公路桥梁悬臂挂篮施工技术的应用分析

2022-06-21王祥军

交通科技与管理 2022年12期

摘要悬臂浇筑技术在桥梁工程建设中应用较为广泛，和常规满堂支架施工方式相比，具有施工空间要求小、工程造价低、操作方便、效率高等优势。实际工程施工中根据施工工艺之间的差异，又将悬臂浇筑技术划分为悬臂浇筑法及悬臂拼接法两种不同的形式，而悬臂浇筑法主要通过挂篮完成施工，以0#块为中心，从两边开始同步对称浇筑混凝土，并逐步完成合拢;其中混凝土浇筑、预应力张拉等重要施工工序均需通过挂篮施工完成。为科学全面地对悬臂挂篮施工技术进行应用分析，文章结合某新建桥梁的工程实践，全方位探究了悬臂浇筑施工工艺及关键施工环节控制措施，以期能为后续类似工程施工提供参考。

关键词路桥工程;悬臂挂篮;施工技术

中图分类号 U445.4 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）12-0147-03

收稿日期：2022-05-26

作者简介：王祥军（1982—），男，本科，助理工程师，从事公路桥梁隧道施工工作。

0 引言

悬臂挂篮施工具有高效、便捷、灵活的独特优势，在实际施工中不需要其他施工机械的辅助，可独立完成施工任务。同时对现场施工条件要求较低，能有效保证施工的安全性和可靠性，在桥梁工程的预应力连续梁浇筑施工中得到了大规模使用[1-2]。为更加科学有效地提升悬臂挂篮施工的实用性和安全性，须结合工程实际情况制定科学严密的施工技术方案。同时，相关施工技术人员要对挂篮施工的实际操作流程和关键技术环节进行全方位了解，并严格按照施工方案的施工程序和技术控制要点科学执行，以保证悬臂挂篮施工的质量和安全，推动我国路桥事业的进步与发展。

1 工程概况

南拒马河特大桥位于荣乌高速公路新线京台高速至京港澳高速段，全长2 907 m。全桥孔跨布置为[16×30+12×40+56×30+ （45+80+45） +3×30] m;上部结构采用预应力混凝土（后张）小箱梁，先简支后连续，跨南拒马河：下部结构桥台采用肋板台，桥墩采用圆柱/方柱墩，墩台采用桩基础。

主梁采用预应力混凝土结构，采用变高度单箱双室箱型断面。主梁顶板宽24.28 m，悬臂长4.14 m，跨中梁高2.5 m，根部梁高5 m，梁底曲线按2次抛物线变化。中跨直线段长2 m，边跨直线段长584 m，顶板板厚

0.32 m，底板板厚由跨中的0.3 m变至塔根部0.65 m，腹板厚由0.7 m变化至0.55 m，悬臂翼板端部厚为0.25 m，根部板厚0.67 m。横坡设置：底板水平，单幅顶板设2%横坡，主梁采用三向预应力体系，主梁纵向采用As15.2 mm钢绞线和A16无粘结预应力钢棒。

2 悬臂挂篮施工线型控制原理

近年来，随着我国路桥施工技术的不断优化和提升，悬臂施工技术及操作程序也得到了科学改进，但由于挂篮施工具有较高的精度要求，为确保施工的科学性和高效性，必须对现场施工条件进行严格把控，特别要尤为重视悬臂施工的线形控制[3-4]。该文针对线形控制的具体内容实施如下阐述：

线形控制在桥梁工程施工控制中是极为重要的控制环节，采用计算机模拟技术对不同截面挠度变化情况进行模拟，并结合模拟得到的相关数据对整座桥梁实施预拱度设计，进而为施工中各阶段的悬臂浇筑施工提供标高参考。结合部分实际工程施工案例能够发现，决定桥梁挠度产生变化的具体因素包括下列几个方面：①悬臂浇筑部位自身重力荷载;②悬臂浇筑部位及挂篮承受的外部荷载作用;③预应力张拉施工导致的应力作用;④浇筑合拢施工中端头锚固所承受的荷载作用;⑤混凝土自身收缩变形及预应力亏损造成的收缩变形;⑥外界环境及偶然荷载作用;⑦桥墩不均匀沉降造成的变形;⑧浇筑过程中造成的偏心荷载影响。由于上述诸多因素的共同影响，桥梁结构整体稳定性始终处在变动状态，为有效确保悬臂浇筑部位能够实现科学、高效合拢，在对预拱度实施设计时，须全面结合上述情况，并根据现场实际施工状况进行合理调整。

3 桥梁悬臂挂篮施工工艺

3.1 悬臂浇筑施工

悬臂浇筑利用挂篮以0#块为中心，从纵向两端开始对称浇筑混凝土，逐步向合拢段靠近，为确保施工过程的安全性和可靠性，浇筑时两端同步进行，以避免因两边受力不均造成倾倒事故。当上段混凝土强度等级满足规范要求后，方可平移挂篮准备下段混凝土浇筑;单节浇筑长度要严格根据混凝土比重、挂篮重量、配重设置状况、施工荷载分布状况等各个方面进行综合确定。通常状况下，单节混凝土浇筑长度以3～4 m为宜。为保证挂篮起步的受力要求，在进行第一节混凝土浇筑时必须采用托架進行合理支撑[5]。

