桥梁挂篮施工中常见问题及预防对策研究

刘旸晖

（核工业长沙中南建设集团有限公司，长沙 410007）

1 引言

挂篮技术在桥梁施工中的应用非常普遍，其有着多方面的技术优势，例如，无须使用大型机械设备、操作灵活便捷、适应能力较强、对外部环境的影响较小、建设质量更有保障等，因此，桥梁挂篮施工技术具有良好的应用价值。

2 挂篮施工的基本原理

挂篮是一个承重构架，沿着轨道灵活地滑动。挂篮施工无须搭设支架，无须采用大型吊机设备，操作更加灵活。挂篮施工将挂篮锚固在已施工的梁段上，以方便每一节段的空中作业，包括灌注混凝土、预应力张拉、钢筋及模板搭设等操作。其实际操作是每当完成上一节段作业后，将挂篮前移并固定，再开展下一节段的作业，每一节段之间连续循环，周而复始，直到施工完成（又可称为悬臂浇筑施工）。相比于传统的施工技术，挂篮施工可以在施工过程中自由移动，不需要借助繁重的大型设备，不仅能加快施工进度，提高施工效率，更能节约机械设备成本，降低桥梁工程整体造价[1]。

在桥梁挂篮施工中，应遵守以下4项基本原则：

1）注意挂篮的稳定性与强度，在符合施工要求的基础上应尽可能地减轻挂篮的荷载重量。其中，以减轻主导梁和前横梁的重量为主，以方便挂篮安装，增强桥梁施工的安全性。

2）优先采用平衡式。充分利用箱梁垂直方向的预应力，为挂篮施工创造便利条件，提高吊篮的稳定性。

3）在桥梁设计过程中，需注意混凝土的强度等级，优先选用高强、优质的混凝土。

4）在施工过程中应根据实际情况调整施工作业平台的面积，为施工人员自由移动提供保障。

3 挂篮的组成结构

挂篮的组成结构主要可分为以下部分。

3.1 主桁架系统

主桁架主要包括前横梁和主桁横梁两部分，通常位于桥梁预应力竖向筋的位置，其作用是承受挂篮底部模板带来的垂直方向的拉力，是整个挂篮结构的主要受力构件。

3.2 悬吊系统

悬吊系统具体包括螺旋千斤顶、支撑梁、吊杆、精轧螺纹钢等。吊杆的材质通常采用螺纹粗钢筋，强度等级高，稳定性更强。吊杆的上部固定在上横梁位置，底部连接下横梁。梁底部的吊杆通过千斤顶、支撑梁固定在梁体底板上，在挂篮移动时可以自由予以拆除。整个悬吊系统的主要作用是悬挂模板，将模板调整到适宜的高度，为施工提供保障[2]。

3.3 行走与反压系统

行走与反压系统的构件有钢枕、滑道与上滑板、反压装置等，行走的动力装置主要有液压以及机械。钢枕由槽钢与钢板焊接制成，滑道由2根槽钢组合并焊接在一起，滑道通过竖直方向的预应力钢筋锚固在桥面之上，动力装置可以产生促使挂篮滑行的牵引力，满足施工需要。挂篮在移动的过程中会产生一定的倾翻力矩，行走与反压系统的设置可以很好地平衡挂篮移动而产生的倾覆力矩。

3.4 模板系统

模板系统主要包括内模与外模，内模可详细分成顶模与内侧模，模架由型钢组合焊接而成。在作业过程中，内模借助滑梁支撑在内吊梁上，如需脱模，可将内吊梁松开，滑梁处于内吊梁之上，通过滑行不断前移。外模可详细分成侧模板与底模，底模处于梁体的底部位置，承受着梁体传递的重力荷载。

