李友明，白曉紅，彭亮英，曹衛(wèi)軍

(中鐵二局集團(tuán)有限公司，四川成都 610031)

隨著公路交通系統(tǒng)的進(jìn)一步完善，新建鐵路、公路跨越既有公路是不可避免且越來越多；當(dāng)既有公路寬度較大時(shí)，無法采用簡支橋梁跨越，此時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋就成為跨越既有公路的首選橋型。從技術(shù)、安全、經(jīng)濟(jì)和減小對交通干擾的角度，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋一般采用掛籃懸臂澆筑施工，但必須采取相應(yīng)的防護(hù)方案，梁體懸灌施工對于所跨越既有公路的交通影響是客觀存在的，因此，研究盡可能低影響且經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案有重要意義。

1 跨越既有公路連續(xù)梁(剛構(gòu))橋的工程特點(diǎn)及主要施工安全風(fēng)險(xiǎn)

1.1 工程特點(diǎn)

(1)橋下凈空小。對于跨越道路的橋梁工程，為降低引橋橋墩高度或快速順接既有道路，在滿足橋下交通凈空需求的情況下，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋主跨下凈空一般均較小，再加上有時(shí)橋梁與道路斜交的影響，橋梁懸灌施工防護(hù)系統(tǒng)與橋下交通車輛間安全距離很小。

(2)施工工期長。根據(jù)跨越道路寬度及斜交情況，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋主跨跨度為48～128 m，懸灌梁段數(shù)量5～17段；按10 d/節(jié)段的進(jìn)度指標(biāo)，施工周期至少60～180 d。

(3)安全風(fēng)險(xiǎn)大。梁體懸灌施工涉及到掛籃行走及錨固、模板安裝、鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力張拉及管道壓漿等多工序且均屬高空作業(yè)，對橋下行人及交通工具均屬安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，橋下交通工具對橋梁施工掛籃、安全防護(hù)設(shè)施也存在安全影響。

1.2 主要施工安全風(fēng)險(xiǎn)

跨越既有公路的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋懸灌施工，除一般工程環(huán)境條件下梁體懸灌施工所面臨的施工安全風(fēng)險(xiǎn)外，還面臨的主要施工安全風(fēng)險(xiǎn)有：防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或整體穩(wěn)定性不足、橋面拋物或懸灌段施工墜物炸傷行人或交通工具、交通工具撞毀防護(hù)系統(tǒng)甚至梁體、交通疏解方案不合理或交通組織管理不到位造成交通事故等[1]。

2 防護(hù)方案的技術(shù)特點(diǎn)分析

跨越既有公路的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋懸灌施工，防護(hù)方案包括防護(hù)棚架方案和全封閉掛籃方案兩種類型。其中，防護(hù)棚架方案是直接在地面上沿橋梁縱向搭設(shè)型鋼棚架，對橋梁懸灌施工過程中可能發(fā)生的墜物傷害道路上通行車輛、行人進(jìn)行安全防護(hù)，其結(jié)構(gòu)從下至上為混凝土條形基礎(chǔ)、鋼管立柱+型鋼分配梁支墩、型鋼或貝雷梁分配梁和棚架頂面結(jié)構(gòu)及欄桿等設(shè)施，具體結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)棚架跨度和荷載情況計(jì)算確定；全封閉掛籃防護(hù)方案是直接利用掛籃結(jié)構(gòu)為依托安裝防護(hù)系統(tǒng)，防止橋梁懸灌施工過程中可能發(fā)生的墜物下落，保證道路上通行車輛、行人安全。兩種防護(hù)方案各自技術(shù)特點(diǎn)見表1。

表1 兩種防護(hù)方案的技術(shù)特點(diǎn)一覽表

3 全封閉掛籃的防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 全封閉掛籃的防護(hù)系統(tǒng)組成

全封閉掛籃的防護(hù)系統(tǒng)包括底部防護(hù)系統(tǒng)、兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)、前后端防護(hù)系統(tǒng)、橋面防護(hù)系統(tǒng)等部分。鑒于掛籃主桁與底模平臺、外側(cè)模、內(nèi)模系統(tǒng)間通過吊桿(吊帶)連接成整體，其中，底模平臺、外側(cè)模、內(nèi)模系統(tǒng)相互獨(dú)立，再加上掛籃在梁體懸灌施工過程中需分部調(diào)整位置、逐梁段前移，目前，大多數(shù)全封閉掛籃的防護(hù)系統(tǒng)的底部防護(hù)系統(tǒng)、兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)、前后端防護(hù)系統(tǒng)間均通過柔性連接(鋼筋拉固)，存在掛籃各部位置調(diào)整不便、逐梁段前移時(shí)防護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性欠佳等問題，因此，通過各部位防護(hù)系統(tǒng)間重疊防護(hù)實(shí)現(xiàn)分離設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)防護(hù)系統(tǒng)與掛籃結(jié)構(gòu)剛性連接，顯著提高防護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.2 全封閉掛籃的防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 底部防護(hù)系統(tǒng)

