桥梁工程复合式吊装挂篮施工技术应用研究

李茂旺 （安徽建工集团股份有限公司，安徽 合肥 230022）

0 前言

近年来，预应力混凝土连续梁桥凭借整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好等优点，在国内广泛应用。但目前国内所采用的连续梁施工挂篮主要用于混凝土悬臂施工,吊装施工挂篮设备多依赖满堂支架,或者采用具有一定横向连接的架构,所形成的吊装施工挂篮设备两边的主桁架之间的横向联系结构较为复杂,操作空间有限,用途单一,不具备钢腹板、钢筋等构件的吊装功能,如需此功能,需另外增加辅助设备,成本较高,且相互干扰大,施工效率较低。针对上述问题,以工程为对象、工艺为核心,研发出了复合式吊装挂篮施工工法。结合元江至蔓耗高速公路（红河段）项目和夹江县石棉渡改公路桥项目，分析实际应用效果，对该技术在实际应用中的可行性进行科学论述，在类似工程中具有借鉴意义。

1 施工技术

本工法在吊装挂篮施工过程中，通过优化挂篮设备的结构形式，增设吊装机具与提升装置间转换的三角吊架，结构转化方便，整体稳定性好，降低结构受力，有效确保了施工安全，加快施工进度。

2 工法特点

①本工法采用的挂篮设备主桁架包括顶端水平布置的支撑梁、下部与支撑梁平行的垫梁、竖直的阵列于支撑梁和垫梁之间的竖直支撑,阵列形成的矩阵结构的一对角连接有斜撑。

②本工法采用门式吊装，施工挂篮所用吊装组件包括沿滑道运行的吊装机具和在吊装点设置的提升装置,以及用于在吊装机具与提升装置间转换的三角吊架。

③本工法采用挂篮设备沿顺桥梁方向布置至少两道主桁架,以两边的主桁架为支撑基础搭设横梁,在横梁下侧顺桥梁方向铺设滑道,然后在滑道上设置吊装组件。

3 工艺原理

本工法是对门式吊装挂篮悬臂梁进行施工，其中采用的门式吊装施工挂篮沿顺桥梁方向布置至少两道主桁架，以两边的主桁架为支撑基础搭设横梁，在横梁下侧顺桥梁方向铺设滑道，然后在滑道上设置吊装组件，主桁架包括顶端水平布置的支撑梁、下部与支撑梁平行的垫梁、竖直的阵列于支撑梁和垫梁之间的竖直支撑，阵列形成的矩阵结构的一对角连接有斜撑；所用吊装组件包括沿滑道运行的吊装机具和在吊装点设置的提升装置，以及用于在吊装机具与提升装置间转换的三角吊架。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

复合式吊装挂篮施工工法工艺流程图如图5所示。

图1 施工设备在桥梁侧面的投影图

图2 使用状态施工设备在桥梁侧面的投影图

图3 使用状态的施工设备在桥梁横断面上的结构配置图

图4 钢腹板下放到位的结构示意图

图5 施工工艺流程图

4.2 操作要点

4.2.1 施工准备

深入研究施工图纸，严格落实交通管制要求,对场地周围进行保护,防止外人进入施工现场产生危险,保护现场干净，整洁,对计划所用的材料、构件进行制作,机械提前安排,随时做好入场准备。

4.2.2 连续梁首节施工

首先搭设四根临时支柱,支柱在横桥方向间隔4.5m,在顺桥方向与桥墩间隔2m。临时支柱与墩身均采用30型钢拼装焊接而成,支柱与支柱之间采用槽钢型钢托架与临时支墩连接联合受力,均采用定型组合钢模板现场拼装,内模板的紧固主要用脚手架连接,并用对拉螺杆加固。

4.2.3 安装挂篮构件

多组单片的主桁架和顶部的横梁结构组成门式结构,沿顺梁方向布置至少两道主桁架,以两边的主桁架为支撑基础搭设横梁,U型轨道与横梁连接,滑道设置在横梁的下侧,并沿纵桥向布置,滑道上设置吊装吊具,并在其上安装三角吊架,三角吊架的一个顶点设有吊物吊点,另外两个顶点其一为连接于吊装机具上吊具的初始吊点,另一个顶点则是转接与提升装置上的转换吊点。

4.2.4 吊装机具起吊钢腹板、钢筋等

钢腹板、钢筋运至施工现场后,用吊装机具吊起由后方运来的钢腹板、钢筋等构件,通过滑道运至待安装位置。

4.2.5 提升装置转移钢腹板、钢筋等构件

利用主桁架前段设置的提升装置吊住吊装机具上三角吊架的另一个吊点,并缓慢提升,其下的钢腹板、钢筋等构件通过三角吊架的旋转,中心逐渐转移,当重心完全移至提升装置下方时,吊装机具上的吊钩将不再受力即可以拆除,吊装机具即可以退回吊运下一钢腹板、钢筋等构件。

