俞鴻憲

(中鐵四局第五工程有限公司)

懸臂澆筑法施工從 20世紀(jì) 60年代由前西德首先使用以來,發(fā)展至今,已成為修建大中跨徑橋梁的一種有效施工手段,懸臂澆筑法是利用懸臂原理以掛籃為支承逐段澆筑。日本預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)協(xié)會(huì)《關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土長大橋梁的調(diào)查研究報(bào)告》指出,1972年后建造的跨徑大于 100m以上的橋梁近 200座,其中懸臂法施工的主要設(shè)備已有多種類型,有些國家如日本、法國等已有定型的系列化產(chǎn)品。我國從 20世紀(jì) 80年代開始使用這種技術(shù)以來,也已取得了巨大的成就。因此,總結(jié)并比較各種類型掛籃的優(yōu)劣,對(duì)今后的應(yīng)用及其發(fā)展有著重要意義。

1 掛籃的特點(diǎn)

(1)利用斜拉橋特有的永久性斜拉索作為施工掛籃前支點(diǎn),掛籃中端懸吊在已澆好的梁段上,將傳統(tǒng)掛籃的單懸臂受力狀態(tài)改變?yōu)楹喼д龔澗厥芰顟B(tài),從而既大大提高了掛籃承載力,又減輕了掛籃自重。掛籃一次澆筑長度可達(dá)8m,大大加快了施工進(jìn)度。

(2)利用掛籃自身的水平推力裝置平衡斜拉索索力引起的水平分力,解決了掛籃縱向限位問題。前支點(diǎn)通過采用弧形梁、前錨梁,解決了空間索引起的掛籃上錨固點(diǎn)的三維變化問題。

(3)將掛籃的主體置于斜拉橋主梁的下面,利用后行走系統(tǒng)反頂主梁底部來省去所有的壓重。掛籃采用小起小落工藝,操作簡便,安全可靠。

(4)利用萬能桿件拼裝成的掛籃,大大減少了新制構(gòu)件加工量,提高了構(gòu)件的周轉(zhuǎn)率,降低了成本。

2 掛籃施工特點(diǎn)

掛籃懸臂施工除了有節(jié)約腳手架,降低施工工作量,減少施工環(huán)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)外,還有許多其他施工工藝不具備的優(yōu)點(diǎn),主要表現(xiàn)在以下幾方面。

(1)掛籃施工作業(yè)面寬闊,便于鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝,能提高施工速度,縮短梁段施工循環(huán)周期,根據(jù)實(shí)際工程箱梁施工情況,梁段最短周期為 5 d,平均 6～8 d;

(2)桁架在軌道上走行,無需平衡重,方便、移動(dòng)靈活、平穩(wěn),外模、底模隨桁架一次就位,掛籃時(shí)間短,一般只需 2～4 h即可就位;

(3)工程使用掛籃自重輕,利用系數(shù)高,是我周轉(zhuǎn)使用次數(shù)最高的模板體系;

(4)掛籃的縱向安裝尺寸小,只要有 12m的梁段寬度即可安裝兩套掛籃,起步時(shí)兩套掛籃不需連在一起再解體,拼裝就位快,1套掛籃2～3 d即可拼裝就位;

(5)掛籃剛度大,彈性變形小,立模時(shí)只需 1次調(diào)整標(biāo)高,澆筑混凝土過程中不需再調(diào)整;

(6)掛籃使用的材料均為常用材料,加工制造簡單,一般橋梁工地均可現(xiàn)場加工。

3 掛籃施工的施工要點(diǎn)及安裝

3.1 掛籃加工、試拼裝與檢驗(yàn)

掛籃應(yīng)由專業(yè)廠家或?qū)I(yè)加工隊(duì)負(fù)責(zé),嚴(yán)格按照掛籃設(shè)計(jì)圖紙的要求加工,加工后進(jìn)行試拼裝與檢驗(yàn),確保加工質(zhì)量與精度。

3.2 掛籃試壓

為確保懸臂施工安全,在掛籃正式安裝使用前對(duì)掛籃進(jìn)行靜載試壓試驗(yàn)。掛籃試壓分為主桁架和底籃試壓。分級(jí)加載,加載最大重量為施工最大梁重的 1.2倍,然后分級(jí)卸載。以檢驗(yàn)掛籃的實(shí)際承載能力、穩(wěn)定性及安全可靠性;對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算圖式及技術(shù)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證;根據(jù)實(shí)測值推算各梁段掛籃的豎向變形為施工預(yù)拱度提供參考數(shù)據(jù)。消除非彈性變形,并測量變形值;對(duì)掛籃加工、焊接、拼裝質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.3 掛籃走行

當(dāng)已澆梁段張拉壓漿完成后,進(jìn)行掛籃走行移動(dòng)。其步驟如下。

(1)采用千斤頂放松斜拉帶,用倒鏈滑車將前托梁和外側(cè)模固定在已澆梁體上,拆下斜拉帶;

(2)拆開內(nèi)外滑梁的后吊桿,放松主梁的其他約束,以壓輪器更換壓緊器;

