桥梁工程中菱形挂篮悬臂浇筑施工技术的应用

莫小荣

（吉安市公路勘察设计院，江西吉安 343000）

1 工程概况

某城市主干线跨线桥长度3 142m，主要采用预应力混凝土悬臂连续箱梁作为上部结构，主墩为φ2.2m钻孔桩圆端形桥墩，过渡墩为φ1.8m钻孔桩双桩柱式墩，钻孔灌注桩基础。箱梁采用单箱单室断面形式，支点梁和跨中梁高分别为4.5m和2.0m，箱梁顶和底宽13.5m和7.0m；顶板设计厚度25cm，腹板从中横梁到跨中厚度由40cm变为60cm，底板从根部到跨中厚度由60cm变为30cm；箱梁采用横向、纵向和竖向三向预应力，横纵向预应力筋为高强度低松弛钢绞线施加，竖向预应力筋为精轧螺纹钢。

2 菱形挂篮悬臂浇筑施工技术

2.1 0#段和1#段施工

桥墩上方0#段混凝土圬工量较大，且主要进行现场浇筑施工，0#段长3.5m，无法满足挂篮拼装施工要求，必须将0#段和1#（1′）段合并，为挂篮拼装施工提供场地和空间。将万能杆件拼装而成的支架安装在墩顶两侧，在桥墩最后两节段施工时预埋铁件并焊接节点板，完成万能杆件拼装。此后以预压的方式消除支架非弹性变形[1]，测量支架前端下挠度和结构强度，按设计标高值进行底板立模标高调整。桥墩墩顶施工支架见图1。

图1 桥墩墩顶施工支架示意图

2.2 挂篮拼装

将运输至施工现场的挂篮先在岸边施工平台进行试拼装，并检查和解决预制、运输、拼装等过程中发生的变形等问题，调整无误后结合起吊设备额定起重量进行挂篮拼装，并将拼装完成的菱形挂篮吊至主墩位置，通过浮吊进行起吊拼装。

拼装时首先通过墨线将0#段和1#（1′）段顶板桥梁中线弹出，并根据设计挂篮宽度弹出挂篮走行轨道中线。按照50cm间距铺设挂篮走行轨道及钢枕，在挂篮水平控制的过程中桥面横坡高差按照2%控制，轨道两侧高差应控制在7mm以内。水上浮吊吊装重量比实际重量小，在主构架吊装时对角线误差不得超出5mm，并主要通过后锚方式固定主构架和走行轨道。依次安装顶横梁、底模桁架、底横梁，并铺底模，先将1#（1′）段底模拆除，吊放后下横梁于托架后再插入4榀底模桁架，临时焊接底模里端和桥墩预埋件，上吊前横梁并将其与底模桁架前部充分固定。待全部底模桁架均补齐后连接底模桁架和后下横梁。依次安装底模、外侧模和外模吊耳、走行梁、内模架、吊耳和走行梁，并将外模移动至待浇筑梁段。

2.3 挂篮预压

完成挂篮安装后应在桥位进行静载预压试验，以进行挂篮结构强度、运行稳定性等的检验，并消除挂篮结构非弹性变形；针对主桁架变形及挂篮前端挠度等问题，检测受力与位移关系，并据此进行立模及标高调整。结合工程实际，采用千斤顶钢绞线张拉预压方案以减少加载工作量，并将钢绞线穿入预埋于承台顶的地锚，钢绞线上端再穿过前底横梁千斤顶并锚固。准备工作完成后借助4台油压千斤顶进行挂篮结构的分级加载预压，预压时各T形结构和2台挂篮同时进行，分级预压荷载分别为设计荷载的20%、40%、70%、90%和100%[2]，预压的各个阶段均应全面检查杆件是否存在焊缝开裂、结构形变等问题。

2.4 梁段混凝土悬臂浇筑施工

悬臂混凝土浇筑主要采用泵送的方式，混合料塌落度控制在14～18mm，且应根据施工温度及浇筑施工速度进行塌落度调整。浇筑梁段混凝土前全面检查底模标高、挂篮中线及横纵竖向预应力束、预埋件，各梁段立模标高应按照设计标高、预拱度及挂篮满载变形量之和确定，在计算和分析挠度受徐变的影响程度外，还应进行现场徐变试验，保证所采用的徐变系数满足工程要求。后浇筑梁段施工时必须适当调整已施工梁段实测结果，以保证悬臂浇筑结构线型均匀。

为减少接缝、节省时间，各梁段混凝土浇筑均应按照底板→腹板→顶板的次序一次灌注成型，且浇筑施工必须始于挂篮前端，以避免新旧混凝土结构间出现裂缝及挂篮结构出现微小沉降变形。

