摘要掛籃施工是高速公路施工中的關(guān)鍵技術(shù)研究內(nèi)容，本文首先分析了常用掛籃的形式及特點，并設計和制作了自錨式輕型三角掛籃，從掛籃的設計、安裝、前移、施工檢查等各施工環(huán)節(jié)進行研究，制定一系列的施工工藝，通過工程實踐證明自錨式輕型三角掛籃是符合工程要求的。

關(guān)鍵詞高速公路掛籃施工技術(shù)施工控制

中圖分類號:U415文獻標識碼:A

掛籃是懸臂澆筑施工的主要施工設備，在施工中架設模板、安裝鋼筋、澆筑混凝土、施加預應力等工作均是在掛籃的工作平臺上進行，掛籃結(jié)構(gòu)、參數(shù)等選用的合適與否，會對施工進度和質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，可以說，掛籃的設計與應用的研究是懸臂施工技術(shù)的一項至關(guān)重要的內(nèi)容。

1 掛籃形式及關(guān)鍵問題分析

常用掛籃按構(gòu)造形式分為精架式、斜拉式、三角形、菱形四種;按掛籃抗傾覆平衡方式可分為壓重式、錨固式、半錨固半壓重式三種;按其移動方式分為滾動式、滑動式和組合式三種。平行精架式又分為有平衡重掛籃和無平衡重掛籃，由于其自身荷載較大，目前在國內(nèi)應用受到限制;弓弦精架式掛籃較輕，精高隨彎矩變化而變化，受力較合理，但桿件數(shù)量較多，制作安裝不便;斜拉滑動式掛籃采用無平衡重施工，重量較輕，但當橋梁跨度和高度都較大時，由于斜拉桿長度較大，其彈性伸長量增大，上、下限位裝置的水平力隨之增大，另外斜拉式掛籃多用在斜拉橋中，對連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工需施工設計、布置斜拉桿，一般不采用;三角形組合梁掛籃和菱形掛籃受力明確、合理，結(jié)構(gòu)簡單，若三角形組合梁掛籃在縱移時省去平衡壓重，這兩種掛籃應是國內(nèi)懸臂澆筑中首選的掛籃結(jié)構(gòu)形式，其優(yōu)缺點分別是:(1)菱形掛籃其主承重系與底籃及其他部分在前移時可同步一次性就位，減少了工序，而三角掛籃前移時分兩次就位，先是掛籃主承重部分帶動滑梁就位，然后是內(nèi)、外模和底籃沿滑梁滾動就位。(2)菱形掛籃相對三角掛籃為箱梁頂面提供了更加寬敞的作業(yè)空間，改善施工人員的作業(yè)環(huán)境。(3)菱形掛籃外寬尺寸大于橋面寬度，當兩幅橋分隔間距很小時，掛籃整體移動較為困難，而三角掛籃外寬尺寸均在橋面之內(nèi)，對于左右幅分隔距離較小的橋梁就比較適合。

掛籃設計需解決的關(guān)鍵問題如下:(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，選擇合理并且符合施工實際的掛籃結(jié)構(gòu)形式，既要重量輕，又要具有足夠的剛度。(2)掛籃的后錨系統(tǒng)。錨固于已澆筑梁段的混凝土中。在下一梁段混凝土澆筑中，通過后錨裝置克服澆筑混凝土產(chǎn)生的傾覆力矩，確保掛籃施工安全。(3)掛籃的行走錨固。掛籃的行走是決定掛籃施工進度及安全的關(guān)鍵因素之一，在行走的同時，要保證掛籃穩(wěn)定，不傾覆，便于調(diào)節(jié)。為方便掛籃行走，宜采用無平衡重行走方式。(4)內(nèi)、外模的移動和固定。內(nèi)、外模的移動方式和固定方式，直接影響掛籃就位的速度、安全、施工進度及混凝土的外觀質(zhì)量。(5)掛籃必須滿足梁段混凝土的澆筑作業(yè)，便于模板的安裝以及預應力筋張拉、孔道壓漿等施工作業(yè)。

2 自錨式輕型三角掛籃的結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)以上的分析及設計依據(jù)，在吸取國內(nèi)幾種掛籃優(yōu)點的基礎上，本文設計加工了自錨式輕型三角掛籃并對其應用性能展開了研究。

圖1自錨式輕型三角掛籃

所設計的自錨式輕型三角掛籃由三角形承重主構(gòu)架、行走系統(tǒng)、后錨系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、模板系統(tǒng)及張拉作業(yè)平臺組成。如圖1所示，現(xiàn)將其各部分的具體設計詳述如下。