4.2.6 下放钢腹板、钢筋至设计位置

钢腹板、钢筋就位后,通过吊装机具下放至设计位置,将其与施工完成的两端进行匹配连接。

4.2.7 重复施工至全桥完成

重复上述施工步骤，直至完成该节段施工。

4.2.8 浇筑混凝土

混凝土搅拌中心集中供应混凝土，使用混凝土罐车进行运输，采用两台泵车泵送至施工梁段，垂直向和水平向布设泵送管道，两梁段的混凝土对称浇筑，一次性浇筑成型。

4.2.9 混凝土振捣

混凝土振捣采用插入式振捣器振捣的形式。

4.2.10 混凝土养护

混凝土灌注完成后，采用土工布覆盖，并洒水养护，待梁部混凝土强度达到设计强度的90%时，揭开土工布，洒水继续养护，养护天数14天以上。

4.2.11 清理场地

待施工完成后，拆除各个构件，机械退场，确保场地整洁。

5 应用实例

5.1 元江至蔓耗高速公路（红河段）项目

元江至蔓耗高速公路（红河段）工程项目起点为云南省红河州红河县，终点位于云南省红河州个旧市蔓耗镇。其中土建十一分部里程桩号为K104+926-K106+685,路线全长1.759km，主线采用双向四车道高速公路标准，设计速度80km/h，单幅宽度12.5m。包括连续刚构桥1座，长隧道1座。

稿吾卡1号大桥单幅桥宽12.5m。右幅全长472.5m，左幅全长503m。主桥为三跨连续刚构桥，主墩为双肢薄壁空心墩，共用墩为等截面矩形空心墩，桥台为重力式桥台，上部结构为单箱单室变截面连续箱梁，墩顶处梁高6.5m，跨中梁高2.3m，中间以抛物线形式渐变；引桥下部结构多为圆柱墩，部分高墩采用变截面矩形空心墩，上部结构为简支变连续预应力预制T梁，梁高2m。主桥采用挂篮悬臂浇筑施工。

5.2 夹江县石棉渡改公路桥项目

夹江县石棉渡改公路桥路线起于夹江县迎江乡夹木路（千佛电站大坝下游约500m），止于夹木路终点（木城镇）。路线全长750m，其中：桥长520.43m、宽16m，引道长227m、宽12m。按二级公路技术标准设计，主桥为预应力混凝土连续梁结构，设计荷载公路I级，桥位按VII航道标准设计；路面为沥青混凝土，双向2车道，设计速度为60km/h。主桥采用（68+120+68）m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，横断面采用单箱单室；箱梁顶板宽16m，底板宽9m，外翼板悬臂长3.5m，箱梁在横桥向底板保持水平，箱顶设2%双向横坡。箱梁采用纵、横、竖三向预应力体系。主桥连续箱梁采用挂篮悬臂浇筑法施工，各单“T”箱梁除0、17号块采用在支架上现浇外，其余分为15对梁段，均采用对称平衡悬臂逐段浇筑法施工。

上述两项目均采用复合式吊装挂篮施工工法，挂篮设备主桁架包括顶端水平布置的支撑梁、下部与支撑梁平行的垫梁、竖直的阵列于支撑梁和垫梁之间的竖直支撑，阵列形成的矩阵结构的一对角连接有斜撑，保证结构整体稳定性；门式吊装施工挂篮所用吊装组件包括沿滑道运行的吊装机具和在吊装点设置的提升装置，以及用于在吊装机具与提升装置间转换的三角吊架，结构方便转化，有利于施工；挂篮设备沿顺桥梁方向布置至少两道主桁架，以两边的主桁架为支撑基础搭设横梁，在横梁下侧顺桥梁方向铺设滑道，然后在滑道上设置吊装组件，整体稳定性好，降低结构受力，有效确保施工安全，加快施工进度，经济和社会效益显著。

6 效益分析

6.1 技术效益

①本工法采用的挂篮设备主桁架包括顶端水平布置的支撑梁、下部与支撑梁平行的垫梁、竖直的阵列于支撑梁和垫梁之间的竖直支撑,阵列形成的矩阵结构的一对角连接有斜撑,保证结构整体稳定性。

②本工法采用门式吊装施工挂篮所用吊装组件包括沿滑道运行的吊装机具和在吊装点设置的提升装置,以及用于在吊装机具与提升装置间转换的三角吊架,结构方便转化,有利于施工。

③本工法采用挂篮设备沿顺桥梁方向布置至少两道主桁架,以两边的主桁架为支撑基础搭设横梁,在横梁下侧顺桥梁方向铺设滑道,然后在滑道上设置吊装组件,整体稳定性好,降低结构受力。

6.2 经济效益

①实际工程中采用“复合式吊装挂篮施工工法”,该工法将工程实体作为对象、运用工艺核心技术,利用操作系统工作原理,有效结合了先进技术和科学管理,与传统方法相比,人员操作空间增大,便于施工操作,对操作人员劳动力要求较低,节约人力成本5%,具有较好的经济效益。

②采用此种挂篮结构,有效地提高了施工进度,每个挂篮可减少10个工日,提高了工效,取得了显著的经济效益,节约成本13%左右。

6.3 社会效益

①本工法基于企业研究开发拥有自主知识产权的技术,为悬臂梁施工技术提供了新的方案,拓宽了吊装挂篮悬臂梁施工方法的应用领域和范围,给企业带来了良好的品牌效益。

②本工法工效较高,工法实施过程中减少了因施工造成的工期中断,施工质量安全有保障。因此具有很好的社会效益。

③本工法由于减少了原材料的消耗,可减轻原材料产地和施工地点的环境污染程度,减轻了工业生产对环境的影响。

7 结语

通过实践应用，复合式吊装挂篮施工工法在经过多次讨论中完善后，确保每一步施工安全可靠。整体稳定性好，降低结构受力，有利于安全、质量控制；同时采用此种工艺能提升材料有效利用率，降低施工成本具有一定的经济效益。

该技术研究可有效推进复合式吊装挂篮施工技术进步，社会效益明显，具有较好的推广应用价值和广阔的市场应用前景。