跨路连续梁悬臂挂篮兜底防护及走行施工应用

付守德

中铁建生态环境有限公司 重庆 400000

1 工程概况

张花高速公路地处湘西北，位于张家界市、湘西自治州境内，起于张家界，与常张高速公路相接，终于湘西自治州的花垣县，与吉茶高速公路相连，途经张家界永定区、永顺、保靖、花垣四区县，路线全长146.8km。

其中花垣河大桥跨越既有道路，最大墩身高为84.52m，于K125+839处跨越G209国道，线路与公路右前夹角为103°。G209国道为沥青路面，规划宽度为60m。立交净宽要求为60m，路面净高要求9.5m。本桥采用80m预应力混凝土连续梁跨越。

2 挂篮全封闭兜底

本桥跨国道G209连续梁悬臂浇筑段，需要在道路上方施工，为了保障施工进程和行车的安全，需思考多方面的要素及制约条件，项目部对施工作业的挂篮采取全封闭的防护措施。即对挂篮底、前及两侧所有面的位置进行封闭，同时对已浇筑完成的上一梁段挂篮进行全包围，主要目的是为了预防梁段施工及挂篮走行期间钢筋头、砼、焊渣等杂物掉落，对国道G209的行车造成交通安全问题[1-2]。

图1 挂篮防护实例图

2.1 挂篮兜底防护的对比选用

连续梁施工过程中小型构件、碎物等易从高空掉落。如挂篮移动时导致工具、螺丝、钢筋头等碎物不慎掉落，混凝土浇筑及凿毛过程中导致碎物掉落，管道压浆时浆体落入公路等，威胁到公路上车辆及人员的通行安全。为保证公路安全通行，需进行施工安全防护。一般情况下，会选用挂篮兜底全封闭防护或搭建安全通道来进行防护。

由于G209国道车速快、车流密度大，选择搭设落地防护棚架，须进行交通管制，并占用行车道，且搭设完成后的防护棚架遮挡司机视线恶化公路交通条件，安装拆除的安全风险较大。在该情况下，根据公司以往的施工经验并经多次论证，综合考虑后决定采用挂篮全封闭施工方案，该方案优点在于施工便捷，防护严密，对公路通行影响小，跨越公路施工保证通行安全等方面具有优势。

2.2 挂篮兜底安装

①要对已浇筑完的上一个的梁段的梁面两侧设置起到安全作用的防护栏杆及防护网，预防在跨道路上的挂篮施工范围内的杂物坠落。

②在挂篮的底部需要安装一个吊棚(前后各两根双拼25A工字钢各自使用4根Φ25精轧螺纹钢一起组装，挂住底模的前后托梁，在横向工字钢上纵向需要焊接布置10的工字钢，骨架的最后需要在纵向骨架工字钢上满铺一层钢板进行焊接；吊棚距离梁下公路路面净高的要求，能够保证道路的交通安全[3]。

③在吊棚兜底下的四周焊1.5m高的钢栏杆，栏杆底四周的20cm高的范围内进行钢板全封闭，高处可采用竹胶板辅助封闭完，目的是为了避免在施工过程中或挂篮移动时发生高空坠物事件，外侧还需贴好当心高空抛物的警示标语。

④在挂篮周围进行安全防护，需要两侧用坚固的材料等设置防护栏杆，为了避免桥面施工时碎物掉落，需要采用全包围封闭模式。

⑤挂篮正前方采取的全封闭材料为铁丝网，下面采用的封闭同兜底其他地方的设计一致，目的也是为了避免桥面施工时碎物掉落。

图2 挂篮全封闭正侧面示意图

⑥挂篮构件防护：在三角挂篮后锚和未浇筑梁段之间，因为挂篮构件安装、拆卸，一般会导致螺丝或小构件坠落，故对此段也采用1mm厚的铁皮进行防护。

这些挂篮兜底的安全防护措施无疑会增加梁段重量，进而会产生不平衡弯矩。为了解决这个问题，采用吊装预压块，使其梁段的重量跟对应的挂篮加装兜底的重量相等。为了保障连续梁悬灌体系的稳定，要在对应的梁段位置进行配重对称设置，需要进行数据计算来确定位置及预压块数。

