东江大桥主桥连续梁挂篮施工应用

2024-01-26叶柯志郑捷敏

北方建筑 2023年6期

叶柯志，郑捷敏

（广东水电二局股份有限公司，广东广州 510000）

0 引言

随着国民经济的发展，交通运输的需求迅速增长，国家对基础建设越来越重视。但一直没有完整、统一的标准化悬臂现浇施工工艺成果，施工工艺不够完善，现场较混乱，质量、安全等人为控制因素较多，施工安全隐患较多，对项目的质量安全及成本等方面有较大的影响，因此，有必要总结一套完整的、统一标准化的悬臂现浇施工工艺流程。

1 工程概况

东江大桥位于广东省河源市龙川县，桥梁全长656.4 m。桥轴线走向近东西向，与所跨东江主河道形成约90°交角。该桥所跨东江干流为国家规划内河Ⅲ级航道，双向通航，净高10 m，净宽126 m。主桥为75 m+140 m+75 m＝290 m 预应力混凝土连续刚构。主桥140 m 跨箱梁采用单箱单室直腹板断面，顶板宽度为15.5 m，箱梁根部梁高8.4 m，跨中及边跨合龙段梁高为3.2 m，箱梁底板下缘按二次抛物线变化。

该桥梁段划分为：0 号块长9 m，1 号～19 号梁段长度组合为2.0 m+6×3.0 m+7×3.5 m+5×4.0 m，边、中跨合龙段长度均为2.0 m，边跨现浇段长3.84 m，最大悬浇梁段重184.7 t。

2 施工过程

2.1 主墩0 号块、1 号块施工

0 号块长度9 m，1 号块长度2 m+2 m=4 m，0号块、1 号块长度合计为13 m；本支架用于支撑主桥0 号块、1 号块现浇施工，0 号块全长9 m，1 号块长度4 m，墩身尺寸为1.7 m×2 m，故支架需承受在墩旁50 cm，300 cm 的承台上立两排共12 根钢管桩（每排6 根），墩身与承台预埋钢板连接，钢板通过螺栓锚固在承台上，钢管桩上铺二拼工40b 作为横梁，横梁上铺设间距为0.6 m 和1.0 m 的工36b分配梁，分配梁上满铺10 cm×10 cm 方木，方木上搭设满堂支架。

2.2 箱梁梁段悬臂施工

在施工完成的0 号，1 号梁段后进行挂篮安装。2 个主墩共4 副挂篮。挂篮必须保证具有足够的刚度和强度。

主桥各个箱梁的0 号块（含1 号块）上各布置2个挂篮对称悬浇，各梁段必须一次浇筑完成，在浇筑节段和挂篮移动节段，必须保持对称、均衡施工[1]。

箱梁混凝土要求达到70%的强度时，才能拆除非承重的侧模板，混凝土达到90%强度后方可进行张拉并拆除和移动其余模板[1]。

每个节段施工为14 d～15 d，每个月完成2 个节段（7 d 强度达到后开始张拉，张拉压浆需要1 d 时间，移动挂篮1 d，模板安装1.5 d，钢筋安装2.5 d，浇筑混凝土1 d 合计14 d～15 d）。注：如在混凝土中增加钢纤维，其抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度均有很明显的提高，正常7 d 强度4 d～5 d 可以达到，可提前2 d～3 d 进行箱梁钢绞线的张拉和压浆时间。

2.3 边跨现浇段施工

边跨现浇段在直径为630 mm 的钢管支架上施工，钢管支架地基处理必须经过加固及平整处理，同时保证梁体在施工过程中不大幅度下沉或不均匀沉降。支架施工完毕后必须按施工规范对支架进行预压（120%箱梁自重），以消除支架变形对结构的影响。

箱梁梁体施工缝宜留置在结构受剪力和弯矩较小且便于施工的部位。腹板的侧模板应加强支撑，严禁胀模。在现浇段底模安装时，应先在6 号，9号墩顶安装支座，合龙张拉完成后才能解除约束，底板用双层模板，模板之间全部涂抹润滑油。

2.4 箱梁合龙段施工

边跨合龙段的具体施工步骤为：安装合龙吊架（利用挂篮前、后下横梁）→安装合龙段径性骨架并将其焊牢→张拉两根临时合龙束并锚固但不压浆→立模、绑扎钢筋、安装连续束→浇筑合龙段混凝土→张拉钢束→压浆完成合龙。

