高架桥挂篮悬浇施工技术及质量控制措施

刘旭川

（甘肃建投土木工程建设集团有限责任公司，甘肃 兰州 730050）

1 工程概况

古河州酒厂段高架桥，工程设计下部为双柱矩形墩、承台配群桩基础结构，上部为变截面预应力混凝土连续箱梁结构，起点桩号为K6+495.341，止点桩号为K7+677.8。其中，高架桥面为（60+100+60）m，缓和曲线为450m，半径为500m，两端引桥位于直线和大半径曲线上，主桥变截面预应力混凝土连续箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工。工程采用C40 钢筋混凝土，墩柱尺寸为3.0m×3.0m，中心间距8.2m。承台为矩形，尺寸为14.0m×12.6m×3.5m。

2 挂篮结构设计与验算

2.1 挂篮结构选择

一般来说，挂篮可分为悬臂式挂篮、三角形挂篮、菱形挂篮等，不同形式的优缺点见表1。

表1 挂篮结构形式比较表

此次高架桥工程根据实际需求选择挂篮的形式为菱形桁架式。该结构主要包括吊杆系统、锚固系统、主体桁架以及挂篮行走装置等。根据现场工程最大的混凝土的质量（256.3t）以及工程现有条件，选择挂篮的自重为99.5t。

另外，挂篮结构中最重要的部分是桁架，作为核心的承重结构，桁架需要满足工程施工的需求。在设计中，保证其承重主梁后端能够与桥梁形成锚杆，并且相关紧固件具有高性能、高强度。所以此次设计将挂篮结构在专业有限元软件Midas 中进行仿真模拟，分析挂篮结构的整体性能，并重点分析每个杆件的受力情况、挂篮运行稳定性以及混凝土浇筑过程中的倾覆问题。最后结果表明，挂篮各项结构参数能够满足工程的实际需求。

2.2 挂篮设计

挂篮主桁架为菱形架式结构，具体参数见表2。

表2 菱形架式结构参数表

此次工程挂篮结构由承重、行走、悬吊以及锚固等多个系统组成。每套系统还包含了三组主桁架结构，且位于箱梁腹板处，间距为7.3m。底模前下托梁吊杆采用6 根钢吊带，后下托梁直接锚固在底板和顶板上，其中顶板和底板分别设置6 根和4 根精轧螺纹钢，内、外模滑行梁吊杆均采用φ32 精轧螺纹钢。

2.3 验算结果

经过仿真模拟计算，并结合已有工程文献数据，挂篮在工作状态下的抗倾覆安全系数为1.53（k0），稍大于国家标准中规定的1.5，并且在空载运行工况下，其行走抗倾覆安全系数为1.6（ks），同样要比国家规范中的规定值1.5 要大。另外，挂篮在施工中会遇到各种不利因素，在最苛刻条件下，挂篮的各项性能均能满足工程的设计要求。所以，此次采用的挂篮结构以及形式能够保证正常施工，其结构强度、行走稳定性及使用刚度符合设计要求。

2.4 挂篮安装工艺流程

挂篮安装基本工艺流程如图1 所示。主要步骤如下：

图1 挂篮安装工艺流程图

第一步，首先对0#段轨道进行清理，保证干净无杂物，然后凿出接茬面并进一步测量放样。完成测量工作后，开始确定轨道位置并进行铺设工作。待铺设完成，采用精轧螺纹钢、连接器以及锚具将轨道与粗钢筋连接固定，最后在轨道上标注记录主桁前支座的位置。第二步，安装主桁架，并根据现场实际情况调整间距，然后安装自锚车轮组和中横联、后横联。第三步，按照标准要求，依次安装底篮、侧模、内模等工序。第四步，安装完成后，根据测量数据调整高程，具体监测内容和要求见表3。第五步，校准、加固，完成挂篮的安装。

表3 挂篮检查项目及误差要求

3 桥梁挂篮悬浇施工质量控制措施

3.1 起步梁（0#段）施工

起步梁（0段）施工最关键，是连续梁桥施工项目的第一步。该阶段主要是在梁墩上拼装挂篮，同时按照顺序开展悬浇施工。0段灌注施工是给挂篮一个安装的位置，在桥墩的上面，并且该段通常要求在桥墩的两侧设置一个托架或者现浇支架。0段施工要注意以下几个问题：其一，施工前需清理干净杂物，才能安装走行钢板；其二，施工过程要严格按照设计参数，不得随意改变；其三，施工场地必须满足挂篮后期施工需求。

3.2 初期准备和调试分析

0段施工完成后，挂篮安装场地准备就绪，开始挂篮的制作和调试。由于挂篮一般是在现场进行装配施工，为了保证后期施工安全，必须对挂篮施工的每个环节进行严格把控。首先，工程施工技术人员需要根据设计图纸和标准文件，在挂篮材料准备、制作安装中，对各种构件的偏差进行控制。比如，切割型钢偏差控制在1mm，板件切割偏差控制在2mm 等。另外，要采用刨铣加工方式制作螺栓孔，提高拉杆结构连接的固定性能。其次，施工中要选择平整的场地，要求施工人员对现场进行考察，不得随意选择。不仅如此，还要做好挂篮承载力试验、位移试验以及受力变形试验，保证挂篮安装能够满足使用要求。

