高速铁路桥梁连续梁挂篮施工技术

郑小飞

摘要：随着我国铁路客运专线的飞跃式发展，桥梁工程在全国各地多点开工建设，连续梁施工工艺也逐渐完善。连续梁属于超静定结构体系，具有跨度大、跨中弯矩挠度小等特征，在铁路施工中具有一定优势，当前，已多条客专投入运营，铁路桥梁连续梁挂篮施工工艺已经成功应用。本文主要探讨高速铁路桥梁连续梁挂篮施工技术。

关键词：高速铁路桥梁；连续梁；挂篮技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、工程概况

合福客运专线（合肥－福州）又名合福铁路是京福高铁的重要组成部分，是沟通华中与华南地区的一条大能力客运通道，北接合肥枢纽经合蚌客运专线衔接京沪高铁至北京，中与沪汉蓉铁路、沪昆客专、浦建龙铁路、南三龙铁路、东南沿海铁路相交，南连福州枢纽。是继京津、武广、郑西高铁之后，设计时速350公里的又一条双线电气化高速铁路。

绩黄高速特大桥中心里程DK269+927.008，全长2321.36m。上部结构为21-32m简支箱梁+1-24m简支箱梁+1-32m简支箱梁+ 3-24m简支箱梁+19-32m简支箱梁+2-24m简支箱梁+5-32m简支箱梁+4-32m异形简支箱梁+1-7×32m道岔连续梁+2-24m简支箱梁+（60+100+60）m连续梁+1-24m简支箱梁，桩基为钻孔桩基础及扩大基础、桥墩采用双线圆端形实体（空心）桥墩，桥台为双线矩形空心桥台及挖方内桥台，其中， 56-63#墩为7-32m道岔连续梁，65-68#墩为跨绩黄高速（60+100+60）m连续梁。其中100米大跨度连续梁，为单箱单室变截面结构,箱梁顶宽12.0m,底宽6.7m。施工采用锚平衡式三角形挂篮,该挂篮主要包括模板系统、悬吊系统、主桁架、锚固系统、底模平台以及走行系统等若干部分。

二、铁路桥梁连续梁挂篮施工的概述

桥梁挂篮施工技术的表现形式多种多样，对桥梁的施工起到了积极的促进作用，对保证桥梁的质量，推进施工的进行具有现实的意义。总体来说，桥梁挂篮施工技术主要由以下几个方面构成： 主桁架、走行系统、内外模版系统、悬吊系统以及张拉操作平台。主桁架是由两片钢槽焊接而成， 在对桥梁的结构进行分析以后，确定槽钢的截面，然后利用高强的螺栓进行各个杆件进行连接。对于走行系统而言， 主要包括钢枕、滑道及上滑板，分别是由一块钢板、两块钢板和厚钢板组成，竖向的钢筋将滑道固定在桥面上，进而实现对挂篮负载走行时的倾覆力矩进行平衡。内外模板系统包括顶模和内侧模，主要是由刚组焊接而成的模架。在作业时，在内模部分，由滑梁支撑在内吊梁上，在进行脱模工作时，便可以松开内吊梁，进而实现滑行前移。顶模是由钢模板组合而成，而为了适应梁高的变化，部分木模共同构成了内侧的模板。同时侧模板和底模共同构成了外模板， 侧模由外吊梁悬挂，为璎钢和钢板组焊的整体钢模板：底模由底纵粱、底横梁发模板组成，通过底横梁的前后吊带悬挂在挂篮主桁的前吊点、已浇梁段和外吊梁上，随主桁一起前移；底纵粱由型钢组焊成桁架，底纵梁由工字钢组焊成格构式梁。悬吊系统主要是负责模板的悬挂工作，并对模板的标高进行适当的调整，一般包括螺旋千斤顶和小横梁以及吊带和精轧螺纹钢。张拉操作平台悬挂于主桁上，提供立模、扎筋、灌筑砼、张拉预应力束及移动挂篮的工作面。桁架、锚固、平衡系统，吊杆和纵横粱等根据挂篮设计图纸加工而成。

三、挂篮施工工艺流程

1. 准备工作

在浇筑施工过程中，挂篮这一主要设备可以顺着它自己的轨道完成移动，然后在悬臂两端上完成悬臂的悬挂，最后不断的循环工作以完成桥梁浇筑作业。这一过程一般都属于高空作业，更是桥梁的重要负荷承载结构，基于这两点考虑，在对挂篮相应机械设备进行调试使用时，一定要使它的安全性与强度达到规范基本要求。以便为顺利施工、便利行走、项目结束的挂篮拆卸有序完成做出最大的努力。挂篮施工技术在桥梁施工中的应用要保障其施工作业按照相关要求标准进行有效的实施，同时还要做好相应的安全防护措施。

2. 挂篮的制作工艺

在对挂篮进行制作的时候，其各部位的构件要严格的按照相应的设计图纸的要求进行制作。在需要对某一个部件进行修改的时候，必须要取得相应的设计部门的意见。先对设计修改的地方进行研究探讨，在确定必须要进行修改时，按照相关的程序确定之后，才能够对于原来的设计进行更改。在相应的挂篮工作完成之后，则需要在工厂内进行试拼。拼接完成后要进行全面的检查，对其重要的受力构件要进行单件的试验，保障其能够达到相关质量的标准要求。