3.2 托架设置

挂篮托架安装要严格按照施工环境、墩台高度、承台构造等各方面因素共同确定[6]。

（1）托架采用预埋牛腿和万能杆件搭设，实际尺寸严格按照纵向悬臂浇筑施工断面长度确定。横向尺寸要超出箱梁底板宽度2～5 m，超出部分用来安装腹板模板和安全通道。

（2）现阶段，在桥梁工程悬臂浇筑施工中，使用范围最广的托架形式主要有斜拉式和斜撑式两类，为降低混凝土重力荷载对托架造成的影响，通常在实际施工中通过千斤顶配合托架支撑，进而全面提升支撑的安全性和可靠性。

3.3 挂篮拼装

采用托架辅助挂篮完成第一段混凝土浇筑，当挂篮起步尺寸符合规范及设计要求后，及时将托架组装在挂篮上。连续施工直至尺寸达到独立施工的标准时，对挂篮实施拆分，将其分成两个相对独立的部分，继续下阶段悬臂施工。

（1）悬臂浇筑挂篮主体结构主要包含：主桁、吊装系统、平衡配重、锚固、走行机构、预应力张拉操作平台和底模。

（2）结合挂篮防倾斜设计的基本原理，可将其划分成全压式、全锚固式、半压半锚固式三种不同形式，实际拼装示意图如图1所示。

3.4 悬臂浇筑施工流程

桥梁工程施工中，为确保悬臂浇筑施工质量，在进行单节段混凝土浇筑时必须确保浇筑的连续性，严禁浇筑过程中随意停止，避免浇筑过程等待时间过长[7]。

（1）悬臂浇筑施工的具体操作流程：移动挂篮→安装混凝土模板→钢筋绑扎→预埋预应力筋管道→混凝土浇筑→混凝土养护→张拉预应力筋→注浆封锚。

（2）悬臂浇筑施工效率的高低和桥梁跨度、外部自然条件影响以及施工人员操作的规范程度等因素密切相关，实际施工操作流程如图2所示。

4 悬臂浇筑施工挠度控制

4.1 预拱度设置

为确保桥梁线形达到设计标准，要运用计算机模拟技术对实际施工情况进行模拟，进而准确计算出桥梁的预拱度，实际施工过程中严格按照计算结果组织施工。

（1）该桥梁工程预拱度设计主要包含两个阶段，即：前期施工阶段预拱度设计和后期通车阶段预拱度设计，前者主要针对整个施工过程，其預拱度为悬臂浇筑阶段内安装模板位置的总挠度。

（2）后期通车阶段的预拱度设计在前期施工阶段预拱度基础上，增加了二期恒定荷载以及行车荷载的联合作用;在进行实际施工时，要根据现场实际测量的相关参数对桥梁施工技术指标进行合理调整。

4.2 结构预拱度测量

为准确了解桥梁施工时具体的挠度变化情况，并确保数据的精确程度，在实际施工时选择箱梁底板来对标高实施控制。

（1）各节段挠度监测点布置应科学、合理，应由箱梁底板位置自下而上通过腹板直接达到桥面;严格按照箱梁底板待浇筑部位前端位置处的观测点的监测数据来确定挂篮安装的高程。

（2）待节段混凝土完全施工完成后，要及时对箱梁顶部预埋钢筋和箱梁底板进行标高测量，通过测量数据，对箱梁顶板和底板标高之间的关系进行分析。

4.3 线形测量

4.3.1 挠度测量

合理设置各节段挠度监测点，并有效利用水准仪准确测量挠度值[8]。

（1）正在施工的箱梁节段，要在箱梁顶板拼缝100 mm区域范围内依次布设3个高程观测点，并在与之相对的观测点部位分别埋设定位钢筋。将钢筋的底端牢固焊接在箱梁内部钢筋骨架上，上端采用磨光机进行打磨光滑，并确保安装高度超出混凝土完成面15～25 m。最后，还要在钢筋顶部位置涂刷色彩鲜艳的涂料，以增加醒目程度。

（2）通过科学手段建立监测控制网，并及时进行复测，利用全站仪、水准仪等测量仪器将高程控制点设置在箱梁顶面，并采用涂料进行标记。

4.3.2 测量主梁轴线偏移

利用钢卷尺将主梁节点前部位置中心线准确量测出来，并采用合适的标记方式进行科学标记，通过笛卡尔坐标系，分别算出各个节段端部位置的轴线偏移量[9]。

将测量仪器稳定安放在桥墩上部梁节点顶板的平面上，待仪器安放并设置完成后，在符合通视要求的前提下，对各个混凝土节点位置标记点的坐标进行精确测定，然后结合实际测得的坐标数据，准确计算出各个节点位置轴线的偏移量。

4.3.3 测量桥墩顶部沉降

采用测量仪器在桥梁一端相对距离较远处的两个桥墩上方设置沉降观测点，以实时监测桥墩的实际沉降状况。

在桥墩顶面中间部位设置永久性沉降观测点，并通过全站仪坐标测量功能测出该沉降观测点的实际坐标值，然后通过坐标值计算出该点处的标高。最后算出测得的最终值与初始值之差便是桥墩沉降量。

4.3.4 测量应力

选用钢弦氏应力传感器对截面应力实施测量，具体操作时可根据钢弦振动频率，进一步推定出控制截面的混凝土应变量，结合胡克定律，通过实际运算得出控制截面的应力值。

5 项目质量精细化控制

工程项目施工精细化管理的具体操作，主要包括质检工程师巡检和旁站监管：

质检工程师现场巡检：