悬臂桥梁施工技术在桥梁工程中的应用分析

范诗浩

（南京市公共工程建设中心，江苏 南京 210019）

0 引言

在桥梁建设过程中，如果桥梁结构跨度大，那么在施工阶段要保证所应用的技术能够达到桥梁刚度、安全性等方面的要求。悬臂桥梁施工技术属于桥梁建设领域常用技术，该技术成熟度高、施工效率高，因而受到广泛关注。但是要注意施工过程的质量控制，预防不利因素对于桥梁工程质量产生的影响。

1 悬臂桥梁施工技术概述

1.1 概念介绍

悬臂桥梁是将桥梁结构的支撑设置在中间位置，桥梁整体由不同高度和强度的桥段进行连接，类似于桁架桥梁，以保证桥梁整体状态的平衡性，所有连接部位都要设置墩柱。在桥梁建设阶段，合理应用该技术能够提高施工效率、保证施工质量，所以在常规桥梁或者大跨度桥梁建设中，悬臂桥梁施工技术的应用相对较多。

1.2 应用优势及不足

悬臂桥梁施工技术在20 世纪50 年代投入应用，直到如今依然能够在桥梁建设中找到它的踪迹，并且随着该技术的进一步改进，其应用日益广泛。在桥梁建设中，应用该技术可以在桥梁底部留出充足的空间，跨越高速公路、河流航道等；如果施工区域不能搭设支架或者架梁，也可以应用该技术。同时，该技术应用阶段无须投入更多设施，可以利用机械化辅助施工，节约建设成本，而且桥梁结构可以一次成型，施工过程简单，无论是施工质量，还是施工效率都有明显提升。然而，悬臂桥梁施工技术的应用也存在不足，在桥梁建设过程中应高度注意。一是在桥梁施工阶段，要针对桥梁构件进行浇筑、张拉、养护等作业，施工工艺比较烦琐。二是在第一次安装挂篮以后，需要结合实际需求，对挂篮位置进行调整，而且施工过程涉及挂篮的反复拆卸、安装，可能影响施工进度。三是浇筑施工质量难以保证，可能出现主桥墩不平之类的问题[1]。

2 悬臂桥梁施工技术的应用

2.1 0#块施工技术

悬臂桥梁施工技术应用阶段，因为0#块的位置十分重要，所以其施工质量和桥梁质量息息相关。0#块是悬臂桥梁第一个浇筑的位置，位于桥墩上方，此部分施工结束以后，才能展开后续施工。因此，需要重点关注0#块施工设计和技术应用流程。设计阶段，相关人员要确保桥梁支架可以自0#块下方通过斜拉方式和桥墩上方结构相连，从而支撑结构下方模板构件，降低桥梁负荷。为了增强0#块的支撑能力，可设置临时墩结构，借助临时墩对0#块进行支撑，但需注意，在合龙施工之前要将其拆除。

在桥梁支架顺利安装到对应地点之后才可正式展开预压，并需预防支架结构承受的压力过大而出现变形。预压开始之前，要先检查支架结构是否牢固，以免贸然进行预压处理使支架脱轨。浇筑支架之前，要先确认钢筋、模具的方向和位置。因为0#块结构相对复杂，所以，在施工以前要做好钢筋的绑扎工作，防止浇筑阶段受到应力影响，导致钢筋偏离本来位置。同时，在浇筑混凝土阶段，要从底部开始逐渐向上进行浇筑，按照钢筋、模具的方向完成。

浇筑施工结束后，必须对混凝土结构采取养护措施，以提高结构施工质量。养护阶段，注意对其强度进行全面检测，待强度质量达标以后，开始处理顶板结构。混凝土结构完全凝固之后，要在结构表面洒水，注意控制洒水次数、洒水量以及洒水时间，养护工作通常在浇筑施工结束后15 天之内完成。模板拆除施工阶段，需要先对结构进行强度检测，强度超过90%后，才可以拆卸模板。注意，拆卸模板要小心谨慎，防止对桥梁结构造成破坏。

2.2 挂篮技术的应用

悬臂桥梁施工中，挂篮技术的应用十分必要，通常将挂篮设置在箱梁位置，具体如图1 所示。

图1 连续箱梁位置挂篮示意图

在梁底位置设置挂篮能够保证其受力均匀，安装挂篮以后，为桥梁施工提供了充足空间，便于后期进行结构浇筑。施工之前，施工人员还可在挂篮顶部放置施工材料，根据施工进度要求对挂篮位置进行调整。桥梁结构施工结束后，要将顶部挂篮安装构件拆除，并根据后续施工要求，妥善安放挂篮。

