高墩桥梁大吨位菱形挂篮施工技术研究

陈俊杰，宁 轲

（中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600）

高墩桥梁大吨位菱形挂篮施工技术研究

陈俊杰，宁 轲

（中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600）

通过对跨度大、节段长、深谷、强风及施工工期短等特殊条件下的连续梁悬灌施工技术的研究，优化了挂篮的整体结构，简化了拼装过程，提高了挂篮拼装速度。挂篮走行部分由滑板变为滚轮，减小了走行时摩擦阻力，加快了挂篮整体走行速度。介绍了具体工艺原理、施工工艺及操作要点，缩短了工期，同类工程的施工可循环利用，有效节约了工程施工临时结构的材料消耗，为类似工程提供借鉴。

高墩；大吨位；菱形挂篮；杆件加工

近年来，随着科技的进步和发展，高速公路及铁路客运专线桥梁工程中的主桥上部构造多为跨山谷、跨高速公路、跨江河的大跨度连续梁，其施工也越来越多地采用悬灌梁设计施工技术，而悬灌梁施工的质量、工艺、进度、效益、安全等均与挂篮有很大的关系。从最早的三角形斜拉梁式开始，出现过各种各样的挂篮，其中菱形挂篮以结构简单、使用轻便、安全性及稳定性高、经济可行等特点被广泛应用。

1 工程概况

郑卢高速公路大铁沟特大桥主桥为（85+160+85）m连续梁，是郑卢高速公路的重点工程。它位于山岭区，地形为典型的“V”形沟，桥高183m，全桥长856.48m，整幅箱梁采用单箱单室截面，箱梁顶宽12m，底宽6m，悬臂板长3m。箱梁采用悬臂浇筑法施工，每个T构共分16对梁段，分段长度为3.5m、4m、4.5m、5m，最大梁段重量约为2 664.4 kg。

2 工艺原理

2.1 设计工艺

根据大跨度预应力混凝土连续梁节段参数，初步确定挂篮的结构形式，然后以最重节段重量作为施工荷载，借助软件对挂篮构件受力进行理论计算，再根据计算结果进行选材，优化结构设计，最后对挂篮整体进行受力校核。另外，在设计时对大部分主要杆件之间的连接形式由原先的高强螺栓连接(见图1)变为销轴铰接（见图2），这样一方面使加工更容易，减少了加工时间，提高了加工效率；另一方面缩短了挂篮的拼装和拆除时间，保证了连续梁施工的进度要求。

同时，针对高峰深谷、有强风的施工条件，将所有挂篮吊点及大多数后锚点承重件由以前的精轧螺纹钢变为钢板吊带，从而增大了安全系数。

图1 螺栓连接

图2 销轴铰接

2.2 挂篮杆件加工

针对不同杆件先制作出定位胎具，保证胎具的精确。杆件通过在胎具上定位加工，从而保证杆件的精确加工，使杆件的直线度、外形尺寸、扭转变形等指标满足规范要求。

2.3 菱形挂篮的拼装（试拼）

梁面找平→滑道铺设→安装前后走行轮→安装主桁构架→主桁横联→前横梁→前后托梁→底模纵梁→外侧模和外滑梁→内模及内滑梁。

2.4 挂篮的移动

挂篮底部设有滑道，使挂篮能够沿桥梁纵向移动，滑道由精轧螺纹钢锚固在已浇筑梁段；挂篮静止时后端由精轧螺纹钢锚固在已浇筑梁段，移动时后端通过后吊轮钩在滑道上。完成一个梁段的施工后，挂篮后锚由锚固在已浇筑梁段变为锚固在滑道上，将挂篮对称移动至下一个梁段，直至循环完成所有悬臂节段的施工。

2.5 合龙段施工

利用挂篮作吊架，在刚性锁定装置安装完毕后，拆除临时支墩，释放梁体内部应力，两悬臂端平衡配重，夜间低温、无风的条件下进行合龙段混凝土浇筑，完成全桥梁体施工。

3 施工工艺及操作要点

3.1 施工工艺流程

杆件加工→杆件厂内试拼→挂篮的现场拼装→挂篮整体预压→挂篮节段悬浇施工→挂篮行走→挂篮合龙段悬灌施工。

3.2 关键工序施工工艺

3.2.1 杆件加工

杆件加工时（见图3），严格按照《钢结构设计规范》（GB50017—2003）要求的加工允许误差对几何尺寸、直线度、扭转变形、孔距等项目进行控制。具体要求如下：①焊接变形不直度≤3mm,控制扭转变形；焊角高度≥13mm，满焊。②轴孔同心度≤0.3mm。③各面相互垂直度误差≤0.3mm。④两轴轴孔孔距误差≤0.5mm。

