桥梁预应力现浇箱梁挂篮悬臂施工技术的应用

作者简介：张文超（1995-），女，助理工程师。研究方向为工程管理。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.12.043

摘  要：以某市政桥梁为例，根据该项目分析预应力现浇箱梁挂篮悬臂施工技术要点，明确挂篮形式及结构，结合通过梁段顶部找平、安装外模走行梁、检测走行梁位置等形式确定挂篮移动方式，经过模板施工、连续梁悬臂浇筑、悬浇箱梁施工监测、预应力施工、孔道压浆和封锚及卸下吊篮等工序，在施工期间合理运用具体的控制措施，包括基础沉降控制、混凝土质量控制、腹板斜裂缝控制、支座预偏量控制和节段倾角控制。结果表明，通过规范施工流程，合理应用施工控制措施，可以提高预应力现浇箱梁挂篮悬臂施工水平，优化桥梁建设品质。

关键词：桥梁工程；预应力技术；现浇梁挂篮悬臂；施工工艺；控制措施

中图分类号：U445.4      文献标志码：A          文章编号：2095-2945（2024）12-0185-04

Abstract： Taking a municipal bridge as an example， the main technical points of hanging basket cantilever construction of prestressed cast-in-place box girder are analyzed according to this project， and the form and structure of hanging basket are defined. Based on leveling at the top of the beam section， installing external formwork walking beam， detecting the position of walking beam and other forms to determine the hanging basket movement mode， through formwork construction， continuous beam cantilever pouring， cantilever casting box beam construction monitoring， prestress construction， channel grouting and anchoring， unloading hanging basket and other processes. Reasonable use of specific control measures during construction， including foundation settlement control， concrete quality control， web oblique crack control， bearing pre-offset control， segment inclination control. The results show that by standardizing the construction process and reasonably applying the construction control measures， the construction level of hanging basket cantilever of prestressed cast-in-place box girder can be improved and the quality of bridge construction can be optimized.

Keywords： bridge engineering; prestress technology; cast-in-place beam hanging basket cantilever; construction technology; control measure

現阶段，现浇箱梁挂篮悬臂施工技术在市政桥梁工程中应用广泛，该技术的应用不仅更好地保障了市政桥梁工程施工质量，还最大限度降低了施工作业对自然生态环境的不良影响。但该技术具体施工过程涉及内容多且复杂，各环节间存在非常紧密的关联，只有做好各环节间的无缝衔接，才能促使整个施工过程的有序推进。

1  工程概况

某桥梁工程的左幅长达1 013.827 m，右幅长达1 014.174 m，桥面双幅总宽为2 m×15.18 m。桥梁结构型式为变截面大跨度预应力混凝土连续梁桥。在主桥的建设过程中，每一根主梁都采用了单箱单室箱梁的形式，并且在其顶部设置了2%的单向坡度。由于桥型复杂且跨度较大，在梁段拼装时对钢束进行了预压处理。箱梁顶板、底板的宽度分别为1 518 cm和750 cm，考虑施工安全、质量、效率多重要求，项目采用挂篮悬臂法。

2  预应力现浇箱梁挂篮悬臂施工技术要点

2.1  挂篮形式及结构

三角挂篮是诸多挂篮型式中应用较为广泛的一种，其承载力强，有着十分稳定可靠的性能，并且便于施工。三角挂篮由多个部分共同组成，比如模板系统、后锚行走系统、主梁承重系统和底板及悬吊系统等，各个部门有机组合最终形成了一个完整的一体化结构。挂篮结构如图1所示。

2.2  挂篮移动

工作人员在浇筑完一段混凝土结构并且进行预应力张拉后需要根据施工方案按照轨道进行吊篮的移动，直到下一个施工点位才能继续使用，并按此程序有序推进各梁段施工。吊篮移动的要点包括以下几个方面。

1）进行梁段顶部找平，对轨道具体布置位置进行精确测量，在指定位置安装牢固轨道和垫枕，之后通过脱模配合完成倒链滑车工作，移动底模直到达到外模走形梁位置，之后借助千斤顶的牵引作用带动相关装置向下一个施工点位移动，其中主要包括挂篮、底模架和外模，最后再次到轨道上锚固，确认稳定后可以继续施工。

