桥梁施工中挂篮悬浇施工应用技术研究

2022-12-21万加根

运输经理世界 2022年23期

关键词：合龙压浆挂篮

万加根

（江西省公路桥梁工程有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

如今，桥梁在公路工程中的占比越来越高，挂篮悬臂浇筑凭借施工简单、速度快、安全性好和适用性强等优势逐渐得到广泛应用。作为一项复杂的施工工序，为了保证挂篮悬臂浇筑的施工质量，有必要结合工程的实际情况，对具体的应用技术进行深入分析与探讨。

1 工程概况

某连续梁桥起点桩号为CJDK36+037.230，终点桩号为CJDK36+328.130，跨径布置为80.6m+128m+80.6m，总长约291.1m。箱梁的顶、底部宽度分别为12.0m 和7.0m，整桥共有59 个梁段。其中，0#块的长度为18m，合龙段的长度为2m，除边跨直线段的长度为16.45m 以外，其他一般梁段的长度都在2.0～3.5m范围内。以下结合该连续桥梁的实际情况，对其挂篮悬臂浇筑施工进行深入分析。

2 施工工艺流程

该桥梁悬臂浇筑施工需按照以下工艺流程：施工准备工作—搭设墩身旁托架与支架—0#块施工—挂篮设计与安装—梁段悬臂浇筑与边跨现浇—边跨合龙施工—中跨合龙施工—体系转换。在实际施工中，0#块施工与挂篮悬臂浇筑是两个十分重要的环节。0#块施工需按照以下工艺流程进行：施工准备—施工方案审批—支架设计与安装—支架预加载—底模与侧模安装—钢筋与钢绞线加工—底板与腹板钢筋安装—波纹管安装—内模安装—顶板钢筋安装—混凝土浇筑—混凝土养护—穿预应力钢绞线—张拉设备标定—预应力张拉—预应力孔道压浆—封锚—拆模。挂篮悬臂浇筑按照以下工艺流程：施工准备—挂篮设计与安装—挂篮预加载—安装模板—底板与腹板钢筋安装—波纹管安装—内模安装—顶板钢筋安装—混凝土浇筑—混凝土养护—穿预应力钢绞线—预应力张拉—预应力孔道压浆与封锚—桥面接长—挂篮前移—锚固—循环向前浇筑下一梁段[1]。

3 施工工艺方法

3.1 支架搭设和预压

按照以上施工工艺流程，0#块浇筑施工前应先搭设稳固的支架。采用纵梁支撑模板自身的重量以及各类施工荷载，并采用横梁为纵梁提供可靠的支撑。纵梁所受的所有荷载均在横梁的作用下传递至立杆，使承台承受上部的所有荷载。在承台中，需预设精轧螺纹钢筋，用于0#块的预压，并在钢管柱下设置钢板与普通精轧螺纹钢筋。最后，在墩柱埋设精轧螺纹钢筋孔道[2]。将支架搭设并预压完成后，方可开始后续挂篮施工，可靠的支架能为后续作业提供良好的支撑平台。

3.2 挂篮制安

挂篮在悬臂浇筑施工中是主要的结构部分，挂篮制安能否达到要求决定了施工质量与安全。该桥梁采用的是三角形挂篮，主要由以下部分构成：主桁架、模板部分、悬吊部分、锚固部分与走行部分。主桁架系统包括三角形主桁架与横向联结系，是挂篮整体的主要受力部分。桁架前节点之间的距离为4.0m，后节点之间的距离为4.5m，桁架中心之间的距离为6.36m。外挑架与水平杆均采用槽钢通过焊接而成，桁架的横向联结系安装在竖杆上，使桁架横向始终保持稳定。底模板为大块钢模，纵梁为槽钢与工字钢，横梁为H 型钢，前、后两个横梁的中心点之间的距离为4.7m，横、纵梁之间采用螺栓相连。由于受到纵向力筋的干扰和限制，中、边跨需分别配置底模平台。梁体外侧模板的长度为3.8m，内模结构为抽屉式，借助手拉葫芦完成整体滑移。悬吊部分主要用于对内外侧模和底模进行悬吊。为防止吊杆受到弯曲次应力的作用而发生变形，需要对走行梁与其前吊点进行销接。三角形挂篮具有以下技术特点：整体结构相对简单，受力清晰，自重轻但刚度大，安装和施工都比较方便。外模为大块钢模，能有效保证整个箱梁的外观质量，通过千斤顶牵引实现走行，能良好地保证平稳性与安全性。挂篮安装需要在0#块预应力施工结束后进行，先将滑移轨道安装到位，在竖向预应力筋的作用下使滑轨达到锚固，再吊装主桁架使其与滑轨锚固，在左右两侧分别使用型钢进行支撑，适当调整桁架之间的距离，为前模梁的吊装创造便利条件，然后安装吊带与横梁，铺设底模纵梁及横梁底模板。0#块施工完成后，借助挂篮的外模进行解体，并吊运至下一段梁体的底模外侧，将其支撑牢固后，安装外侧模板吊梁与吊杆悬吊外模。在安装过程中，挂篮必须对称拼装，将误差控制在5t 之内。将所有构件安装到位后，做好挂篮检查与调试，尤其是外模板位置必须进行严格复核，一旦发现问题必须立即处理。经检查确认挂篮的各部件都能满足设计要求后，方可投入使用[3]。