掛籃承重主構(gòu)架的下弦桿及斜拉桿均由2[28槽鋼組成，材料采用16Mn鋼，[€%l]=200MPa，[€%lw]=210MPa，[€%m]=0.6[ 6 ]=120MPa。

前上橫梁、前下橫梁及后橫梁均由2 [40b槽鋼組成，縱梁由2 [36b槽鋼組成，均采用Q235鋼材，E=2.1l05MPa，[€%l]=215MPa，[€%m]=125MPa。

前、后吊帶均采用截面規(guī)格為15032mm的16Mn鋼板條;當前吊帶需接長時，采用2根截面規(guī)格為15020mm的吊帶(采用16Mn鋼板條)與1根截面規(guī)格為15032mm的吊帶通過銷軸聯(lián)結(jié);銷軸采用規(guī)格為M50的40CrMo棒材，屈服強度825MPa，容許應力[€%l]=0.7825MPa=577.5MPa，容許剪應力[€%m]=0.6[€%l]=346。5MPa。

箱梁翼緣板模板及箱梁內(nèi)頂模均采用1€%o32精軋螺紋粗鋼筋吊桿吊掛，€%o32精軋螺鋼筋采用40Si2Mov鋼材，屈服強度750MPa，容許應力[€%l]=0.7750MPa=525MPa，容許剪應力[€%m]=0.6[€%l]=315MPa。

掛籃后錨系統(tǒng)采用6€%o25精軋螺紋鋼筋，盡量利用橋梁已有的豎向預應力筋，€%o25精軋螺紋鋼筋采用40Si2Mov鋼材，屈服強度750MPa，容許應力[€%l]=0.7 €?50MPa= 525MPa，容許剪應力[€%m]=0.6[€%l]=315MPa。

3 掛籃的應用

3.1 掛籃試壓

掛籃是懸臂澆筑施工中主要的設備，為保證施工安全、檢驗掛籃的承載能力、測定掛籃主構(gòu)架的彈性變形線形關(guān)系并部分消除掛籃主構(gòu)架的非彈性變形，在使用掛籃前要先在地面上進行承載能力的測試，以掌握掛籃的受力特性。

掛籃主構(gòu)架試壓的加載:掛籃主構(gòu)架試驗安排在己施工完成的7#臺混凝土基礎上進行，后錨處采用8根€%o32精軋螺紋鋼筋硫磺錨固，加載采用兩架100t千斤頂在前上橫梁按設計承重進行分步加載，加載最大荷載按特大橋最重梁段混凝土重量15#梁段，重106 9t的14倍(1500KN)進行控制。對掛籃主構(gòu)架進行試壓試驗時分三次加載，每次加載500KN，并穩(wěn)載在1500KN，前兩次加載時荷載持續(xù)時間不少于30mm，第三次加載時荷載持續(xù)時間不小于2h，測出其彈性下沉量(前上橫梁處)及非彈性下沉量(可得到消除)，彈性下沉量可作為立底模時提高預拱度的依據(jù)。每個千斤頂按250KN， 500KN，750KN加載。每次加載到位后持載30mm再進行觀測，待觀測后再進行下級荷載的施加;終極荷載施加就位后持載2h后再進行觀測;終極荷載觀測完成后進行卸載。加載和卸載時，注意兩個千斤頂要同步進行。

掛籃主構(gòu)架試壓的觀測要求:在前上橫梁跨中和后錨位置上布設固定的觀測點;在穩(wěn)定的地方架設水準儀;加載前先進行觀測點的初始高程H1觀測;各級荷載施加完成后均進行測點高程H2觀測;荷載卸載完成后再進行測點的高程H3觀測。

試壓成果:(1)經(jīng)試壓觀測:本橋掛籃主構(gòu)架觀測點最大變形為16mm(其中非彈性變形在試壓后認為已消除)，由掛籃的變形線形關(guān)系可知本掛籃主構(gòu)架在使用過程中均處于正常的彈性工作階段。(2)首先根據(jù)通過觀測點的初始高程H1與卸載后高程H3進行比較，計算出掛籃主構(gòu)架的非彈性變形為8mm;(3)由各級荷載測點的高程H2與卸載后高程H3比較，計算出掛籃主構(gòu)架的彈性變形。

