导梁式前支点挂篮施工技术分析

2023-12-25王子龙

四川水泥 2023年12期

王子龙

（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 101300）

0 引言

斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系，其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥主梁施工通常采用悬臂浇筑法，因此前支点挂篮作为悬臂浇筑法的主要使用设备，在大跨径斜拉桥的施工中起着越来越重要的作用，深受施工单位青睐[1]。

随着斜拉桥跨径的不断增大，斜拉桥主梁跨河段施工过程中，存在前支点挂篮自重过大，挂篮拼装占用空间大，需用大型起重设备，现场拼装场地受限制，挂篮整体拼装与吊装难度大[2]；挂篮走行工艺繁琐，体系转换复杂，走行时间较长，左右纵梁走行误差要求严格，局部应力集中等问题，寻求一套科学、安全、快速的施工方法，成为挂篮施工中亟待解决的问题。本文介绍导梁前支点挂篮的关键技术、施工工艺及创新点，为同类型桥梁施工提供技术参考。

1 工程概况

贵港市苏湾大桥及接线工程起点为港区大道，终点为江南大道。项目全长约4457.162m，定位为市政道路，其中桥梁全长约2485m，道路全长约 1972m，道路红线宽度60m，如图1所示。贵港苏湾大桥主桥项目主跨跨径为334m 的双塔双索面斜拉桥，大桥全长680m，跨径组成（42+131+334+131+42）m，桥面宽34.0m，主梁采用钢横梁混凝土组合梁结构，桥梁中心线处梁高3.0m，斜拉索采用7-Ф15.2钢绞线作为临时斜拉索；主塔为钢筋混凝土结构，自承台顶面以上塔高111.0m（含装饰区6.0m），桥面以上塔高90.184m；基础采用钻孔灌注群桩基础（2.8m岩溶桩基）[3]。

图1 苏湾大桥示意图

贵港苏湾大桥主桥桥梁结构形式为叠合梁结构形式，跨河段采用挂篮施工，3#、4#主跨各计21节段，22节段为合拢段，每个节段长7.6m，混凝土肋梁底宽2m、高2.67m，混凝土方量147.8m³，每个节段混凝土浇筑前安装钢横梁2条（15.4t×2），钢横梁通过抗拔键与混凝土肋梁连接，混凝土浇筑后每个节段安装4块桥面预制板（9.03m×3.3m×0.25m），桥梁边跨段采用支架现浇施工，边跨现浇段采用混凝土横梁增加了桥梁的边跨重量，节约了斜拉桥的配重材料。桥梁平面布置图见图2所示。

图2 桥梁平面布置图

2 工程难点

前支点挂篮及挂篮行走方法，属于桥梁技术领域，主要是为了解决传统挂篮不适用本桥施工的问题，工程中遇到的难点如下：

（1）贵港苏湾大桥翼缘板宽度3.25m，采用传统C型挂钩行走装置结构刚度要求高（结构对称性要求、挂篮横向连接要求刚度），挂篮的设计总重量大于混凝土节段重量的0.5倍，既不满足规范要求又增加成本。

（2）导梁辅助行走挂篮前行时行程千斤顶安放在挂篮纵梁上，下放高度限制、操作困难。

（3）挂篮采用上导梁辅助行走，挂篮底部需要设置滚动装置，单独的滚动行走装置在多次行走后易损坏，滚动装置设置位置及形式需要优化。

（4）前支点挂篮的止推机构常规采用钢板焊接，仰焊焊接质量不易控制，后续切割影响美观，装修费用较高。

（5）贵港苏湾大桥主跨跨越Ⅰ级航道，河道通航船只较多，占用河道手续难办理，符合卸落挂篮条件的码头距离较远（12km），码头卸落需要在船舶上先拆卸，然后再吊装。

（6）贵港苏湾大桥3#、4#主梁M2节段紧邻郁江，3#主塔至郁江边约12m，4#主塔至郁江边11m，岸侧边坡陡峭，部分为岩石边坡，挂篮安装平台施工难度大。

（7）挂篮设计阶段，考虑锚固点、支撑点受力，局部加强肋板，利用挂篮自身的刚度采取后锚+前段增加临时索的方案实施悬臂拼装工艺[4]。

3 挂篮施工关键技术

3.1 采用导梁式挂篮

现场挂篮采用导梁辅助行走设施解决挂篮重量过大问题，同时局部加强了挂篮的整体稳定性（前后设置两道横联）。

苏湾大桥挂篮根据桥梁结构形式设计为导梁式挂篮结构，相对于传统C型挂篮结构（见图3所示），该挂篮结构形式较为新颖，重量较轻，1套挂篮重量180t（其中模板20t；导梁30t），桥梁每个节段设计混凝土方量147.8m³（369.5t）；挂篮重量为混凝土重量的0.48，符合桥梁施工规范要求，该挂篮设计解决了挂篮重量过大问题，同时局部加强了挂篮的整体稳定性，节约了成本。导梁式挂篮横断面、纵断面布置图见图4所示。

