探索近代橋梁懸臂澆筑施工技術特點

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摘要：自60年代出現了懸澆施工方法以后，預應力混凝土橋梁不斷向大跨徑發展。作為其施工的關鍵設備，懸澆掛籃施工也得到了不斷發展，為縮短懸澆周期、提高經濟效益奠定了基礎，取得了良好的施工效果，在近代橋梁建筑中已得到越來越多的應用。

關鍵詞：懸臂澆筑

工程概況：北川河大橋位于西寧市城北區，橫跨北川河，該橋主橋采用35+60+35米的三跨變截面預應力混凝土連續梁橋，橫截面為單箱單室。根據受力情況采用三向預應力。主橋采用菱形掛籃施工，以21號墩、22號墩為兩個T構，單T劃分8個塊段，施工時最大懸臂長度27.5m，懸臂澆筑最大長度4m，最大重量95噸，單T澆筑最大不平衡力控制在200KN以內。

一、懸臂澆筑施工工藝

懸臂法澆筑法又稱無支架平衡伸臂法或掛（吊）籃法，所用的主要的設備是掛籃。通過掛籃的前移，對稱地向兩側跨中逐段澆筑混凝土，并施加預應力，如此循環作業。其施工工藝流程：掛籃前移就位→調平模板→（鋼筋制作）安裝底板及腹板鋼筋→安裝內模→綁扎頂板鋼筋→安裝預應力管道→監理工程師驗收→澆筑混凝土（制作試塊）→混凝土養護、拆膜及接縫處理→預應力筋下料、穿束→張拉預應力筋→封錨、壓漿→掛籃前移就位。

二、菱形掛籃的組成和特點

掛籃主要由三個系統組成：主桁承重系統、底籃和模板系統、走行系統。菱形掛籃特點：結構簡單，受力明確，整體剛度大，安全可靠，操作方便；前端及中部工作面開闊，便于掛籃軌道、腹板、底板鋼筋、豎向預應力鋼筋的安裝，加快施工速度；走行裝置構造簡單，外側模、底模可一次就位，內模也能整體拉到位；利用箱梁豎向預應力筋錨固軌道及掛籃，取消了后平衡重，掛籃自重輕。

三、掛籃安裝順序（掛籃的拆除順序相反）

3.1找平鋪枕：測量放樣并用墨線彈出箱梁中線、軌道中線和軌道端頭位置線，用1:2水泥砂漿找平鋪枕部位，鋪設鋼軌；

3.2安裝軌道，確認中心距無誤后，用錨固梁與豎向筋將軌道鎖定；安裝前后支座，前支座與軌道之間鋪四氟乙烯滑板；

3.3吊裝主桁架并安裝桁架間聯結系，用精軋螺紋鋼與扁擔梁將主桁架后端錨固在軌道上；主桁架采用臨時固定措施，保證兩主桁架穩定；

3.4吊裝前上橫梁及組合件(包括翼緣橫臂、主梁橫臂)；

3.5安裝外滑梁；

3.6吊裝底摸架及底摸板組合；

3.7松0#、1#側板，前移至模板預定位置；

3.8吊裝內模模架及內滑梁；

3.9調整主模標高及模板相對尺寸。

四、掛籃預壓

掛籃預壓的主要目的是取得掛籃彈性變形與荷載的線型關系，檢驗掛籃主桁架的承載能力，消除掛籃的非彈性變形，為懸澆施工中的變形及高程控制提供可靠依據，確保合攏精度，同時檢驗掛籃的質量是否滿足設計要求，對掛籃整體的安全性能作出檢測。預壓荷載取梁段最大重量的1.2倍。預壓分五級加載：20％=>40％=>60％=>80％=>100％，卸載順序與加載順序相反；每次分級加載和卸載后，測量底籃前橫梁吊帶處的撓度，底籃橫梁和底板變形；主桁片上前橫梁吊帶處的撓度。在每級加載或卸載時及時進行觀測。在加載過程中應注意檢查掛籃各個部位，發現異常現象應立即停止加載，進行處理。根據測量數據進行統計分析，得出掛籃施工撓度。

