公路桥梁悬臂挂篮技术应用

刘宇坤

（山西路桥第一工程有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

在公路桥梁施工中，传统的施工方法在面对高墩大跨、深涧峡谷及类似的地面作业条件不足的情况时会存在操作困难、安全保障不足等问题，影响项目的正常进行。交通事业不断发展对公路桥梁建设的要求越来越高，在这种时代背景之下，将悬臂挂篮技术合理地应用到桥梁工程实际，能够给施工环境构建一个高效安全的空中施工作业平台，变传统的地面平面施工作业为向空间立体施工作业发展，有效地解决了地面作业场地条件不足带来的一系列问题。加强桥梁施工悬臂挂篮技术的应用研究具有重要的现实意义。

1 悬臂挂篮结构组成

悬臂挂篮结构是指在桥梁施工中使用的一种特殊的挂篮装置，是桥梁施工中非常重要的辅助设备，能够有效提高施工效率、保障工程质量。悬臂挂篮通常由以下部分构成。

一是主悬臂。主悬臂是悬臂挂篮的核心部件，是用来支撑和悬挂悬臂段的主要承载构件。主悬臂通常由高强度钢材制成，具有足够的承载能力和稳定性，能够保证悬臂挂篮的安全与可靠性。

二是竖直支撑杆。竖直支撑杆是主悬臂与桥墩之间的连接部件，用于将主悬臂固定在桥墩上，并提供纵向稳定性。竖直支撑杆通常由钢管或钢板制成，具有足够的强度和刚性。

三是横向支撑杆。横向支撑杆用于将主悬臂与悬挂桁架之间连接起来，以提供横向稳定性和刚性。横向支撑杆通常由钢管或钢板制成，能够确保整个挂篮结构的稳固性。

四是悬挂桁架。悬挂桁架是用于悬挂和支撑挂篮的重要部件，它位于主悬臂下方，负责承载和传递悬挂荷载。悬挂桁架通常由钢材制成，具有足够的强度和刚性。

五是悬臂挂篮平台。悬臂挂篮平台是工人进行施工作业的场所，位于悬挂桁架上方，提供安全的工作空间。悬臂挂篮平台通常由钢板制成，并设有护栏和安全设施，以确保工人的安全。

六是吊篮。吊篮是用于将工人和施工材料送至悬挂平台的装置，吊篮通常由钢丝绳和钢板制成，能够承载工人和材料的重量，并确保稳定运送[1]。

2 公路桥梁悬臂挂篮技术应用

2.1 工程概况

某桥梁工程项目采用预应力混凝土结构形式，总长度为1.1km，沿东北至西南方向搭建，横跨当地的河流区域，地面标高为922m，相对高差为34.76m。该桥梁工程项目是一座重要的连续桥梁结构，采用连续梁墩的设计，柱体高度为27m，用于跨越当地河流。首先，桥梁工程项目设置支座中心距两端的距离为0.75m，梁的总长度为177.5m，采用二次抛物线变化形式。其次，墙面结构采用整体墙面形式，以确保整体运行的稳定性效果。在连续梁结构的中间设置一个支柱，该支柱距离侧向中线为3.1m，以有效控制直线基础墙面的厚度。再次，梁截面采用单箱单室腹板结构形式，顶板厚度为32cm，腹板厚度约为40cm，底板跨中采用二次抛物线变形设置。最后，该连续梁工程采取分节段施工方式。

2.2 施工准备阶段

2.2.1 挂篮拼装

为了确保挂篮拼装作业的顺利进行，必须做好多项准备工作。

首先，需要对各个结构部件的质量进行仔细检查，同时进行杆件预埋处理。

其次，在挂篮拼装过程中需铺设大量的枕木，以使得箱梁腹板顶面高度差保持在合理的范围之内，从而确保挂篮长期保持水平状态。在挂篮拼装的各个工序中，必须进行仔细的检测分析，以确保各个结构的安装质量合格。