3.3 模板安装

模板包括三个组成部分，分别为面板、横纵肋与支架，用于承受浇筑部分的重量与施加的侧压力，以及施工和自然荷载。模板除了控制梁体结构尺寸的精度与浇筑的施工质量外，还会影响到施工安全，因此必须引起作业人员的高度重视。该工程模板主要使用定型钢模，施工需严格按照以下工艺流程：支架拼装与底模安装—外侧模吊装与钢筋网片搭设—竖向力筋与管道安装—纵向管道安装—内侧模安装—顶板钢筋绑扎—预留顶板横纵管道安装—搭设浇筑用临时操作平台—混凝土浇筑施工与养护—拆模—穿预应力钢绞线—预应力施工—压浆—封锚[4]。

3.4 钢筋绑扎与孔道布置

该工程施工所用的预应力筋都在指定的制作场中加工制作，借助细钢丝绑扎完成后做好编号，再由人工将其运输到现场准备安装。安装之前，应严格按照设计要求放样，将误差控制在允许范围内。在管道预埋的过程中，要注意保持进出浆口畅通。钢筋焊接时，为避免温度剧烈变化导致钢筋翘曲变形，或在焊缝中产生明显的收缩应力，必须采取合理可行的焊接方法。采用双面焊缝能使变形保持均匀和对称，如果只能采用单面焊缝，则需要在和骨架平面成90°的方向上预留一定拱度[5]。施焊应按照先点焊再跳焊的原则进行，同时在跳焊时进行分段和分层。一般从骨架中心开始向两端按照对称原则错开焊接，先焊接上部再焊接下部，但所有焊缝都要做到一次性焊接完成。若在同一部位存在多层钢筋需要焊接，则焊缝之间要相互错开。若多层钢筋的直径存在显著差异，则应先对直径相同的进行焊接，再焊接其他钢筋。在安装钢筋的过程中，应确保安装位置准确无误，并在钢筋下部垫设混凝土块，同时对埋设于垫块内部的铁丝和钢筋实施绑扎，确保模板和钢筋间有厚度符合要求的保护层。另外，钢筋和模板侧面、相同水平高度范围内两条相邻的钢筋，以及上下层钢筋之间都要绑扎一根短钢筋，用于保证保护层的厚度[6]。

3.5 混凝土浇筑和养护

该工程混凝土浇筑采用分层的方法一次性完成，为切实保证浇筑质量，需要注意以下要点：考虑到混凝土的浇筑高度超过2m，需要设置串筒。浇筑开始后，所有串筒底部和浇筑层之间的高度都应控制在2m 以内。浇筑应按照对称的原则进行，在做好水平分层的基础上对称浇筑。将混凝土浇筑完成后，应严格按照相关规范及设计要求进行养护，确保浇筑完成的混凝土达到密实状态，为之后包含预应力张拉等在内的施工工序奠定良好的基础[7]。