⑦吊杆钢筋宜采用PSB830级φ25精轧螺纹钢筋，配套使用垫片与螺母。底部横向、纵向各采用[16a、[12.6槽钢作为铺设骨架，横向两根背拼为主梁；考虑到框架整体稳固及安全防护需要，[12.6槽钢上部横向焊接φ12螺纹钢间距30cm布置。四周用镀锌钢管作防护主骨架(焊于底部骨架上)，立杆、横杆布置间距见防护布置图，其上挂1cm孔距铁丝网作全封闭网(防石子等物弹出)，底部用竹胶板(1.22×2.44)布置作挡脚板[4]。

2.3 挂篮兜底使用及控制要点

为了避免滑行梁前端吊点，所使用的倒链突然损坏而引发安全事故，需在每一倒链吊点处设置钢丝绳，从而起到保险作用。挂篮走行时，需确保大小里程两侧的走行速度一致，限制挂篮行走速度在10cm/min以内。避免挂篮走行过快，而导致挂篮倾覆。

2.4 已完成梁段防护方案

在上一阶段已浇筑好的箱梁面上预埋钢筋，加固好钢管护栏作为主支架，在钢管底部设置20cm高的铁皮挡板，防止桥面上的杂物坠落。

3 结构验算

面板荷载、施工荷载、兜底四周防护均换算成线荷载加载至模型，兜底上部结构横梁和纵梁之间按固结计算，受力示意图见图3所示。

图3 兜底计算模型

3.1 槽钢横梁验算

图4 横梁组合应力图(MPa)

图5 横梁剪应力图(MPa)

图6 横梁变形图(mm)

从计算结果得知：

横梁最大组合应力：55.1MPa＜145MPa；

横梁最大剪应力：8.2MPa＜85MPa；

横梁最大变形：9.1mm＜l/400=4900/400=12.25mm；

因此，横梁强度和刚度验算满足要求。

3.2 吊杆验算

图7 兜底吊杆支反力图(kN)

从计算结果得知：Φ25精轧螺纹管支反力为17.4kN，吊杆采用PSB830级φ25精轧螺纹钢，R=1.7t<40.7t，满足要求[5]。

4 挂篮的走行

4.1 走行试验

挂篮行走前，需进行走行试验，严格按照文件中明确的实施步骤及要求执行。试验需检验项目：主桁架系统走行平顺及整体稳定性；油缸移动时动作的稳定性；油泵中的液压油路密封性；铰接销轴的强度、刚度；滑轮组件的灵活稳定性，是否出现了卡掐现象；最关键检测项目为轨道锚固的牢固性。

4.2 走行方法

连续梁施工过程中施工完一个节段后，须行走挂篮到下一个节段定位，固定后再浇筑混凝土。整个过程中需先对已浇筑节段张拉压浆后，然后进行挂篮松张，松张顺序为：挂篮→底模→侧模→后吊杆，使吊梁的力支撑在滚轮上。此时松开后锚，挂篮主行架可以行走在安装好的轨道上。挂篮前进时要同时向前倒换钢枕和安装轨道，各点连接务必牢固[6]。

