市政桥梁预应力现浇箱梁挂篮悬臂施工技术

摘 要：市政桥梁工程作为城市交通的动脉，其质量关乎交通效率和安全。挂篮悬臂施工，作为关键环节，对保障桥梁施工质量尤为重要。本文简述了挂篮悬浇施工的基本概念，并依托具体案例，深入剖析了市政桥梁预应力现浇箱梁挂篮悬臂施工的技术要点。

关键词：市政桥梁；预应力；挂篮；悬臂；混凝土文章编号：2095-4085（2024）09-0010-03

0 引言

桥梁施工中采用的挂篮要具有结构简单、重量轻、方便安装拆除、强度大的特点，以保证施工的安全稳定。结合工程场地勘查结果，本次施工所采用的挂篮组成结构包括主桁架系统、模板系统、行走与反压系统、悬吊系统等。

1 工程概况

新光快速路节点跨线桥属于城市桥梁，为了桥梁整体美观效果，桥梁均采用现浇结构，其中主桥部分采用变截面预应力混凝土连续箱梁，箱梁根部梁高为6m，跨中梁高为3m，按二次抛物线变化；引桥采用等截面预应力混凝土连续箱梁，梁高为1.7m。

上部结构为单箱单室的箱梁断面，箱顶宽13.25m，悬臂长度为3.0m，其中预留20cm与护栏同期浇筑，桥面横坡为单向2％，箱底宽7.25m并保持水平状态。二座T构悬臂均分为14对梁段，节段数量和节段长度分别为5×3.0m， 4×3.5m， 5×4.0m，悬臂总长度为54m，悬臂浇筑节段最大控制重量为1 285kN。其中，中部合拢部分和边跨合拢部分长度都是2m。

2 市政桥梁预应力现浇箱梁挂篮悬臂施工技术要点

2.1 挂篮的制作和安装

悬臂挂篮集多类构件于一体，包含锚固、吊杆、主析架等。应严格依据规范以及图纸设计要求制作挂篮，再将其安装到位。施工前，有关人员需深入现场做详细的检查，掌握实际施工条件，判断施工技术的可行性，剖析其中潜在的隐患，并予以有效处理，以防安全事故以及质量问题的发生。需严格依据挂篮吊装流程施工，加强吊装防护，保证吊装安全，避免吊装期间出现零部件散落等异常状况。在制作挂篮时，将各类加工件运至现场，以设计图纸为准，详细检查各构件的尺寸以及表观形态，判断是否有异常，若有则及时予以修复，不具备修复价值的则直接更换。挂篮拼装时要做到对称推进，将挂篮主梁与横梁稳定连接于一体后，测量各边的对称点，分析实际拼装情况。经过挂篮拼装施工后，要及时检查拼装质量，此外还需检测挂篮是否具有稳定性，若有失稳现象则采取加固措施［1］。

2.2 挂篮预压

2.2.1 挂篮预压的作用及基本思路

挂篮预压的主要作用在于消除挂篮的非弹性变形，并预测弹性变形量，据此开展后续的工作，以确保挂篮能更为有效地投入使用。等前方支点上的挂篮安装完毕之后，一般可以通过混凝土和钢锭模具进行活载，并基于此方法开展试验。为了准确掌握挂篮的实际应用特性，一般要求挂篮的承载压力需达到最大分段质量的1.5倍。挂篮预压是一项精细化的工作，需要提前编制专项方案，为预压作业提供正确的引导。试验时，重点考虑后锚点反力试验、横梁最大受力试验等，试验工况有两种，一是工作状态（挂篮浇筑混凝土）， 二是非工作状态（空挂篮）。

2.2.2 挂篮预压试验的过程

加载分阶段完成，通常采取3～5级加载的方法，需合理控制加载工序，以确保其能够满足混凝土浇筑工序所提出的要求。每完成一次加载后，随即检测（尤其是各个关键部位），判断是否有变形或其它异常状况。此外，检查焊缝，分析各观测点的情况。经过挂篮加载后，进入卸载环节，此时依然采取分级的方法，每卸载一次后均检测挂篮挠度。塔柱偏位会直接影响挂篮预压效果，为避免此问题，在加载时应遵循同步平衡的基本原则。经过挂篮加载后，确定合适的立模标高。整个试验过程中，除了按照规范有序操作外，还需安排专员记录数据，生成完整的资料，为挂篮的后续施工提供重要的参考。

悬臂浇筑最大荷载梁段为4#梁段，梁段自重为1 171.8kN，根据计算，桁架前支点在浇筑2#梁段时单片桁架受力最大荷载为593kN，使用荷载的120%为593kN×1.2=711.6t。单桁片采用2个千斤顶加载，则单个千斤顶加载吨位为：711.6÷2=355.8kN，选用400kN千斤顶。