4 桥梁挂篮施工中常见问题分析

4.1 泵送混凝土出现裂缝、离析情况

在挂篮施工过程中，泵送混凝土是至关重要的施工环节。在实际施工中，泵送混凝土经常出现骨料分离、裂缝等问题，严重影响了工程质量。产生的裂缝大多属于塑性收缩裂缝以及沉降裂缝。混凝土骨料在沉降的过程中会受到钢筋、模板等产生的阻碍，特别是在浇筑时间达到0.5~3 h时，混凝土正处于塑形阶段，出现裂缝的概率较大。除此之外，在模板施工过程中，由于捆绑操作不当等原因导致模板出现异位、沉陷，也会导致裂缝的产生[3]。

4.2 挂篮施工安全性存在缺陷

桥梁挂篮施工最大的安全隐患是倾覆倒塌，挂篮主桁架装置采用单根精轧螺纹钢、单个螺帽固定，若无防护保险措施可能会造成挂篮失去平衡出现倾覆倒塌情况。挂篮施工预压试验是保证施工质量的重要步骤，试验目的是检验挂篮的承载能力，但是，在部分桥梁挂篮施工过程中，往往忽视了预压试验这一环节，再加上挂篮的主要制作构件会出现一定程度的非弹性变形情况，导致挂篮的承载能力无法满足载重要求，进一步增大了后续施工产生安全问题的概率。因此，挂篮施工过程对施工细节管控到位，按照施工操作规范严格控制施工参数，是确保桥梁挂篮施工安全的重要措施。

4.3 挂篮合龙段施工与体系转换存在问题

合龙段施工是桥梁挂篮施工的最后一个阶段，是保证成桥质量的重要因素。在合龙段的施工中，两侧线性的控制具有一定的技术难度，需要准确安装合龙段吊架，准确压重，合理控制全桥的受力状态。然而，由于昼夜温度差异的影响，特别是在一些昼夜温差较大的地区，混凝土从浇筑到张拉预应力筋，容易受到温差的影响，发生顶板开裂、收缩、水化热等现象，从而导致结构变形。因此，需要严格把控合龙段施工，顺利完成体系转变，以保证桥梁线形的平顺度与整体结构的合理性[4]。

5 桥梁挂篮施工常见问题的预防措施分析

5.1 针对泵送混凝土问题的预防对策

挂篮施工中采用的混凝土密度具有一些差异，虽然在搅拌与融合之后可以达到均匀状态，但是如果泵送过程受到不良影响，极有可能造成骨料分离。针对泵送混凝土离析问题，主要可以采取以下措施进行预防：

1）对泵送进行试运转，确保泵送运行设备能够正常运行，然后进行清水泵送，让管道处于湿润状态，再用适量的水泥浆湿润管道，完成后将水泥浆及时排出泵送管道，避免水泥浆进入结构物内部。

2）泵送过程不允许间断，要保持连续的泵送状态。在挂篮混凝土浇筑施工中，要按照顺序规范进行作业：（1）进行底板浇筑；（2）腹板浇筑；（3）顶板浇筑。由于混凝土骨料分离需要一定时间，当泵送过程连续不间断时，骨料还来不及分离就已经运输完成，可有效预防离析。但是，如果泵送过程受到外部影响出现间断时，处于静置状态的混凝土骨料有可能出现离析的情况。据相关统计数据表明，当连续钢构桥泵送高度超过180 m，泵送时间大于15 min时，出现混凝土骨料堵塞的概率较大。为了预防这一问题，可以采用间接性开泵的方式，每次开泵的时间间隔控制在5~6 min。当停泵时间超过1 h时，施工人员要将泵送管道中的混凝土清除干净，可以采用清水冲洗，避免管道内存在残渣从而出现堵塞情况。

3）合理对混凝土进行降温与保温，降温可采取通水排热、埋设散热孔的方式。在混凝土浇筑成型后，可采用湿麻袋、覆盖膜铺在混凝土表面，以预防混凝土出现水化热。

4）为预防裂缝问题，要减小混凝土的出机坍落度，降低砂率，控制骨料的含泥量。严格控制混凝土的搅拌速度，当搅拌物体积为30~50 L时，搅拌时间应控制在5~8 min，当搅拌物体积小于30 L时，搅拌时间约为4 min。当发现混凝土内部出现气孔或气泡时，需进行二次振捣，以保证混凝土的密实度。