图8 挂篮轨道预埋锚固与行走防御

4.3 走行的注意事项

①挂篮在走行过程中，两侧的主行架的挪动速度要尽量保持一样，前后移动的间隔要保证维持在5cm之内；②在挂篮的底模的后边的横梁和侧模上面吊梁所用的钢丝绳的要连接好，挂篮每侧要保障有两道钢丝绳持力，除此之外，还需要设置一个保险装置，在侧模的设计位置地方可采用20T的导链；③挂篮走行过程要控制好，行走速度≤10cm/min，中线之间的差值≤5mm，同时要查看行走时各个局部的变形量状况，在发生非正常情况时，一定要及时中止前移，查明缘由以后才能够向前移接着继续走行；④在挂篮行走过程中，尤其重要的一点是铺设轨道，一定要保障按坡面的角度进行轨道铺设，此外还要保障横向之间轨道的距离，误差一定控制5mm之内；⑤挂篮行走过程中，后端应有稳定的保护措施，必须设置行走防御系统及限位装置，可通过连接轨道精轧钢，在挂篮下弦杆加保险横担进行行走防御；本挂篮采用挂篮自带防御系统进行行走防御，防御系统不影响挂篮走行，一旦反扣轮脱离轨道，走行防御系统会与轨道相接，避免挂篮倾覆。在轨道最前方安装限位装置，避免挂篮纵滑。限位装置采用2cm钢板制作，使用栓接与轨道相连[7]；⑥挂篮行走之前，在挂篮范围之内的人员务必要转移到安全区域，方可进行下一步工序，严禁靠坐在挂篮上。

5 挂篮拆除

5.1 挂篮拆除顺序

挂篮拆除在浇筑梁段的位置拆除，拆除顺序为：底模→内、外侧模→滑梁→吊带→前横梁→横联→主桁架→滑动装置→行走轨道→钢枕→清理场地。

5.2 挂篮拆除方法

（1）底模、底模平台、前后下横梁、外模及外导梁的整体拆除。首先将前后上横梁的4个外吊挂替换为4台10T倒链，并且在4台倒链附近各设置1条保险绳，共计4条，具体操作如下：首先将倒链安装就位，倒链底部距离下横梁约1.0m，然后将吊挂通过千斤顶将底模平台下放至倒链处，该操作需保证同一上横梁的两个吊挂下放同步；然后将外导梁通过千斤顶缓慢下放至底模平台上，并固定牢固。最后将底模平台等组成的整体通过4台10T倒链缓慢且平稳的同步下放至地面。（2）前、后上横梁的拆除。首先拆除上横梁的吊挂系统，同时清理干净，然后通过25t汽车吊将上横梁吊装至地面，最后解除主梁之间横联。（3）主梁的拆除。利用吊车梁吊装至地面。（4）行走支腿的拆除。在支腿上设置合理吊点，然后通过吊车其吊装至地面。

5.3 挂篮拆除注意事项

（1）底模平台下放时，速度务必同步匀速，以防模板部件发生扭曲、弯折；（2）挂篮拆除前，对外模及底模进行全方位检查，同时清理上面的杂物，防止杂物滚落；（3）汽车吊起吊物件前，务必严格检查机械设备及绳索的安全性、可靠性，起吊后下方不得站人、通行。物件下放时，距地面1m时，作业人员方可靠近操作；（4）吊装前，吊点要选择正确、牢固。起吊时，应拴好溜绳，严格听从信号指挥，不得超载；（5）挂篮拆除过程中，在主梁上需另设2个支点，充分保证挂篮的自身平衡；（6）挂篮拆除作业，须由专人指挥，有专人打信号，严禁违章指挥作业。

6 结束语

该工程在实际实施过程中，各项技术指标均达到了预期效果。使用该方法组织施工后，基本上满足了施工及防护要求。梁体线性平顺、挂篮走行安全，达到了设计要求，取得了良好的技术、经济和社会效益。

在中国经济发展迅速的今天，人们生活水平有了很大的提高，作为经济发展有形桥梁的高速公路网正在快速发展，桥梁建设项目的数量快速增加。跨越既有道路的情况越来越多，采用挂篮施工的悬臂连续梁应用较广泛，其优点在桥梁施工的整个过程中发挥着极其重要的作用。桥梁施工人员必须保障施工过程中的安全质量控制，并通过妥善处理挂篮施工的所有环节及行走施工的各个要素，保障整个连续梁的安全与质量。