靠近既有桥梁挂篮悬臂浇筑施工技术研究

摘要：跨越既有桥梁的公路桥梁施工难度较大，对挂篮悬臂浇筑提出了较高的要求。桥梁工程中小半径曲线悬浇梁偏心力矩大，施工过程中安全风险高，极易出现纵横向倾覆和扭矩。基于此，以实际工程为依托，通过在墩旁设置钢管桩，对临时固结进行加强，以平衡施工过程中的偏心力矩问题。同时加强施工监测，确保悬臂浇筑的顺利合龙。监测结果显示，合龙前中线偏差5mm，高程高低差2mm，满足相关标准要求。

关键词：连续梁；临时固结；永久支座；临时支座；小半径曲线梁

0 引言

现阶段当桥梁跨越深沟、峡谷等不便于落地式支架搭设时，主要采用悬臂挂篮施工工艺进行施工。采用悬浇工艺有利于减少对周边环境的影响，降低对地形的依赖，提高施工的整体质量和稳定性。但跨越既有桥梁的公路桥梁施工难度较大，对挂篮悬臂浇筑提出了较高的要求，因此对靠近既有桥梁挂篮悬臂浇筑施工技术进行研究具有重要的现实意义。

桥梁工程中小半径曲线悬浇梁偏心力矩大，施工过程中安全风险高，极易出现纵横向倾覆和扭矩。基于此，以实际工程为依托，通过在墩旁设置钢管桩，对临时固结进行加强，以平衡施工过程中的偏心力矩问题。同时加强施工监测，确保悬浇筑的顺利合龙。

1 工程概况

国道508线石国家公路网规划81条联络线中的一条，规划起点为赤峰市小城子镇（接国道306线），终点为曹妃甸。本项目是《国家公路网规划（2013—2030年）》中规划的国道508线的重要组成部分，该公MZNftIi22O4Uj/xLDsfxAn9coX99gKJB7eixoeqZLB0=路的建成将有力推进国家西部大开发战略，促进区域经济发展并改善生态环境，有利于赤峰市及沿线旅游资源的进一步开发。

国道508线小城子至平泉（蒙冀界）段公路工程由联络线和主线两部分组成，其中联络线起点位于赤峰市喀喇沁旗西桥镇姜家店村西侧，与赤凌一级公路（G4515）通过龙家店互通立交衔接，由北向南经过贾家梁，然后进入宁城县。联络线终点位于小城子镇，联络线全长15km，为公路一级设计标准，主线起点与联络线终点一致。主线终点位于内蒙古赤峰市与河北省承德市平泉县交界处，主线里程54.982km，全线里程69.982km。全线设置互通式立交4处（龙家店互通、小城子互通、三座店互通、八里罕互通），养护工区1处，服务区收费站1处，简易匝道1处，U型转弯1处。

其中某互通立交桥上跨原有地方交通桥（原公路桥），沿原道路路中布设，两主墩（HB121#、HB122#）位于原公路桥台两端，平面位于半径604.4m的小半径曲线上。跨度为（48+80+40）m，主桥纵向坡度13.3‰，下跨河流为河流。原公路桥采用3×20m桩板式结构跨越，桥宽37.5m。

主桥下部结构基础采用桩基础，边墩HB120#、123#墩均采用6桩承台，桩基直径1.25m，120#墩桩长27m，123#桩长22m，承台尺寸6.1m×9.1m×2.5m。主墩121#、122#墩均采用6根直径2m桩，承台尺寸规格为8.2m×13.2m×3.5m。

主桥上部结构采用单箱单室直腹板箱梁截面连续梁，采用悬臂法挂篮施工，梁顶宽9.6m，梁底宽5.5m，全桥纵向预应力设置包括悬臂预应力钢束及连续预应力钢束。箱梁翼缘悬臂长2.05m。中支点截面梁高5.1m，边支点截面梁高2.6m，跨中截面梁高2.6m。主梁段按照1×12.0m+6×3.5m+3×4.0m+1×2.0m+1×6.9m布设。除0#块外，梁段最大质量约114.972t，最小质量为74.698t。

