顧江淮

（合肥市公路管理服務(wù)中心長豐分中心，安徽 合肥 231100）

1 掛籃懸臂澆筑法的優(yōu)點

1.1 適應(yīng)性強(qiáng)，可用于不同形狀和跨度的橋梁

掛籃懸臂澆筑法最大的優(yōu)勢在于其極強(qiáng)的適應(yīng)性，可用于橋梁形狀各異、跨度不等的不同場景中。這是因為掛籃本身是活動的空間載體，可通過立體移動覆蓋大范圍三維空間，其作業(yè)半徑可達(dá)幾十米，且運用靈活。無論是主跨幾百米的特大橋，還是數(shù)十米跨度的中小橋，掛籃都可通過現(xiàn)場調(diào)整來滿足施工需要。例如在主橋塔橋墩澆筑時，往往需要沿橫向和縱向同時移動模板，以契合結(jié)構(gòu)外形，這時懸臂式操作的掛籃可一舉完成。相比之下，腳手架施工就無法達(dá)到如此程度的憑空移動與形變。正因如此，掛籃可有效解決橋梁設(shè)計和場地限制帶來的難題，大展身手，成為許多橋梁項目的“救命稻草”。

1.2 效率高，縮短施工周期

掛籃懸臂澆筑法的另一大優(yōu)勢在于高效率，可大幅度縮短橋梁等項目的施工周期。這是因為與腳手架相比，掛籃在搭設(shè)和拆除上的工作量要小得多，可快速完成；同時其自身也是移動操作的，無需來回変換模板即可實現(xiàn)連續(xù)澆筑。例如在主墩主梁澆筑過程中，掛籃可沿橋軸線方向一次性移動數(shù)十米而不需拆裝，迅速覆蓋全部空間后再進(jìn)行整體混凝土澆筑，極大節(jié)省了周期。此外，掛籃澆筑技術(shù)可實現(xiàn)模具的多次循環(huán)使用，有效降低模具費用對工期的制約。澆筑完成后，掛籃吊裝至新部位，重新吊裝模板即可，無需新的制作。相對而言，腳手架由于位置固定，模具無法復(fù)用，不僅新增制作時間，也增加了經(jīng)濟(jì)支出。正因澆筑過程的連續(xù)性與模具重復(fù)使用性，掛籃懸臂法可提高效率的特質(zhì)得以充分體現(xiàn)。

1.3 質(zhì)量好，混凝土澆筑質(zhì)量高

掛籃懸臂澆筑得益于整個運作系統(tǒng)的封閉性與穩(wěn)定性，可確?；炷翝仓|(zhì)量。具體來說，掛籃作為獨立穩(wěn)固的澆筑平臺，可減少外界環(huán)境振動對混凝土的影響，有利于充分振搗；其次，混凝土均勻、連續(xù)地通過管線柔性澆注而非分段拋擲，可有效減少冷縫產(chǎn)生，增強(qiáng)混凝土整體性；再者，封閉管線系統(tǒng)可防止混凝土脫水，保證純凈度。此外，與腳手架相比，掛籃調(diào)整起來更為靈活，可根據(jù)實際需要微調(diào)澆筑高度，確保混凝土一次性充滿模具與完全振實。相對固定的腳手架若高度不當(dāng)，往往導(dǎo)致模具未充滿或混凝土過充而外溢，無法保證質(zhì)量。因此，在混凝土澆筑與養(yǎng)生控制上，掛籃懸臂法都明顯優(yōu)于其他施工技術(shù)，可實現(xiàn)高質(zhì)、高產(chǎn)的橋梁建設(shè)目標(biāo)。

2 掛籃懸臂澆筑的施工工藝

2.1 掛籃的安裝與檢查

掛籃的安裝與檢查是掛籃懸臂澆筑全過程中極為關(guān)鍵的第一步。需使用大型起重機(jī)吊裝掛籃主體至指定位置，精確控制掛籃的水平度、高度以及就位狀態(tài)。典型的200 t 級雙臂式掛籃整體重約80～100 t，起重作業(yè)復(fù)雜，需操作人員高度關(guān)注吊裝安全。就位后，需進(jìn)行1∶1 尺寸檢測、水平度檢測，以確保掛籃尺寸誤差控制在±5 mm 以內(nèi)，傾斜值小于0.1%，滿足澆筑高精度要求。如發(fā)現(xiàn)問題，還需調(diào)整支撐架使掛籃回歸水平狀態(tài)。

掛籃就位后，需進(jìn)行載荷試驗，以驗證其力學(xué)性能滿足工況需求。先對吊裝系統(tǒng)做靜載荷試驗，檢測螺栓是否松動；然后對掛籃做動載荷試驗，即升高掛籃后快速放下，測量重?fù)魰r的應(yīng)力水平。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，測試最大應(yīng)力不得超過材料屈服強(qiáng)度的80%。裝配系統(tǒng)檢查完成后方可正式安裝模板、配筋等其他輔助設(shè)施。