合龙段锁定及混凝土浇筑时间应选择在一天中气温最低时进行，浇筑时间应控制在2 h～3 h，合龙温度控制在20 ℃～22 ℃。

合龙顺序为：两边跨→中跨。

3 挂篮设计

本桥挂篮共需要4 副，2 个主墩同步进行，采用三角形斜拉式挂篮，一个挂篮的重量组成：裸篮、底侧模板、内模用木模板、滑梁体系等总重量约53.1 t（含模板及各种体系重量，未超过设计图纸850 kN以内重量的控制要求）分为三角形桁架系统、吊挂系统、走行系统及后锚系统、模板系统、上下横梁、操作平台系统七大部分组成[2]。全桥共配置2 对4个挂篮，可满足2 个主墩4 个T 构箱梁同时同步向前推进施工。

T 构箱梁1 号～19 号梁段采用悬臂现浇混凝土施工，在0 号块，1 号块混凝土浇筑强度达到设计强度的90%并张拉压浆后进行挂篮的拼装，挂篮拼装后，应进行预压。

3.1 挂篮重量与节段比重

重量计算说明：混凝土比重按26 kN/m3计算。

挂篮重量与最重的2 号节段混凝土重量比重为：53.1 t/184.7 t=0.287＜0.5，挂篮重量满足施工规范和设计要求。

施工规范规定挂篮重量与节段比重不得大于0.5[3]。东江大桥使用53.1 t 三角形挂篮重量满足施工规范的要求。

3.2 挂篮安装

挂篮拼装程序：主纵梁下面的桥面找平→前后支座→三角形桁架主梁→后锚系→前上横梁→前吊杆、后吊带→底模→内模→外侧模→操作平台。

安装步骤及方法：在0 号梁，1 号梁段施工完成后，即可从0 号梁段，1 号梁段中心向两侧对称安装两套挂篮。安装时需注意挂篮应严格按照图纸进行。①安装走行轨。清除0 号梁段梁，1 号梁段面两腹板部位的杂物，清洁锚固部位预埋精轧螺纹钢筋螺纹；并沿腹板方向铺设走行轨，待抄平轨面，测量两走行轨间距离，确认无误后，用锚具将插入走行轨底孔内的竖向预应力筋锁定。②安装桁架前后支座。③吊装三角形桁架。分别吊立两片三角形桁架于前后支座上，并用联结系统连接；注意在安装过程中必须确保主桁联结板螺栓全部拧紧，并由技术员检查合格后方可继续进行挂篮拼装。④用Ⅳ级精轧螺纹钢筋及扁担梁将桁架后端锚固在轨道下的钢枕上。⑤吊装前上横梁。⑥吊装前吊杆及后吊带。⑦安装固定底模纵梁16 根，单根进行吊装就位并焊接固定。⑧单块拼装和安装底模板。⑨吊装内模架走行梁，并安装好前后吊杆及内模。⑩安装外侧模。1○吊装张拉平台。12○挂篮安装后，用经纬仪对中，拨正挂篮中线位置；用水平仪抄平，用吊杆（带）调整底模板标高，经中线、水平检查无误后，待测试合格后便可进行悬臂梁段混凝土的浇筑施工。13○挂篮各零散件最大重量是主纵梁，重为2.8 t，根据浮吊起重性能要求，其能够满足吊装要求。为加快安装进度，以吊车配合安装。

3.3 挂篮性能测试

主要检验挂篮在荷载作用下的整体性能，检验后锚固是否安全、主桁架受力有无变形和变形量大小、吊带及横梁是否能够满足承载力要求，同时消除挂篮的非弹性变形，给监控单位提供挂篮的弹性形变，以利于在挂篮行走过程中提供有效的高度预抬值。

3.4 挂篮预压

预压荷载采用堆载预压方式。按计算受力的120%控制荷载，以25%，75%，100%，120%逐级加载，预压逐级进行堆载采用沙袋。以消除挂篮的非弹性变形，同时测定挂篮的弹性变形量。

