高速公路桥梁施工中的悬臂挂篮技术应用

吴泽海、游征宇

（江西省嘉和工程咨询监理有限公司，江西 南昌330000）

0 引言

悬臂挂篮技术的抗震性能极为优越，该技术具备跨度尺寸大、刚度性能好、变形量小等特点，被大量地应用到桥梁项目建设中。悬臂段是整个桥梁的核心部分，该结构对整体桥梁通行效果和质量都有直接的影响。在现场施工中需要严格落实施工结构的质量监督、管理规定及各项施工措施，遵循国家标准和技术规范，提升高速公路桥梁建设质量。

1 工程概况

某桥梁工程全长1.1km，该桥梁周边区域内的海拔高度为688.1～987.0m 之间，海拔高度差为298.9m。经分析发现，现场施工中除岩堆分布区域之外，整个大跨桥梁表面的覆盖层厚度相对较小，基础岩石条件都处于外部裸露的环境中，为溶蚀性低山沟谷地形状态。在桥梁的整幅设计环节，主桥施工处于直线段内，其跨度尺寸内设置为2 层40m，采取预应力混凝土箱梁的形式，在内部布置五道混凝土伸缩缝，支座采取水平布置的方式，在桥梁纵坡的箱体应用三角垫层进行施工。考虑到桥梁工程的特殊性，决定采用悬臂挂篮施工技术进行施工。

2 挂篮设计

由于箱梁结构尺寸以及悬臂结构有一定的技术要求，为了使工程结构的安全、质量都符合要求，根据项目施工进度组织落实各项工作。挂篮设计环节采取钢加工方法实施，挂篮选择三角桁架，采用抗倾覆方式达到平衡性要求，挂篮施工中应满足下述技术标准：

第一，承载性能应达到最大梁段运行标准，即结构自重3350kN；

第二，结构梁体宽度尺寸设定为10.0/13m；

第三，现场施工各个桥梁阶段长度控制为3.0～4.5m；

第四，梁体高为4.5～10.0m；

第五，挂篮应达到满载重量7900kN 以下；

第六，采取平衡设置的方式施工；

第七，抗倾覆系数应达到2.0 以上；

第八，各个结构部分的允差控制在20mm 以内。

3 挂篮悬臂浇筑施工技术

3.1 墩顶临时固结

连续梁施工过程中，为了消除悬臂两端产生的不平衡力，提升悬臂结构的稳定性，施工环节一定要做好主梁和桥墩的临时加固工作。墩顶临时固结应参考实际尺寸大小，分析大桥的连续施工要求，墩顶临时固结决定采用电阻丝加硫磺砂浆固结的方式进行锚固，提升整个固结块的稳定性，消除不必要的影响和制约。此外，在梁底和墩顶间设置钢筋混凝土支座，按照5cm 的厚度浇筑硫磺砂浆，这种砂浆施工简便，能够维护梁体的施工安全。

3.2 墩顶0#块施工

墩顶0块为连续梁基准块结构，内部钢筋分布较复杂、孔道密集度较高、单体混凝土体积大、质量要求高，必须加强质量管理和控制。

在施工环节，针对墩身高度较大的情况，在现场应用墩旁三角托架方式组织开展施工。托架制作时需要选择刚性强的材料作为基础材料。而后采取自动焊接方法进行焊接，焊接完毕后进入预埋环节。在预埋阶段，墩身需要预埋精轧螺纹钢实现锚固处理，如有必要可以应用小型千斤顶开展锚固钢筋初张拉施工，确保结构的紧固性合格，防止后续施工发生沉降的问题。

安装托架后，按照1.2 倍的施工荷载量进行预压试验，保证结构具有良好的稳定性，消除外部非弹性变形因素的干扰，为后续梁体的施工提供更多的参考依据。在此过程中，钢筋绑扎要结合预应力孔道设计的具体位置做出适当调整，避免施工过程中因切割造成孔道位置偏离。结束钢筋绑扎后，进行混凝土浇筑施工，在浇筑混凝土前，要复核预埋件的位置和数量。混凝土浇筑顺序是先将底板进行处理，之后延伸到腹板和顶板，实现充分浇筑。

3.3 挂篮安装

拼装挂篮的环节中，要选择墩旁塔吊和汽车进行配合，组装顺序如图1 所示。

图1 挂篮安装工艺

3.4 标准节段施工

标准节段工艺流程如图2 所示。

图2 工艺流程（砼=混凝土）

3.5 合龙段施工

3.5.1 设置刚性支撑

在合龙段施工的过程中，为了避免合龙段混凝土因温差变化出现严重的开裂，需要在周围设置支撑性钢板和预应力筋。设置刚性支撑是为了避免温度升高造成工梁段膨胀，消除不定压力的影响和约束。设置临时预应力钢束主要是为抵抗温度降低造成的收缩，降低混凝土开裂的可能性。

3.5.2 环境温度控制

浇筑合龙段前，要对周围的桥梁高层轴线长度进行检测，并对一周之内的温度变化进行测量和记录，把握温度变化值和一天中的最低温度时间段。然后结合升降温度的特点，避免低温条件，在温度变化不大的情况下进行合龙段浇筑施工。

3.5.3 配重

为保证合龙段混凝土浇筑环节处于相对稳定的平衡状态，确保合龙段高差控制在合理的范围内，应在合龙段两端施加配重，保证其重量符合实际需要，能够维持合龙段混凝土施工荷载量，配重一般会选择水箱和混凝土预制块。合龙段浇筑前，应结合实际情况采取减载处理。

