胡金波

(中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司,陜西西安　401443)

淺析懸臂施工的工法研究

胡金波

(中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司,陜西西安401443)

懸臂工法就節(jié)塊生產(chǎn)方式的差異性,可分為場鑄節(jié)塊工法及預(yù)鑄節(jié)塊工法。場鑄工法之預(yù)力混凝土箱梁節(jié)塊,是在橋址位置進(jìn)行現(xiàn)場鑄造;預(yù)鑄工法之節(jié)塊,則于橋址附近的預(yù)鑄場先行鑄造生產(chǎn),待節(jié)塊養(yǎng)護(hù)完成后,再將節(jié)塊運搬至橋址處進(jìn)行吊裝接合。一般而言,預(yù)鑄節(jié)塊工法的施工時間較短,質(zhì)量較佳,且施工較不受天候影響,但須投入較多的機具、設(shè)備及場地費用。場鑄工法的施工設(shè)備較為簡單,主要為懸臂工作車,節(jié)塊的施工作業(yè),較易受天候與環(huán)境的影響,質(zhì)量與時間均較不易管控。除此之外,基于施工設(shè)備的考量,預(yù)鑄懸臂工法較常用于等斷面箱型梁;場鑄懸臂工法則以變斷面箱型梁為主。

懸臂施工工法研究

1　施工規(guī)劃

場鑄懸臂工法主要是利用懸臂工作車，進(jìn)行主梁節(jié)塊鑄造作業(yè)，包含組模、組筋及混凝土澆置等工作。依據(jù)制式化工作車的設(shè)計承載能力，一般標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊的分割長度在3～5米之間。若節(jié)塊長度超過5米，則工作車一般須特別制造。基于工作車承載能力的考量，一般節(jié)塊的分割長度，亦受橋?qū)捙c梁深的影響。

考量懸臂工法的施工特性，主梁除了包含標(biāo)準(zhǔn)懸臂節(jié)塊外，亦包含柱頭節(jié)塊、閉合節(jié)塊及邊跨非懸臂段節(jié)塊，如圖1。柱頭節(jié)塊規(guī)劃之目的，主要在于提供安裝工作車所需的空間。節(jié)塊位于墩柱頂部，兩側(cè)連接標(biāo)準(zhǔn)懸臂節(jié)塊，一般長度約在9至12米之間。若針對特殊設(shè)計的工作車，亦可能縮短至3米。邊跨非懸臂段節(jié)塊規(guī)劃的目的，主要是基于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)或線形配置的需求，節(jié)塊長度視邊跨設(shè)計構(gòu)想而定。閉合節(jié)塊主要用于連接相鄰兩箱梁懸臂段，亦可能用于連接邊跨的懸臂段節(jié)塊與非懸臂段節(jié)塊，一般規(guī)劃長度約在2～5米之間。

2　施工方式

圖1　懸臂工法的節(jié)塊分割

圖2　懸臂工法橋施工單元作業(yè)分割

圖3　懸臂工作車組立示意圖

懸臂工法橋之施工方式，可分為單懸臂施工與雙懸臂施工。前者，較常用于單跨的剛構(gòu)橋，主要以橋臺提供抵抗懸臂段施工所造成的負(fù)彎矩;后者，則以多跨配置的變斷面箱型梁橋為主，采橋墩兩側(cè)懸臂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊對稱施工，兩側(cè)懸臂段于施工過程中，盡量維持長度相等，以避免差異長度對橋墩彎矩的影響。對于單一節(jié)塊的施作步驟，前述兩種施工方式，可說約略相同。

