公路桥梁悬臂梁挂篮施工技术及控制措施研究

缪和品

（贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州贵阳 550001）

0 引言

挂篮施工也称为悬臂浇筑施工，将挂篮悬挂锚固在已经施工完成的梁段上，为下一节段施工作业提供平台。挂篮施工是连续梁施工工艺的重要技术，能克服不利自然条件的限制，尤其适用于大跨径桥梁工程[1]。近年来，我国桥梁工程项目数量增多，将挂篮工艺用于悬臂梁施工中，虽然具有诸多优势，但挂篮本身构造复杂，对施工技术的要求高，必须严格把握施工技术要点，并采取科学可行的控制措施，才能充分发挥出挂篮施工的技术优势。以下结合五道河大桥工程，对桥梁悬臂梁挂篮施工技术的应用进行探讨。

1 工程概况

五道河大桥悬臂梁工程位于贵州省江口至都格高速公路瓮安至开阳段第WKTJ-1合同段。桥梁按路线整幅设计，孔跨布置：桥梁左幅及右幅（7×40）m+（81+150+81）m刚构连续梁+（4×40）m先简支后结构连续T梁，桥梁起点桩号为K3+480，终点桩号为K4+246，中心桩号为K3+924，长度共计752m。主桥上部采用预应力混凝土连续刚构，刚构主墩采用空心墩，过渡墩采用空心薄壁墩，基础采用钻（挖）孔灌注群桩基础；引桥上部采用预应力混凝土先简支后结构连续T 梁（预制），墩采用空心薄壁墩及双柱式圆形墩，基础采用钻（挖）孔灌注群桩基础；0号台采用重力式桥台，下设桩基础；14号台采用重力式桥台，下设扩大基础。

2 挂篮的组成结构和设计原则

2.1 挂篮的组成结构

常见的挂篮形式，分为三角形、菱形、弓弦式、平衡桁架式。不论哪一种形式的挂篮，均由以下结构组成：①行走系统。是挂篮行走的动力所在，主要分为液压式、机械式两种。②锚固系统。作用是维持挂篮平衡，主要包括锚杆、压轮、连接件、升降千斤顶等部件。③主结构系统。是挂篮悬浇的承重结构，承担底篮和后锚固传递的荷载。④悬吊系统。是挂篮行走时悬挂底篮的承重构件，也能在浇筑混凝土时传递底篮的荷载。⑤底篮系统。用来承受悬浇梁段的重力荷载以及模板等其他附加荷载。⑥模板系统。包括底模、内模、外模、端模等。

2.2 挂篮的设计原则

挂篮本身的结构和性能，直接影响悬浇梁段的施工质量，挂篮设计时应满足以下原则：一是减轻挂篮的自重，降低荷载；二是缩短挂篮的施工周期，提高使用效率；三是改善作业环境和施工条件，提高施工灵活性；四是锚固可靠、行走方便，便于现场管理和维修保养；五是变形小，能保证施工安全；六是满足参数要求，例如挂篮和梁段混凝土的质量比控制在0.3～0.7之间，最大变形量不大于20mm，行走时抗倾覆安全系数不小于2，自锚安全系数不小于2[2]。

3 桥梁悬臂梁挂篮施工技术要点

悬臂梁施工总体方案是：先对1#～17#悬臂梁段施工，采用三角挂篮悬臂对称浇筑；再对19#边跨施工，采用现浇工艺；最后18#合龙段施工。本次研究重点探讨三角挂篮悬臂施工技术。

3.1 挂篮安装

3.1.1 挂篮结构

该项目使用三角挂篮，主要组成部分有：①主桁系统。由箱梁腹板处的两组主桁架构成，横向连接，其间距为6m。②走行系统。由滑道和前后支腿构成。一段箱梁悬浇完成、张拉预应力筋后，挂篮即可前移。前支点采用组合滑船，后支点由锚固小车轮反扣在型钢轨道上，经手拉葫芦牵引、液压油缸顶推向前移动。③后锚固系统。由后锚梁、锚固筋、锚固部件构成，确保挂篮在走行或浇筑混凝土时保持稳定性。④吊挂系统。由两大部分组成：一是底模平台前、后吊挂系统，二是外模前、后吊挂系统。⑤底模平台及模板系统。平台是由底纵梁、前后下横梁组成，模板包括外模、内模、端模等。

