悬臂法施工预应力混凝土连续梁预埋件及预埋孔位设置及运用技术探讨

2021-12-29姚健东中铁二十四局集团上海铁建工程有限公司上海200040

建筑科技 2021年3期

关键词：号块侧模吊杆

姚健东（中铁二十四局集团上海铁建工程有限公司，上海 200040）

1 挂篮悬臂段预埋设置

挂篮作为预应力连续梁悬臂法施工最为关键的设备，通过预埋来满足挂篮悬挂要求及与梁体的有效连接。挂篮预埋孔位的布置需满足以下几点要求。

（1）满足挂篮吊杆的通过要求。

（2）满足挂篮的锚固、走行要求。

（3）不与梁体尤其是预应力管道产生冲突。

若要合理布置挂篮预埋，首先要明确挂篮的结构及受力，与预埋孔位关系最为密切的为挂篮的悬吊、锚固、走行系统。以连镇铁路一座悬臂法施工预应力连续梁为例，说明如何进行悬臂段挂篮预埋的布置。

1.1 梁体概况

该连续梁横断面为单箱单室，梁面宽 12.2 m，底板宽 6.4 m。1 号节段断面尺寸如图 1 所示。由于本文主要讨论预埋，所以挂篮设计相关内容及梁体情况仅对有关内容进行概述。

图1 1 号节段断面图

1.2 挂篮设计

根据连续梁特性，对于挂篮预埋有影响的主要数据描述如下：后横梁与后锚梁的间距 3.7 m，后横梁距梁段前端 0.5 m，滑梁紧固吊杆与吊挂滚轮间距 0.44 m，横桥向各吊杆间距等。

1.3 预埋布置

挂篮设计好后，进行预埋布置。想要合理布置预埋，实际主要应弄清挂篮的两个状态下预埋所需，一为挂篮锚固状态所需，二为挂篮走行状态所需。该座连续梁施工n号悬臂段所需预埋设置如图 2 所示（非为该节段所需的预埋未画出），空心圆为锚固状态所需预埋，实心圆为走行状态所需预埋。

图2 n 号节段施工所需挂篮预埋

（1）挂篮的锚固状态。该状态下，进行节段的钢筋、模板、混凝土、预应力作业。此时挂篮主桁后端压锚需紧固，底横梁及内外滑梁需紧固。由此需预埋孔位的部位如下。①后底横梁所有的紧固吊杆。② 侧模外滑梁后紧固吊杆。③内顶模板滑梁后紧固吊杆。④ 主桁后锚吊杆。

（2）挂篮的走行状态。该状态下，底模、外侧模及内顶模脱离已成型梁段。底篮前端通过前横梁各吊杆吊挂，后底横梁仅依靠左右两外侧各一根吊杆悬挂于后上横梁，底篮通过横梁跟随主桁架同步前移，故底篮无须预埋孔。外侧模、内顶模板承于内外滑梁之上，滑梁前端吊杆吊挂于前横梁，后端锚固于已成型梁段需拆除，此时需要用吊挂滚轮吊挂住滑梁，使得滑梁在顺桥向可以前移。主桁架后锚在挂篮走行时需拆除。本挂篮增设了压锚小车及其导梁，在走行时平衡挂篮的倾覆力矩。另外，为了走行时轨道的稳定，需将轨道固定于梁面。由此，需预埋孔位的部位如下。① 侧模外滑梁滚动吊架的吊杆。② 内顶模板滑梁滚动吊架的吊杆。③ 压锚小车压杆。④ 轨道拉杆（利用连续梁自身竖向预应力筋）。

以上为连续梁挂篮在悬臂段施工预埋的设置方法，每个节段只需要将预埋孔位按节段长度前推即可。合龙段若需要借助挂篮进行施工，则需额外布置预埋。

2 巧妙设置预埋解决问题实例

除了以上常规的挂篮预埋用于解决挂篮锚固及走行问题之外，在一些情况下，可以通过设置预埋来解决某些特需问题。下文就对连续梁在施工过程中所遇到的利用预埋解决问题的实例进行讨论。

2.1 利用预埋处理 0 号现浇块及 1 号悬臂段衔接问题

一般连续梁 0 号块采用支架或托架现浇，模板采用胶合板，拆模后，外表面不可避免出现模板拼缝、垂直角度不精确等问题，翼缘板与腹板交接处的圆弧倒角，采用胶合板＋圆弧铁皮所施工的外表面就更难保证与设计相一致。挂篮的模板均是大块定型钢模板，工厂化所加工的模板精准度十分高。这使得在 1 号块拼装挂篮侧模时，模板后端很难与已施工完毕的 0 号块梁体侧面贴合。

解决该问题的方法并不困难，可以利用挂篮钢侧模来当作 0 号块凸形加台之外的侧模。由于采用的是挂篮的侧模，故在 1 号块拼装挂篮时，侧模板可以非常完美地与 0 号块已施工完毕梁段进行贴合，避免了错台的产生，同时还减少了胶合板的投入。

