梁建文

（廣東省長大公路工程有限公司第一分公司，廣東廣州511431）

大型菱形掛籃大風高墩條件下安拆施工關鍵技術探討

梁建文

（廣東省長大公路工程有限公司第一分公司，廣東廣州511431）

結合施工實例，總結、探討大型菱形掛籃在大風高墩條件下的安裝、拆除施工技術，對菱形掛籃的施工技術研究進行補充完善。

菱形掛籃；大風；高墩；連續(xù)剛構橋；矮塔斜拉橋；吊裝；拆除

菱形掛籃主構架為一菱形結構，具有受力明確、結構簡單、施工使用安全、靈活等優(yōu)點。多年來，在各大橋型施工中應用非常廣泛，隨著更大跨度橋梁的設計施工，所使用菱形掛籃的體量會變得越來越龐大，大風、高墩等不利施工環(huán)境也更加常見。這樣，對首尾節(jié)點工序的掛籃安拆工作來說是有一定挑戰(zhàn)性的，很有必要進行充分的歸納總結，下面以東江南特大橋和深門特大橋兩座橋梁工程實例進行分析探討。

東江南特大橋是廣深沿江高速公路跨越東江南支流的一座關鍵控制性橋梁工程，主橋上部結構采用146m+256m+146m連續(xù)剛構，左右幅分離設計，單幅為單箱雙室三腹板斷面，橋面寬19.85m，箱底寬12.85 m，梁高由根部15.5m漸變至合龍梁體的5.2m，梁體最重塊段重416 t，最長塊段長5 m。根據結構特點選用菱形掛籃懸澆施工，菱形掛籃自重174 t，主要構件組成有：橋面菱形吊架、橫梁系統(tǒng)、前支腿、反扣輪、縱移軌道、翼板及外側模板系統(tǒng)、底籃、內模板系統(tǒng)、后錨系統(tǒng)、裝修系統(tǒng)。掛籃安裝作業(yè)思路為：橋面桁架、前上橫梁及軌道等利用塔吊安裝，為先行工序，橋面以下的底籃、外側模板系統(tǒng)則采用卷揚機分次整體吊裝，拆卸作業(yè)采用同樣方法。東江南特大橋菱形掛籃安拆施工主要難點是在超高、風大的海上大件吊裝作業(yè)，底籃為最重構件重46 t，外側模板為最長構件長15.5 m，安裝高度達50 m，施工作業(yè)危險度極大。

深門特大橋是浙江省77省道延伸線疏港工程跨越深門水道上的一座關鍵性特大型橋梁，主橋為115 m+200 m+115 m的矮塔斜拉橋，單幅獨立設計，單箱三室變截面形式，橋面寬25.5 m，箱底寬由13.81m漸變至15.96m，梁高由根部7.5m漸變至合龍梁體的3.5m，外腹板呈75°斜置，梁體最重塊段重428 t，最長塊段長4m。其懸澆施工利用東江南特大橋菱形掛籃改裝使用，主要根據箱梁寬度及其變截面特點進行改裝，底籃為我司施工使用過最大結構（長28m×寬7 m），重達70 t，且橋址位置屬風大浪急海域，這對超寬大件重物吊裝來說是一次考驗。

兩座橋梁使用的菱形掛籃均為大型結構，橋面桁架多達4片，上橫梁、側模板以及底籃又屬大件重物，如圖1所示，且現場高空作業(yè)還需克服大風天氣，如何經濟、高效、安全地完成安、拆施工任務，是工程技術人員需要縝密思索和考量的。

圖1 菱形掛籃施工布置圖

1 掛籃安裝

菱形掛籃按空間布置可分為橋上、橋下兩大結構，先安裝橋上結構體系，然后利用成型的菱形吊架體輔助吊裝橋下體系的底籃或側模板系統(tǒng)。

1.1 橋上結構安裝

橋上結構體系主要由縱向行走系統(tǒng)、菱形吊架系統(tǒng)及前上橫梁組成，縱行系統(tǒng)無外乎墊座、縱行軌道、行走前支腿以及后反扣輪的安裝，基本屬于平地作業(yè)，以常規(guī)方法測量放樣點位、量尺復核間距并結合水平管校核統(tǒng)一橫向水平面，即可容易安裝準確，主要安裝難點還是在菱形吊架和前上橫梁，桿件大且重，作業(yè)臨空，安裝精度還直接影響掛籃的整體結構受力。

