悬臂现浇梁菱形挂篮施工技术

刘志光 LIU Zhi-guang

（中铁二十二局集团第一工程有限公司，哈尔滨 150001）

0 引言

悬臂现浇梁施工适用于大跨度桥梁施工，悬臂现浇梁是将梁体分成N 段，每一节段梁体混凝土及预应力筋施工完毕后进行挂篮走行至下一节段施工，最后进行合龙和体系转换以完成梁体施工。近年来，随着挂篮工艺的不断更新和技术的成熟，菱形挂篮以其安装拆卸方便、受力体系明确、施工操作简单等优势受到广泛的欢迎，本文通过哈齐客专松花江特大桥菱形挂篮施工，在挂篮的组成、安装、预压、走行、拆除等方面简要介绍了挂篮施工技术及需要控制的项点。

1 工程简介

①松花江特大桥主桥为5 跨预应力混凝土连续箱梁，跨距为77m+3×156.8m+77m，主桥全长为624.4m。主桥共分为127 个梁段，其中最长节段0#块梁段长为20.8m，边跨合龙段长5.6m，中跨合龙段长2m，除边跨直线段5.6m在支架上施工外，其余各节段均采用菱形挂篮悬臂浇注法施工，梁段分段长度分4.0m、4.5m、5m 三种；梁体高度从8.6m 变化到4.2m，节段重量从1 号块的860t（最重节段）变化至边跨的454t。②松花江特大桥主梁为单箱四室钢筋预应力混凝土结构，梁底下部按二次抛物线变化，梁体为变高、变截面结构，箱梁顶宽为29.4m，在两侧边跨处逐渐变化为24.4m，由于桥体宽度非常宽，故主桥采用单侧两组菱形挂篮进行施工。

2 菱形挂篮组成

①本桥采用单侧两组菱形挂篮，挂篮由锚固系统、走行系统、吊挂系统、底模平台系统（包含底模纵梁、前后下横梁、底模、底模导梁等组成）、菱形主桁架、前上横梁、内外模等组成。因本桥为四线铁路桥，横桥向桥面宽度达到29.4m，共有5 道腹板，如主桁架设计成5 片主桁的整体结构，则对挂篮在走行过程中5 片主桁的同步性要求极高，稍有偏差，容易将主桁与走道梁卡死。故本桥挂篮采用了6 片主桁（在中腹板处设计2 片边桁架），设计两套主桁架结构，让两套主桁并行。每套主桁横向间距2×5.53m，每片主桁都与腹板对应，主桁桁架上下弦高差为5.5m。②菱形挂篮具有安装拆卸方便、受力体系明确、施工操作简单、可重复利用性强等优点，在施工过程中挂篮的锚固系统和走形系统受力明确，便于施工控制和质量检验。

3 菱形挂篮安装

3.1 走道梁安装 在0#块梁体顶面采用全站仪测放出挂篮走道梁轴线，并用水准仪对其位置进行高程测量，以保证走道梁安装位置和高程精准无误。走道梁垫梁（32A 工字钢）下部用水泥砂浆找平，安装走道梁垫梁之前，应先将后走行轮安装于走道梁上，走道梁测放位置应精确以确保主桁架的安装间距，走道梁安装要顺直、顶面要保持水平。利用箱梁竖向精轧螺纹钢把走道梁压紧，采用精轧钢连接器把竖向精轧钢筋接长到能锚固走道梁的长度，连接器内精轧钢连接长度连接要对称，以保证连接器内精轧钢有足够的强度，确认无误后方可进行下道工序施工。

3.2 主桁安装 以安装完毕的走道梁位置为基准，测放出主桁架安装的平面位置及轴线。单片主桁架在地面上组拼完毕后进行整体吊装，按放线位置就位，就位后为保证单片主桁不产生纵向倾覆，先将前支点和后锚固端的螺栓拧紧，为防止横向倾覆，在单片主桁两侧用倒链横向固定于梁面上。六片主桁全部就位后，调整主桁的水平标高与垂直度后安装主桁横向连接系，把三片桁架连接成整体后解除横向临时连接。

3.3 后锚固定 主桁架横向连接组装完毕后，利用后锚固端千斤顶调节主桁架后端高程，使主桁下弦保持水平状态，后走行轮距走道梁翼板下部15mm，将后锚固精轧钢筋拧紧后完成锚固工作。

3.4 前上横梁安装 吊装前上横梁就位后，按照吊带分布位置准确标出吊挂分配梁的位置，安装吊挂分配梁及吊挂千斤顶，将钢吊带穿入并调整吊带长度后在前上横梁端固定。

3.5 底模平台安装 ①吊装前下横梁，并将前上横梁与前下横梁采用钢吊带进行连接固定。②吊装后下横梁，将后下横梁吊带穿过梁体底板预留孔道并锚固在箱梁底板处，然后逐根安装底模纵梁。③安装后吊点锚箱和提升千斤顶，将底模导梁与走行滑轮装置拼装完毕，将后吊挂吊带穿入底板后吊带预留孔，与后吊点提升装置锁固，然后前后吊挂提升收紧。