图1  挂篮结构

2）先稳定牢固地安装外模走行梁，然后将前一段梁上的后吊架松开，移动到预留孔道后安装牢固，再将另一吊架松开，通过此种方式循环往复进行吊架移动。

3）在检测了走行梁的位置后，如果检测结果准确无误，则需要对外模和底模的标高进行进一步的调整，以保证两者都满足规定的要求。

4）吊篮主桁架的尾端装有一组滚轮，借助该滚轮，吊篮便可在预先设置好的钢轨上自由滑动。由于四氟板有一定的强度与刚性，所以可避免因材料自身缺陷而引起的结构变形；在桁架支座和滑道横梁之间，放置了一块高强度且表面光洁的四氟滑板，可以有效减少吊篮行走时的摩擦力，使吊篮运行更加顺畅。图2所示为已安装的四氟滑板。

图2  四氟滑板安装

5）在滑轨梁上稳定地安装主桁架前段，在移动挂篮过程中可以借助手提式葫芦对挂篮后锚杆、桁架尾部进行灵活的调整，确保挂篮处于稳定状态。

6）工作人员在下放底篮时可以借助千斤顶进行调整，以实现下放作业的平衡；合理设置临时支撑装置，确保设备运行平稳。采用钢纤维混凝土制作箱梁时，其表面应进行打磨处理，以保证平整度和密实性。为确保挂篮使用寿命的延长，使用中不会引发任何异常情况，轨道必须呈现出平整、稳定、坚固的特性，防止由于牵引力不足导致挂篮偏位或脱轨等事故。

2.3  模板施工

预压阶段主要是消除非弹性变形，按照测量结果做好上拱度预留并做好底模板标高确定。施工时可在现场将内、外两侧模板与底架之间用千斤顶顶紧或采用钢绞线拉紧固定。在考虑底模板的实际情况后，我们需要对其进行适当的调整，以便更好地适应外侧模和内模的变化。通过合理地设置顶升装置、顶推系统等辅助设备，使整个结构体系能够在规定时间内达到预定高度，确保施工质量和安全（图3）。以下是各部分安装作业的要点，包括如下内容：①底模。将底模的边线与标准断面相对应，以此判断是否需要調整或重新计算基础底面高程。针对安装时的参考标准，工作人员需测量底模的边缘轮廓，为确保底模边线测放的准确性不受外部因素的干扰，建议多次复核。②外模。对于不同类型的混凝土结构应采用相应形式的外模以适应其施工要求。为了最大程度地减少侧模的安装偏差，必须在立模过程中加强对中线的检测和调整，并进行多次校核。③内模。为加快施工进度，可采用钢支护作为临时支座，同时设置一定数量的水平千斤顶，保证结构体系的稳定性。安装底板及腹板两侧钢筋、预应力筋后，做好内模框架及钢模安装。在浇注混凝土时要注意边浇筑边振捣处理，需留出1.5 m左右的空隙作为振捣点位；底部混凝土浇注后封堵，之后继续浇注余下部分。④端模。端模安放好后，用拉杆型槽钢提升其稳定性。在对模板质量进行检查的时候，一定要对板间错台量、顺直度等因素进行全面考虑，并遵循检验原则做好施工质量的检验。

2.4  连续梁悬臂浇筑

首先，充分做好准备工作。在完成挂篮第一次吊装安装后借助锚固系统在墩顶现浇梁段上进一步固定挂篮，通过承重试验、加载预压试验对其承载能力进行分析，并对其非弹性变形情况进行查验，从而保证挂篮的承载能力和稳定性可以达到安全标准要求。其次，合理设置预压测点。在吊篮前上部横梁和后锚上分别设置了测点，以满足主桁架对预压力测点的需要。基于对底篮背板及前桁架预加载的分析，为了进一步研究，在底篮背板及后桁架的2个腹板上分别设了观察点，如图4所示。