2.2 模板的制作與安裝

模板的精確制作與安裝是保證掛籃澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵。首先，需要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)圖紙制定模板設(shè)計方案，采用鋼質(zhì)模板以提高強(qiáng)度與剛度。常用的懸臂式鋼模具采用空心箱形截面，便于安裝內(nèi)部鋼筋，其板厚一般大于16 mm，模具自重約3～5 t/m2。鋼模具表面需修磨平整，使混凝土外露面層與模板嚴(yán)密貼合。

模板安裝采用懸吊式，通過螺栓吊掛于掛籃底部預(yù)留節(jié)點上。需要精確測量控制掛點位置，保證模具與混凝土外形線對齊，不能偏差過大。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，平面偏差不超過6 mm，高程控制誤差不超過±5 mm。為適應(yīng)大型復(fù)雜梁肋或橋墩結(jié)構(gòu)特點，模板往往需要現(xiàn)場拼裝而成，拼裝分塊數(shù)量越多，對位置精度要求也就越高。因此模板制作與安裝是確保掛籃混凝土結(jié)構(gòu)形態(tài)與尺寸的關(guān)鍵。

2.3 配筋和預(yù)應(yīng)力

掛籃澆筑法允許在封閉空間內(nèi)直接進(jìn)行配筋，是其獨特優(yōu)勢之一。采用空間立體交叉綁扎的復(fù)雜筋構(gòu)造，既保證混凝土抗壓強(qiáng)度，也提高構(gòu)造抗拉能力。根據(jù)不同部位需求，配筋密度一般在100～300 kg/m3。為便于操作，主要采用直徑10～25 mm 的熱軋HRB335鋼筋，具有韌性好、抗疲勞強(qiáng)的特點?？紤]到空間局限，鋼筋預(yù)制件應(yīng)盡可能大體積、數(shù)量少，現(xiàn)場快速吊裝焊接。

部分重要部位還設(shè)置了預(yù)應(yīng)力筋組來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力采用直徑5～7 mm 低松弛鋼絲，標(biāo)定抗拉強(qiáng)度1 600～1 800 MPa。其預(yù)壓損失較小，有利于長期發(fā)揮作用。預(yù)應(yīng)力筋組的設(shè)置會使整體配筋布置更為復(fù)雜，為避免意外斷裂，所有鋼筋重要節(jié)點的焊接接頭應(yīng)進(jìn)行無損檢測，確保焊縫合格率達(dá)到100%，滿足工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)；承載復(fù)雜力學(xué)行為的主要節(jié)點處，還需設(shè)置應(yīng)變測試點，實時監(jiān)測預(yù)應(yīng)力效果。

2.4 養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成后，掛籃封閉環(huán)境可為養(yǎng)護(hù)期混凝土提供理想條件。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù)，由電加熱或燃油鍋爐提供熱源，將掛籃內(nèi)部加熱到溫度可控制在20～70 ℃、濕度大于90%的環(huán)境，密閉養(yǎng)護(hù)3～7 d，足以使混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)充分進(jìn)行?；炷猎谠摰葴貪癍h(huán)境下水化，抗壓強(qiáng)度可提高15%以上。

為減少溫度應(yīng)力帶來的裂縫，養(yǎng)護(hù)期后需負(fù)責(zé)降溫。通入自然空氣逐步降低掛籃內(nèi)溫至與環(huán)境溫度相當(dāng)，每降低10 ℃的溫差控制在24 h 以上，然后完全開啟，混凝土體恢復(fù)常溫常濕狀態(tài)。同時，TEMPLATES 可在混凝土表面噴涂抗裂或保濕層，增強(qiáng)抗開裂能力。采用該養(yǎng)護(hù)技術(shù)，可減少溫差裂縫，提高混凝土的耐久性。養(yǎng)護(hù)完成后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試以確認(rèn)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，方可拆模拆籃，這樣混凝土質(zhì)量才能有保障。

3 掛籃懸臂澆筑技術(shù)在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

3.1 大跨度橋梁主墩和主梁的澆筑

大跨度橋梁建設(shè)過程中，主墩和主梁是核心結(jié)構(gòu)部位，對其澆筑質(zhì)量要求極高。這時采用掛籃懸臂澆筑法展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。首先在橋墩主體結(jié)構(gòu)外圍吊裝安裝好模塊化掛籃，可實現(xiàn)塔柱整體外包封閉。根據(jù)墩身結(jié)構(gòu)特征，采用了帶爬模功能的活動掛籃，其自重達(dá)50 t。在完成主體混凝土澆筑后，通過卷揚裝置使掛籃緩慢上升，連續(xù)覆蓋整個墩身，混凝土澆筑與掛籃爬升同步進(jìn)行，這樣可有效提高墩身和梁身整體混凝土強(qiáng)度，減少冷接面。采用該技術(shù)，成功完成多個跨徑達(dá)80～120 m 特大型公路及鐵路橋主墩主梁體施工?；炷量箟簭?qiáng)度指標(biāo)均優(yōu)異超標(biāo)，最大可達(dá)100 MPa，完美契合設(shè)計需求。