1.1.1 菱形吊架安裝

菱形掛籃主吊架由至少兩榀主桁組成（具體榀數根據箱梁結構形式而定），單榀分為前后拉（壓）桿、垂直桿、水平桿五大部件，銷軸聯(lián)接成型，常規(guī)安裝方法是先整榀拼裝成型，再分榀吊裝，操作簡單，精度易于控制，且作業(yè)安全，但整榀吊裝對起重設備有一定要求，以左右幅設計的東江南特大橋為例，單幅橋菱形吊架共有4榀，單榀菱形主桁重6.5 t，現場塔吊布置在右幅橋的翼緣板側邊位置，位于左幅橋的4榀菱形主桁均超出了塔吊的吊重能力范圍，需要優(yōu)化菱形吊架的安裝方案。

首先，根據塔吊吊重能力確定安裝位置的可吊重量，然后，以“整吊”為原則將菱形主桁盡可能拆輕，近處的3榀主桁每榀拆分成前、后兩個三角，其中前三角重2.2 t，后三角重4.3 t，分兩次吊裝成型；剩余最遠端的一榀主桁因塔吊吊距過大，需要將后三角的垂直桿拆離，整榀共分3件吊，后三角為穩(wěn)定三角結構，前三角則實為呈“＜”形的非閉合三角，吊裝前按設計組拼成型后需要焊設豎桿形成臨時三角結構。單榀主桁安裝順序為先后三角再前三角，粗略成型后拉設好手拉葫蘆，利用吊錘球結合尺量方法控制安裝誤差，一榀完成即與相鄰主桁臨時聯(lián)結固定，由遠及近逐榀安裝形成空間桁架結構；施工技術關鍵是要掌握好吊裝結構的重心，吊鉤位置設置一道手拉葫蘆，方便吊重中心的調整，另外，加設溜繩減少大風影響。此安裝方法雖為拆分吊，但形成了穩(wěn)定三角，亦可理解為整體吊，實際安裝非常順利，算是對起重作業(yè)的一種靈活運用。

1.1.2 前上橫梁安裝

前上橫梁是架設在菱形主桁前端節(jié)點的橫向聯(lián)系，同時是前吊系統(tǒng)的承重梁，其桿件長度基本等寬于橋面，與主桁節(jié)點間采用法蘭螺栓連接，最簡單直接方法是整根橫梁起吊安裝，但這限于窄橋面兩榀桁架的情況，對于寬橋面的三榀或四榀桁架，橫梁加長后，其重量有可能會超出現場塔吊的吊重范圍，特別是像東江南特大橋的分幅橋梁，即使是在滿足結構剛度的前提下，將橫梁分兩節(jié)段安裝，但最遠端節(jié)段的橫梁也往往會超出起重能力，東江南特大橋采取的方法是利用橫梁超長的特點，先將其起吊落在近端的桁架上，落放位置預先安設好滾軸，然后通過手拉葫蘆向遠端桁架方向拖拉，到位后利用塔吊單端吊起，逐一拆出滾軸，最后落梁到位。此方法實際是沿用了古老的拖拉滾動技術，將豎吊安放變?yōu)榭v移安放，操作簡單實用，適用于像這種起重受限的空中架設作業(yè)［1-2］。

1.1.3 前吊桿系統(tǒng)的安裝

出于安全性能考慮，近年來，很多大型掛籃的前吊系統(tǒng)都改進使用鋼吊板，材料耐用、安全穩(wěn)定，但相對笨重，現場空中拼接顯得費時費力，特別是像東江南特大橋這種超高梁的橋梁，單根吊桿全長就超過20m，空中拼接是非常困難的，現場采取的是整體吊裝方案，先在地面做好通長的簡易胎架，再逐節(jié)段拼接成型，然后利用塔吊整體吊裝，這樣，拼接效率和質量更高，且大大降低了臨空作業(yè)的危險。

1.2 橋下結構安裝

橋下結構主要包括底籃和側模板系統(tǒng)兩大部件，是掛籃安裝中的重點和難點，都是大件重物結構，且需高空安裝于橋梁下方，若是遇上大風多發(fā)的海上施工，其作業(yè)危險度更是陡增。

1.2.1 底籃安裝

關于底籃安裝，主要有現場散拼和整體吊裝兩種方式，現場散拼方式直接簡單，可用于低空的小型掛籃，對大型掛籃，業(yè)內基本首選整體吊裝方案［2-3］，預拼的質量易于保證，安全可控度也更高。

