内除了分布着一定的岩堆体的结构，还有大跨度桥梁的表面覆盖层的厚度相对较小，基础岩石处于裸露在外部空间的情况，所以桥梁的整个结构都是在溶蚀性山沟谷的地貌条件中。整个桥梁在开展整幅作业的过程中，主桥的结构设置在直线段上，其桥梁跨度的位置上设计为2层40m，主要是预应力箱梁的结构形式，并且布置有五道混凝土伸缩缝结构，支座结构都是在水平方向上设置，另外纵箱的结构上设置有三角垫的结构，主桥的单桥面坡度数据为2%[2]。

3 挂篮的选定

根据施工工艺技术标准，应用挂篮作为悬臂施工的主要受力结构，主要采用的是三角形、菱形、平行桁架等结构形式。挂篮的结构性能需要达到要求，其中有主桁架、悬吊、模板、锚固、走形等部分，对于桥梁工程的施工有着直接影响。结合该桥梁项目的实际情况，设计人员最终选择使用双组桁三角结构形式，在每一侧的腹板结构上布置三角桁架2 榀，每个挂篮的结构总计设置有4 榀桁架，相邻的桁架通过应用型钢连接形成整体的结构。按照连续梁的结构性能要求，项目设计的最大悬臂浇筑部分长度为4m，挂篮结构的设计总长度是10.35m，总高度是4.927m。挂篮前端悬臂部位需要设置为双40 工字钢的前横梁结构，同时要做好后锚固段结构部分的固定处理，制作锚杆结构连接，使用走行轮移动挂篮结构。底模与侧模、内模都要做好加工处理，然后形成组合模架，另外还需要设置到底模纵横梁、侧模、内模等位置上，然后移动到横梁的部位上，前横梁为8 根，后横梁为3 根，全部采用精轧螺纹钢筋作为手工材料制作底模吊杆的结构。走行的轨道根据运行的要求进行设定，以满足正常运行的标准。该挂篮组成结构相对简单，受力条件比较好，各个杆件之间应用销轴连接，工作系数设定在0.3～0.6 之间，制作与安装较为方便，承载性能好，完全达到安全性标准[3]。

4 挂篮悬臂浇筑施工技术

4.1 墩顶临时固结

连续梁结构的施工环节，两侧如果设计为不平衡力矩的情况，则要保证悬臂达到稳定性标准，同时主梁与桥墩的结构应该做好临时固结处理。结合现场的施工条件，该桥梁项目的施工中通过电阻丝+硫磺砂浆固结的方法开展锚固施工，以墩顶预埋钢筋和硫磺砂浆的方式制作垫块结构，梁底与墩顶之间要布置钢筋混凝土支座的结构形式，其中间部位使用厚度为5cm 的硫磺砂浆材料。这种形式的组成结构简单、施工速度快、结构稳定性好[4]。

4.2 墩顶0#块施工

墩顶0#块是主要的连续性基准块，钢筋结构复杂性高，分布着较多的孔道，单个结构的混凝土使用量巨大，对于质量方面的要求较高。由于墩身高度相对较大，所以在结构设计中应该采用墩旁三角架的方式开展作业施工。托架结构应用型钢组合形成整体结构，焊接连接形成稳定的结构，墩身表面预埋精轧钢筋，锚固连接形成稳定的结构，如有必要，可以应用小型千斤顶进行固定处理，达到张拉处理，保证墩身结构紧固度符合要求，防止后期加载而产生沉降严重的问题。托架设置结束后，按照1.2 倍设计荷载加压试验，确保结构达到稳定性标准，防止发生弹性变形，让梁体结构的施工达到质量标准要求。预压工作结束后，按照预压后的效果和变形量数据，做好结构调整工作，达到要求就可以进行钢筋和预应力管道敷设施工。钢筋绑扎阶段，施工人员要做好孔道部位间隔距离的控制，预应力达到精度的要求，不能随意改变钢筋部位。钢筋绑扎结束后，检查合格开始进行浇筑施工[5]。

4.3 挂篮拼装

挂篮拼装作业一般是通过塔吊或者汽车吊的方法进行，合理选择起重设备吊装作业，严格执行施工标准完成拼接作业。

4.4 合拢段施工

4.4.1 刚性支撑设置

为了避免合拢结构因为温差而出现开裂的问题，施工人员应该布置刚性支撑和永久预应力筋的锁定处理。刚性支撑的作用就是避免温度升高而导致膨胀出现的损坏问题；临时预应力钢束的设置就是要预防因为温度下降而导致收缩结构产生拉应力问题，不会发生开裂的情况。严格控制各个结构的技术参数，确保结构性能符合标准要求。

4.4.2 环境温度

合拢段部分浇筑作业前，需要进行整个桥梁的高程、轴线、长度等方面的检测，同时检测一周时间的温度变化，了解规律，总结出每日的最低温度时间段、升温时间段以及温度恒定不变的时间段，以便于根据施工的情况做好浇筑时间的确定，达到施工的标准和要求。

4.4.3 配重

要想使得合拢段结构部分的浇筑施工完全处于平衡状态，确保该结构内的高差达到规定标准，就要在两侧设置必要的配重结构，每侧配重为合拢段结构的荷载一半，一般是选择水箱、混凝土预制块等形式，在浇筑前要做好减载处理。

4.4.4 混凝土

合拢段在施工前做好混凝土的配合比控制，一般需要超出其他阶段一个强度等级。浇筑结束后，开始进行预应力钢束张拉作业，将临时支撑结构拆掉，然后可以完成整个合拢结构。一般需要减小水灰比参数，适当缩小变形，确保强度性能合格。需要注意的是，在混凝土施工的阶段中，为了能够提高合拢段混凝土的质量，在混凝土浇筑阶段施工人员需要做好压力以及混凝土浇筑量的控制和振捣控制，保证各方面的参数要求能够满足实际需要，从而提高整体桥梁结构的安全性以及稳定性。

4.5 线形控制

4.5.1 线形控制点设置

0#块施工时，顶部中心、腹板中心、翼缘板的各个部位都要设置测量点为基准点，梁端应在每个节段相应0#段的部位设置测量点位，并根据实际情况做出调节。

4.5.2 墩身变形观测

主墩结构的施工中，要设置必要的沉降观测点，定期检查主墩变形的状况，了解最不利变化的因素，避免两侧悬臂段由于荷载差异而产生的事故问题。

5 质量控制措施

连续梁支座安装工作开始前，应该全面检查各个结构的变化、安装方向、孔深等，需要符合设计标准要求，保证预留孔达到洁净度的要求。垫石顶部凿毛处理，全面冲洗掉杂物，支座灌浆达到技术标准，不会有下部脱空的问题。墩顶0#块模板在安装结束后，及时进行预压处理，以设计荷载的120%进行预压，分级进行预压作业，并且做好高程检测，一旦发现过大的变形，立即停止加载，分析原因，且采取措施处理。墩顶0#块钢筋以及孔道的数量较多，施工开始前要做好全面地检测工作，合理做好规划管理，预留孔道位置，不会切割钢筋。墩顶0#块高度是较高的，在模板浇筑时应该重视各个结构的设置，达到规定高度才能封闭该结构。如果浇筑的高度较高，则应该设置串筒的结构，避免混凝土的下落高度超出标准要求而产生离析问题。灌注混凝土阶段，施工人员应保证各个方向均匀灌注施工，然后是振捣作业，均匀振捣处理，尤其是钢筋、管道分布密集的位置，不会有密实度不足、孔洞等问题，一般可以使用小型振捣棒进行振捣施工，达到建筑工程的合格标准。