惠盐高速跨线主桥菱形挂篮悬臂浇筑施工工艺研究

文/曹滨

1 前言

预应力混凝土梁桥主要施工方法有支架施工、悬臂浇筑、悬臂拼接、顶推施工等，鉴于连续梁桥的主跨越来越大，悬臂浇筑已成为大跨度桥梁中应用最广泛的一种施工方法[1]。依据日本预应力混凝土工业协会统计数据显示，悬臂浇注法在实际工程中占比上升80%[2]。本文以惠盐高速跨线主桥菱形挂篮悬臂浇筑施工为例，提出主桥挂篮悬臂施工流程中具体的施工工艺和操作流程，对其他类似工程有很大借鉴意义。

2 工程概况

惠盐高速跨线桥位于惠州市仲恺区惠环镇，上跨惠盐高速及仲恺大道，桥面宽为2×16.25m，主桥设计为90+150+90m=330m 预应力混凝土连续刚构。箱梁段采用单箱单室直腹板断面段，顶板、地板、悬臂长度、根部梁高分别为16.25m、8.25m、4m、9.5m，中边跨合拢段、边跨现浇段、边跨19 号块的梁高为3.5m，其余梁底线以抛物线型按1.8 次渐变；0 号块底板厚度为130cm，主梁梁高从2.5m 至5.8m 按1.8 次抛物线规律变化，变化范围为T 构末端至主墩墩身外侧。挂篮悬臂浇筑施工工法，分为墩顶支架浇筑0#号块梁段、跨中挂篮悬臂浇筑梁段、边跨现浇梁段和合拢梁段等四部分。惠盐高速跨线桥主桥悬臂施工如下图1 所示[3]。

图1 惠盐高速跨线桥主桥悬臂施工示意图

3 梁段施工工艺流程

挂篮悬臂浇筑施工工艺如图2 所示，0#块施工完毕后，相关施工人员便可进行挂篮安装就位作业，然后对挂篮进行预压，待预压完成后便可依据主梁预拱度、弹性挠度、预应力张拉值调整挂篮底模和侧模。由于挂篮底板采用全封闭防护措施，整个施工过程不影响高峰通行。

图2 挂篮悬臂浇筑施工工艺流程图

3.1 本次混凝土浇筑施工设备采用菱形挂篮的结构构造系统组成

3.1.1 挂篮由主体系统和附属系统两部分组成，主体系统包括主桁、底篮、行走及锚固等结构，附属系统包括操作平台、栏杆、楼梯等结构。其中，主体系统中底篮包含前、后下横梁和底模等结构，横梁和纵梁分别采用窄翼缘H 型钢，分别为HN582×300×12 和HN500×200×10×16。

3.1.2 吊杆常采用螺纹钢筋或吊带，若模板定位需要微调时可采用千斤顶。

3.1.3 施工时前端恒、活荷载通过吊杆传递至前上横梁，后端恒、活荷载直接传递至已经成型混凝土结构上，故未设计后上横梁。

3.1.4 为了提高挂篮整体受力稳定性，防止发生侧向变形和弯扭失稳，内外模箱设计了内滑梁和外导梁[4]。

3.1.5 内模采用内滑梁。

3.1.6 单套挂篮重85t 小于最重块段为1#块重230t 的0.43 倍，满足 设 计要求。

3.2 挂篮拼装

待0#块箱梁施工完成之后，用砂浆找平铺设轨道的部位。安装顺序为：轨道、滑动行走系统、主桁及平联、后锚、底篮及悬吊系统。

3.2.1 准备工作。在挂篮正式组拼前，首先，在后场进行预拼，检验各构件是否准备充足，构件与构件之间的连接是否完好等；预拼并检查合格后，将挂篮所有构件运送至施工现场，并将挂篮施工用的葫芦、千斤顶、钢丝绳、黄油、锚垫板、锚具、精轧螺纹钢及其连接器，准备好施工用型钢等。另外，施工人员还需要检查和清理挂篮预埋孔、预应力筋预留孔、顶板混凝土等部位的沉渣，防止预留孔沉渣影响连件套定位和局部构件安装稳定性，确保预留孔洞与连接件之间精准定位和可靠衔接[5]。

3.2.2 轨道安装。箱梁横桥向有坡度，外侧轨道处的桥面比内侧轨道处的桥面低。用砂浆找平外侧挂篮铺设轨道的箱梁顶部，并采用水准仪进行抄平，以此有效控制砂浆顶面轨道水平度。另外，轨道安装时需注意观察轨道间距，精准定位安装结束后，及时核查验收，并对其轨道进行锚固[6]。

3.2.3 主桁安装及锚固。主桁在箱梁顶部组拼成型，利用梁顶埋设的预埋件对杆件做临时性稳固。前支点安装后，将主桁整体吊装放置于轨道顶面，加设临时固定；在轨道上安装好桁架主梁后，先安装后锚梁，再安装中横梁，最后安装主桁立杆与斜拉带。前后斜拉带共用同一销轴，需要同时安装。

3.2.4 后架、横联斜杆及前横梁安装。后架、横联斜杆的安装完毕后，进行前横梁安装；在起重设备允许情况下，前横梁可一次拼装成型，整体吊装[7]。

3.2.5 外模、外滑梁及底篮安装。后架等安装完毕后，组装外模与外滑梁及底篮并采用临时固结，拼装完成后，利用手拉葫芦或卷扬机进行提升，到位后锚固。

3.2.6 跨中挂篮兜底安装及桥面防护。挂篮结构安装完成后在中跨段挂篮底部安装托底防护及悬挂安全网。防护结构形式为在挂篮前、后下横梁悬吊2 处双拼20b#工字钢，在双拼型钢上部横桥向铺设10#工字钢作为分配梁，纵桥向安放5×5cm 角钢，上部铺设3mm 钢板，兜底四周设钢板高（23.4cm）封闭。兜底与挂篮顶部之间悬挂钢丝网。已浇筑完成的梁段采用安全防护网片进行封闭，防护图纸如下：挂篮拼装流程如图3 所示，挂篮总体布置和施工实物如图4 所示[8]。