按照挂篮前吊带最大荷载，试验最终加载值按使用荷载的120％。整体试验按照使用荷载的30％、50％、70％、100％、120％逐级进行，每级加载完成后需稳压1h。

2.2.3 模板工程

挂篮拼装后，预留上拱度（此项数值与挂篮弹性变形量相当），确定各段底模板的标高，根据测量结果加以调整，等到低模标高核验准确后，就可以对内、外模板进行更加精细的调整。此过程要求内、外模板的安装位准确、牢固，以保证后续作业不会出现漏浆情况［2］。

（1）底模。通常，以测量的底部模版边线当做安装作业的参考标线，按照测量时显示的弹性变形数值来核验底部模版的标准高度。测量放线的时间选取较为关键，最适合在清晨开展此项作业，一般需进行多次反复核验，从而控制测量放线的误差保持在规定范围之内。

（2）侧模。结合设计标高数值与线形预设抬高数值，来综合计算侧模的顶部标准高度。测量时，应不停调整侧模行走前梁的吊杆，从而让模版高度与设计要求一致。同时需注意立模时要控制中线位置和距离，防止偏移，且有必要加强对标高的校核，从而最大限度减小误差。

（3）立内模。当底板处的预应力筋全部绑扎完成，就可以进行立内模操作。按照结构组成可将内模划分为内模架、钢模板两部分。通过内模竖向吊带和伸缩臂的联合应用，将钢模板从底部提升至内模架，于该处完成内模的拼挂作业，而后用螺栓对内模钢模板做连接处理，使其紧密结合，内模与外模则用拉杆连接。在进行立内模作业时，通常需要保持1.5m的间隔距离，按顺序预留可活动窗口，从而方便后续混凝土的振捣施工，强化混凝土加固作业，提高混凝土强度。同时注意下部混凝土完成浇筑时需及时封堵，为保证预留孔的稳定性，该处用钢筋网片做加强处理。

（4）立端模。借助拉杆式槽钢加固端模，保证端模的稳定性。根据端模与模板的位置关系，在两者间设合适尺寸的木楔，用于维持模板的稳定性，防止其偏位。

模板安装到位后，以穿拉杆的方法做初步固定处理，再用钢丝绳或是其他的材料紧固。要详细检查模板间错台、顺直度等指标，先自检，确认无误后向监理报告，通过后即可浇筑混凝土。

2.2.4 钢筋绑扎

在进行钢筋绑扎作业时，首先要明确施工规范和工序要求，严格按照钢筋配料表及施工图纸进行操作。针对复杂形态的钢筋部位，要规划好钢筋摆放和穿层的次序，以降低作业难度，有条不紊地进行，从而避免因操作不当造成返工。底板钢筋与腹板钢筋的连接需牢固，应采用焊接；底板上、右两层的钢筋网应采用两端带弯钩的竖向筋进行连接，要保证其构成整体；顶部钢板多采用横向通长筋［3］。

在钢筋和预应力管线发生相互作用的情况下，钢筋只能进行移动处理，不能直接剪断。如果下锚绪以及斜拉杆等部分的下一道工序需要剪断钢筋，则在此过程结束后，需将已剪断的钢筋补齐。

底板钢筋的面层和底层之间应采用短钢筋进行支撑，并将其焊接在一起，这样可以避免在荷载作用下产生变形，保证钢筋间距不受影响。在绑扎钢筋时，如果与管线预埋互相冲突时，可以将钢筋位置适当调整或暂时剪断钢筋，等到张拉作业结束后，再采用等强度钢筋进行焊接。顶板、底板、腹板和梗筋的相应两层加强筋应该设置互相连接的支撑筋，该支撑筋的尺寸是12mm，顶板、底板和腹板上的支撑筋按2∶1比例布置；纵向和横向按39.72cm的梅花形状设置，支撑的弯钩的两端保持90°和135°倾角，相邻两根预应力筋同一端弯钩也按90°和135°倾角进行交错布置，以避免钢筋脱落。

2.2.5 预应力张拉

预应力张拉作业的目的是维持混凝土施工时挂篮移动时的稳定，以确保挂篮锚定时的刚度达标。混凝土浇筑作业完成后，就可开始拉伸该混凝土梁预应力，保持预应力筋的三个方向依次为纵向、竖向、横向。其中，纵、横两个方向的预应力使用钢绞线，而竖向预应力则使用螺纹精轧。张拉作业工序为：张拉纵向预应力束——张拉竖向预应力筋——张拉横向预应力束。箱梁预应力束进行张拉时，需将顶板、腹板和左右侧板的预应力束顺着箱梁中线进行对称，要保持各工作面的两台千斤顶同时作业。张拉竖向预应力钢筋时，张拉顺序是从下往上依次进行。在张拉横向预应力束时，按左右交替的次序依次进行。张拉时，通过对锚碇控制应力进行准确的计算，再与千斤顶校核公式相结合，求出每一千斤顶的油表度数。