2 地质地貌

该项目位于内蒙古自治区赤峰市的南部，属于松辽平原和内蒙古高原的交界处，海拔最高处为1890.9m，最低处为429m，海拔高差相对较大。项目区主要地貌类型包括构造剥蚀地貌、剥蚀堆积地貌（山间谷地、坡洪积扇裙）、堆积地貌（河谷地貌、河谷冲洪积平原地貌）等。

根据沿线的地形地貌、地层岩性、水文地质特征、区域地质构造、地震等，进行综合分析对比，将拟建项目沿线划分为3个工程地质区：坡洪积扇裙工程地质区（Ⅰ）（剥蚀残丘工程地质亚区Ⅰ1）、河谷及河谷平原工程地质区（Ⅱ）、构造剥蚀中低山工程地质区（Ⅲ）。

3 桥梁临时固结措施

分析认为，由于悬浇连续梁段位于半径604.4m的小半径曲线上，9#节段偏心达1260mm，未合龙前，T构横、纵向均产生较大不平衡弯矩，易造成梁体纵横向倾覆和扭矩，线形控制难度大，临时固结难度大，安全控制难度大。

鉴于箱梁墩顶设置支座，与墩身为铰接，不能承受弯矩，为此在0#块施工时将0#块梁段与桥墩固结。主墩临时支墩按设计图在墩顶上前后两侧，各设置19个沙筒作为临时支墩。临时支墩外侧设置2排临时固结钢筋，每排37束，每束采用两根Φ32钢筋，合计钢筋148根，两排间距2.5m。

N1锚固钢筋伸入墩顶帽（每根长5.5m，预埋墩身2.4m）及梁部，需满足受拉构件钢筋最小锚固长度。为确保临时锚固质量，将砂筒等面积置换成C40混凝土，包裹竖向临时固结钢筋，施工完成后用绳锯切除。

临时固结钢管竖向支撑采用单侧6根Φ800钢管立柱，钢管底部焊接2cm厚钢板，锚固于承台顶面，上覆20cm厚C40混凝土包裹。钢管之间架设剪刀撑，以增强钢管立柱之间的整体稳定性。桥梁临时固结措施如图1所示。

4 施工过程质量控制

主梁连续梁采用挂篮悬臂浇筑法进行施工。除0#块及边跨现浇段在托架、支架上现浇外，其余均采用对称平衡悬臂逐段浇筑法施工。箱梁纵向悬臂分段长度为6×3.5m+3×4m，箱梁墩顶现浇段0#块长12m，边跨现浇段长8.9m（含合龙段2m），中跨合龙段2m。

4.1 0#块支架施工

4.1.1 结构设计

0#块利用临时固结钢管柱，在钢管柱焊接托架。钢管桩基础采用Ф820×10mm，基础为承台。0#支撑体系由15mm竹胶板、横桥100mm×100mm方木、顺桥Ⅰ20b、钢管脚手架、横桥向Ⅰ25b、翼缘下纵梁HN450×200、主托架、次托架组成，侧模采用挂篮侧模。0#块长度12m，中支点处梁高5.1m，采用一次性浇注。

4.1.2 预压

墩顶上0#块混凝土质量由墩顶承受，支架仅承受0#块悬臂4.75m（单侧混凝土66.3方）质量，预压按此混凝土方量进行。混凝土容重按26kN/m3计算，混凝土荷载为1723.8kN。模板及模板支撑荷载为136.8kN，单侧总荷载为1860.6kN，按1.1倍等效荷载预压，即预压总质量为2046.66kN。

采用预制混凝土块进行分级加载，混凝土尺寸为1m×1m×0.5m，单个质量1.3t。为保证预压荷载准确，混凝土块通过称量10块得出的平均质量来计算。

4.1.3 混凝土浇筑

混凝土浇筑施工要点如下：由悬臂端向桥墩中心方向浇筑，并按水平分层浇筑，分部浇筑顺序按底板→腹板、横隔板→顶板的浇筑顺序。浇筑过程中严格控制平衡，0#块左右及两端基本对称浇筑，保证支架受力平衡。

4.2 挂篮悬浇施工

4.2.1 挂篮组装

项目挂蓝采用二力杆系菱形挂篮，挂篮设计钢混比为0.47（挂篮＋模板=54t，1#块115t）。挂篮主要由轨道、锚固系统、走行系统、主桁系统、前横梁、吊杆、导梁及底篮、平台防护等部分组成。模板系统由底模、外侧模、内模和端模等四大部分组成。腹板下纵梁变形竖向挠度7mm，底板下纵梁变形竖向挠度5mm。