五、掛籃前移

5.1找平梁頂面并鋪設鋼（木）枕及軌道。

5.2放松底摸架前后橫梁上吊帶。

5.3底籃后橫梁兩側的吊耳與外側模滑梁之間用10t倒鏈連接，將底籃懸掛在外滑梁上。

5.4拆除后吊帶與底籃后橫梁的連結。

5.5解除掛籃后端錨固螺桿。

5.6軌道頂面安裝兩個10t倒鏈（每套掛籃）并標計好前支座（移運器）的位置。倒鏈牽引前支座使掛籃、底籃、外側模一起向前移動。

5.7將主桁架錨固。安裝后吊帶，將底摸架吊起。

5.8調整模板高程，拉出內模調平，掛籃前移完成。

六、懸臂澆筑梁的撓度控制及注意事項

6.1線型控制即在預應力混凝土懸臂施工階段，根據線型控制小組計算提供梁體各截面的最終撓度變化值（即豎向變形），設置施工預拱度，據此調整每塊梁段模板安裝時的前緣標高。按照施工順序，每懸澆一段觀測5次，即掛籃就位后混凝土澆筑前、梁段混凝土澆筑后、張拉縱向預應力束前、縱向預應力張拉后、移動掛籃移動到位時。每次觀測記錄好標高、溫度變化。測量結果以表格形式及時反饋至線型控制小組，并對一些意外情況在備注欄中進行反映。

6.2注意事項

6.2.1對每套掛籃進行預壓來消除其非彈性變形，測出其彈性變形，為確定立模高程提供依據。

6.2.2在每個墩0號段布設基礎沉降觀測點，并將結果反應在合攏前4個梁段和邊跨段的高程中。

6.2.3定期觀測溫度和日照對T構懸臂端撓度的影響，通常在早晨進行初測，在下午5點后進行復測。觀測后制成圖表進行分析，從而為全橋的立模標高和線形調整提供依據。

6.2.4從合攏段前4個梁段起，對全橋各梁段的標高和線形進行聯測，并在這4個梁段內逐步調整，以控制合攏精度。

6.2.5加強對掛籃與軌道、鋼(木)枕和梁頂混凝土之間的非彈性變形的觀測。

6.2.6在T構懸臂澆筑施工期間，梁頂面所放材料、機具設備應符懸臂載重的要求。

6.2.7線形控制觀測點要有明顯標記，并在施工中妥善保護，避免碰撞后彎折變形。用Φ20直徑的鋼筋作觀測點，鋼筋露出混凝土面以10mm為宜，并將鋼筋頂磨圓。

七、各梁段混凝土澆筑及預應力張拉

7.10#、1#段在墩頂安裝貝雷桁架托架平臺施工，由于0#、1#段節段較長，混凝土方量大，分兩層澆注，其余梁段一次澆筑完成。分層澆注時水平施工縫采用濕接縫，并在上層砼澆注前撒高標號水泥凈漿，提高兩層砼粘結力。澆筑是從梁前端開始澆筑，在根部與已成梁段混凝土連接。并按先底板，然后腹板、頂板的順序，左右對稱澆筑，避免墩身承受偏心壓力。混凝土灌注完后及時養護，采用塑料薄膜或土工布覆蓋，灑水養護，養生期為7天。當混凝土強度及相應的彈性模量達到設計要求后，按設計要求及對稱同步原則張拉預應力筋，并進行壓漿。

各梁段施工時，根據安裝掛籃需求，預留好各種預留孔道及預埋筋，以便掛籃拼裝時能準確就位。

7.2預應力張拉順序：先縱向，再橫向，后豎向。縱向索對稱中線張拉；先腹板后頂板，先下后上，先長索后短索。縱向預應力束張拉流程：清理孔道→穿束→安裝錨具→張拉設備就位→整束張拉至10%控制張拉應力（量測初始讀數）→20%、35%、75%、100%五級張拉至控制應力并分別量測伸長值→持荷3min并量測總伸長值→錨固→切除多余鋼絞線→封錨→壓漿。預應力張拉采用以張拉力為主、伸長量為輔的“雙控”張拉法，豎向預應力筋采取復拉工藝，以減少預應力的損失。當實際伸長量與計算伸長量之差大于±6%時，查明原因并及時處理。預應力筋的斷絲、滑絲數量，不超過規定數值。