图3  模板施工

图4  连续梁悬臂浇筑

2.5  悬浇箱梁施工监测

1）做好结构计算分析。技术人员结合施工方案、相关基本参数分析箱梁结构安装过程，本研究侧重于结构形态变化的深层次分析、基底反力和弯矩的分布规律，内力的变化特征等。在此基础上，进行了预弯计算与分析，以确定其竖向高度。

2）箱梁施工预拱度。在箱梁的施工过程中，预拱度会受到多种因素的影响，包括箱梁的自重、挂篮的变形、施工荷载、预施应力的大小和温度的变化等。这些因素均会使梁体出现一定程度上的位移，从而导致梁体内弯沉和顶底板弯矩发生变化。桥梁的成桥质量直接受到弯沉量控制的影响，因此必须对弯沉量进行精确计算，并实施严格的管控措施。根据实地测量结果，对预拱尺寸进行了合理的调整，以确保设计单位的设计符合要求。同时也应注意由于各种原因引起的梁段间纵向间距过大，使桥面标高与实际值出现较大偏差，从而造成结构受力和线形发生变化。若不对多跨度桥梁桥的纵向坡度采取适宜的措施，其纵坡效应将会显著增强。

3）预拱调节。结合反馈结果明确桥梁高程情况，验证理论计算的准确性并且合理地进行方案的调节，从而实现预拱的预测和调整。通过对实际工程中出现问题的处理，得出合理的解决方案。检测人员通过动态监测的方式得到准确的结果，为技术人员进行理论计算和分析方法提供支持。

2.6  预应力施工

1）张拉时间：开展为期至少7 d的混凝土养护，检测其强度达标后进行张拉。

2）张拉原则：张拉顺序为先腹板束、后顶板束，对称推进。

3）张拉程序：0→0.1σcon（持荷5 min，画标线）→1.00σcon（持荷5 min，测伸长量）→锚固。

4）张拉方法：为了取得最佳效果，采用两端张拉方法，尽量实现同步推进；重点控制张拉应力，通过对伸长量的检查，使实测伸长量与理论值误差在±6%以内，否则就达不到要求，必须找出原因并采取相应措施。在张拉过程中，应及时获得有关数据。

2.7  孔道压浆和封锚

孔道压浆施工时，采用真空压浆工艺，施工前先用真空泵抽空孔道内的空气，直至其真空度大于80%，才能满足压浆施工要求。利用压浆设备，在工作压力大于0.7 MPa的情况下，通过压浆的推压，使浆液准确地进入孔道，达到充填目的。

在钻孔压浆完成后，仔细检查剩余钢绞线，将剩余钢绞线截去并彻底清除，然后用无收缩水泥砂浆封锚，使锚杆、夹片及暴露在外的钢绞线得到有效包裹，达到有效保护的目的。

2.8  卸下吊篮

逐一拆卸构件并分类堆放，以避免在现场随意堆放。在实施拆除作业前，必须对起重机械及有关设备进行彻底检查，确保不会给作业带来风险隐患；在施工过程中，必须保证两端同时推进，并由专门人员在场指导，确保施工安全；同时，还要加强施工现场的管理，保证施工的安全和有序。拆除后的模板等材料要进行修整和清理，以筛选出有再利用价值的部分，并对其妥善保存，以保证其在后续施工过程中可以持续使用，从而达到资源集约化的施工效果。

3  预应力现浇箱梁挂篮悬臂施工控制措施

3.1  基础沉降控制

挂篮悬臂施工初期，桥梁处于静定结构状态，虽然基础结构会产生一定的沉降量，但桥梁结构不会额外形成附加内力，整体结构保持稳定。然而，随着施工进度推进，当桥梁上部结构施工完毕后，桩顶荷载量明显增加，受到自身荷载作用影响，出现压缩变形现象，带动周围土体变形，最终在悬臂施工期间导致桥梁结构沉降，唯有在桥梁合龙完毕后，才能把桥梁体系重新恢复成超静定结构。为解决这一问题，保证中跨合龙质量，需要同步开展基础沉降监测作业，在各块顶板桥面中心部位布设沉降观测点，定期采集分析观测数据来了解基础沉降情况，提前增加桥梁基础高程值来抵消基础沉降量，保持桥面线形流畅。如果施工期间的基础沉降量超标，则暂停现浇箱梁挂篮悬臂施工作业，确定基础沉降超标原因，采取补设支护桩、基础加固补强等解决措施，再继续开展挂篮悬臂施工作业。