图3 传统C型挂篮示意图

图4 导梁式挂篮横断面、纵断面布置图

3.2 挂篮行走系统

导梁辅助行走挂篮前行时行程千斤顶安放位置（底部）操作困难；施工过程中挂篮行走采用导梁前端牵引方式行走，挂篮行走千斤顶安放在导梁上面（穿心顶），见图5所示，解决千斤顶安放、操作困难问题。

图5 挂篮浇筑完混凝土行走前状态

贵港苏湾大桥主桥混凝土肋梁1个节段结构尺寸高2.67m、宽2m、长7.6m，挂篮底部行走千斤顶安装、前行困难，通过导梁牵引挂篮前移[5]。

3.3 挂篮下部滚动装置

挂篮采用上导梁辅助行走，挂篮底部需要设置滚动装置，滚动装置设置位置及形式需要优化；挂篮下部行走采用“坦克链”滚动方式行走，解决挂篮前行的滑动问题；挂篮行走前通过预埋爬锥悬挂在半空中。辅助行走设置见图6所示。挂篮前行工艺：导梁前移—千斤顶推着吊带前移—吊带拉着挂篮前移—挂篮前移。在挂篮前移过程中由于挂篮底部摩阻力较大，需要在导轨处安放滚动装置，考虑到使用的次数、滚动效果，现场安置坦克链条。

图6 辅助行走设置

3.4 前支点挂篮止推件

前支点挂篮的止推机构常规采用钢板焊接，焊接质量不易控制，后续切割影响美观；前支点牵引挂篮止推装置在主梁混凝土预留孔，承插止推件解决挂篮水平力问题，并采取优化措施减少主梁局部应力集中。常规的止推机构采用预埋焊件进行止推（见图7所示），预埋套管相对传统的预埋焊件优点为：安全可靠；施工安装方便；桥梁线性美观。

图7 贵港苏湾大桥止推装置

3.5 挂篮后退装置

贵港苏湾大桥主跨跨越Ⅰ级航道，河道通航船只较多，占用河道手续难办理，符合卸落挂篮条件的码头距离较远(12km)，码头卸落需要在船舶上先拆卸，然后再吊装。通过经济、安全比选后在挂篮设计阶段预留挂篮后退装置（见图8所示）。

图8 贵港苏湾大桥前支点挂篮后退装置

挂篮后退装置增加20t轨道，挂篮下放到行走高度，在挂篮的导轨上设置2个千斤顶，千斤顶作用在预埋的挂钩上，一个行程3m（挂钩替换位置），每个行程0.5m，在挂篮施工完成后安装后退装置。

3.6 狭小场地挂篮拼装技术

贵港苏湾大桥主要3#、4#主梁挂篮拼装，场地狭小；前支点挂篮设计长度22.5，3#、4#挂篮M2节段紧邻郁江，挂篮拼装平台现场只有10～12m。为了保证挂篮垂直提升，在挂篮设计节段，通过模型计算，在挂篮的纵梁、前支点位置通过增加型钢及加劲肋的方式加强挂篮的整体刚度，现场拼装时候采取后锚+前段增加临时索的方案实施半空中拼装（见图9所示）。

图9 狭小场地挂篮拼装加固

3.7 挂篮安装后检查措施

（1）拼装完成后，调整挂篮上表面标高及水平一致。

（2）调试后统一拧紧螺栓，螺栓的拧紧分为初拧和终拧，初拧采用普通扳手，扭力为终拧力矩的50%～60%。终拧采用扭矩测力器拧紧，避免人为因素影响。8.8级M20高强螺栓终拧扭矩为390N·m；10.9级M20高强螺栓终拧扭矩为550N·m；10.9级M24高强螺栓终拧扭矩为780N·m。误差值应控制在±5%以内。

（3）终拧完成后，以油漆标记，防止漏拧。

（4）高强螺栓连接完成后，用小锤（0.3kg）敲击法对高强螺栓进行普查，以防漏拧。

（5）查验合格后，连接板缝应及时用腻子封闭，连接处用防锈油漆进行涂刷。