（1）預拼位置的選擇。大型掛籃的主要特點是寬大、重，底籃預拼的場地顯然不可距離現場過遠，對陸上橋可選擇在橋底的地面預拼；但對海上橋則需考慮海上工作平臺的問題。東江南特大橋采取的是利用現有運輸船創(chuàng)建工作平臺的辦法［4］，恰到好處地利用船舷和船艙的空間結構特點，將底籃縱梁的下承式桁架體很好地藏于船艙內，底籃的前、后橫梁則可以分別擱置于左、右船舷上，這樣，一個“天然”工作平臺就簡單快速形成了，非常實用。而且，采用船舶預拼底籃，能充分利用其水上靈活性，在現場塔吊吊重范圍內可完全避開上方的0#塊箱梁的施工干擾，真正實現工序搭接，避免工期占用。但是，船上拼裝這種方法限于海浪干擾小的水域，對于大風大浪海域的話，需要將船舶開駛至相對平靜的水域施工，或者直接在現場搭建海上平臺進行底籃的預拼工作，深門特大橋就是總結了東江南特大橋的施工經驗，在大橋施工平臺方案制定的時候充分考慮到了以后底籃拼接需要，對平臺結構形式進行優(yōu)化設計，避免了不必要的施工浪費。

（2）起重配置的選用。底籃整體安裝的慣用手法是利用卷揚機牽引起升，具有設備常規(guī)、技術成熟等優(yōu)點，但需要解決好多臺卷揚機之間的異步問題。小型、低空底籃吊裝中往往會選用4臺卷揚機牽引起升，滑輪配置簡單、吊點布置靈活，起升異步問題因低空操作也不會凸顯；但對大型超重底籃，4臺及以上卷揚機起升異步的劣勢就凸顯了，其空中姿態(tài)的不平穩(wěn)非常容易造成安全事故。關于這個問題的解決，可以借鑒東江南特大橋和深門特大橋采用的大噸位卷揚機配合多門滑輪組的方案，通過多門滑輪成功地將卷揚機數量降低為兩臺，起升異步問題得到很大程度的改善。

另一方面，吊鉤下方捆綁底籃的吊索按常規(guī)材料是采用鋼絲繩，鋼絲繩是一種很常用的材料，工人使用也很嫻熟，但油污污染是一大缺點，而且吊物越重，所需配置的鋼絲繩也會越粗、越重，這對工人的纏繞捆綁工作帶來困難，出于環(huán)保、經濟、效率等考慮，深門特大橋摒棄了笨重的鋼絲繩方案，利用直徑32 mm精軋螺紋鋼替代，上、下各配置一銷接的聯(lián)接器，使精軋鋼能避免有害剪力，充分發(fā)揮優(yōu)越的抗拉性能，如圖2所示。此方法是對傳統(tǒng)吊索方案的一種創(chuàng)新，材料周轉使用率高，工人作業(yè)強度大為降低，非常環(huán)保經濟，值得以后起重吊裝施工借鑒。

圖2 聯(lián)接器結構簡圖

（3）吊點位置的選擇。底籃吊點選擇，首先要計算確定底籃重心的準確位置，然后綜合考慮上、下吊點以及牽引繩的通行空間問題?！跋隆笔侵笝M梁吊點位置的選取，以利用橫梁現有的吊耳最為經濟、簡便、可靠；“上”是指吊裝承重梁的選取，可優(yōu)先利用現有縱行軌道和菱形主桁架的懸挑長度，這樣施工最為簡單，但若牽引繩通行空間因此受到影響的話，則需要在合適位置另外搭建承重梁，承重梁布置完成后，滑輪組的安裝位置也就隨之確定了。

另一方面，底籃吊裝是通過橋上菱形吊架體系來實現的，菱形吊架的結構安全性需要設計者在方案制定時充分考慮，避免不必要的施工麻煩。圖3為深門特大橋菱形掛籃底籃的吊裝施工現場。

圖3 深門特大橋菱形掛籃底籃吊裝施工現場照片

（4）技術注意要點?；喗M穿掛鋼絲繩要不錯不繞，對大風高墩環(huán)境需考慮防“扭轉”措施，如東江南特大橋是利用麻繩將左右兩只動滑輪拉結聯(lián)系并加設配重塊的方法；大風只是鋼絲繩產生扭轉的誘因，關鍵是如何消除其內應力，可以利用現場墩高優(yōu)勢，在橋上由卷揚機將鋼絲繩送出、垂直下放，以達到“放氣”目的；大型底籃結構龐大，要注意排查可能受到沖擊、擾動的因素，比如在吊裝前檢查清理起升通道中存在的阻擋物，過程中安排專人對卷揚機“排繩”處理；最后，底籃在起升過程中的姿態(tài)控制非常重要，可以在遠處安排專人觀察、監(jiān)控結構姿態(tài)的水平情況，發(fā)現異常及時匯報、及時糾偏，這也是對卷揚機異步問題的一個防控措施。