5.2 针对挂篮施工倾覆倒塌安全性问题

1）为预防挂篮施工出现倾覆倒塌问题，首先要注重锚固的安全性。锚固采用竖向精轧螺纹粗钢筋，抗拉力达到500 kN，并加设保险钢丝绳，施工过程中用防电焊材料将钢筋包裹起来，避免电焊操作过程中溅射火花而导致精轧螺纹粗钢筋质量受损。

2）控制挂篮的自重，施工前对挂篮的设计参数进行反复审查。通常情况下，挂篮的重量与梁段混凝土的重量比约为0.3~0.5。在保证挂篮刚度与强度符合施工要求的基础上，挂篮的抗倾覆系数要大于2，挂篮的抗倾覆系数计算公式为：

式中，M抗为倾翻线内侧的稳定力矩；M倾为倾翻线外侧的倾覆力矩；K为挂篮的抗倾覆系数；G为配置的配重质量；s为配重中心到支点间的距离；F为悬吊平台、提升机、钢丝绳、电气系统、额定载重的总和；v为承重钢丝绳中心与支点之间的距离。通过公式，可以计算出挂篮的抗倾覆系数，从而验算挂篮结构的抗倾覆性能是否符合要求。

3）要注意桥梁的内力控制，防止挂篮出现变形，变形量最大不能超过2 cm。对于跨径较大的桥梁工程，合理控制梁的挠度，开展挠度控制实验，通过建模仿真、受力分析等手段，将梁的挠度误差控制在最小范围内。一般情况下，假设桥梁的跨度为Y，挠度为n，当跨度Y＜7 m时，n=Y/400；当Y＞7 m且＜9 m时，n=Y/500；当Y＞9 m时，n=Y/600。在实际应用过程中，挠度的控制应当与桥梁的线形规划情况以及预应力张拉情况相结合，然后进行调整，减小挠度误差，提高桥梁结构的稳定性。

4）科学进行预压试验。预压试验可以检验挂篮的质量，避免挂篮因为非弹性问题影响施工安全。试验过程中挂篮的载重量是标准载重量的一倍。预压前，紧固后锚系统受力拉杆，让拉杆保持受力均匀的状态。然后以100 kN为一个等级，使两个挂篮处于对称状态同步进行，每个挂篮每次加载的重力相同，每边共计加载重力1 MN，在加载过程中，应认真观察导梁的标高以及挂篮系统的变化情况，同时记录在案，明确挂篮承受的最大压力值，为立模设定标高提供依据。

5.3 针对合龙段施工与体系转换问题

合龙段施工至关重要，在合龙前首先要将两悬臂端暂时连接，保持相对固定，合龙施工应当选择一天中气温变化比较平稳、气温较低的时间段进行，为了预防合龙段混凝土在早期由于梁体混凝土的热胀冷缩反应而出现拉裂。按照先合龙边跨，再合龙中跨的顺序进行施工，采用落地支架施工，合龙口锁定要快、准，先将外刚性支撑一端与梁端预埋件进行焊接，然后快速地将外刚性支撑的另外一端与梁连接起来，临时预应力随之快速张拉。在操作过程中，要对节段的标高与轴线进行联测，合龙时轴线的偏差不能超过10 mm，两端的高差不能超过20 mm。密切观察梁体长度变化，连续观察的时间不能少于2 d，观察间隔时间约为3 h。在边跨合龙段预应力束张拉操作完成之后，解除临时固结，消除预应力，然后匀速、对称地进行体系转换，形成连续刚构桥。

6 结语

综上所述，桥梁挂篮施工技术的应用越来越普遍，为了充分发挥挂篮施工技术的应用价值，需要切实解决挂篮施工中出现的问题与弊端，完善挂篮施工技术，提高施工质量，促进我国桥梁挂篮施工工程的进一步提升。