3 .挂篮的安装拼接工艺

在进行挂篮现场拼接安装的过程中，一般需要经过以下几个步骤。第一，要找平铺枕。第二，是铺设枕钢的过程。在其前支座的地方会铺设三根，同时还要保障它们之间的距离在50cm之内。第三，是安装轨道。第四，是吊装主构架。主构架要分片进行吊装，为了防止其倾倒，可以使用相应的脚手架进行临时的支撑。第五，主构架之间的连接系主要是用长螺杆和扁担梁将主构架后端的锚固在已经成为梁段上前支座处，并使用扁担梁将主构架的下弦杆和轨道相固定。第六，是吊装前上横梁。在主构架的前端安放作业平台，然后安装后吊带。

四、铁路桥梁连续梁挂篮施工工艺要点

1.挂篮选型与结构设计

结合悬挂能够承担的最大梁段重量、施工荷载等，以最不利荷载作为设计加工的根本依据；结合近年来的具体施工实践，总结经验与教训，考虑采取自锚平衡式三角形挂篮。该种挂篮形式的节点相对较少、不会发生强烈的变形问题、结构较为完善、便于施工和操作；该挂篮主要包括模板系统、悬吊系统、主桁架、锚固系统、底模平台以及走行系统等若干部分。

2.挂篮设计主要参数

(1)梁段最大重量;

(2)梁段最大长度;

(3)梁高变化范围;

(4)最大梁宽包括顶板、底板宽;

(5)曲线段翼缘板坡度变化;

(6)梁段顶板单侧加宽量;

(7)梁段底板单侧加宽量;

(8)徒行:无平衡重走行，行走时其抗倾覆稳定系数不小于2;

(9)挂篮重量:挂篮总重量的变化不得超过设计重量的10%;

(10)施工荷载(人员及设备);

(11)挂篮挠度:挂篮应设有调整±6 cm竖向挠度的功能，以调整立模标高;

(12)浇筑悬臂梁段时，将后端临时锚固在已浇筑的梁段上，支撑平台后横梁锚固于已浇筑梁段底板上。

3.挂篮制作的控制

结合本工程的实际情况，选择的挂篮数量为 2套 4 只。为了提高施工质量水平，保障施工作业的安全性，除了设计的挂篮应增强安全系数以外，要求制作挂篮的工厂也要具备专业资格，针对三角桁架、底模前后横梁的吊带等较重要部位的质量，需进行细致的探伤检查，通过加载试验，合格之后方可投入使用。另外，要求挂篮入场之前应核查出厂合格证、安全检算资料等；在使用挂篮之前，对安装质量进行全面性检查，做好行走性能的工艺试验及静载试验，为后续施工奠定基础。

4.挂篮安装工艺

确保挂篮质量合格之后，完成预应力施工并进行压浆处理，以塔吊吊装挂篮。在挂篮安装过程中，应确保墩两侧的挂篮为同步、对称安装，实行不均衡的荷载力。具体安装过程分析如下。

（1）在 0 号箱梁的腹板顶面，将木枕、钢枕铺好，在后锚的位置装好连接器与连接杆；自 0 号段的中心位置朝向两边安装轨道，将两侧轨道的顶面抄平，确认参数无差距之后，利用精轧螺纹钢筋锚固螺母，将轨道锁定即可。

（2）对三角形桁架进行吊装施工，由于受到吊装力的限制，将桁架分为两片安装，先安装一片用于临时支撑，然后利用Ф32精扎螺纹钢筋后锚扁担，将桁架的后端锚固到轨道下钢枕中，完成另一片的吊装即可。

（3）对底模部分的安装，以两边同时吊装为主；先在地面组拼成型，采用整体性的电动倒链特征。结合托架设计的实际情况，完成组拼安装。

（4）在两边同时完成侧模的对称吊装，将侧模桁架内外的滑梁安装就位。

（5）在进行底模挂篮预压之前，做好准备工作。

5.挂篮的前移方法

首先，当完成浇灌的混凝土强度及弹性模量符合设计指标之后，对纵向及横向预应力筋进行张拉作业并压浆处理，铺设到轨道中。其次，将底模架的前后吊带放松，利用 2 个 10t 左右的倒链将底模架后横梁悬挂到外模的走行梁中；将底模架和后吊带的联接位置拆除，将后吊杆和前吊带分别放松，利用 2 台 5 t 的倒链牵引前支座，将三角形桁架带动底模的侧模前移到设计位置，再安装底模的后吊带，将底模吊起即可。最后，将外模的走行梁吊带解除并移动到预留孔位置，对立模标高进行调整，再进入下一个循环施工过程。

6.混凝土浇筑方法

首先，在浇筑混凝土过程中，应加强对施工荷载力的控制，确保两端保持平衡性；其次，注意控制箱梁两端的混凝土质量偏差，采取交叉泵送的方法，保持两端混凝土的质量相等、对称一致，灌注速度相同；再次，在振捣过程中，避免振捣棒与波纹管接触，以免发生波纹管变形或损坏。