3.2 橋梁轉(zhuǎn)體施工中的應(yīng)用

在橋梁建設(shè)中，掛籃懸臂澆筑技術(shù)在橋梁轉(zhuǎn)體施工中得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)通過采用掛籃作為臨時支撐結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了橋梁主梁的分段懸臂澆筑，極大地提高了施工效率和質(zhì)量。以某跨徑為120 m 的連續(xù)剛構(gòu)橋為例，采用掛籃懸臂澆筑技術(shù)，每個掛籃的設(shè)計荷載可達(dá)400 t，通過精確的計算和控制，確保了掛籃在施工過程中的穩(wěn)定性和安全性。同時，通過優(yōu)化施工工藝，采用分段對稱澆筑的方式，有效控制了橋梁主梁的應(yīng)力變化，避免了過大的內(nèi)力影響結(jié)構(gòu)安全。在轉(zhuǎn)體施工階段，通過在掛籃上設(shè)置千斤頂和滑移裝置，可以實現(xiàn)橋梁主梁的平穩(wěn)轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體速度控制在0.5 m/min 左右，確保了轉(zhuǎn)體過程的可控性。通過應(yīng)用掛籃懸臂澆筑技術(shù)，不僅縮短了施工工期20%以上，而且顯著提升了橋梁主梁的施工精度，豎向誤差控制在±5 mm 以內(nèi)，滿足了設(shè)計要求。此外，該技術(shù)還可與其他施工工藝相結(jié)合，如預(yù)制拼裝技術(shù)，進(jìn)一步提高橋梁建設(shè)的工業(yè)化水平，實現(xiàn)高效、高質(zhì)量的橋梁轉(zhuǎn)體施工。

3.3 深水橋梁施工

對于跨越深水區(qū)域的橋梁，傳統(tǒng)的支架施工方式難以實施。采用掛籃懸臂澆筑技術(shù)，可以有效解決水深條件的限制。以某跨徑為250 m 的深水橋梁為例，水深達(dá)到60 m，采用掛籃懸臂澆筑技術(shù)，通過合理設(shè)計掛籃結(jié)構(gòu)，使其能夠承受300 t 的設(shè)計荷載，并通過定位導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)掛籃的精確定位，垂直度控制在±10 mm 以內(nèi)。同時，采用水下混凝土澆筑技術(shù)，確保了橋梁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。通過應(yīng)用掛籃懸臂澆筑技術(shù)，有效克服了深水施工的難題，保證了橋梁建設(shè)的順利進(jìn)行。

3.4 高墩橋梁施工

對于高墩橋梁，采用傳統(tǒng)的支架施工方式，存在搭設(shè)難度大、施工風(fēng)險高等問題。采用掛籃懸臂澆筑技術(shù)，可以顯著提高施工的安全性和效率。以某高墩橋梁為例，橋墩高度達(dá)到100 m，采用雙側(cè)對稱的掛籃懸臂澆筑技術(shù)，每個掛籃的設(shè)計荷載達(dá)到600 t，通過精確的同步控制，確保了左右掛籃的受力平衡。同時，采用型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)作為掛籃主梁，有效提高了掛籃的剛度和穩(wěn)定性。通過應(yīng)用掛籃懸臂澆筑技術(shù)，不僅提高了施工效率30%以上，而且有效降低了施工風(fēng)險，保障了施工人員的生命安全。

4 掛籃懸臂澆筑法的技術(shù)難點及控制措施

4.1 掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性

掛籃懸臂澆筑作為高處操作的一種施工技術(shù)，對其結(jié)構(gòu)整體剛度和穩(wěn)定性要求極高。掛籃設(shè)計是保障施工安全的關(guān)鍵。在設(shè)計時可以采用有限元分析與優(yōu)化技術(shù)，對其在受力、變形等情況下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行模擬計算。根據(jù)不同項目的承載能力需求、作業(yè)高度與空間范圍，選擇合理的桿件截面尺寸、壁厚、材料強(qiáng)度等關(guān)鍵參數(shù)，使整體掛籃剛度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。例如200 t 級雙臂掛籃，主要采用工程鋼Q420、Q550 級，壁厚40～50 mm，確保其剛度滿足要求。同時還應(yīng)對結(jié)構(gòu)重要節(jié)點如襻部、吊耳等的焊接接頭進(jìn)行了細(xì)致設(shè)計，考量不同材料接頭的焊接工藝參數(shù)、焊接順序等，保證焊縫質(zhì)量。這些嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)計算與工藝設(shè)計，使掛籃穩(wěn)定可靠，是后續(xù)施工作業(yè)的基礎(chǔ)，也是確保項目質(zhì)量的前提。這充分說明掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性對整體施工的重要性。