最后，在每个环节都应由专人进行质量监督检查，以确保挂篮拼装施工效果达到要求。

2.2.2 挂篮加载试验

在悬壁挂篮的现场施工中，工作人员采用挂篮加载试验的方法，用于控制挂篮的变形量和内部形态的变化。通过计算、对比测量数据与标准数据之间的差异，选择合理的施工方式，以消除弹性变形量，从而提升结构的整体性能。

在该项目中，在合理的温度情况下进行现场试验工作，采取堆载试验的方法进行最大荷载分析。由于不同结构部分的荷载参数存在一定差异，所以使用砂袋进行计量和分析。在试验过程中进行1～4 级荷载增加，分别为170t、137t、85t 和108t，并严格控制加载程序和参数值。同时，结合实际情况设置合理的荷载持续时间（不少于20min），加载工作结束2h 后进行加载试验分析，以掌握箱梁的应力变化状态[2]。

2.3 施工阶段

2.3.1 挂篮安装

挂篮结构安装包含滑轨安装、预应力安装以及精轧螺纹钢预埋等工序。为确保挂篮安装施工的质量达到合格标准，需严格控制每道工序的施工质量。

首先，安装挂篮的底模块。通过螺纹钢进行底模块的固定处理，将轨道上的主桁架吊装就位，使整个挂篮底部保持为悬吊状态。

其次，拆除梁段外模板。通过吊车进行现场外模板的运输作业，将其放置在指定的位置，并进行模板主桁架结构的连接与固定处理，确保安装和吊装施工效果符合要求。

最后，严格执行设计方案标准，加强悬臂挂篮安装控制工作。合理设置吊耳、锚固筋等，并确保各个部位之间的间距符合标准。如果发现任何质量问题，应及时进行返修处理，以确保悬臂吊装施工的质量合格。

2.3.2 箱梁悬臂施工

（1）挂篮悬臂施工模式

在桥梁工程施工过程中，挂篮结构的安装是一个关键环节。在该桥梁项目施工中，对于1 号段的箱梁悬臂施工，采用挂篮悬臂施工方式。进行挂篮安装时，结合现场的具体状态和工程要求，调节预应力施工方式，以消除外部因素的干扰和影响，有效提升施工质量和效率。采用对称悬臂挂篮施工模式，能够确保整体结构达到平衡性标准。将挂篮安装到规定部位后，根据实际需要进行移动并设定在预定部位，然后进行现浇作业[3]。

（2）模板支设

在施工过程中，需要对主桁的变形进行计算（见表1），明确相关参数，再进行模板支设。逐一安装模板，包括内模板、外模板、底模板、支护底模板等结构，并进行主桁架前侧悬吊结构施工。外模板安装必须符合工程需求，以确保挂篮能够在预定部位按照要求进行移动。模板支设步骤如下：

表1 主桁变形计算表

第一，内模板安装。根据工程要求安装内模板，确保其稳固地固定在主桁结构上。

第二，外模板安装。安装外模板，确保其与内模板紧密配合，形成完整的模板结构。外模板的安装位置和稳定性对挂篮的移动至关重要，必须符合工程要求。

第三，底模板安装。内外模板安装完毕后安装底模板，以支撑混凝土浇筑工作。

第四，支护底模板安装。支护底模板用于支撑混凝土的重量，必须牢固地安装在底模板上，其稳定性和承载能力需要满足设计要求。

（3）挂篮走行

挂篮走行包括以下环节：

一是挂篮轨道。第一，现场清理。工作人员需要对工作区域进行清理，确保没有杂物或障碍物影响工作。此外，需要清洁滑轨表面，以确保滑轨运行顺畅。第二，润滑处理。根据工艺要求，在滑轨表面涂抹一层润滑油，这有助于提高滑轨的运行顺畅度，减少摩擦。第三，铁皮覆盖。润滑处理后，贴上一层镀锌铁皮，以进一步保护滑轨表面，确保其免受外部环境的侵蚀。第四，模板准备。确保底模板、内模板和外模板的锚杆已经安装到位，且混凝土处于脱离状态，这是模板拆除和移动的前提条件。第五，模板移动。将配套的骨架与内外模板移动到规定的部位，确保底模的位置合适，受力条件良好，同时确保滑轨的安装质量满足工程要求，这有助于挂篮的正常移动和施工。

