福厦铁路萩芦溪特大桥连续梁挂篮悬臂浇筑法施工技术应用

张禄

挂篮悬臂施工是连续梁桥施工中技术含量最高、难度最大的施工方法，施工时应针对各道工序的特点，精心组织，科学安排施工，精准控制线性变化，才能在保证工程质量的前提下，发挥出连续梁桥的结构性能优点。本文依托新福厦铁路萩芦溪特大桥（60+100+60）m 连续梁跨越萩芦溪和既有湄渝高速公路为施工背景，通过阐述了挂篮悬臂浇筑法施工技术在其施工过程中的成功应用，着重强调了连续梁钢管支架结构安全设计和验算的重要性；同时针对该桥连续梁跨度大、节段多、工期紧及上跨高速公路安全隐患大等因素，详细介绍了大跨度连续梁悬臂施工技术及线形控制等方面的内容，为今后类似桥梁施工提供参考。

一、工程概况

新建福厦铁路FX-3 标段萩芦溪特大桥（DK066+117.29）位于福建省莆田市境内，起讫里程：DK065+623.510 ～DK066+611.070，桥梁全长987.56m。萩芦溪特大桥为双线桥，线间距5.0m，在DK066+317.080 ～DK066+538.880 段采用跨度为（60+100+60）m 连续箱梁，于DK066+430.38 处上跨湄渝高速，上跨处设计净空为5.5m。

本连续梁结构：上部结构采用单箱单室预应力混凝土箱梁，桥面总宽12.6m，梁全长221.5m，主墩2 个T 构梁段对称划分，墩顶0#段长14m，两侧对称分1#-14#梁段长度为2.5-4m；边跨支架现浇梁段长9.5m；中跨合龙段2.0m。连续梁采用挂篮悬臂浇筑法施工，0#段采用支架法施工，主梁混凝土型号为C50。

二、工程特点

萩芦溪特大桥梁部施工要横跨萩芦溪，施工场地紧邻庙宇和基本农田，线路方向与既有福厦铁路并行。因此连续梁段采用挂篮悬臂施工主要面对以下几个方面难点：

（1）针对桥墩桩基水中施工、上跨河道浇筑大体积混凝土等难点，采取何种有效措施确保河道不受影响是施工前要充分考虑的。

（2）桥梁上跨既有繁忙运营的高速，存在主体交叉施工的难题，现场施工机械配合难度高，如何确保0#块和现浇梁的直线段承载变形保持稳定，确保顺利合龙存在一定难度。

（3）连续梁跨度大，节段多，施工周期长，施工难度大，工期紧。

三、桥梁悬臂挂篮施工流程

1.桥梁工程施工顺序

悬浇连续梁施工顺序为：墩顶立支架或托架、预压、浇筑、张拉0#块→拆除0#块支架→0#块挂篮安装就位→各梁段对称悬臂施工或边跨直线段支架法现浇→边孔合龙→中孔合龙→拆除临时支墩、解除梁端锁定→形成连续梁。

2.墩顶现浇段（0#块）施工

墩顶临时锚固措施采用钢筋连接，预埋于主墩的Φ32 精轧钢筋130 根，深入墩顶及梁部的锚固长度不小于1000mm，M50 临时硫磺砂浆支座布置在22#、23#两个主墩墩顶顺桥向两侧、前后对称布置4 个。

搭设支架前对原地面进行彻底清理，经地基触探后对强度不足处进行换填碎石类土，分层碾压、高出地表30cm，并立模硬化基础。支架采用Φ48mm 钢管，立杆间距为90cm、横杆间距为60cm。底模采用定制钢模板，侧模采用6mm 钢板，边框采用12mm 钢板，横肋采用[8槽钢，桁架采用[10 槽钢，底模面板采用6mm 钢板，边框采用12mm 厚钢板，横肋采用[10 槽钢。此外安装时要根据体结构高程、尺寸考虑预留施工拱度，底模与内模要设拉杆固定，防止浇筑砼时移位；起吊底模就位后，调整其标高和位置，将其与支架顶部纵梁焊接牢固，吊装侧模，侧模两端用钢丝绳与支架连接，整体模板采用螺栓连接。绑扎底板钢筋，安装预应力孔道，模板检查合格后浇筑混凝土。混凝土养护强度达90%后，再进行预应力钢筋的张拉、压浆和封锚。

为确保连续梁0#段、边跨直线段浇筑混凝土时钢管支架结构稳定安全，施工方案编制过程中要由上而下逐个对受力杆件进行验算，根验算结果调整钢管支架布置方式。具体计算内容应包括方木、纵梁、横梁、钢管支架和地基处理验算。