图3 挂篮拼装顺序图

图4 挂篮总体布置和施工实物图

3.3 挂篮预压

挂篮预压采用堆载法，为了确保挂篮拥有一定的安全储备，满足正常使用和承载能力极限要求，拟将荷载分级增加至1#块箱梁质量的1.3 倍，即230t×1.3=299t。在分级加载过程中设计4 个测点，监测点布置在吊篮底部横向方向，每级加载完毕分别读取一次数据，每级加载完毕后立刻进行统计分析，确保每级加载结构受力均处于弹性工作范围内，方可进行下一步加载工作。同时，每级卸载值与分级加载值一样的，每级卸载后相关工作人员观察结构变形残余值，统计加载前后的综合挠度，并依据试验最后结果，统计出加载下载变形规律，调整箱梁模板标高，挂篮预压如图5 所示[9]。

图5 挂篮预压示意图

3.4 挂篮的使用与行走

挂篮的使用与行走的施工程序依次为：底模及外模调整就位→绑扎底板钢筋，安放底板预应力管道→安放腹板钢筋和腹板预应力管道→内模安装→绑扎顶板钢筋，安放顶板预应力管道→混凝土浇筑→养生及预应力穿束→预应力张拉→挂篮前移。在挂篮悬臂混凝土浇筑前需进行全面检查，重点检查后锚系统中锚杆、螺栓、预留孔位置。

3.4.1 挂篮行走采用双轨自锚形式。

3.4.2 行走轨道钢截面采用双拼槽钢，通过手工焊接在一起，单根轨道长约5.5m，不同轨道间没有横向连接.另外，为了方便施工，提供工作效率，轨道行走挪动可采用液压千斤顶顶推。

3.4.3 主要挂篮行走时吊杆转换，需要考虑内、外模由吊杆转换至吊架上、底篮转换至骨梁上等。

3.4.4 相关工作人员需将挂篮行走轨道锚固好，且通常采用精轧螺纹钢锚固。挂篮前移流程包括前方接长轨道、调整轨道、锚固轨道、拆除主桁后锚杆、千斤顶顶推挂篮、挂篮行至终点等，如图6 所示。

图6 挂篮前移流程

3.4.5 挂篮行走注意事项：

3.4.5.1 精扎螺纹钢筋经过预拉并合格后方可使用，且在拧紧过程中需要漏出螺帽三道丝以上。

3.4.5.2 为确保挂篮行走稳定性，预防挂篮偏离箱梁、滑出轨道，需要在箱梁、轨道前端设置限位装置。

3.4.5.3 同一只篮牵引行走时需控制两端桁架速度尽量同步，位移误差需缩小在100mm 范围内；而针对同一个T 构两只挂篮行走时，两端速度要一样。

3.4.5.4 挂篮行走过程中，若保险装置挡住后支座，则应及时向前挪动来保证整个行走过程中都有行走保险装置[10]。

3.4.5.5 为了保证轨道垫梁下方平整性，需要用一定砂浆进行找平。

3.4.5.6 挂篮开始行走前后，应防止行走时反压精轧螺纹筋倾斜被剪断，同时及时调整反压梁位置保证螺纹筋垂直受力。

3.4.5.7 为了保证滚动吊架吊杆拥有足够大安全储备，防止脆性破坏，挂篮行走前不允许拆除承重吊架吊杆，并下放承重吊架，使承重轴离开滑梁底面适当距离用作备用悬吊系统。

3.4.5.8 滑梁后端设计一定的防脱装置，防止挂篮行走到位时滑梁走脱滚动吊架。

3.4.5.9 为了保证挂篮顶推前移过程中磨损，相关工作人员需要在轨道接触面抹上黄油，并及时纠正顶推方位。

3.4.5.10 后锚位置设置保险装置可防止后锚反扣轮出现意外，避免挂篮整体向前倾覆，另外可利用上、下反压梁和精轧螺纹钢将保险装置锚固在行走轨道上。

3.5 挂篮拆除

在浇筑最后一节梁段混凝土并完成张拉压浆后，中跨部位挂篮退回0#块位置后拆卸挂篮。挂篮完成节段施工后，12、13、墩T 构把挂篮退至1#段，两侧采用卷扬机降落底篮和侧模至地面，然后再用汽车吊将底模侧模及横梁纵梁分别拆除。底篮拆除后，利用塔吊由上向下逐级拆除上横梁和菱形架，最后再用塔吊吊至地面，禁止在仲恺大道及惠盐高速上空进行拆除挂篮作业。

4 结语

惠盐高速跨线主桥变截面连续梁在施工过程中采用菱形挂篮浇筑施工，从挂篮安装就位置、挂篮预压、调整挂篮底模和侧模、挂篮卸载、前移就位、进入下一块施工等全过程介绍了菱形挂篮施工工程中需要注意事项和具体的操作要点；本项目中的菱形挂篮施工工程中改进了传统的施工工艺，提出了菱形挂篮悬臂浇筑完整的施工工艺，保障了挂篮悬臂施工浇筑的整体质量。同时，在挂篮拼装、挂篮预压、挂篮的使用与行走等流程节点的具体施工程序，可为变截面连续梁挂篮施工提供可靠的工程经验。