桥梁施工中悬臂挂篮技术的有效应用

张志华

（上饶市玉山公路事业发展中心，江西 上饶 334700）

0 引言

本文阐述了悬臂挂篮技术在实际桥梁施工中的应用优势与操作要求，该技术能够取代以往大型吊机的作用，符合大多数桥梁工程的悬空作业标准，且操作简单，能够解决许多施工难题，因此非常值得在桥梁施工中大力推广应用。

1 悬臂挂篮技术在桥梁施工中的应用要点

1.1 荷载参数确定

悬臂挂篮技术可以为桥梁施工提供一个灵活的操作平台，且符合大多数桥梁施工的技术标准。但在实际施工应用中，应根据桥梁结构自身的荷载情况确定具体参数，以保证悬臂挂篮结构的稳定性[1]。例如，在由连续钢结构和简支梁连接构成的桥梁工程中，桥梁长度约1775m，桥面两侧宽度约15m，中间有宽度约10m 的分隔带，根据悬臂挂篮施工要求，比较关键的环节在于箱梁结构部分，通常需要使用强度超过C50 的混凝土进行施工，施工操作时需要对张力进行科学把控，通常将张力参数设置为560kN，影响施工荷载的主要因素还包括箱梁悬臂端挠度，该项参数会跟随着混凝土质量、施加预应力、梁体结构自重以及挂篮弹性形变而产生变化，箱梁挠度实际计算公式（1）所示：

式（1）中：Hm表示桥梁箱梁梁端立模标高；Hs表示对应的设计标高；∑fl表示所有梁端结构在箱梁梁端部分重量产生的挠度总和；∑fy表示箱梁梁端部分受到所有挠段预应力张拉作用的挠度总和；∑f1表示箱梁梁端因混凝土徐变和收缩而产生的挠度总和；∑f2表示箱梁梁端施工中临时荷载造成的挠度；∑f3表示箱梁梁端使用荷载产生的挠度；∑f4表示悬臂挂篮的实际变形值。

在具体确定荷载参数后，就能够进一步明确悬臂挂篮结构的承载力，要保证悬臂挂篮能够涵盖桥梁施工的所有位置，再结合桥梁结构、实际长度来确定挂篮数量，还要基于模板重量对挂篮重量进行把控，实际模板重量计算可以以均重0.9kPa 的标准来计算，在挂篮底模架的设计中应保持其振动力约为振动器自身重量的4 倍左右，结合人工荷载的施工计算标准，将其振动力设定为2kPa[2]。

1.2 悬臂挂篮设计

桥梁工程要想有效展开悬臂挂篮施工，还需对其进行合理设计。具体设计需围绕其悬臂结构、挂篮结构、控制精度以及工艺流程等内容展开[3]。

1.2.1 控制精度设计

桥梁工程悬臂挂篮施工中，对控制精度的设计可以说是一项关键技术内容，其直接影响着悬臂挂篮的施工质量，对总体结构的稳定性也有着至关重要的作用，具体关注下述五点。

第一，设计精度需按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）中的相关内容进行把控。

第二，悬臂挂篮施工精度控制需围绕轴线偏位精度进行把控，一般控制偏位精度不超过10mm[4]。

第三，在包含顶面高程参数的悬臂挂篮施工精度控制与设计当中，需要保证设计偏差小于10mm。

第四，桥梁工程中针对支架预压部分的设计，对于24h 内的边跨现浇段支架与0#块支架沉降量，要保证其平均值不得超过1mm，而72h 内的沉降量平均值不得超过5mm。

第五，悬臂挂篮结构的精度设计，应重点把控挂篮变形量，将其控制在10mm 左右[5]。

1.2.2 悬臂挂篮结构设计

首先，在具体施工之前应明确悬臂结构与挂篮结构的有关参数，确保结构总重量在桥梁连接部分的承重限度之内，抗倾覆安全系数设计为2，自锚固结构的系统安装系数也设计为2，还要将挂篮自重和梁段混凝土实际重量的比值维持在0.3～0.5 之间[6]。其次，依据工程情况选择合适的悬臂挂篮结构形式，当下广泛应用于桥梁工程的悬臂挂篮多是采用型钢挂篮、桁架式挂篮以及混合式挂篮等基本结构形式，新工艺技术中菱形钢架式挂篮的应用也比较多。最后，还要注意合理设计悬臂挂篮各结构模块，包括吊挂模块、行走模块、底篮模块、锚固模块、模板模块以及防护模块等[7]。某桥梁工程悬臂挂篮各模块的设计参数如表1所示。图1 为悬臂挂篮的结构图。

表1 某桥梁工程悬臂挂篮各模块的设计参数

1.3 挂篮结构制作与安装

桥梁施工采用悬臂挂篮技术时，要合理制作挂篮结构，严格控制挂篮主承重架和对应模板结构的质量，保证其环口稳定性达标，若挂篮结构的制作不能满足设计标准，则会使其安全性难以保证，工程也很难顺利推进。挂篮结构拼装时，在桥梁上选择合适位置，按照规范要求铺设枕木构件，要控制好轨道枕木的规格与间距，前支点位置（约在混凝土前端70cm 左右处）铺设钢枕，以此保证悬臂挂篮结构的稳定及平衡，防止挂篮在后续施工时出现脱落现象[8]。基础结构安装完成之后，采用M20 砂浆材料对底板进行找平处理，再按照挂篮行走的轨道安装锚固构件，确保其安装稳固，能充分发挥悬臂挂篮的优势。挂篮安装流程颇为复杂，要保证施工人员吃透技术要点，还要基于施工设计图纸严格把控各部分精度，确保构件牢固、质量合格，以提高工程的整体质量[9]。图2 为挂篮安装基本流程。