3.悬浇梁块段施工

（1）施工工艺流程

悬浇梁段施工工艺见图1。

图1 悬浇梁块段施工工艺流程图

（2）挂篮施工

①挂篮结构

施工挂篮为轻质菱形挂篮，其结构分为菱形主桁架及连接部位，组成主承重系统、底篮、悬吊系统、后锚及行走系统、模板系统，两片菱形主桁架横向间距6.3m。挂篮结构见图2。

图2 挂篮结构示意图

②挂篮拼装

挂篮拼装顺序：轨道安装→安装反扣轮组及前滑移支座→吊装主构架→安装主构架之间的横联中门架及后吊梁→用精轧螺纹钢将主构架后端锚固→吊装前上横梁及吊杆→安装吊杆吊带→安装底托系统→安装外模→安装内模→安装操作平台→安装防护平台。

在已浇好的0#梁段顶面严格按照拼装顺序进行挂篮拼装，并进行检查验收。

③挂篮静载试验

挂篮拼装完毕后，通过荷载试验得出挂篮的承载能力及所有荷载作用下的变形数据。试验时以施工中挂篮受力最不利的梁段荷载进行加载，在最大荷载作用下得出挂篮控制杆件的内力，从而计算出挂篮得实际承载能力，掌握挂篮施工过程中的实际安全系数，保证挂篮的安全作业。加载方法可根据现场的实际条件确定，一般可采取堆积砂包模拟加载或通过千斤顶和锚固于承台内的锚碇对拉反压加载。静载试验可以充分消除挂篮产生的非弹性变形，悬浇施工过程中，梁段施工预拱度的设置要充分考虑挂篮的弹性变形量。此外还要通过软件模拟不同阶段荷载作用下挂篮产生的挠度进而绘制出挂篮的荷载—挠度曲线，以此数据变化指导悬臂施工的线性控制。在混凝土浇筑过程中，尤其注意以橡胶条塞紧内外模连接处控制漏浆情况，从而达到更好的浇筑效果。

④挂篮行走

挂篮在一梁段混凝土浇筑及预应力钢绞线张拉完成后，沿行走轨道走行到下一梁段施工位置，以此循序渐进至所有梁段施工完成。

⑤挂篮拆除

悬浇梁段施工完毕后，进行挂篮结构的拆除工作。拆除顺序为：先通过拆零取出的方式拆除内模系统，再通过卷扬机整体吊放的方式依次拆除侧模系统和底模系统，最后主桁架先行走后退到主墩附近再经吊机拆零取下。

（3）位移测点布置

图3 连续梁桥线形监测布置点示意图

挠度观测数据是控制桥的线性最重要的基础。0#块上设有15 个高程点，为了控制顶板的设计标高，并为后续悬浇提供参考点。在悬置阶段，每个梁段监测断面均设置5 个高程观测点，可以测量箱梁的挠度和观察箱梁的扭转变形。观测点可在梁段钢筋上焊接圆钢，并打磨暴露出混凝土表面0.5-1cm，用红漆做标记。

萩芦溪特大桥连续梁的结构线形控制，主要通过理论仿真和实测验证监控各梁段断面的标高及经软件模拟控制施工变量的方法收集绘制出挂篮的荷载—挠度曲线，以此数据变化指导监控悬臂施工过程中的桥梁线性变化，再采取相应有效措施加以控制，达到确保安全的目的。

4.边跨直线段施工

边跨现浇段采用支架或托架一次性整体浇筑。

5.合龙段施工

萩芦溪特大桥连续梁合龙施工时，采取先边跨、再中跨合龙的顺序。施工时要注意，合龙时天气温度及合龙段两端悬臂标高、轴线允许数值应符合设计或规范要求。

边跨合龙梁段施工步骤：“T 构”悬臂浇筑及边跨等高度现浇段施工完毕后，搭设合龙段支架，另一侧用水箱进行配重，立模板绑扎好钢筋后锁定安装边跨合龙段预应力管道，在低气温条件下浇筑砼，然后逐级卸除水箱配重，养护达标后张拉及锚固预应力钢筋，最后拆除支架。

中跨合龙梁段采用合龙吊架施工，合龙吊架和模板采用施工挂篮的底篮及模板系统。施工步骤：边跨合龙完成后，后移挂篮至适宜位置，安装吊架同时加配重水箱，立再模板绑扎好钢筋后锁定安装合龙段预应力管道，然后在低气温条件下浇筑砼，然后逐级卸除水箱配重养护达标后张拉及锚固预应力钢筋，最后拆除合龙吊架。

四、结语

萩芦溪特大桥（60+100+60）m 连续梁采用菱形挂篮施工，安全可靠，产生良好的经济效益。通过萩芦溪特大桥施工实践，可以得出预应力混凝土连续梁悬臂挂篮施工有以下优点：适用于建设横跨通航河流、陡峭峡谷连接、上跨道路交叉施工的桥梁，同时可以做到在保持桥下安全净空不受影响的前提下，通过较为简单的施工组织、移动灵活的挂篮行走达到提高质量、安全、进度的优点。