待底模、侧模立好后，人工装沙袋，采用船运到施工现场，将沙袋吊到底模上并按照上述荷载进行堆放，吊沙袋前对其袋装重量进行标定，每条袋子装重1 t。根据单袋砂重算出码堆高度，根据设计均布荷载进行堆码。加载材料为沙，其中最大梁重与施工荷载按120%进行计算，1 000 N 等于0.102 t，共需要沙2.6 t/m3×72.4 m3×1.2×1.02=230 t，按每袋1.0 t 计算共需要230 袋。悬臂挂篮预压数据见表1。

表1 悬臂挂篮预压基本数据

3.5 挂篮前移

挂篮行走要等到前一段梁体钢绞线张拉压浆之后才能进行操作，主要内容如下。

1）拆除内模和外模之间的对拉螺栓，在已经浇筑后的梁体上安装主纵梁支座，并调整支座水平位置。

2）松开主桁的后锚，每组主纵梁共3 根后锚，每组均保留1 根不松，并在这根后锚的压板上加设2 根Φ10 mm 的圆钢，以减少滑动过程中的摩阻力。

3）松开底板下的4 根后锚，由前上横和后上横的最边上根吊带承担。

4）用2 只10 t 的手动葫芦将后下横梁吊在外滑梁上，拆除底模的锚固，使之与梁体分开。

5）再用2 只5 t 手动葫芦牵引挂篮移动。主桁架、外滑梁、外侧模及底模同时前移。行走速度控制在10 cm/min，两侧挂篮移动的位移差≤20 cm。

6）待挂篮移到位置后，测量调整底模，然后将后下横梁锚固在混凝土上，吊带用千斤顶压紧。调整外侧模，调整后也要把外滑梁固定在混凝土上。

在移动挂篮前要在轨道设置止推块。挂篮行走到位后，调整挂篮的底模标高和平面位置，然后要用精轧螺纹钢锚固，每只挂篮采用4 根横梁，每根横梁用4 根d=32 mm 的精轧螺纹钢进行锚固。

4 悬浇施工

浇筑混凝土时应严格控制浇筑时左右对称，采用竖向分层浇筑并考虑底板和托架共同受力时底板钢筋应力及托架变形。为了减少箱梁悬浇过程中的自重不平衡的影响，严格控制箱梁的轮廓尺寸，施工误差需在施工规范允许范围内，其中箱梁自重误差应控制在±2.5%以内。结合面按施工缝处理，端模拆除后及时进行凿毛。

无论在浇筑阶段、挂篮移动或拆除阶段，均需保持对称平衡施工，纵桥向不对称重量不得大于一个梁段底板重量，横桥向不对称重量不得大于一个梁段底板重量的20%。并严密观测浇筑期间辅助支墩的变位是否与主墩一致，注意中横梁受力变化。

5 合龙段施工

全桥共有3 个合龙段，其中2 个边跨合龙段，1个中跨合龙段（7 号～8 号墩为中跨合龙段）（见表2）。

表2 合龙段具体参数

项目部对合龙段施工相当重视，在箱梁合龙段施工前1 个月对箱梁顶、底板温度、大气温度进行跟踪测量，测量箱梁轴线、桥面标高进行原始基础资料收集，同时积极和设计、监控单位就合龙段施工有关事宜进行了磋商，确保合龙段施工的顺利实施。

5.1 边跨合龙

挂篮改吊架：挂篮改吊架利用挂篮的主桁系统及底篮，边跨挂篮底板向前爬行，至前吊点与边跨现浇段15 cm 处，顶面的挂篮主梁前端爬至现浇段的端部顶面，后端在21 号块上。由于边跨现浇段（21 号块）与20 号块底板之间不在同一个平面上，利用挂篮作平台，上铺木肋，再铺竹胶板做底模，通过前吊杆将底篮与边跨现浇段底板锁紧。外侧模使用挂篮悬浇侧模。

5.2 中跨合龙

在进行边跨施工的同时，将中跨合龙段吊架就位和安装底侧模。先拆除20 号节数挂篮，将挂篮前移，并将挂篮改为吊架。吊架利用原有挂篮结构，将顶部主梁受力由原来的改为简支，由于2 个19 号块的底板与中跨合龙段非平面连接，有纵坡，所以在底板上要重新配置底模即铺设模板及竹胶板进行调整吊架底板与合龙段底板间的空隙。外侧模采用挂篮模板，形式周边跨合龙段。中跨合龙段24.8 m3，需配重64.5 t。每边配重32.2 t。配重采用水箱。施工挂篮吊架布置见图1。