挂篮结构构件运达施工现场后，在地上试拼。试拼合格后，安排在已浇好的0#块顶面拼装。挂篮构件利用起重机吊至已浇梁段顶面，再进行组装。挂篮在墩顶0#块上拼装完毕后，对挂篮施加梁段荷载进行预压，充分消除挂篮产生的非弹性变形。

4.2.2  预压与加载

悬臂浇注施工过程中，将挂篮的弹性变形量纳入梁段施工预拱度计算中。1#段混凝土荷载为1150kN，倾倒混凝土荷载为2kN/m2，振捣混凝土荷载为2kN/m2，施工人员、施工料具、堆放荷载为2kN/m2。模板及模板支撑总荷载为1452.4kN，只需要按总荷载120%进行预压即可，即预压重量为1682.4kN。

挂篮翼缘板设观测点2个，底板设观测点3个，挂篮主桁架设观测点2个。挂篮加载试验采用预制块加载。加载试验检测挂篮合格后，按照钢筋、混凝土、预应力体系施工顺序进行钢筋混凝土及预应力穿束、拉张、压浆等工作。

4.2.3 挂篮移动和定位

挂篮的移动和定位是悬浇施工关键步骤。在悬浇施工过程中，挂篮的移动及定位是在无荷载的状态下进行的。挂篮移动时，应先将锚固系统和走行系统固定，然后将底模系统、后挂篮系统等连接好，将挂篮拖动到预埋件或已浇筑的梁段上。

挂篮移动时应先移动后挂篮，如果需要同时移动两个挂篮，应将挂篮底模顶模分别抬起并进行连接，然后再一起移动。挂篮就位后，要及时将其固定在已浇筑梁段上，防止由于重量过大而使挂篮向下倾斜。此外还应根据设计要求和现场实际情况对挂篮进行临时锁定。

4.3 合龙段施工

每跨都有一个合龙段，合龙顺序为先边跨后中跨。合龙段长2m，跨中合龙段梁体质量371.28kN。边跨合龙段采用盘扣式满堂支架施工，其支架与边跨现浇段施工支架一体搭设、预压。边跨悬臂端梁底支架搭设好后，在悬臂端梁面安装压载水箱，压重锁定悬臂端梁面标高。

中跨合龙梁段采用合龙吊架施工，合龙吊架和模板采用施工挂篮底篮及模板系统，合龙前采用措施限制两端相对位移（包括水平、垂直位移和转角位移），将其控制在允许范围之内，从而保证合龙段混凝土在各种因素的影响下不至开裂或压碎。根据设计建议，采用支撑钢管锁定。

4.4 挂篮拆除

箱梁悬臂浇注梁段施工完毕后，进行挂篮结构拆除。挂篮拆除前，应先检查主桁架、工作平台、后锚系统等承重结构是否完好无损，并在其上施加荷载，观察各部件是否有松动或脱落。

挂篮拆除应按“先上后下、先外后内”的原则进行，并按要求做好安全防护工作。应先将其底部的轨道与模板拆除，在最后浇注梁段的位置，按拼装时的相反顺序，拆除挂篮的底篮及模板系统，然后对其进行全面检查，排除安全隐患。接着将挂篮主桁后退至墩顶位置，按拼装时的相反顺序拆除挂篮主桁杆件。挂篮拆除在T构的两悬臂端对称实施，使T构平衡受力，保证施工安全。

4.5 施工监测

施工初始，项目部施工监测队伍主要是从立模标高监测、主梁变形监测、主梁应力监测、主梁温度监测、中墩临时固结及托架监测、成桥监测等方面对梁的受力及变形等进行监测。监测结果显示，合龙前中线偏差5mm，高程高低差2mm，满足相关标准要求。

5 结束语

桥梁工程中小半径曲线悬浇梁偏心力矩大，施工过程中安全风险高，极易出现纵横向倾覆和扭矩，本文以实际工程为依托，通过在墩旁设置钢管桩，对临时固结进行加强，以平衡施工过程中的偏心力矩问题。同时加强施工监测，确保悬浇筑的顺利合龙。监测结果显示，合龙前中线偏差5mm，高程高低差2mm，满足相关标准要求。

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