3.2.2 杆件厂内试拼

图3 杆件加工

图4 主桁试拼

当挂篮全部杆件加工完成后，将杆件按照设计要求进行逐根拼装，确保杆件尺寸、吊带调节孔、各销板的同心度符合要求。最后对杆件进行分组编号，装车运往现场正式拼装（见图4）。

3.2.3 挂篮的现场拼装

3.2.3.1 桥面组件的拼装

①为保证挂篮的使用，在桥面腹板竖向预应力筋位置放置滑轨，桥面竖向预应力筋要伸出桥面约140mm，以保证滑轨的锚固及精轧螺纹钢的连接。竖向预应力筋骨要安置牢固保证混凝土灌注后位置准确、铅垂。间距L=5 760mm。竖向预应力筋伸出桥面约140mm，以保证能锚固滑轨（保证连接器旋入80mm），保证滑轨间距3.7m（偏差≤2mm），并保证两轨面水平（高差不平度≤1 mm）。②根据现场实际情况进行主桁片安装，吊装条件允许的低墩桥可在桥下将主桁拼装完成后一次吊装到工作位置。③横联安装完成后可在主桁上安装相应的走行梯。④因前横梁较重，考虑到现场吊装条件，制作时从中间分成二节加工，往主桁上安装时分别吊装，再通过连接螺栓先连成一整体，最后再将连接处牢固焊接。安装到位后安装工作平台。⑤安装后吊斜拉带、后吊平杆，安装完成后用现场型钢，将悬吊平杆和主桁下平杆斜连起来并焊接牢固，以免挂篮行走时摆动。⑥将前横梁上所有附件均安装到位，注意将主吊带、副吊杆、滑梁吊带长度调整到工作长度，在底模到位后可便于穿销。

3.2.3.2 桥面下组件的拼装

①将2套底边锚及1套底中锚安装到工作位置，并调整到工作长度。②底模拼装：在桥墩下搭设平台，将前后托梁按设计间距放平。测平两托梁上面，调正对角线（对角线误差≤2mm），而后安装中纵梁、边纵梁及铺设底模上模板。工作梁可同时安装或外侧模安装完成后再安装。底模上模板在完成铺设后与纵桁片间施焊（50/150，焊角高度≥4mm）。悬吊底模：在主桁前吊点及已成桥面各设两组滑轮组，通过钢绳吊在前后托梁相应位置上，而后通过卷扬机吊底模到相应的位置，安装两个底锚，同时安装前托梁各铰点。底模安装前将前工作平台附件焊好，同时安装好后工作平台。③将外滑梁及滑梁后吊架安装在外侧模工作位置上，并临时固定，而后将侧模和滑梁一起吊至工作位置，后部用精轧螺纹钢吊住，而后安装滑梁前吊带。④检查①～③中挂篮后锚固及底模吊挂系统的安全性，调节底模高程，预留抬高值。⑤安装内滑梁及相应附件，吊装内滑梁并铺设内模工作平台。⑥检查内滑梁的锚固情况、内外模标高是否达到要求，通过调整内外模走行梁前端的倒链，使内外模标高达到要求。⑦安装底模侧工作平台和前工作平台，挂好防滑网及防坠保护。⑧侧模对拉筋。

3.2.4 挂篮整体预压（静载试验）

挂篮的静载试验的主要目的有两个：一是测试挂篮的安全及稳定性；二是为了消除挂篮安装过程中的非弹性变形。

加载重量为5#段重量再加20%的超载系数。加载分四级：一级50%，二级75%，三级100%，四级120%。每一级加载后要持载5min，并对挂篮全面检查，作好记录。试验时用应变仪测量应力，用水平仪测量位移和变形。

3.2.5 节段悬浇施工

挂篮施工时，为保障前支点各部位的稳定及安全，在挂篮前滑动铰座结点处左右设计有牛腿。在施工时，要求每端设2部75 t以上千斤顶支撑，共4部，要求支撑稳固。

挂篮在施工，中主桁后结点和主桁下平杆与桥面竖向预应力筋或预埋筋要求稳固锚固，以保证挂篮的施工质量及安全。每只挂篮要求在施工中不少于18个锚点（每片桁片9个锚点,含后锚扁担梁4个锚点）。锚点尽可能锚在挂篮后结点上，在后结点处无法锚固的情况下锚固在靠近后结点的下平杆上。挂篮主桁后锚要求在桥面竖向预应力筋直接锚固后结点，不允许通过滑轨转接锚固主桁。