3.6 预应力张拉

预应力张拉是箱梁施工的关键环节之一，应严格按照规范要求实施。根据之前做出的张拉孔号从两端开始对称张拉，防止产生明显的偏心压力使梁体出现侧弯和扭转。在该桥梁的预应力张拉施工中，为保证张拉效果与质量，需注意以下各方面要点：张拉必须在混凝土强度符合要求后才能进行，一般情况下要求龄期达到5d 以上，同时张拉施工要分成多个阶段一次性完成。纵、竖、横向预应力钢绞线的张拉顺序有所不同，纵向预应力钢绞线张拉需按照以下顺序进行：0—初始应力（即设计张拉力20%）—设计张拉力100%—持荷5min 后进行锚固。竖向预应力钢绞线张拉需按照以下顺序进行：0—设计张拉力100%—持荷5min 后进行锚固。横向预应力钢绞线的张拉顺序与纵向预应力钢绞线相同，即0—初始应力（即设计张拉力20%）— 设计张拉力100%— 持荷5min 后进行锚固[8]。

3.7 孔道压浆和封端

预应力筋张拉结束后，应尽快开始孔道压浆。压浆的主要作用在于防止孔道中的预应力筋产生锈蚀，同时与混凝土形成一个完整的整体[9]。综合考虑该工程的实际情况与特点，在压浆与封锚过程中要注意以下几个方面要点：压浆需采用专门的设备进行，使灰浆在预应力筋的全长范围内将钢束周围的空隙填满，即压浆应达到饱满和密实；压浆材料以425 硅酸盐水泥为宜，水灰比通常按照0.40～0.45 的范围严格控制。压浆方法主要有两种，即一次压浆与二次压浆，前者用于长度不大的直线段孔道，后者一般用于长度偏大或曲线段孔道。将孔道内部冲洗干净后，通过压浆嘴缓慢压入浆液，促使空气通过排气孔不断排出，直到排气孔流出均匀的浆液后，及时关闭阀门[10]。

3.8 合龙段施工

对大跨连续梁而言，合龙段施工是悬臂浇筑施工的重点环节，其施工质量直接影响整个工程的质量。根据该工程的实际情况与特点，整桥包含三个合龙段，长度均为2m，从边跨开始向中跨共分两次进行对称合龙[11]。

在边跨合龙过程中，要注意以下几点：在施工过程中利用悬臂端安装的挂篮，对悬臂端、现浇端梁体顶、底板高程进行量测，并和设计资料进行对比，确认是否满足要求，若精度不符合要求，可通过加载对高程进行适当调整；为了使合龙段的长度保持不变，连接方式以体外刚性连接为宜，在顶、底板表面分别埋设钢板，并在钢板之间设置工字钢进行焊接，形成完整的临时刚性连接体系，实现对合龙段长度的有效锁定；将临时刚性连接体系焊接完成后，应根据设计要求对顶、底板索进行预先张拉，预先张拉必须在合龙之前完成，并在合龙完成后补充张拉至设计要求的吨位；合龙段浇筑施工开始前需解除预设在活动端上的约束；选择一天中气温最低的时间段进行浇筑，以此保证升温时混凝土处在良好的受压状态。合龙段浇筑所用的混凝土应比正常梁段高一个等级。浇筑施工除了要保证拌和质量，还需做好振捣，防止漏振，尤其是新旧混凝土面之间的交界部位；浇筑施工应尽可能快速且连续，不允许中断，通常要求在4h 之内完成浇筑，在浇筑的同时进行卸载；浇筑结束后，还要做好养护，使混凝土表面在硬化过程中始终保持湿润；待浇筑完成的混凝土的实际强度达到要求后，将边跨支座上施加的临时锁定解除；根据设计要求完成后续张拉，同时为之前张拉完成的部分补充一定张拉力[12]。

在中跨合龙过程中，要注意以下几点：将挂篮作为吊架实施中跨合龙施工，确保T 构始终保持平衡，对合龙段梁端的实际高程进行观测，确定能否满足精度要求，在合龙开始前，两端悬臂高差不能超过1.5cm；将底模标高调整完成后方可开始支设外侧模板，同时对底板与腹板钢筋进行绑扎，随即布置孔道与竖向力筋；为了使合龙段的长度保持固定，同样通过体外刚性连接实现；根据设计要求预先对顶、底板索进行张拉，在合龙完成后，补充张拉至设计要求的吨位；在合龙段的两端分别按照对称原则增加配重，配重一般为浇筑混凝土数量的1/2；采用与边跨合龙施工相同的方法完成混凝土浇筑后，将主墩支座附近的临时锁定解除，并将临时支座上的混凝土凿除，按照标准次序依次对预应力索进行张拉，并将之前完成预先张拉施工的临时索补充张拉到设计要求的张拉力，最后对其他预应力筋进行张拉，结束体系转换过程[13]。