7.挂篮施工工艺流程

0号段施工工艺流程如图1；悬臂浇筑施工工艺流程如图2；合龙段施工工艺流程如图3所示。

图1 ：墩顶 0号段施工工艺流程图

图2：悬臂浇筑节段施工工艺流程图

图3：合龙段施工工艺流程图

五、高速铁路桥梁连续梁挂篮施工控制要点

1.钢筋安装

①钢筋采用整体绑扎，先底板及腹板后顶板。②预应力管道采用定位钢筋固定，定位钢筋焊接在钢筋骨架上。连续梁一般采用三向预应力体系，如遇到预应力管道与普通钢筋冲突

可进行局部调整。

2.挂篮混凝土浇筑

①混凝土浇筑时，严格控制施工荷载，力求两端均衡。严格控制箱梁两端混凝土重量偏差，两端交叉泵送，做到两端混凝土等量对称进行，灌注速度保持一致。②浇筑顺序：先底板、再腹板、最后浇筑顶板。③振捣时避免振捣棒碰触波纹管，防止波纹管变形、破损。

3.线性控制

桥梁线形控制在悬浇施工中非常重要。只有预拱度设置合理才能保证连续梁的受力尽量符合设计的受力状态，也才能使连体在施工、运营状态下反复受力仍趋于设计线形，以达到后期无砟轨道线路的平顺。线型控制施工阶段采用桥梁静力线形综合分析程序，按照各工况实测应变和标高数据进行综合分析，据此调整每个阶段模板安装高程，以抵消梁段施工产生的挠度变化影响。①布设控制点。施工时通过在中心预埋钢板作为水平、中线控制点，并与两岸既有中线、高程点进行联测闭合可以保证主桥悬浇节段施工中线、高程的准确，使全桥线形的平顺。控制点要求稳定可靠并全桥皆由此控制点控制以保证控制的一贯性，减少测量误差。②梁轴线控制。利用中心控制点和边墩上控制点对各悬浇节段的中线进行控制，复合完成后的每个悬浇节段中心点位移，复核无误后再放出待浇节段的中线，严密监测各节段中线变化情况。③梁高程控制。通过中心处水准点控制悬浇节段混凝土、模板高程，混凝土浇筑前在每节段端部中线和翼板边缘设置高程控制钢筋桩，钢筋下部支撑于底模上，顶部露出混凝土面10cm，作为混凝土浇筑时对箱梁顶面高程的控制，并在混凝土浇筑、张拉后对高程进行复核以验证设计预拱度的设置。

4.挂篮的现场安装

在浇筑时要根据设计要求预埋相应的挂篮拼装组件，其中包括内外模板吊梁的后悬吊预埋孔及后锚的预埋孔，要保证孔洞的完整性、竖直和大小。首先安装钢枕，钢枕下用水泥砂浆找平，保证两片主构架的钢枕底面标高一致，在钢枕上放置走形轨道，并用竖向预应力筋锚固，后钩部分安装在轨道上。吊装杆件和前支座板及后钩部分连接好。将吊装门架与横联并连接好钢销，最后吊装前上横梁，连接好螺栓。每片主构架必须安装竖直，以保证受力可靠。

吊装底模后横梁到托梁上，然后穿竖向吊带吊住底模后横梁，吊装底模纵梁与前后横梁用螺栓连接起来。最后铺底模板，调整底标高，后端通过吊带和吊杆与混凝土梁锚固牢固。在上述拼装程序之前应将外模走行梁先放至外模竖框架内，走行梁上安装好走形吊轮，走行梁后端用角钢封端以免走行轮滑出走行梁，走行梁后端插入后吊架上。两走行梁前端用倒链和钢丝绳吊在前上横梁上。安装内模吊梁，通过吊杆和前悬吊连接起来，并和混凝土梁连接起来。再吊装内走行梁，然后吊装竖带框架，最后拼装组合钢模板。挂篮安装完成后，必须进行压载试验，预加荷载重量为最重悬灌节段混凝土重量的120%。以检验挂篮各构件的受力情况、挂篮的抗倾覆性及挂篮的刚度，消除挂篮的非弹性变形和测定弹性变形量，为梁体的线形控制提供基础数据。

调整好各部位标高后可进行悬臂灌注施工，首先吊装底板及腹板钢筋并安放预应力管道，把端模板与内模板连接，绑扎顶板钢筋，保证各项准备工作完成后进行混凝土的浇筑和养护，等达到规范要求后方能拆除外模和内模之间的拉筋。

结论：

桥梁挂篮施工具有诸多优势，当前已经在铁路桥梁连续梁施工中广泛应用。其操作过程灵活、方便，工期较短，可有效提升工程施工进度与质量水平，更好地实现工程项目经济效益与社会效益。

参考文献：

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[2] 王利君. 铁路桥梁连续梁挂篮施工控制要点[J]. 高速铁路技术，2011，03：60-64.

[3] 刘震. 浅议铁路连续梁挂篮施工的应用[J]. 中国城市经济，2011，30：265.