二是安全检查。第一，进行全面的安全检查，特别要关注底部平台移动、轨道铺设等环节，确保轨道始终保持水平状态，同时做好拉杆头、接缝等方面的处理，以提高工程建设效果。第二，挂篮到位处理。挂篮移动到规定的部位后，按照工艺方案进行后锚系统安装，同时调整受力条件，使其达到最佳状态[4]。

（4）箱梁悬臂浇筑

箱梁悬臂浇筑需要按照设计方案进行施工。在浇筑混凝土之前，需要在箱梁内部设置钢筋骨架，以有效提高箱梁的强度和耐久性。随后，施工人员将混凝土从浇筑车辆或泵送设备中输送到悬臂挂篮中，并确保混凝土均匀分布。浇筑过程中，必须密切监测混凝土的流动性，以确保它能够完全填充整个箱梁截面，且没有气泡或空洞。浇筑完成后，混凝土逐步硬化和固化通常需要一段时间。在此期间，施工人员需要定期检查混凝土的温度和湿度，以确保其强度得到充分发展[5]。

（5）预应力钢绞线施工

预应力钢绞线穿束对预应力结构的稳定性有重要影响，预应力钢绞线穿束流程如下：

第一，材料准备。开始穿束前，需要准备预应力钢绞线、孔道或导管、张拉设备、灌浆材料以及相关的工具和安全装备。

第二，孔道准备。进行混凝土浇筑时，需要在构件中留出孔道或导管，以便将预应力钢绞线穿过。这些孔道必须按照设计要求精确布置，并确保没有混凝土渣滓或障碍物。

第三，钢绞线准备。对预应力钢绞线进行预处理，包括对钢绞线的清洁、涂覆或包覆防锈材料，以确保其在穿束过程中不会受到损坏或腐蚀。

第四，穿束作业。穿束过程通常采用人工或卷扬机辅助模式。在人工穿束中，手动将钢绞线穿过孔道，确保其沿设计的路径穿过孔道结构。在卷扬机辅助穿束中，卷扬机拉动钢绞线将其穿过孔道，这种方法适用于长距离或复杂的穿束任务。

（6）预应力张拉施工

预应力张拉施工是一项复杂的工程过程，通常采用分级张拉方式，以确保结构的安全性和整体性能。

第一级张拉（低应力）：在这一级别的张拉中，借助张拉设备将预应力钢绞线轻轻拉伸至较低的张力水平，通常为结构设计张拉力的20%～30%。在第一级张拉结束后，需要在张拉锚具附近的孔道中注入灌浆材料，用于固定预应力钢绞线，并确保其与混凝土结构充分黏结。

第二级张拉（中等应力）：在第一级张拉结束、灌浆完全固化后，进行第二级张拉。在这一级别的张拉中，需要借助张拉设备将预应力钢绞线进一步拉伸，通常要达到设计张拉力的50%～60%。在第二级张拉结束后，需要再次进行灌浆，以确保预应力钢绞线与混凝土结构紧密连接。

第三级张拉（最终应力）：在这一级别的张拉中，需要借助张拉设备将预应力钢绞线拉伸至设计张拉力的100%，这是结构所需的最终预应力水平。

需要注意的是，在每个张拉级别完成后，需要进行质量检查和监测，包括张拉力的测量、灌浆质量评估，以及孔道的清洁性和完整性检查。

3 结语

综上所述，在公路桥梁施工中合理应用悬臂挂篮技术，对保障桥梁工程的建设进度以及工程的稳定性有重要帮助。文章结合某工程桥梁项目实例，对公路桥梁悬臂挂篮工艺过程进行了深入探讨，明确了悬臂挂篮施工要点，同时对张拉过程的技术内容进行探究，分析表明，严格控制施工工序对提高公路桥梁悬臂挂篮施工的稳定性有重要帮助。今后开展同类工程项目时，应积极引入更为先进、智能的技术手段，提高悬臂挂篮施工的自动化程度，以更好地保证作业过程的安全性、效率及质量。