3.1.2 挂篮安装程序

根据设计要求和规范标准，挂篮安装程序是：（1）拼装滑道，安装前、后支腿；（2）拼装主桁架和后锚固构件；（3）安装上横梁；（4）安装前后吊杆；（5）锚固主桁架，对横梁位置进行调整；（6）组装底模平台；（7）安装外模和内模；（8）挂篮试压；（9）复核模板的标高、尺度，并根据设计值精调；（10）绑扎钢筋、预留预应力孔、浇筑混凝土等后续施工。现场安装施工见图1。

图1 挂篮安装现场图片

3.2 挂篮预压

挂篮对称悬臂浇筑时，受到荷载作用，挂篮会产生弹性变形，再加上连接处有缝隙，承压后易变形，导致模板下沉、移位甚至梁段出现裂缝。对挂篮进行预压，就是为了消除非弹性变形，检验挂篮的超载能力和变形量，确保施工安全，保证箱梁的线形[3]。

3.2.1 预压区域

根据现场施工条件和实际情况，采用腹板预埋牛腿千斤顶反压法加载，共11 个测量控制点，其中8 个为吊杆底板处测量控制点，3 个为非吊杆底板处测量控制点。根据控制点标高记录绘制底模平台荷载变形曲线图，为挂篮施工预抬值提供参考数据。此阶段应注意：①复核预埋件的位置和标高，确保和设计图纸一致；②两个挂篮同步、对称进行试压；③检查测量工作要多部门协作配合，涉及施工班组、技术部、安质部等。

3.2.2 预压方法

挂篮预压采取腹板预埋反向牛腿，千斤顶对牛腿施加反力预压工艺。实际荷载传递过程是：千斤顶→纵梁→横向分配梁→纵向分配梁→前下横梁→前吊带系统→主桁→后锚固系统→节段钢筋混凝土。预压荷载加载和卸载要点：①预压荷载为挂篮承受的钢筋混凝土结构自重的1.1 倍。②加载分5 次进行，分别是预压荷载的20%、40%、60%、80%、100%。③纵向加载时，按照跨中→支点处的顺序对称布载；横向加载时，按照中心线→两侧的顺序对称布载。④一级加载完成，间隔12h监测支架沉降量，如果沉降值小于2mm，可进行下一级加载。⑤支架卸载时可均值卸载，每次卸载荷载的50%，分2次完成。

3.2.3 变形监测

挂篮预压后的变形监测，按照荷载分布情况，计算每个布点的加载荷载值；当加载达到施工荷载的110%，此时测量、记录数据，分析支架受力，间隔2h监测一次，12h 再监测一次。判断挂篮预压合格，只需满足以下两个条件的一点即可：监测点24h沉降量均值小于1mm，或72h 沉降量均值小于5mm[4]。当沉降量超标，及时查找原因并对挂篮进行处理，处理后再次预压，直至满足要求。

3.3 挂篮走行

挂篮走行主要分为移篮准备、受力转换、移动挂篮、恢复浇筑四个环节，各环节的技术要点如下：

3.3.1 移篮准备

将轨道向前移动，移动距离等于下一待浇段长度。在主桁两侧布置千斤顶移篮装置，用于挂篮前移；在主桁尾部两侧各安装一个手拉葫芦，用于挂篮行程控制。按要求安装轨道及轨道锚固装置，检查桥面及底板上的各预留孔位置是否正确，检查手拉葫芦和钢丝绳等部件是否完好。以上准备工作完成，即可进入下一环节。

3.3.2 受力转换

安装行走小车、底篮行走吊杆及内、外滑梁行走悬吊锚固总成。拆卸底篮总成及内外滑梁总成，将其固定在桥上的各吊杆上。所有模板与已浇筑完成的混凝土块段完全脱离，确保挂篮前移时不会与其他物体发生碰撞。拆卸后锚，注意留下两后锚起保护作用，并采取措施确保外侧模的平衡及稳定，在行走吊杆处设软保护装置，以确保移篮安全，完成受力转换。