3.5.4 混凝土

对合龙段混凝土配比严格控制，保证符合技术标准要求，并且应超过其他节段一个等级。完成浇筑之后，进行预应力高速张拉试验，将临时刚性支撑拆除，完成全桥合龙。在合龙段混凝土使用的过程中，需要合理控制水灰比、增加一定量的膨胀剂，避免出现收缩变形，确保强度符合规范要求。

3.6 线形控制

3.6.1 线形控制点设置

0块施工时，需要在顶面、腹板、翼缘板周围设置合理的测量点，为后期线控基准点提供更多的选择。在浇筑梁段时，要结合具体的情况做出调整，然后对相应的测量点位进行布设。适当调整线控测量点，保证符合高程的需要。

3.6.2 观测墩身变形

开展主墩施工的过程中，应当预埋沉降观测点，定期观测主墩沉降变形状况，消除不利因素，合理把握位移状况。避免桥面两悬臂在施工过程中因为荷载量不均匀导致截断，发生事故。

4 质量把控措施

4.1 挂篮施工前期堆载预压的必要性

考虑到挂篮的弹性变形和非弹性变化，加上内部缝隙、紧固程度等不同因素的作用，在荷载过程中容易出现较大程度的变形，引起标准高度变化，使其缺乏一定的设计深度。所以在箱梁混凝土浇筑之前，要做好预压处理，保证荷载量符合规范。

4.2 挂篮行走过程中的安全性

悬臂段在施工前，针对桥梁工程的底板、腹板钢筋采取分块安装的方法进行施工，同时灌注混凝土、拆除挂篮环节都要达到平衡性的要求，确保T 梁两侧平衡度偏差在10t 以内。挂篮是铁构件，所以必须保证线路正常运行，以免产生漏电危险，挂篮现场施工用电管理严格控制，线路由专业人员组织铺设施工。

悬臂浇筑施工中，应组织专人开展挂篮锚固螺栓安装，前后吊杆做好关键受力分析，同时落实千斤顶、锻炼、钢丝绳等维护与管理，及时总结问题并处理。移动挂篮时要对前一段的竖向精轧钢进行张拉试验，确保竖向和横向精轧钢能够为挂篮提供有效的受力。在非弹性位移的前提下，为了保证挂篮的受力安全，还需要在挂篮行走移位的过程中对每段行走量进行锚固，避免挂篮出现严重的倾覆。在相同T 构上的两套挂篮移位时，应保持同时、对称进行，位移差控制在40cm 以内。在移动操作中，挂篮后部应设置有保险倒链，速度在10cm/min 以下。

挂篮行走之前，必须将人员全部撤离，且不能在移动影响范围内。浇筑混凝土施工前，应组织人员对现场进行全面检查，做好验收与管理工作，消除不利因素的影响。

4.3 浇筑混凝土时需注意事项和挂篮的挠度

浇筑施工采取水平分层、斜向分段方式，按照先跨中后两边、先底板与腹板后顶板方式浇筑施工。

在浇筑施工环节，底模的适当部位上应沿着桥向设置5～7 个20×20 的孔，确保在浇筑环节有效控制。顶板浇筑环节应及时恢复，达到牢固性要求。底板混凝土浇筑中坍落度应适当增大，顶板混凝土坍落度应适当减小。底板至腹板浇筑时，内模以上2～3cm 位置处停止浇筑，在底部混凝土达到初凝状态后，才能开始腹板混凝土浇筑施工。组织人员开展全面检查，存在上返的问题应及时停止浇筑施工，并采取措施处理。及时清理多余混凝土，确保平整度合格。在横隔板和梁端两侧，一定要按照浇筑的各项环节密实处理混凝土，禁止出现严重的空洞和漏振现象。顶板混凝土一般分为两层进行浇筑，首层混凝土由于坍落度较大，很容易和腹板混凝土实现充分的融合，第2 层整体的坍落度较小，有助于收浆抹面。振捣混凝土的过程中，禁止直接接触模板。

除此之外，还要做好波纹管和其他预埋件的处理。混凝土尽量选择对称浇筑的形式。在浇筑过程中，要随时进行振捣处理，按照分层浇筑的整体原则，把握腹板和垫板的混凝土情况。在分层浇筑过程中，需要避开锚垫板的具体位置，避免因施工缝过大而带来的各种影响。

4.4 强化压浆和预应力张拉控制力度

在悬臂挂篮施工的环节中，要做好压浆和预应力注浆的控制工作，保证注浆的饱和性，施工环节中，需派遣专业人员进行全面控制。预应力操作系统在整个挂篮结构中具有至关重要的作用，要严格按照要求进行抗腐蚀性处理，保证预应力张拉度的大小。通过强化压降以及控制预应力张拉力度，从源头上解决桥梁结构的稳定性问题。

5 结语

综合上述分析，在桥梁工程施工过程中，悬臂挂篮技术的应用可以对桥梁工程建设质量与进度提供很大帮助。因此，在施工环节，需要明确悬臂挂篮技术的施工指标，做好技术工艺的控制。此外，在今后桥梁工程项目建设中，需要加大力度做好悬臂挂篮技术的优化，通过更新技术方案、引进全新技术措施、完善施工现场质量安全管理措施，才能发挥出悬臂挂篮技术的应用效果。