图1 菱形挂篮侧面图

图2 菱形挂篮正面图

3.6 内外导梁安装 将内、外导梁前端吊在主桁架前上横梁上，内、外导梁后端吊在已浇筑完成梁体的预留孔上。导梁后吊点处设有可滑动吊耳，以便于挂篮走行时模板的提升和下落。

3.7 模板安装 ①底模安装：底模纵横梁安装完毕后进行底模模板安装，底模模板按照加工编号和拼装图纸进行安装，底模模板安装完毕后复核其平面位置和高程，确认无误后方可对前上横梁和后下横梁进行锁定。②外侧模安装：测量人员在底模平台处放出侧模排架的位置，调整侧模排架高程，吊装侧模板与底模板连接后进行点焊固定。③内模安装：内模系统由内模支架、内膜模板和调整丝杠等组成，单室的内模支架采用[14 槽钢焊接成支撑结构，支撑架上设置调整丝杠，丝杠上设置纵向木方分配梁，木方规格型号为8cm*10cm，间距按40cm 等距布置，内模面板采用12mm 厚清水板。单室内模系统吊挂于两根内导梁上，内模支撑架横向可伸缩、竖向高程可调。

4 菱形挂篮预压

4.1 模拟荷载 确认挂篮结构安装情况与设计相同后，方可按照设计要求对菱形挂篮进行静载试验，按照梁段1a#荷载总重量的1.2 倍进行预压，1a#段混凝土总方量为335m3，结构物总重量为860t。由此计算单侧加载重量为：860t×1.2=1032t，两侧同时预压总重为1032t×2=2064t，加载应分级进行，加载过程分三级：0%→50%→100%→120%，卸载反之，每级加载持荷时间分别不小于2h、2h、8h，要求对两侧挂篮对称平衡加载，两侧添加荷载的实际偏差不得大于设计允许数值（15t），添加荷载时要及时进行变形量和沉降量的观测与测量。加载时按照箱梁截面形式分部位加载，底板位置加载255t、腹板位置加载550t、顶板位置加载227t。卸载按分级加载顺序逆向进行，卸载时要及时进行观测形变并记录数据，对加载和卸载过程作详细测量记录。

4.2 分级加载 ①第一级加载为重量的0%→50%，在挂篮底模平台上按照1a#梁段重量的50%，取430t 进行模拟加载，按照先底板荷载255t 添加预压块，加满后按照各腹板位置依次均匀添加荷载直至到430t 停止加载（此时加载等同于腹板混凝土浇注）。加载完毕分别在1h、2h后进行挂篮变形观测，观察挂篮杆件连接处及变形情况，并测量观测点处的沉降值并记录数据。②第二级加载50%→100%，在挂篮底模平台位置按照挂篮应分摊的1a#梁段重量的100%继续加载，各腹板位置加配预压块和沙袋加载直至860t 停止，加载完毕后分别在1h、2h 后进行变形观测，观察挂篮杆件连接处及变形情况，并测量观测点处的沉降值并记录数据。③第三级加载100%→120%，在挂篮底模平台位置按照挂篮应分摊的1a#梁段重量的120%继续加载直至1032t 停止，当荷载加到800t 时停止继续在腹板位置集中加载，改为整个底板平均加载（此时添加荷载以等同于顶板混凝土浇注），加载完毕后分别在1h 和2h 进行支架变形观测，观察挂篮杆件连接处及变形情况，并测量观测点处的沉降值。根据观测数据计算挂篮承受1a#梁段荷载时的变形曲线。④卸载过程与加载过程相反，卸载级别为120%→100%→50%→0%。每一级卸载完成后，按照加载时的测量观测点逐级测量并记录相关数据。⑤由于松花江特大桥菱形挂篮的体积比较庞大，在挂篮施工时应尽量减少和避免出现偏心荷载，主桁架在安装和使用过程中应密切注意桁架的稳定性，防止出现挂篮扭曲和失稳。

5 菱形挂篮走行

5.1 走行前准备 ①梁体混凝土强度达到100%且预应力张拉完成后方可进行挂篮前移。②测放挂篮前移处的走道梁位置，根据放点的位置铺设走道梁垫梁（32A 工字钢）并抄平垫实。③先同时将挂篮内外导梁前、后吊带放松，使内模和外侧模下落一定高度，使内外导梁后吊带落到滑动吊耳上，拆除内外导梁后吊带，完成落内模及外侧模施工，将挂篮底模前、后吊带放松，使底模脱离箱梁底部10cm 左右，再同步下放前后吊带，使前、后两根下横梁保持水平，下横梁应保持水平且高差不得大于4cm，防止下横梁前移时出现失稳情况，拆除底模后吊点锚固端完成落底模施工。④观察底板和腹板等部位模板的落模情况，以保证挂篮走行无影响；检查底模和内、外导梁走行时的吊点是否已经牢固，保证底模、外侧模、内模安全吊挂于对应的导梁上；检查接长的走道梁平面位置是否正确、标高是否平顺、垫梁是否牢靠、锚固是否牢固；检查走行牵引千斤顶及牵引装置是否安装到位、连接是否牢固，各项检查完毕确认没有问题后方可进行挂篮走行施工。