所有方向上的预应力钢绞线都使用整体张拉的方式进行。此过程中，千斤顶和工作锚具二者的中心线必须重合。下面计算预应力筋张拉生长量。

预应力钢绞线张拉公式：L1=PL0EA，其中，L0为张拉前钢绞线长度；L1为钢绞线工作时的长度；油表读数在10%的设计初始应力下测量钢绞长度为L2；以此类推，油表读数刻度在20%、50%、100%时，其计算的钢绞长度分别为L3、L4、L5。由此可得知，预应力钢绞线的实际伸长量为ΔL=（L5-L2）+（L3-L2）-L1 。按相关规定要求，回油锚固的回缩量应不超过6mm。

预应力粗钢筋张拉：将锚垫板清扫干净，在锚固板上取一点，测量其到端头垂直的间距，以此为初测伸长度，然后安装千斤顶、连接器、张拉杆。先张拉至最大张拉力P的20%，然后张拉至最大张拉力P并保持2min不动，然后拧紧工作螺母，拆除千斤顶和其他配件。1～2d后，重新张拉至受控张拉强度P，拧紧螺母，以两端到锚垫板上标志点的垂直间距作为计算伸长量值，然后根据公式计算实际数值，并与理论计算结果对比。

2.2.6 孔道注浆和封锚

孔道注浆工艺采用的是真空压缩法，即在施工之前，用真空泵将孔内的气体排出，要保持孔内真空度达到80%以上；然后在孔道的一端向孔道内灌注水泥，并使用高压注浆机进行注浆，需保持注浆压力大于0.7MPa。对孔道进行注浆之后，找出钢绞线外露的位置，并将多余部分切断；先用清水洗净，再经过高压通风干燥，最后进行封锚作业。通常选用无收缩水泥浆作为封锚材料，应保持覆盖层厚度大于15mm，从而有效覆盖外露的钢绞线。

2.2.7 混凝土浇筑及养护

首先检查混凝土模版及钢筋是否合格，确认合格后才能进行浇筑作业。在混凝土浇筑和振捣时需分层进行，要一直维持到整个浇筑过程结束。混凝土振捣须严实，以避免出现蜂窝、麻面等现象。

2.2.7.1 混凝土振捣

采用分层浇筑等方式，以确保混凝土下料均匀平整。要求浇筑的混凝土层厚度为30cm，振捣时需同时开动4台插入式振捣器。

为方便在工作平台上对混凝土进行振捣作业，要求插入式振动器的振动杆直径在3～5cm之间，同时软管的长度不得小于6m。振动器的移动距离不能超出工作范围的1.5倍，同时保持与侧模的距离在5～10cm之间。

在每个振捣位置上，需维持振捣时间稳定，不能太长也不能太短，直到该振捣位置的混凝土不下沉、无气泡、表面平整直至泛浆为止，才能将振动器抽出。铜焊丝注意不得在振捣位置留下空隙，不然会导致振捣不紧密。为确保浇筑质量，防止漏振，应对混凝土模板角部进行适当加振。

2.2.7.2 浇筑注意事项

（1）在混凝土浇筑过程中，须安排专业人员对混凝土模版和挂篮、振捣器以及预埋钢筋进行检查，若发现结构松动、变形等问题，需要及时进行处理。

（2）在浇筑混凝土的过程中，需要定期观察浇筑情况，找到合适时机采用插入式振动器，以避免机头撞击模板和预埋钢筋导致松动、变形等问题。

（3）为确保模板及挂篮的稳定，必须严格采取分层浇筑法，使两侧的受力均衡。

（4）若浇筑的中断时间超出规范要求，或者之前浇筑的混凝土已凝固，通常要等之前浇筑得混凝土强度达到2.5MPa以后，才能进行第二层的混凝土浇筑作业。

2.2.7.3 混凝土养护

当混凝土凝固后，要对整个混凝土结构进行遮盖处理，并定期洒水养护。可在箱梁顶部铺设遮光布，维持混凝土表层湿润，至少要保持14d，同时注意洒水的频率，保证混凝土处于湿润状态既可。

3 结语

综上，悬臂挂篮施工有其复杂性，对施工技术的应用水平提出了较高要求。在具体的施工中，安全、质量均是重点追求目标。作为施工单位，应从施工现场的实际情况出发，经过可行性分析后，制定合适的悬臂挂篮施工方案，而后由专员参与施工。期间，应加强安全检查和质量检查，针对存在的问题，需及时予以处理。进而在各员工的通力协作下，顺利完成悬臂挂篮施工作业。

参考文献：

［1］向德治.悬臂挂篮技术在桥梁施工中的应用［J］.居业，2020（8）：86-87.

［2］何春飞.桥梁挂篮悬浇施工质量控制措施［J］.居业，2018 （10）：146+148.

［3］王萌.桥梁施工中单侧悬臂挂篮法及施工要点探析讨［J］.居业，2017（6）：82-83.