2.3 合龙技术的应用

悬臂桥梁施工阶段，合龙技术应用的好坏决定了桥梁的质量和性能。施工阶段需要注意如下内容：第一，先将0#块的临时墩结构拆除。第二，确认合龙技术是否符合挂篮型号的施工要求。第三，将跨梁长度降至最低。第四，合龙技术应用之前，需要全面分析天气情况，防止混凝土施工过程受到影响，尽可能避免在炎热天气进行合龙施工。第五，利用锁定工艺连接悬臂结构，并对其采取固定措施，对固定点进行浇筑[2]。

2.4 技术应用注意事项

悬臂桥梁施工环节，施工人员要注意施工材料、配合比等质量控制工作，选择优质的硅酸盐水泥，确保配合比达到结构浇筑需求。在施工阶段注意对桥梁结构挠度和拱度进行监测，保证结构整体质量合格，必要时可以在钢筋的内部设置波纹管，先预留连接点，后对两侧采取密封措施，预防连接位置出现漏浆、漏水等问题。

3 悬臂桥梁施工技术在桥梁工程中的应用实例

3.1 项目概况

南京仙新路过江通道工程全长约13.17km，其中主线桥梁长约11810.5m，隧道长约241m，道路长约1118.5m。工程主线按城市快速路标准建设（兼顾公路功能），采用双向六车道，设计车速80km/h；辅道采用双向4～8 车道，设计车速50km/h。

仙新路过江通道南引桥第一联（3×60）m、第二联（60+90+60）m 均为波形钢腹板预应力混凝土连续刚构箱梁，其中第一联截面形式为直腹板单箱三室等高度箱梁，第二联截面形式为直腹板单箱三室变高度箱梁。箱梁标准横断面宽度为26.25m，考虑两侧防撞护栏外挂0.15m，箱梁结构宽度为25.95m。桥面顶板设置2%横坡，箱梁底板为平坡，波形钢腹板垂直布置。

3.2 挂篮选择

按照项目段落施工工艺要求，选择悬臂浇筑施工方案，挂篮作为受力结构，其结构性能方面要达到施工标准。根据连续梁结构要求，挂篮整体长度为9.35m，高度为11.5m，悬臂浇筑结构长度为4m。挂篮由主桁系统、底篮系统、行走及锚固系统、模板及调整系统和附属结构（操作平台、爬梯、栏杆等）组成。该项目设计人员根据技术要求，选择菱形桁架，通过平联桁架连成整体。前上横梁架设在菱形桁架的前端节点上，上设吊点，用于悬吊底篮系统和内外模滑梁，横梁同时起到将主桁架连成整体的作用。底篮由前下横梁、后下横梁、纵梁、底模组成。纵梁与前、后下横梁点焊固定；底篮前端采用钢吊带，其余位置采用精轧螺纹钢。悬臂浇筑施工时，前端荷载由吊杆传递到前上横梁，后端荷载由吊杆作用在前一块段已浇筑的混凝土上。

3.3 临时锚固结构

若连续梁结构两侧设计力矩不平衡，则需要确保悬臂结构稳定，施工过程中应设置临时锚固结构，以提高主桥梁、桥墩的稳定性。该项目南引桥悬浇段墩梁固结，无须设置临时锚固结构。

3.4 0#块施工

该段共设4 个0#块，均采用托架法施工。由于施工基础块处于墩顶位置，具有连续性特点，钢筋结构较为复杂，内部含有孔道，单独结构的混凝土用量相对较大，所以技术要求严苛。同时，由于墩身高度大，施工时需要顺桥向每侧布置4 个三角托架，三角托架通过预埋钢管、精轧螺纹钢及剪力销与墩身连接；横桥向每侧布置2 个三角托架，三角托架通过爬锥预埋件与墩身连接。三角托架上方设置用于调节高度及落架用的钢垫块、I45 分配梁及模板系统。考虑到墩梁固结，无须设置临时锚固结构。利用塔吊将三角托架、分配梁、模板及其他小型构件吊装到位。模板安装完成后即可展开钢筋、预应力管等敷设。绑扎钢筋环节，施工人员要注意合理设置孔洞间距，提高预应力精度，禁止随意改变钢筋位置。质检通过以后浇筑混凝土。

3.5 合龙施工

利用挂篮向前走行进行边、中跨合龙，先合龙边跨、后合龙中跨，严格按照图纸要求进行合龙施工。需要注意的是，合龙前，应联测主梁的梁顶高程、桥轴线和桥长，连续观测气温变化及气温引起的梁体竖向和水平向相对位置变化的关系，连续观测时间不小于48h，以确定合龙段混凝土浇筑的时间区段。合龙段混凝土浇筑应在一天中气温最低且温差变化较小的时间区段（一般选择22：00 至次日6：00）进行。