3.2  混凝土质量控制

为保证现浇箱梁施工质量，工作人员要充分考虑混凝土材料、初凝时间、坍落度等参数，通常初凝时间在8～18 h。水泥与水反应会引起水化产物膨胀，凝结速率加快等一系列问题，必须采取必要的措施，以确保混凝土强度满足一定的要求。在混凝土质量管理过程中，如果发现质量不合格，要及时采取相应的措施，保证搅拌均匀，并及时调整。在混凝土浇筑时，应注意有无裂缝，及时采取补救措施。浇注完毕后，应及时清除表面残存的水份，以避免混凝土内部出现裂缝及其他问题。在实际施工过程中，为保证泵口与软管间的充分衔接，建议采用倒灌形式，采用左、右交合法，以保证路面的正常性能。振捣混凝土过程中要注意振捣棒垂直快速插入到混凝土结构中，针对较大配筋的部位可以将振捣棒适当倾斜，通常振捣半径在40 cm左右。当振动结束后，应及时停止振动。为防止混凝土结构产生裂缝现象，需在上层混凝土振捣完毕后，在下层混凝土未硬化前插入振捣棒，以确定振捣深度。为防止路面因震动而开裂，整条路必须平整。

3.3  腹板斜裂缝控制

桥梁悬臂施工期间，腹板部位开裂概率较高，时常出现腹板斜裂缝问题，裂缝沿预应力管道走向发育，并在表面因长期浸泡而出现水渍。这一问题的根源在于，受到锚具因素影响，错误选用螺帽锚固件作为锚具，千斤顶放松期间会损失一定程度的预应力，所布置精轧螺纹钢筋等竖向预应力筋在张拉期间的实际预应力并未达到施工方案规定的张拉控制应力，仅达到95%～98%水准。为解决此项问题，预防腹板斜裂缝问题再次出现，施工人员需要更换预应力筋和竖向预应力锚具。正常情况下，使用钢绞线替代粗螺纹钢筋作为预应力筋；使用低回缩二次张拉锚具来替代原有的螺栓锚固。

3.4  支座预偏量控制

在大跨度桥梁工程，现浇箱梁混凝土结构出现收缩徐变现象，加上受到温度等作用力影响，产生纵向位移量，纵向位移程度超标会对桥梁结构完整性造成破坏。对此，额外采取支座预偏量控制措施，在桥墩活动支座上板和理论中心线的间隔部位设置支座，预先测算箱梁收缩徐变量，结合桥梁合龙温度来确定各处桥墩活动支座的偏移量。最后，以计算结果为施工依据，根据活动支座预偏量，在支座安装期间，按照相反方向把活动支座偏移一段距离，反方向偏移量和支座预测偏移量保持一致。

3.5  节段倾角控制

悬臂浇筑期间，在荷载作用下，挂篮偶尔出现变形现象，继续使用变形挂篮时，后续现浇混凝土箱梁节段有可能出现变形问题，产生较大误差。问题根源在于，预压步骤荷载分布情况和箱梁浇筑结束后挂篮上重量分布情况不一致，桥梁挂篮底模没有到达水平状态便开展预压作业。在现场施工期间，各段箱梁浇筑完毕后重新调整挂篮，及时更换变形挂篮，确定挂篮底模完全调整为水平状态后，再开展挂篮预压作业。

4  结束语

大跨径桥梁作为一种特殊的结构工程，其具备高度的结构适应性，受力复杂且存在较多不确定性因素。桥梁工程的质量可能会受到施工中多种因素的影响，在整个施工环节，必须做好每一个关键环节的管理工作，保證各个工序之间协调配合，避免由于各道工序不同步而造成桥梁结构变形或裂缝现象。在悬臂节段箱梁挂篮的施工过程中，需要加强对施工细节的掌控。

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