懸臂工法橋的工作面規(guī)劃，主要是以施工單元為主，進(jìn)行作業(yè)分割。施工單元則以橋墩為中心，以兩側(cè)懸臂段節(jié)塊為施筑重點，如圖2所示。懸臂段節(jié)塊均以工作車配合進(jìn)行施工作業(yè)，當(dāng)相鄰施工單元完成后，即以閉合節(jié)塊進(jìn)行接合。邊跨非懸臂段常為另一個施工單元，一般較常采用全面場鑄方式，進(jìn)行箱梁節(jié)塊施筑。但若邊跨非懸臂段長度較短，亦有延續(xù)相鄰懸臂段，施筑至伸縮縫端的橋墩。為避免橋墩兩側(cè)懸臂段長度差異太大，或懸臂施工長度太長，邊跨標(biāo)準(zhǔn)懸臂段尾端下方，需設(shè)置一臨時支撐架。

一般而言，懸臂工法橋的施作順序，依序是柱頭節(jié)塊施工、懸臂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊施工、相鄰施工單元閉合節(jié)塊施工及邊跨非懸臂段節(jié)塊施工。亦有先進(jìn)的邊跨非懸臂段節(jié)塊施筑，再施作相鄰跨的閉合節(jié)塊。兩者之間的主要差異，應(yīng)在于邊跨支撐架的使用時間與主梁拱度控制作業(yè)的復(fù)雜度。若先施筑邊跨非懸臂段節(jié)塊，并拆除下方臨時支撐架。則全段重量將造成邊跨與相鄰主跨產(chǎn)生較大的變形，將不利于拱度控制作業(yè)的執(zhí)行;相對地，若先施筑閉合節(jié)塊，則邊跨非懸臂段的重量所引起的變形量，應(yīng)相對較小，支撐架須使用較長的時間。

3　平衡與不平衡施工方式之比較

場鑄懸臂工法的施工重點，主要在于懸臂段的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊的施筑，均是由柱頭節(jié)塊向兩側(cè)逐漸展開，一般可采平衡施工方式或不平衡施工方式。平衡施工方式的理念，是橋墩兩側(cè)懸臂段的施筑長度，一直維持相等。即代表左右相對稱的懸臂節(jié)塊須同時完成，才能將工作車前進(jìn)至下一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊。不平衡施工方式，則是允許橋墩兩側(cè)懸臂段的施筑長度，可不須完全一致。一般而言，差異常規(guī)劃為半個節(jié)塊長度，以減少不平衡重量對柱體所造成的彎矩效應(yīng)。由于橋墩左右允許半個節(jié)塊的差異重量，亦表示左右兩側(cè)懸臂段相對應(yīng)節(jié)塊(非對稱節(jié)塊)，可不需同時完成節(jié)塊施筑作業(yè)。通常，左右兩側(cè)懸臂段會以交遞方式，依序完成節(jié)塊鑄造的工作項目。

就施工觀點而言，懸臂工法采平衡施工法與不平衡施工法的主要差沒有異，可包含三個部分，分別為柱頭節(jié)塊的規(guī)劃長度、主要人力與機具的應(yīng)用及箱梁節(jié)塊拱度值的管控。

由于柱頭節(jié)塊的施筑，常須利用重型鷹架進(jìn)行支撐，為減少支撐鷹架的組立面積。故柱頭節(jié)塊的規(guī)劃長度，須盡量縮短。

4　結(jié)語

以往，若采平衡施工方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊施筑，柱頭節(jié)塊的需求長度約在 9～12 米之間;但若采不平衡施工法，因只需先架設(shè)一部工作車，柱頭節(jié)塊的長度可縮短至9米以下。就柱頭節(jié)塊設(shè)計長度而言，不平衡施工法以往可具有相對的優(yōu)勢，此優(yōu)勢，已因懸臂工作車制造技術(shù)的提升漸不存在。

圖3所示，懸臂工作車之柱頭處工作車組立示意圖，配合安裝兩部工作車的柱頭節(jié)塊長度只需 3米，已大幅度縮減以往所需的柱頭節(jié)塊長度。因此可說，平衡施工法與不平衡施工法對于柱頭節(jié)塊規(guī)劃長度需求的差異性已不顯著。

[1]楊敏.淺談大橋懸臂施工質(zhì)量控制措施[J].科技信息,2010(1 3).