3.2 掛籃安裝

(1)0#段施工完成、預應力筋張拉完畢后，將解段掛籃軌道所在位置頂面清理干凈，測量放樣，鋪設軌枕，利用豎向預應力筋固定好滑道。(2)安放主構(gòu)架。每片主構(gòu)架先在地面組裝，然后吊裝，錨好后錨并加臨時支撐，兩片主桁架安放定位完成后，再安裝橫聯(lián)。(3)安裝前上橫梁、前下橫梁及懸吊裝置。(4)安裝后橫梁。借助倒鏈將其吊起，再裝吊桿。(5)安裝掛籃縱梁及底模板，并將底模板與縱梁聯(lián)接固定。(6)安裝外模。將外模用倒鏈臨時吊住，吊起外滑移縱梁，使其穿過外模支撐衍架，前端通過吊桿固定在前上懂梁，后端利用滾軸及吊桿固定在己澆筑混凝土頂板上。(7)調(diào)整、上緊各吊桿，底模、外模就位，上好模板頂拉桿、底拉桿，即可開始鋼筋作業(yè)。(8)綁扎好箱梁底板、腹板鋼筋、預應力管道及預埋件后，安裝內(nèi)模，將內(nèi)模后錨0#段頂板，前端懸吊于主桁前上橫梁，校準、加固，完成掛籃的安裝。(9)綁扎頂板鋼筋、預應力管道及預埋件，檢查臺格后即可進行混凝土澆筑施工。

3.3 掛籃前移

利用掛籃澆筑完成一個梁段并完成縱向預應力鋼絞線張拉后，按照以下步驟進行掛籃的前移作業(yè)。

(1)鋪設軌道。先清理軌道所在位置箱梁頂面的雜物、放樣、錨固軌道，然后安裝縱移動力倒鏈，倒鏈前端掛在軌道上，后端掛在掛籃主構(gòu)架的拉環(huán)上。

(2)松開模板。先松開側(cè)模的頂拉桿、底拉桿及內(nèi)外模間的拉桿，松開內(nèi)、外?；屏旱鯒U，而后拆除底模后錨，放松底模前吊桿，使底模、側(cè)模離開梁體10-15cm，利用內(nèi)模架上的絲桿拉緊內(nèi)側(cè)模，使內(nèi)模離開梁體。

(3)掛籃前移。檢查底模、側(cè)模、內(nèi)模都完全脫離混凝土面后，施工人員離開模架，解除后錨桿，檢查鈑鉤是否異常，無異常則拉動掛好的兩個倒鏈使掛籃慢慢前移。掛籃前移時，外模、內(nèi)模通過滑梁隨主構(gòu)架一起前移。在掛籃前移過程中，應使倒鏈同時拉動，同一“T”構(gòu)的兩個掛籃應對稱前移，以防橋墩承受過大的不對稱荷載。

(4)掛籃到位后，檢查主桁位置是否準確，調(diào)整無誤后即可將主構(gòu)架尾部錨固好，進行掛籃的調(diào)整、安裝工作。

3.4 掛籃維修、保養(yǎng)規(guī)定

經(jīng)常檢查掛籃桿件有無變形，模板面是否平整，螺栓有無松動，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，保證施工安全。經(jīng)常檢查各部分尺寸是否準確，兩桁間距、預留孔道是否正確。經(jīng)常檢查各部分受力情況，確保各桿件松緊一致，受力均勻。掛籃前移過程中，應有專人指揮，以保證兩側(cè)同步及前移安全。底模后錨千斤頂、主桁前上橫梁上調(diào)節(jié)吊帶高度的千斤頂在每次使用前都要進行仔細檢查，并對其進行保養(yǎng)。掛籃移動就位后，首先作好固定及后錨工作，然后再進行其它作業(yè)。

4 結(jié)論

通過對高速公路施工中的連續(xù)鋼構(gòu)橋懸臂澆筑施工的實踐經(jīng)驗，證明在施工中自錨式輕型三角掛籃能夠達到設計和施工所規(guī)定的各項技術(shù)指標，結(jié)構(gòu)重量輕，用材省，經(jīng)濟性好;拼裝、移動速度快，并且在移動中由于臨時后錨的作用，掛籃在移動中不會發(fā)生較大的偏移，方便調(diào)整掛籃的軸線;掛籃變形小，三角主構(gòu)架經(jīng)試壓試驗非彈性變形只有8mm，有效地保證了混凝土施工的質(zhì)量及精度:使用安全可靠，便于施工控制。施工的中線偏差小于5mm，合攏精度也在6mm以內(nèi)，保證了橋梁的線型質(zhì)量。