问题顺利解决，但大块钢侧模在 0 号块施工完毕后需要拆除，而在 1 号块拼装挂篮时又要安装。一拆一装费时费工，达到的效果从空间上来说仅是侧模向前移动了短短数米。连镇铁路连续梁施工时，在 0 号块上设置了一个的预埋孔，使得钢侧模无须拆除后重新安装，直接从 0 号块移动到1 号块挂篮之上。

在 0 号块顺桥向中心线偏 50 cm 处、横桥向外滑梁对应梁体处设置一预埋孔。0 号块施工完毕后，钢侧模不拆除，直接进行 1 号块挂篮拼装，将外导梁穿入侧模腹口，外导梁前端悬吊于前上横梁，后端利用吊杆穿过前述设置的预埋孔悬挂于 0 号块梁面。外导梁固定完毕后，将支撑钢侧模的支架拆除，钢侧模落于外导梁之上，再利用拉链葫芦等工具将钢侧模水平拉拽迁移至 1 号块相应位置。此种方法仅在 0 号块上增设了几个预埋孔，省去一次安拆挂篮侧模的工序，既减短了工期，同时也减少了投入。

2.2 利用预埋解决锚后、凸台振捣不实的问题

连续梁各悬臂段在腹板处设置了预应力锚固端，腹板处预应力束的锚后在设计时都是设置了数层钢筋网片，以提高锚后刚度，防止锚垫板后方混凝土变形。0 号块凸形加台处，在设计时亦是考虑设置多层钢筋网片，以提高抵抗应力集中的能力。但密集的钢筋，使得在进行节段浇筑时，混凝土的流动受到了极大的阻碍。尤其是在同腹板锚块下方、0 号块凸形加台处，此种位置振捣泵垂直上下无法触及的地方，非常容易形成空洞，影响外形美观及梁体安全。

在模板上预留孔洞，即模板“开窗”是解决此类问题非常有效的方法。模板开窗示意图如图 3 所示。由图 3 可知，在该类位置的正上方或侧面的模板上留出 10 cm × 10 cm的方形孔洞，在浇筑该孔洞以下部位混凝土时，使用小型插入式振捣泵从该孔洞进入梁体对混凝土进行振捣，且可从该孔洞以肉眼直接观察混凝土密实情况。当混凝土高度接近预留孔洞时，使用预先准备好的胶合板及短方木，嵌入孔洞，将孔洞封死。

图3 模板开窗示意图

采用此种方法，轻松解决了连续梁一些特殊部位的振捣问题，极大地降低了连续梁混凝土浇筑空洞问题产生的可能。

2.3 利用预埋解决倒齿块问题

一些连续梁内部设计有倒齿块，即设置在顶板之上的齿块，这一类的齿块在施工时需对内顶板进行改造。由于倒齿块大幅增加了顶板局部的重量，若将该部分荷载依旧通过内顶模板下的分布梁传递至内导梁上，则会大幅增加内顶模板的用钢量，并不经济。因此，倒齿块一般辅助支架法进行施工，或整个节段内顶模板均采用支架法进行施工。

采用支架法进行施工时，支架需落在节段的底板之上。由于底板亦未进行混凝土浇筑，所以支架钢管的“落地”便需精心处理。在施工过程中，便是通过预埋解决此问题。支撑示意图如图 4 所示，便是钢管支架的预埋“落地”。在底板的两层钢筋之间加焊 1 根钢筋当作立杆，在立杆钢筋正下方垫混凝土垫块，立杆钢筋上方焊接 2 根水平短钢筋作为钢管的横撑，再加焊斜筋加固。该方法能有效避免底板钢筋受支架影响变形，进而导致倒齿块支架下沉。

图4 支撑示意图

倒齿块不仅在模板施工时存在难度，在张拉工序时亦存在一定的困难。由于齿块处于顶板之上，且此类预应力束均是在合龙后再进行张拉的，此时没有如同腹板束张拉时一样的临空面，所以千斤顶起吊安装困难。倒齿块预埋吊孔示意如图 5 所示。

图5 倒齿块预埋吊孔示意图

此类问题亦是能够通过预埋轻松解决。在倒齿块张拉面的前端约 40 cm 的顶板处设置垂直方向预埋孔，通过该孔下放钢丝绳，在梁面之上布置卷扬机。在倒齿块相关预应力束张拉时，卷扬机带动钢丝绳通过预埋孔将张拉油顶吊起安装。油泵管亦可通过该孔穿过，将油泵留在梁面上，方便移动。

2.4 利用预埋借用挂篮合龙

合龙段利用挂篮进行施工，也需通过预留孔实现。与悬臂段预留不同的是，合龙段的预埋需考虑前横梁之上的吊杆。挂篮在走至合龙段位置时，由于前方节段已经施工完毕，梁体宽度内的前横梁吊杆无法通过。挂篮向前走行时，需将前上横梁在梁宽内所悬吊的吊杆全部拆除，前底横梁依靠最外侧 2 根吊杆悬吊。待到达对面预留的位置，使用吊杆将前底横梁前端固定在对面的节段之上。合龙段预埋示意如图 6 所示。