3.3.3 移动挂篮

移篮前，先对设备和主要受力构件进行检查，例如吊带、吊杆等。然后在专人指挥下，按操作规程要求将挂篮移至指定位置。移动过程中，要求挂篮平移、匀速、同步，保证结构稳定。为了监测偏差，可使用吊垂球或经纬仪，确定偏差数值后，利用千斤顶予以纠正，并采取必要的安全保护措施[5]。

3.3.4 恢复浇筑

挂篮移动后，及时安装主桁后锚，安装底篮总成及内外滑梁总成，将总成固定于桥上的各个吊杆。调整模具至要求位置，松开行走小车、底篮行走吊带及内、外滑梁行走悬吊锚固总成。拆去移篮装置，对设备进行全面检查，及时解决发现的问题，即可恢复浇筑作业。当混凝土浇筑完成、预应力张拉完成后，进入下一个挂篮移动循环，直至所有梁段浇筑完成。

3.4 挂篮拆除

拆除挂篮时，遵循先搭后拆、后搭先拆、对称拆除的原则。拆除顺序是：拆除外模→拆除内模及内滑梁→拆除底模及平台→拆除吊篮→拆除前横梁及主构件→拆除轨道。拆除作业应由专人指挥，上方和下方不能同时作业；拆除后的构件使用塔吊运送至地面，分类堆放，下方有垫、上方有盖，确保构件性能，以便后续施工中重复利用。

3.5 合龙段施工

施工时只用一个挂篮，另一个拆除。施工技术要点如下：①箱梁合龙施工，按照先边跨、后中跨的顺序；边跨和中跨合龙段，利用挂篮将底模、侧模系统前移，配合精轧螺纹钢反吊在梁体上，然后挂篮后退再施工。②合龙前，卸去T梁上不必要的荷载，促使结构受力平衡；合龙施工选择一天中温度最低的时间段，以温差小的阴天为宜。实际施工中，多是在午夜合龙，凌晨浇筑混凝土。③在板跨合龙段，先解除边墩支座锁定，然后浇筑混凝土。④合龙段浇筑混凝土后，按照规范要求进行养生，并张拉预应力、进行锚固。⑤预应力张拉、压浆完成后，解除临时支撑的约束。

4 挂篮施工过程中的控制措施

4.1 安全管理

挂篮施工属于高空作业，本工程施工期间制定了施工安全防护方案，高空作业安全管理方案，设计了完善的应急预案。工作人员进场前，组织安全教育培训，进行安全技术交底，提高安全生产意识；施工前逐级进行安全技术交底，检查安全防护措施是否配备、是否正确使用；对现场的吊篮、电气设施、机械设备进行检查，确保符合施工要求才能使用。管理目标是：人员入场教育培训达100%，特种作业人员上岗持证率达100%，特种设备报检、检验办证率达100%，争创无事故工程。

4.2 质量管理

质量管理方面，成立质量管理组织机构，加强对职工进行有关质量要求的宣贯，严格执行岗位质量责任制和质量目标考核制度，坚持技术交底制度。针对混凝土、预应力、钢筋、模板等工程，分别制定质量控制计划，明确质量缺陷，提出预防措施。以梁板浇筑项目为例，监测控制标准要求见表1。另外，针对雨季等特殊时间点，出台针对性的施工计划。

表1 就地浇筑梁板实测项目的质量控制标准要求

4.3 生态文明管理

生态文明管理方面，重视工程对大气污染、水污染等情况进行分析，采取针对性的防范措施；加强施工周期的环境保护，做好水土保持，并在完工后按照业主和监理方的要求进行清理。加强环境保护及水土保持监督检查的力度，发现问题及时整改，将环境保护问题放在施工管理的第一位。

5 结语

综上所述，在悬臂梁桥梁工程中，挂篮方案是一种常用的施工技术，具有效率高、安全可靠、灵活性好等优点。本文结合工程案例，介绍了悬臂梁挂篮施工技术要点和施工控制措施，希望能为同类工程提供参考。在未来，随着新材料、新技术、新工艺的出现，挂篮技术具有良好的应用前景，可满足悬臂梁施工需求，提高工程的社会效益和经济效益。