5.2 走行前检查 ①检查主桁后锚固预埋螺栓位置、底模平台锚固孔、导梁预留孔、吊带预留孔、后吊杆预留孔的位置和尺寸是否准确，如有问题及时进行调整。②检查各千斤顶、油泵、倒链、钢丝绳等设备技术性能良好。③检查导梁的滑动滚轮与导梁之间的空隙是否影响走行，如有应进行调整。④挂篮走形前应对后横梁、前横梁等关键部位加设钢丝绳等保险装置，防止出现挂篮失稳或落入江中的事件发生，保险装置不得擅自取消。

5.3 挂篮走行 ①将底模平台系统和外侧模及内模吊挂于相应导梁上，为了保证挂篮走行同步和位置准确，走行时按照各条走道梁上画出的走行距离标尺进行控制。②顶起前支点滑座，使其与走道梁分离1-2cm 距离，解除主桁后锚固螺栓，使后锚反力滑轮勾于走道梁上，检查滑轮和走道梁是否咬合严密，走行时不能存在咬边情况，然后同时开起6 组走行牵引千斤顶油泵，使主桁架连同底模平台系统和外侧模及内模缓慢同步前行，走行至下一节段施工位置后停止。③挂篮走行至下一施工节段就位后，落下前支点滑座千斤顶，使滑座与走道梁面密贴，重新锚固主桁后锚固端螺栓，重新安装底模后吊带，将底模导梁滑动吊耳吊带拆除并前移安装至下一节段施工位置，提升底模平台系统前、后吊带，调整底模高程及轴线；安装外导梁后吊带并转换外导梁后吊点，将外导梁滑动吊耳吊带拆除并前移安装至下一节段施工位置；提升外导梁前、后吊带，调整外侧模边线位置和标高，收紧外侧模使其夹紧底模；重新安装内导梁后吊带，转换内导梁后吊点，将内导梁滑动吊耳吊带拆除并前移安装至下一节段施工位置。④绑扎钢筋前先提升内导梁前、后吊带，使腹板内侧模向内折叠留出绑扎钢筋空间，绑扎底板和腹板钢筋并安装预应力束孔道；打开腹板内侧模并调整轴线和标高，安装内模并加固后绑扎顶板钢筋并安装顶板预应力束孔道，检查挂篮各部位是否满足浇筑条件，重点检查挂篮的前支点是否牢固、主桁架后锚固和底模后锚固是否稳定，内外导梁前后吊带等部位锚固安装情况，监理工程师检查合格后方可浇筑本节段混凝土。

6 菱形挂篮拆除

6.1 拆除模板及导梁 内外导梁与模板拆除时利用精轧螺纹钢筋将导梁降至可施工高度后进行拆除，先拆除顶板模板和桁架，然后拆除腹板模板和桁架，拆除时注意导梁下调速度需同步，严禁单侧下调过快导致模板倾覆。边跨侧挂篮导梁拆除时可直接用25t 吊车进行吊装拆卸，中跨和次中跨侧挂篮内导梁拆除时由于位置的局限性（位于松花江江面上），采用渡船和吊车配合进行拆除。

6.2 拆除底模平台 先将底模平台用精轧螺纹钢筋和手拉葫芦配合吊放至距离地面或江面1m 处，检查挂篮各部件的受力情况，检查结果无异常情况后才可继续进行落模施工，边跨侧底模平台直接放置地面上，中跨侧和次中跨侧底模平台放置在渡船上运送到陆地后进行分解拆除。

6.3 挂篮后退 钢吊带、底模平台系统、内外导梁及内模板拆除完毕后进行挂篮后退施工，挂篮后退与挂篮走形原理是一样的，挂篮后退过程中注意检查走道梁间距、扁担压梁及后锚锚固情况。

6.4 拆除上横梁及连接桁架 拆除机械采用塔吊和25t 汽车吊配合进行，拆除顺序从上向下逐级拆除，在前上横梁拆除前应先拆除底膜平台系统，由于前上横梁过长，拆除时需分段进行且注意吊点的平衡。

连接桁架拆除时先用塔吊吊住主桁架，由施工人员对连接桁架的销轴及连接杆件进行拆除，为防止菱形架发生倾覆现象，在桁架连接杆件拆除时需将菱形架临时锁定。

6.5 拆除后锚系统及菱形架

后锚系统采用塔吊拆除，拆除后的连接销轴需归堆分类码放。菱形架用塔吊整体放置梁面后进行分解拆除。

7 结论

菱形挂篮具有安装拆卸方便、受力体系明确、施工操作简单等优点，采用菱形挂篮施工可以实现大跨度跨越江河、湖泊、铁路、公路等特殊地理位置进行桥梁施工，加快了桥梁施工的速度，降低了桥梁施工的难度，并且挂篮走行施工过程工序简单、工艺完善；在施工过程中检查项点明确、操作简单、运行方便、坚固稳定，现已广泛应用于大中等跨径桥梁的悬浇施工。