(3)采用倒鏈滑車將主梁系統(tǒng)連同滑梁滑移到要澆筑梁段的設(shè)計(jì)位置,并錨固主梁系統(tǒng)于已澆梁體,連接內(nèi)外滑梁于后橫梁上;

(4)放松底籃及側(cè)模在梁體上的約束,將底籃及側(cè)模落在外滑梁上,再解開其約束,通過外滑梁,利用倒鏈滑車將其牽移到要澆筑梁段的設(shè)計(jì)位置;

(5)安裝斜拉帶及下后錨帶,調(diào)整模板,限位錨固,綁扎底、腹板鋼筋等;

(6)通過內(nèi)滑梁,利用倒鏈滑車移動(dòng)內(nèi)模系統(tǒng)就位,并綁扎頂板鋼筋等;

(7)調(diào)整標(biāo)高及斜拉帶。全面檢查,符合要求后灌注梁體混凝土。

3.4 掛籃安裝要點(diǎn)

(1)掛籃安裝工藝流程。

滑道底面找平→滑道盒、燕尾板安裝、錨固→前后支座安裝→主桁架安裝、錨固→上橫梁安裝、固定→外模板(含走行裝置、懸吊與錨固系統(tǒng))安裝→底籃及底模板(含懸吊與錨固系統(tǒng))安裝→內(nèi)頂模板(含托架、走行裝置、懸吊與錨固系統(tǒng))。

(2)掛籃安裝注意事項(xiàng)。

單個(gè)“T”構(gòu)提吊長 24m單層四排主桁架(約 10 t)安裝在支座上,并將兩組連接為整體,主桁架之間用橫向連桿聯(lián)為一體;同時(shí)用上、下錨扁擔(dān)梁和精扎螺紋鋼筋將主桁架后錨點(diǎn)錨固。要求每根錨桿預(yù)緊力不少于 30 t,且受力要均勻。在箱梁底板和腹板鋼筋綁扎完后,現(xiàn)場安裝內(nèi)模板系統(tǒng)(包括走行裝置)。要求內(nèi)模的后吊桿預(yù)緊力不少于 15 t,且受力要均勻。掛籃的拼裝是高空作業(yè),兩端要同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行拼裝,控制好掛籃的結(jié)構(gòu)尺寸。

(3)掛籃立模要點(diǎn)。

通過吊桿與吊帶調(diào)整,對(duì)底模、外模、內(nèi)模的平面位置與標(biāo)高進(jìn)行測量,并通過全站儀與水準(zhǔn)儀對(duì)模板的中線位置、標(biāo)高及相對(duì)尺寸有效控制、調(diào)整與定位。

(4)鋼筋制安要點(diǎn)。

現(xiàn)場綁扎時(shí)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行平面尺寸的測量放樣,再按照放樣標(biāo)記依次安裝各種鋼筋;先綁扎底板鋼筋,安裝好底板端模,并支墊好混凝土墊塊,底板上下層鋼筋須用架立鋼筋連成一個(gè)整體;再綁扎腹板鋼筋,與底板鋼筋連接牢固;安裝內(nèi)模托架及內(nèi)模,最后綁扎頂板和翼板鋼筋。要求縱向鋼筋水平順直、豎向鋼筋必須垂直。

(5)預(yù)應(yīng)力鋼筋、管道和錨具安裝要點(diǎn)。

應(yīng)與鋼筋綁扎同步進(jìn)行安裝,在腹板鋼筋綁扎時(shí),即可進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力波紋管和錨墊板,以及豎向預(yù)應(yīng)力波紋管、精軋螺紋鋼與下端錨墊板的安裝和定位。在頂板和翼板鋼筋安裝時(shí),即可進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力管道、豎向預(yù)應(yīng)力上端錨墊板和橫向預(yù)應(yīng)力波紋管與錨墊板的安裝和定位。按照設(shè)計(jì)圖紙的布置要求對(duì)預(yù)應(yīng)力束和管道的座標(biāo)和平面位置進(jìn)行放樣和安裝,定位筋固定,安裝好的管道必須平順、流暢、無折角。

(6)以箱梁全斷面一次懸澆施工技術(shù)為例對(duì)要點(diǎn)進(jìn)行說明。

①混凝土輸送。

若箱梁設(shè)計(jì)為 C50混凝土,屬于高強(qiáng)混凝土,采用拌合站集中攪拌,嚴(yán)格控制水灰比,坍落度在 10～14 cm,使混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工要求。用 2～3臺(tái)混凝土罐車運(yùn)輸?shù)蕉瘴幌?經(jīng)單臺(tái)輸送泵泵送到梁段處同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行梁段澆筑。

②混凝土入倉及分料方法。

在內(nèi)頂模的支撐托架上附著混凝土入倉及分料系統(tǒng);混凝土經(jīng)過泵管,進(jìn)入頂模料斗,再經(jīng)過溜槽按要求連續(xù)均勻地進(jìn)入箱梁底、腹板。

③混凝土澆筑工藝與方法。

箱梁采用混凝土全斷面一次懸澆法,先底板、后腹板、最后澆筑頂板、翼板;混凝土澆筑宜選在一天中溫度較低的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行,以減少溫度應(yīng)力的影響。