4.2 平衡系統(tǒng)和模板系統(tǒng)的搭設(shè)

掛籃懸臂澆筑法的又一難點在于平衡系統(tǒng)和模板系統(tǒng)的搭建。首先，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計需求，搭建懸臂支架，實現(xiàn)對掛籃重心的平衡支撐。同時設(shè)置纜繩張拉系統(tǒng)來微調(diào)平衡并使之穩(wěn)定。平衡系統(tǒng)要能支撐澆筑過程中的動荷載，承受混凝土船運力的沖擊。模板與配筋的搭建更為復(fù)雜，需要現(xiàn)場焊接組裝而成。受限于空間約束，模具往往需要拼裝式吊裝就位。為保證模具尺寸精度，要求測量與定位極為準(zhǔn)確，對技工的要求也很高。因此采用激光跟蹤定位技術(shù)，引入數(shù)字化信息指導(dǎo)，使模具部件快速對位，同時針對復(fù)雜節(jié)點，采用精確的數(shù)字化預(yù)制加工，使整體模具幾何精度可控制在±5 mm 以內(nèi)，滿足澆筑需求。平衡系統(tǒng)與模板系統(tǒng)的搭建涉及多學(xué)科交叉，難度較大，是成功實施掛籃懸臂澆筑的關(guān)鍵所在。

4.3 混凝土收縮徐變的控制

在橋梁主梁采用掛籃懸臂澆筑施工時，混凝土收縮徐變的控制是一個重要的技術(shù)難點。由于主梁采用分段懸臂澆筑，在混凝土硬化過程中會產(chǎn)生收縮和徐變效應(yīng)，導(dǎo)致主梁產(chǎn)生附加內(nèi)力和變形，影響結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和使用性能。為了有效控制混凝土收縮徐變對橋梁主梁的影響，需要采取以下控制措施：

首先，合理選擇混凝土材料和配合比是減小混凝土收縮徐變的基礎(chǔ)。通過選用低收縮水泥、粉煤灰等摻合料，優(yōu)化混凝土的水膠比和骨料級配，可以顯著改善混凝土的收縮徐變性能。同時，采用外加劑如膨脹劑、收縮減水劑等，也能有效減小混凝土的收縮變形。

其次，在混凝土澆筑過程中，采用分層澆筑和二次振搗的方法，可以提高混凝土的密實度，減小收縮徐變。分層澆筑通過控制每層混凝土的厚度，通過對混凝土進(jìn)行充分的振搗，使其達(dá)到良好的密實度。二次振搗是在混凝土初凝后再次進(jìn)行振搗，可以顯著提高混凝土的抗收縮性能。

再者，在懸臂澆筑過程中，在懸臂端設(shè)置臨時支撐，可以減小懸臂段混凝土的自由變形。臨時支撐通過提供約束力，限制了懸臂端混凝土的變形能力，從而減小了混凝土收縮引起的懸臂撓度。

最后，采用合理的預(yù)拱度設(shè)置，可以補(bǔ)償混凝土收縮徐變引起的撓度損失。通過在主梁的設(shè)計中考慮混凝土收縮徐變效應(yīng)，預(yù)先設(shè)置一定的超高，可以抵消后期混凝土收縮徐變導(dǎo)致的撓度，確保主梁的最終線型滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

通過對掛籃懸臂澆筑技術(shù)的系統(tǒng)性分析，可以看出這種施工法集成度高、適應(yīng)性強(qiáng)、效率快，是實現(xiàn)大體積混凝土澆筑自動化和信息化的有效技術(shù)手段。相比傳統(tǒng)腳手架，掛籃懸臂澆筑提高了操作空間的利用率，實現(xiàn)了模具的循環(huán)使用，大幅縮短了工期，也確保了澆筑質(zhì)量，其已在眾多大中型橋梁項目中獲得成功應(yīng)用，效果顯著。

未來的研究可著力優(yōu)化掛籃結(jié)構(gòu)剛度，開發(fā)新型平衡和穩(wěn)定系統(tǒng)，建立混凝土實時監(jiān)控與智能供給模式，實現(xiàn)對復(fù)雜構(gòu)件的精確數(shù)字化澆筑。此外，掛籃設(shè)備的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和自動化建設(shè)也是重要發(fā)展方向。