1.2.2 外側模板系統(tǒng)的安裝

一般橋梁施工中，模板安裝都是輕而易舉的事，但是，對箱梁高度超高的橋梁，外側模板結構會非常龐大，特別是海上大風環(huán)境中，安裝往往不易控制。如圖4所示，東江南特大橋掛籃安裝的外側模板，寬度有6m，高度更達15.5m，首先，起吊前的支立就非常困難，再者，大風帶來的有害扭轉完全會造成吊裝失敗?，F場施工時，先是在橋底整體預拼好模板，然后對其高度方向的上、下兩點起吊，利用上、下吊點的收、放動作將模板懸空支立起來；接著是模板的翻面問題，采用將上吊點的主吊鋼絲繩“預扭”的方法，就可以實現模板的空中自然翻面，辦法非常成功；最后，模板起升過程中遇風扭轉的問題可以通過豎向導向繩予以解決，導向繩利用橋面卷揚機預先抽緊即可［4］。

圖4 東江南特大橋外側模板懸空支立施工現場照片

2 掛籃拆除

掛籃橋上結構的拆除，其方式與安裝基本相同；而橋下結構則因藏于已成橋梁下方，作業(yè)可視性差，解決關鍵是如何可靠地布設吊點，常用方案是在橋面預留吊裝孔，開孔尺寸要綜合考慮吊裝需要和后續(xù)修補簡便，位置選取在作業(yè)空間相對寬闊的箱梁翼板下方，若箱梁高度偏矮，可在橋面增設吊裝架以解決凈高問題，卷揚機及滑輪配置則與起吊安裝時基本相同。此方法施工簡單、適用性強，缺點是大預留孔的修補容易出現質量缺陷，可否不需預留吊裝孔即可實現底籃的拆除下放呢？可以借鑒東江南特大橋的拆除方案，恰到好處地利用外滑梁的空間優(yōu)勢，其上安裝輔助扁擔梁后直接吊掛滑輪系統(tǒng)，鋼絲繩穿掛好后通過預留的小號PVC孔引至橋面卷揚機即可，這樣省去了因預留孔過大所帶來的麻煩，如圖5所示。這種方法主要是利用了外滑梁的承重作用，但其使用也壓縮了吊索的穿掛高度，在應用方面對箱梁高度有一定要求，但大型底籃施工應用的箱梁往往都是高梁結構，所以，針對大型底籃的拆除，這種方法的適用性還是很強的。

圖5 外滑梁吊掛系統(tǒng)結構簡圖

3 結語

本文主要介紹了兩座大橋關于菱形掛籃安拆的一些成功實踐，探討總結了大型菱形掛籃在大風高墩條件下的安拆施工技術，其關鍵是要充分分析現場資源、環(huán)境，拓展施工作業(yè)思路，大膽創(chuàng)新運用新方法，這些對以后類似工程施工都是一種參考借鑒。

［1］曲海龍.大跨度鋼梁的高空組拼和整體滑移安裝技術［J］.建筑施工,2012（12）:1148-1150.

［2］中國鋼結構協(xié)會.建筑鋼結構施工手冊［M］.北京:中國計劃出版社,2002.

［3］蔣壽時,何沛德.大型維修機庫屋蓋結構整體提升施工與設計［C］//中國土木工程學會橋梁及結構工程分會空間結構委員會.第六屆空間結構學術會議論文集.北京:中國土木工程學會橋梁及結構工程分會空間結構委員會,1992: 938-945.

［4］交通部第一公路工程總公司.橋涵［M］.北京:人民交通出版社,2000.

【責任編輯：周紹纓 410154121@qq.com】

Discussion on the key construction technology for the installation and removal of rhombic hanging basket in long span bridge with tall piers under strong wind

LIANG Jian-wen
（First Branch,Guangdong Provincial Changda Highway Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou 511431,China）

Rhombic hanging basket isa common construction tool,which has extensive application for long span bridge,such as continuous rigid frame bridge,cable-stayed bridge and arch bridge.Its application has been researched inmany literatures,buton the other hand,the technology of installation and removal for thatatgreat heightunder strongwind isanalyzed based on engineering case in this paper,while also perfectly complemented those research.

rhombic hanging basket;strongwind;high pier;continuous rigid frame bridge;cable-stayed bridge; hoisting;removal

U445

A

2017-04-28

梁建文（1984-），男，廣東佛山人，廣東省長大公路工程有限公司工程師。

1008-0171（2017）04-0008-06