八、中跨合攏段、邊跨合攏段和現澆段施工

8.1邊跨現澆段施工

邊跨現澆段采用搭設滿堂支架施工、其施工工藝流程：平整場地→搭設支架→調整底模標高→預壓→安裝外模→綁扎梁體鋼筋、安裝波紋管及豎向預應力粗鋼筋→安裝內模→澆筑梁體混凝土，養護→拆除內模→待合攏張拉后、落模拆除支架。在澆筑邊跨現澆段時預埋合攏段的勁性骨架連接鋼板。

8.2合攏段施工

8.2.1箱梁的合攏是控制主橋受力狀況和線形的關鍵工序，因此箱梁的合攏順序，溫度和工藝都必須嚴格控制：合攏段的施工按先邊跨，再中跨的順序進行。邊跨合攏段施工采用鋼管支架進行施工，中跨合攏采用吊架法進行，除內模外其余模板采用掛籃模板。各合攏跨合攏前，應對主梁的梁頂高程，橋軸線和橋長進行聯測，觀測溫引起的梁體豎向和水平向相對位置變化的關系，連續觀測時間不少于48小時，合攏溫度控制在當天最低溫度時澆筑，防止溫度降低時梁兩端混凝土對合攏段的張應力。合攏段混凝土澆筑前，將底板上所有的鋼絞線穿入波紋管內，防止混凝土澆筑時堵塞管道。

達到設計合攏溫度及張拉預應力后，進行約束鎖定（預埋型鋼支架進行焊接）。約束鎖定設置由四根鋼接桿組成的勁性骨架，分別位于箱梁頂底板靠近腹板處，勁性骨架按圖紙預先拼焊好后，在箱梁兩端對應預埋件上就位焊接，此后張拉上頂板臨時束和下底板對應鋼束，形成頂部抗拉的近似剛性接頭。綁扎合攏段鋼筋及對接預應力管道，穿入預應力鋼筋。鎖定后，撤除千斤頂，再復測合攏段長度和高程。

8.2.2邊跨合攏：邊跨合攏采用支架現澆施工，搭設邊跨合攏段的模板，綁扎鋼筋；安裝邊跨合攏勁性骨架并將其焊死，張拉臨時合攏束并錨固，但不灌漿；澆筑邊跨合攏段混凝土，按設計要求調整合攏段兩側的配重，養生。

8.2.3中跨合攏：安裝中跨合攏吊架，配重按設計要求調整控制：架立合攏段模板，綁扎普通鋼筋；安裝中跨合攏勁性骨架并將其焊死，張拉臨時合攏束至設計噸位，以抵消溫度降低時梁兩端混凝土對合攏段的張應力；澆筑中跨合攏段混凝土時，及時卸去配重。

8.2.4體系轉換：懸澆過程中各獨立梁段的梁體處于負彎矩受力狀態，隨著各梁段的合攏使梁體由負彎矩轉化為正負彎矩交替分布狀態。當中跨合攏后預應力筋張拉完成后，拆除臨時固結和臨時支座。

九、掛籃使用注意事項

9.1掛籃的安裝、行走、混凝土入模及拆除過程均系高空作業，必須有安全護欄、護網，兩端需均衡作業；

9.2使用的機械設備隨時檢查，及時維修保養；千斤頂、倒鏈、鋼絲繩、吊帶必須達到作業安全要求；

9.3對掛籃位置、前后吊帶、吊架及后錨桿等關鍵部位，及時檢查，及時解決問題，不得留有隱患；

9.4對豎向應力筋的位置、數量及時進行檢查，保證掛籃預留孔位置準確；

9.5及時對梁段標高、中軸線及撓度進行測量，并做好記錄；

9.6模板與已成梁段混凝土必須密貼，避免出現錯臺；

9.7混凝土入模過程中，隨時注意掛籃及模板變形情況，做到及時調整，以便于施工的順利進行；

9.8嚴格控制混凝土方量，盡量使梁段混凝土各齡期的強度和彈性模量術指標與計算采用值接近，減少實際值與計算采用值之間的誤差。