在浇筑各节段预应力管道混凝土前必须将硬塑料管衬垫插入波纹管，避免管道收缩瘪塌，并将短钢筋制成井字架后作为定位钢筋，按0.5～0.8m间距固定于箱梁钢筋网，以控制混凝土浇筑过程中波纹管发生上浮，并抵消部分管道预应力，保持梁体内预应力分布的合理性。

在浇筑腹板混凝土时，必须从顶板下料，通过卸料板覆盖进料口，延缓顶板混凝土初凝速度，在振捣底板、腹板连接处倒角混凝土时出现翻浆的可能性较大，必须加强振捣，直至翻浆现象消除。为便于浇筑和振捣施工，可在腹板、顶板处开设天窗，并按1.2～1.5m间距在腹板上安装漏斗，以对腹板实施分层振捣。

结束箱梁悬臂混凝土浇筑后，必须进行施工效果检查，并将轴线偏差、顶面高程差、合龙前两悬臂端相对高差及悬臂梁端高程实际值和设计值差等控制在允许范围内，具体见表1。

表1 跨线桥箱梁悬臂浇筑施工偏差控制要求

2.5 合龙施工

为保证悬臂浇筑连续梁施工稳定，应按照先边跨合龙、使其双悬臂结构转变为单悬臂结构后再跨中合龙，最终形成连续梁受力状态。该跨线桥合龙段长2.0m，应借助挂篮底模架和侧模架进行合龙施工；已经浇筑完成的梁段混凝土受到昼夜温差、水化热及早期收缩等的影响后会发生收缩徐变，进而影响施工荷载及结构体系转换，必须采取有效措施保证合龙施工质量。

2.5.1 临时锁定支撑

该跨线桥合龙时间安排在11月上旬，施工环境温度较低，结合设计要求及实际受力情况，采用内刚性支撑+张拉临时束的合龙临时支撑组合锁定方式，即将劲性型钢支撑骨架结构预埋在其10#段与直线段箱梁截面的四个角处；在施工过程中先定位锚固板预埋位置，再满焊槽钢和预埋锚板，最后与缀板焊接。在刚性支撑锁定的基础上还必须临时张拉结构预应力束（见图2），抵御环境温度较低所引起的结构收缩变形。

图2 内部型钢刚性支撑和临时束共同锁定结构

2.5.2 合龙施工要点

合龙施工最佳温度为15℃，合龙时间及合龙段锁定方式必须根据实际施工温度及梁温等确定，本桥梁合龙段施工安排在上午6:00进行，并应通过覆盖麻袋的方式加强保温养护，避免混凝土升温受压。合龙段浇筑施工所用混凝土应比梁体混凝土高出一个等级[3]，本桥梁合龙段施工使用早强微膨胀混凝土，加强配合比设计，并严格按设计要求张拉预应力筋，避免出现混凝土裂缝。

合龙段锁定应对称进行，即先焊接内刚性支撑端头和梁端部预埋铁件，再连接刚性支撑另一端头和梁体结构，并同时快速张拉预应力束。待锁定合龙段后快速释放侧面固定约束，使梁体能够沿支座自由收缩。考虑到合龙段施工过程中混凝土状态的稳定性，必须在浇筑施工前按照混凝土重量在悬臂端等位置进行配重，本桥梁主要采用在悬臂梁底预埋钢板并焊接悬挂水箱的方式进行施工。浇筑混凝土的同时，根据浇筑质量对称卸除水箱中的水，保证现浇段始终处于受力平衡状态。

合龙锁定型钢支撑采用的是2根25#槽钢对称焊接骨架，骨架在安装过程中混凝土无法进入，并形成对箱梁结构受力十分不利的空腔。为此，安装型钢支撑骨架前，应将其结构内部空腔填满同标号混凝土，并确保混凝土的密度。

3 结语

综上所述，菱形挂篮具有结构自重轻，预拼装、运输、移动及拆卸便捷等优势，可加快施工进度并节省资金，菱形挂篮内外模均通过纵向滑梁吊装在桥面，便于纵向走行，且可用于加固施工，具备多种用途；同时，菱形挂篮还具有结构简洁、受力明确等优势，加载后实际弹性变形与理论值非常接近，其试验加载程序也可大幅简化；菱形挂篮吊点主要位于梁面以上，预留给施工人员的操作空间较大。但工程应用结果也表明，菱形挂篮外侧模厚度较薄，加固施工过程中内外模之间所设置的拉杆数量较多，影响桥梁外观，应通过增大外侧模桁架刚度以控制拉杆数量；菱形挂篮横向纠偏效果不良，可以考虑将液压式横移设备增设在前吊带处，以增强挂篮横向纠偏力度。