底板混凝土澆筑:混凝土自由卸落高度控制在 2.0m以內(nèi),出料口混凝土堆積高度不超過 0.5m。分層澆筑高度控制在 30 cm左右,混凝土的振搗以插入式為主。

腹板混凝土澆筑:因腹板較窄,鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道密集,為防止混凝土離析,除按底板混凝土澆筑方法外。嚴(yán)格控制每梁段上、下游腹板對(duì)稱澆筑且高差小于 1m,以保證掛籃平衡受力。腹板混凝土的振搗采用 6～8m長定制專用的插入式振搗棒和配用 2 kW以上振動(dòng)器。

頂板、翼板混凝土澆筑:直接利用輸送泵管道進(jìn)料,澆筑完腹板頂端剩余部分混凝土后,再澆筑梁段頂板、翼板混凝土。按從待澆梁段前端往已澆梁端處的順序澆筑,加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)以及其他鋼筋密集部位的振搗,避免振動(dòng)器碰撞預(yù)應(yīng)力管道,預(yù)埋件、錨固端墊板等。

(7)預(yù)應(yīng)力穿束、張拉和管道壓漿施工。

箱梁設(shè)計(jì)為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),梁段混凝土達(dá)到 90%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束(鋼筋)的穿束、張拉、壓漿。張拉工作開始前,對(duì)張拉千斤頂和壓力表進(jìn)行配套標(biāo)定,確定張拉力與壓力表讀數(shù)之前的曲線關(guān)系,張拉程序?yàn)?0→初張拉力(10%的控制力)→設(shè)計(jì)張拉噸位→持荷 2min→錨固。張拉順序?yàn)?先縱向后橫向、豎向,要交錯(cuò)對(duì)稱張拉。張拉后,應(yīng)盡早壓漿。

3.5 掛籃脫空、前移、就位

(1)掛籃脫空。

先將底模前后橫梁上的前后吊桿放松下降 10 cm左右,使底模板脫離底板混凝土底面,解除底模后吊桿與底板混凝土的連接。再拆卸外模與內(nèi)模的對(duì)拉螺桿與解除兩者之間其他約束連接,將兩側(cè)外模行走梁上的前后吊桿放松下降20 cm左右,使外模脫離翼板混凝土底面與腹板混凝土側(cè)面。最后用手拉葫蘆將內(nèi)頂模下端通過連接鉸向內(nèi)收攏,再將內(nèi)模行走梁上的前后吊桿(吊帶)放松下降 15 cm左右,使內(nèi)頂模托架攜內(nèi)模整體脫離頂板混凝土底面與腹板混凝土側(cè)面。

(2)掛籃前移、就位。

先在已澆梁段上找平,鋪設(shè)與錨緊滑道,并在兩側(cè)滑道上做好前移距離標(biāo)記,在其前端焊接臨時(shí)限位擋塊;再在主桁架尾部用10 t手拉葫蘆配鋼絲繩打保險(xiǎn)。通過兩臺(tái) 5 t卷揚(yáng)機(jī)配轉(zhuǎn)向滑輪、鋼絲繩等反向拖拉主桁架前支座使之?dāng)y底模、外模同步前移到位。掛籃前移到位后,按照其安裝的相關(guān)要求進(jìn)行立模就位,進(jìn)入下一梁段施工。

3.6 掛籃拆除

當(dāng)橋梁的懸臂澆筑梁段施工完成后,進(jìn)行掛籃拆除。拆除時(shí),一般先將底籃和側(cè)模用倒鏈滑車連接在外滑梁上,拆除下后錨帶和斜拉帶,放松其他約束,利用外滑梁和梁體,將掛籃走行移動(dòng)到安裝梁段后,再進(jìn)行拆除。且拆除原則是先安裝的后拆,后安裝的先拆。其拆除步驟為下面幾步。

(1)底籃系統(tǒng),利用倒鏈滑車連接在外滑梁上,解開其他約束,通過倒鏈滑車吊放拆除。

(2)外滑梁及外側(cè)模,通過前后橫梁利用倒鏈滑車吊放拆除。

(3)前橫梁、斜拉橫梁、后橫梁及主梁采用搖頭扒桿吊運(yùn)拆除。

(4)內(nèi)模系統(tǒng)及內(nèi)滑梁采用人工在梁箱內(nèi)拆除,倒鏈滑車吊放。

4 結(jié)束語

掛籃懸臂澆筑施工使用少量施工機(jī)具設(shè)備,避免大量支架,可以方便地建造跨越深谷、流量大的河道和交通量大的立交橋,而且施工不受跨度限制,跨度越大,其經(jīng)濟(jì)效益越高,所以大跨度連續(xù)梁橋常采用掛籃懸澆施工。

[1] 雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2] 桂業(yè)昆,邱式中 .橋梁施工專項(xiàng)技術(shù)手冊[M].北京:人民交通出版社,2006.

[3] 吳國銘.基于簡化模型的貝雷桁架掛籃分析[J].橋梁隧道,2007,(6):28-29.