在挂篮走行过程中要保证每片主桁自始至终有保险锚点锚固。当一个保险锚点行至结点而影响走行时，要及时在前部加设另一保险锚点，加设完成后再拆除后一锚点，以此轮换。保险锚点位置设在主桁下平杆上。走行时保险锚点与下平杆的锚固要略松不影响走行。

每段梁在箱梁底均有2根主锚，1根底中锚。主锚为Φ70丝杠。主锚设计为双螺母，下螺母及垫板与混凝土接触，上螺母限位于扁担梁。底中锚为Φ32精轧螺纹钢，要保证底模能与已成梁段密贴。

除上述几个锚点外，在底模后托梁及已成梁段翼板上还有2根边锚。边锚采用Φ32精轧螺纹钢和连接件组成。连接件为Φ32连接器和连接销板焊接制作，为主要受力构件。焊接为低氢（506）焊条，要保证焊接质量。

3.2.6 挂篮走行

①松动内外滑梁后吊轮架，使后吊轮组下落80mm左右。松动内外滑梁后锚，使滑梁缓慢落在悬挂轮上。同时在内外滑梁后锚孔之间加设保险钢丝绳。②调整主桁后吊平杆和后托梁之间吊杆（连接件、精轧螺纹钢及锚具），调整长度应留有约80mm的间隙。然后在外滑梁和后桁片之间安装两部10 t倒链；松动底锚，调整倒链使底模后部缓慢落下，使底模挂在挂篮两悬吊平杆上。在倒链处加高两道保险钢丝绳把外滑梁和底模后桁片连接起来，再拆掉底锚丝杠。③在主桁下平杆后段适当位置上加设保险锚点，此锚点要略松。然后拆除后结点所有锚点，使后吊轮吊在滑轨上。④在前支座前方加设倒链，倒链前方固定在滑轨上，通过收紧倒链使挂篮整体前移。前移过程中要始终保证后结点有一个保险锚点。同时，为了防止挂篮由于桥面纵坡而发生溜放，挂篮走行时，在主桁尾端同时设保险倒链，保证走行安全。⑤挂篮到位后调整锚固。

3.2.7 合龙段的施工

合龙段施工用一只挂篮，另一只拆除。合龙段施工完成后，将底模前后托梁4个端头用连接件及精轧螺纹钢悬吊在前横梁及后吊平杆上，拆除前托梁与前梁中间部的所有连接杆件、内滑梁及内模系统，挂篮前行。合龙段及对称合龙段按设计方提供的图纸尺寸预先设计好预留孔。挂篮到位后锚固底模及调整侧模。

4 结束语

该技术与分幅箱梁设计及施工相比，所采用的整体设计及施工宽幅箱梁混凝土方量及钢筋用量都明显减少,有效地节约了主体工程的资源消耗。主桁架可按一定的承载能力范围进行设计，只要箱梁悬臂浇筑的分段重量在此范围内，均可循环利用挂篮，仅需根据箱梁的设计参数调整主桁间距及模板尺寸，即可满足箱梁施工要求，实现了无支架施工，可以方便地跨越大河、深谷施工，推动了预应力混凝土桥梁向高墩、大跨发展。

[1]文斌.乐宜高速新民岷江特大桥菱形挂篮施工技术[J].山西建筑，2011（03）.

[2]李向东.浅谈挂篮选型及菱形挂篮的优点[J].技术与市场，2011（09）.

[3]张春龙，白建珍.菱形挂篮悬臂浇筑箱形连续梁工法[J].山西建筑，2010（16）.

High Pier Bridge Construction Technology of Large Tonnageof Rhombic Hanging Basket

Chen Junjie,Ning Ke

Through research on the span segments long, deep valleys, strong winds and a short construction period and other special conditions,we optimize the overall structure of the hanging basket, simplify the assembly process, improve the speed of a hanging basket assembly.Hanging Basket is traveling partly by skateboard to wheel, reducing the go row frictional resistance, to speed up the hanging basket as a whole to go to line speed.Describes the specific process principles, construction techniques and operating points, saving the construction period, the construction of similar projects can be recycled, effectively saving the temporary structures in construction material consumption, to provide a reference for similar projects.

high pier;large tonnage;rhombic hanging basket;rod processing

U 445.469

A

1000-8136（2013）02-0054-03

陈俊杰，男，1979年12月出生，山西寿阳人，2003年07月毕业于河北建科学院采矿工程专业，工程师。宁轲，男，1988年05月出生，山西芮城人，2009年06月毕业于石家庄铁道学院工程力学专业，助理工程师。

（编辑：王静）