图2 挂篮安装的基本流程

1.4 挂篮预压试验

为保证挂篮在后续使用中能充分满足施工要求，应开展挂篮预压试验，这也是检测挂篮结构受力情况的重要手段。通过试验能够进一步明确挂篮结构的可靠性与安全性，帮助施工技术人员及时发现并处理挂篮存在的问题，以免挂篮出现严重形变威胁施工人员的安全。预压试验可采用砂袋预压法，对主桁架与挂篮悬臂结构的弹性形变量参数和承载系数等进行汇总分析，技术人员应逐一记录压力变化下的悬臂挂篮结构数据，为解决其形变等不良问题提供数据参考。通常情况下，采用砂袋预压法时需要控制各节点最大重量不超过110%，预压加载时可选择的稳定加载节点变化参数分别为0%、80%、100%以及110%，以保证预压试验结果更为合理[10]。本文列举三座大桥工程悬臂挂篮施工的预压试验数据作为说明，具体如表2 所示。

表2 三座大桥工程悬臂挂篮施工的预压试验数据

1.5 钢筋混凝土浇筑施工

在实施悬臂挂篮施工时也要对钢筋混凝土浇筑施工加强控制，必须做到一次性浇筑成型，并确保浇筑质量，以提高悬臂挂篮结构的承载性能。浇筑操作中，首先要在拌和站集中完成混凝土材料的拌和工作，然后采用泵送形式将其送往施工现场。材料拌和与泵送的要求是确保混凝土在初凝前完成0#段的全部浇筑工作，通常初凝时间在10～12h 之间；控制混凝土材料坍落度在14～16cm 之间；还要基于设计配合比在混凝土材料中掺入一定量的高效减水剂。混凝土浇筑施工的分层厚度依据实际情况进行把控，通常在25～40cm 之间。浇筑工序依次为横隔板、腹板及底板、横隔板、腹板和顶板四周[11]。混凝土材料在入模时，其导管底面与灌注面间距应控制在1.0m 左右，安装间距则控制在1.5m 左右。也可将部分钢筋断开处理，使其成为导管入口，在灌注完成之后再对断开的钢筋进行焊接处理即可。要科学把控混凝土振捣环节，选择适当的振捣器，当前常用的为φ50 插入式振捣器，对于钢筋分布密度较大的部分，则可选用φ30 小型振动棒，调节棒间移动距离不得超过半径的1.5 倍。振捣区域需要进行合理划分，避免出现漏振问题。进行腹板位置混凝土振捣时，可在内侧内模钢筋网片上预留约2.0m 的天窗，便于振捣器进入腹板。此外，还需注意的是，实施梁端混凝土灌注施工之前，需要对原墩顶部混凝土面进行冲洗，随后均匀摊铺上约2cm 厚的水泥砂浆材料，顶板钢筋可以使用草袋进行覆盖处理。钢筋混凝土浇筑施工的一般参数要求如表3 所示。

表3 钢筋混凝土浇筑施工的一般参数要求

1.6 连续梁合龙段施工

进行桥梁中跨连续梁合龙段施工时，需要首先将一侧悬臂挂篮结构拆除，然后将另一侧结构前移。在绑扎钢筋过程中，基于施工荷载及合龙段自身重量，对两段配重加以计算。例如，某工程合龙段浇筑施工的底板部位混凝土用量约5.75m3，实际卸载重量约7.475t；腹板部位混凝土用量约6.46m3，实际卸载重量约8.398t；顶板部位混凝土用量约10.57m3，实际卸载重量约13.741t。计算确认其混凝土结构达到设计要求之后，即可解除临时预应力束，后续按照设计要求和顺序进行张拉，一般按照从短束到长束的顺序，完成整个合龙施工，然后转换好相应的张拉预应力即可[12]。

2 悬臂挂篮施工技术的注意事项

为确保桥梁施工中悬臂挂篮技术的应用效果更佳，实际施工中还要注意以下三点要求。首先，在混凝土浇筑施工前需进行严格检查，注意检查悬臂挂篮系统的安装是否与施工方案中的技术要求相符合，能否保证系统正常运转和调节，其前后吊杆是否可以在工程施工中顺利操作，并依据人员需求实现摆动。对整体模板进行检测时，主要检查各项安装支点是否合格，确保已经浇筑的混凝土结构质量达标[13]。其次，混凝土浇筑过程中，需充分考虑工程施工的环境要素，尤其是温度参数，要依据温度调节混凝土浆液的含水量，避免浇筑时出现水上浮现象。浇筑混凝土前还要落实各项准备工作，尤其是保证悬臂挂篮安装到位。浇筑作业需要控制好材料用量与浇筑速度，整体持续时间不宜太长，否则会导致混凝土浇筑质量下滑。最后，要注意挂篮结构的施工控制，确保挂篮搭配的轨道可以正常使用，挂篮结构与桥梁工程的箱梁部位紧密结合。牢固安装主桁结构的后锚部分，确保其承重性能满足设计要求。在挂篮移除操作时需要注意天气情况，避免在恶劣天气或风力较大时进行施工，否则无法保证拆除过程中的安全性[14]。

3 结语

由本文分析可知，悬臂挂篮技术在桥梁施工中的应用要点包括荷载参数确定、悬臂挂篮技术设计、挂篮结构制作与安装、挂篮预压试验、钢筋混凝土浇筑施工、连续梁合龙段施工等。目前，大多数桥梁工程中都会应用到悬臂挂篮技术，该项技术能够有效提高施工效率，缩短工期。其结构调节方便，能够满足多种桥梁的施工要求。未来将继续加强针对该技术的研究和推广力度，为我国桥梁工程做出更多贡献。