3.3 合龙段施工控制措施

合龙段施工包含了边跨和中跨合龙段两个部分，施工中需要从以下几个方面进行控制：其一，做好合龙段施工的准备工作。清理干净与合龙段施工无关的杂物与材料。合龙段施工采用水箱配重，边浇筑混凝土边等量放出水箱中的水。另外，合龙段施工需要注意天气情况，尽量在气温稳定的阴天施工，也可以在当天气温最低的时段施工，并且要实时关注天气变化，做好施工调整。合龙段混凝土浇筑也要注意施工气温，避免混凝土开裂。因此，需要根据天气预报信息，采取加温、保温措施。其二，检查施工材料和器械，保证施工材料性能达标。施工前，检查施工器械以及辅助工具是否正常。其三，严格按照施工方案要求进行边跨合龙段平衡重设置，并完成钢筋、预应力管道安装以及劲性骨架安装工作。

3.4 混凝土浇筑施工

混凝土浇筑需要严格按照先浇筑底板，再浇筑腹板，最后浇筑顶板及翼板的顺序施工。混凝土浇筑过程需要控制好箱梁顶面标高，满足高架桥面的工程设计要求。其他结构混凝土施工除按照标准要求，还需要做到以下几点：其一，严控施工材料以及混凝土配合比，控制水灰比；其二，在搅拌混凝土过程中，要注意混凝土的分层问题，一旦出现分层，需要根据施工位置和条件，采取分层或者分块浇筑，保证工程的质量；其三，浇筑完成后，要观察记录混凝土的成型过程，做好检测工作，只有各项指标性能满足规定要求，才能使用；其四，对混凝土梁顶处理时，要保证抹平与压实，特别是在混凝土初凝之前做好拉毛工作，避免后期混凝土梁面出现裂缝。其五，还需要做好混凝土养护，待浇筑完成后，采用土工布覆盖，并且安排专人进行养护工作，定期喷洒适量水分，保持混凝土表面湿润。

此次浇筑工作投入使用8 辆混凝土罐车，浇筑工作采用2 辆48m 混凝土汽车泵，浇筑速度可以根据工程进度要求调整，最大浇筑速度为60m/h，能够在规定时间内完成浇筑工作。

3.5 挂篮施工中预应力张拉和后期施工

预应力张拉和后期施工需要满足以下几点要求：其一，钢绞线穿束施工要采用砂轮切割机，并且严格按照尺寸规定进行切割操作与编束处理，必须保证钢绞线的顺畅；其二，施工人员要对浇筑混凝土的强度进行检查分析，当强度满足设计或者国家标准后，才能进行张拉施工（施加预应力）；其三，孔道压浆和合龙施工操作过程需要保证合适的材料配比，并且搅拌均匀，做好后期施工养护与记录管理工作。

3.6 连续梁挂篮施工注意事项

3.6.1 挂篮移动控制

挂篮移动是施工中非常重要的操作，需要精确设定移动装置并且测试滑道的可用性能，避免后期施工出现安全问题。挂篮和梁箱之间的连接部位要充分贴合，提升主桁架的结构稳定性。施工必须按照锚固的顺序进行。在挂篮移动过程中，要实时观察主体结构的稳定性，存在异常时要及时处理。当风力超过6级时，要停止施工，避免出现安全事故。

3.6.2 高程控制措施

高架桥连续施工必须设置高程控制网以及高程控制点，否则将无法到达施工地点，实现准确施工。所以，在施工中，要对工程高程控制点参数进行核查，准确设定。为保证控制网的准确性，最好安装2 个及以上的高层控制点作为核算依据，以此得到施工点位。同时做好测量工作，根据数据结果调整挂篮的施工范围，以满足实际施工要求。另外，还要采用高精度测量仪器提升挂篮的使用性能，保证施工安全。

4 结论

城市交通发展离不开高架桥工程建设，高架桥承担着城市三成以上的交通需求。城市高架桥建设的工程质量是人们出行安全的基本保障。对实际工程进行研究分析，讨论了高架桥挂篮悬臂浇筑技术在施工中的应用。经仿真计算分析和实际工程应用得出以下结论：

其一，在高架桥施工中，挂篮悬臂浇筑技术能够发挥极大的优势，在符合设计标准和施工需求的前提下，保证工程质量。

其二，在高架桥施工中，要严格按照工程施工技术要求进行，特别是挂篮安装和混凝土浇筑工序要根据现场实际情况调整，仔细检查施工的所有环节，做好挂篮移动控制和高程控制，才能保证施工质量。