为了防止结构受温差影响出现开裂现象，在施工期间，需要设置永久预应力钢筋，与刚性支撑相互配合，以预防温度升高导致结构膨胀受损。在设置永久预应力钢筋时，还要预防温度降低导致结构拉应力收缩。在支撑设置阶段，要对结构的技术参数严格控制，保证结构的性能契合施工要求。

为了保证合龙段结构在浇筑以后能够保持平衡状态，需要确保结构高度差设定合理，并需要在结构两侧配置配重。合龙段配重包括附加配重和基本配重两种。基本配重量一般为合龙段梁重的1/2。该项目根据现场实际情况，采用钢筋进行配重（φ40mm 钢筋，一捆约20 根，每根长度为12m，总重量为2.37t）。附加配重为调节合龙段标高所需的配重，根据实际施工时的情况临时加载。

配重设置完成后，进行底板第一层钢筋的绑扎，钢筋绑扎时先与边跨直线段的钢筋连接，与悬浇段的钢筋应在临时锁定完成后连接，然后进行波形钢腹板安装（一端焊接，另一端暂不焊接，下口采用马凳临时锁定）。在临时锁定钢腹板期间，同步进行合龙骨架的焊接工作，为尽量缩短临时锁定时间，合龙骨架同样仅焊接一端，在确定梁体合龙误差符合要求后，待当天温度最低且温差稳定时，完成骨架的锁定工作。骨架锁定完成后，进行临时预应力的张拉工作，张拉遵循先底板后顶板、先长束后短束、对称张拉的原则。临时预应力张拉完成后，进行钢腹板的焊接锁定工作。

混凝土浇筑过程中需卸载相应配重。合龙段共分两个阶段卸载配重。第一阶段在钢腹板安装完成后进行卸载；第二阶段根据混凝土浇筑情况，每浇筑一车混凝土卸载一次。

合理设计混凝土的配合比是合龙段施工的关键步骤之一，合龙段结构强度要高于桥梁其他结构强度等级，为了确保结构强度达标，可以将混凝土的水灰比适当减小。此外，混凝土浇筑期间要做好振捣控制，以提高桥梁结构的安全性[3]。

浇筑完成后及时进行养护，待混凝土强度、弹性模量及龄期达到设计要求（合龙段混凝土强度达到100%，龄期达到10d）后，拆除临时外接骨架，张拉合龙束至设计值。合龙施工如图2 所示。

图2 合龙施工图

3.6 线形控制

在0#块结构施工阶段，在翼缘板、顶部、腹板等中心及梁端各个节点均应设置测量点，并按照具体需求进行调节。在主墩结构施工阶段，还应设置沉降观测点，用以对主墩实际变形进行观测，及时找到影响施工质量的因素，预防悬臂结构两侧因为荷载差异而出现事故。

3.7 质控措施

一是安装连续梁的支架之前，需要对结构变化、孔洞深度以及安装方向展开全面检查，保证达到设计要求。二是做好预留孔清洁工作。三是对垫石顶部进行凿毛处理，并将凿毛产生的杂物冲洗干净。四是选择支座灌浆工艺，防止结构下方存在脱空问题。五是0#块结构施工完成后，在0#块上拼装挂篮，并进行挂篮预压，预压设计为荷载的120%，采取分级预压处理。六是落实高程检测，如果存在变形超限情况，应立刻停止加载，并对变形原因进行分析，采取有效处理措施。七是0#块钢筋、孔道实际数量较多，施工之前要落实全方位检测管理，合理规划施工内容，提前预留孔道位置，防止施工过程中需要对钢筋进行切割。八是墩顶结构的0#块高度较大，因此在模板浇筑期间要关注模板设置，保证高度达到设计要求以后，还可将模板封闭。如果浇筑结构过高，达到2m 以上，则需要利用串筒辅助施工，预防混凝土自由落体高度超限发生离析现象。九是混凝土浇筑阶段应均匀灌注，并做好振捣控制，特别是钢筋或孔道等承受力度较大的区域，要保证混凝土的密实度，不会产生孔洞缺陷[4]。

4 结语

综上所述，悬臂桥梁施工技术的应用可以加快桥梁建设进度，促进城市化建设。相关人员要根据桥梁工程实际建设需求，合理应用该技术，并注意施工材料、配合比等质量控制工作，对于施工流程进行全面监测，保证悬臂桥梁施工技术的作用得以顺利发挥，为建设质量合格的桥梁奠定坚实的基础。