3.2.1.1 防護(hù)范圍

全封閉掛籃底部防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)范圍[2](縱橋向長度、橫橋向?qū)挾群拓Q向高度)：縱橋向長度一般按掛籃前、后橫梁間距+前下橫梁前端距離(約1.3 m)+后下橫梁后端距離(約1.0 m)；橫橋向?qū)挾纫话惆戳簩?(掛籃外側(cè)模操作平臺寬度+0.3 m)×2；豎向高度則因掛籃兩側(cè)及前、后端有所不同，其中，掛籃兩側(cè)及前端高度應(yīng)高于掛籃底模平臺操作平臺高度0.5 m，后端高度按低于梁底高度0.2～0.3 m。

3.2.1.2 防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

底部防護(hù)系統(tǒng)采用全鋼結(jié)構(gòu)，由懸吊橫梁、縱向分配梁、面板、吊桿以及防護(hù)欄立桿、橫桿、踢腳板和防護(hù)網(wǎng)等部分組成。其中，前、后懸吊橫梁位置與底模平臺前、后橫梁位置對應(yīng)，分別通過4根φ32 mm的精軋螺紋鋼筋吊桿懸掛在底模平臺前、后橫梁上，懸吊橫梁可采用2Ⅰ20a工字鋼；縱向分配梁采用[10槽鋼(最邊側(cè)為2[10槽鋼，以便與欄桿立桿連接)，按60 cm間距布置并與懸吊橫梁栓接(或焊接)；面板采用3 mm鋼板，每塊鋼板間頂緊、間隔點(diǎn)焊，并與縱向分配梁點(diǎn)焊連接；面板頂面至掛籃底模平臺縱梁底面的距離不宜小于1.0 m，以滿足施工人員操作空間需求。鑒于底部防護(hù)欄高度達(dá)1.5～2.0 m，立桿采用[10槽鋼，按間距不大于1.5 m設(shè)置，其底部設(shè)置連接板與縱向分配梁栓接牢靠；橫桿可采用普通腳手架鋼管，掃地桿距底部距離不大于0.2 m，向上按0.6 m間距布置；欄桿側(cè)面底部0.3 m范圍采用3 mm鋼板為踢腳板，其余范圍采用不大于5 mm網(wǎng)眼的密目鋼絲網(wǎng)封閉[3]。對于一般公路，梁體混凝土施工及養(yǎng)護(hù)用水對交通影響不大，底部防護(hù)系統(tǒng)不必采取特殊的防排水措施；否則，應(yīng)將底部防護(hù)系統(tǒng)的面板、踢腳板焊接成整體或增設(shè)防水層，并設(shè)置集水箱和自動抽排系統(tǒng)。

底部防護(hù)系統(tǒng)的面板、縱向分配梁等承重結(jié)構(gòu)檢算宜按100 kg集中荷載作用于任意位置，其它結(jié)構(gòu)按構(gòu)造要求和功能需求確定。

3.2.2 兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)

3.2.2.1 防護(hù)范圍

全封閉掛籃兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)范圍(縱橋向長度、豎向高度)：縱橋向長度按底部防護(hù)系統(tǒng)縱向長度略短考慮，保證兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)能全部置于底部防護(hù)系統(tǒng)范圍；豎向高度按上部高于梁體頂面1.5 m、下部與底部防護(hù)系統(tǒng)欄桿重疊不小于0.2 m確定。

3.2.2.2 防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)附著于掛籃外側(cè)模板的桁架結(jié)構(gòu)，由豎桿、縱向連接桿、斜桿和防護(hù)網(wǎng)等部分組成。根據(jù)掛籃外側(cè)模板桁架的操作平臺立桿材料規(guī)格不同(鋼管、矩管或角鋼)，豎桿、縱向連接桿、斜桿的材料規(guī)格與其一致即可，以便與連接固定；豎桿間距與掛籃外模桁架對應(yīng)，縱向連接桿間距按上部固定段、下部需拆除段分別不宜大于1.0 m、0.5 m；斜桿按扣件式鋼管支架剪刀撐的構(gòu)造要求確定[4]。兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)從上至下均采用不大于5 mm網(wǎng)眼的密目鋼絲網(wǎng)封閉。為避免在梁體分段懸澆時(shí)兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)與底部防護(hù)系統(tǒng)沖突，兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)的下部段落結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到分塊拆除的需要。若梁體高度較大，應(yīng)利用掛籃外模桁架對兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)加固設(shè)計(jì)。

兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)承受的荷載主要包括自重和風(fēng)荷載，應(yīng)結(jié)合施工環(huán)境確定，同時(shí)也應(yīng)考慮構(gòu)造要求和功能需求。

3.2.3 前后防護(hù)系統(tǒng)

3.2.3.1 防護(hù)范圍

全封閉掛籃前后防護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)范圍(橫橋向?qū)挾?、豎向高度)：前防護(hù)系統(tǒng)的橫橋向?qū)挾劝吹撞糠雷o(hù)系統(tǒng)橫橋向?qū)挾嚷远炭紤]，保證前部防護(hù)系統(tǒng)能全部置于底部防護(hù)系統(tǒng)范圍；豎向高度按上部高于掛籃主桁前橫梁的操作平臺頂面高度1.5 m、下部與掛籃底模平臺前操作平臺欄桿重疊不小于0.2 m確定；掛籃底模平臺前操作平臺欄桿防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)按前述的底部防系統(tǒng)的護(hù)欄進(jìn)行防護(hù)。后防護(hù)系統(tǒng)的橫橋向?qū)挾葹閮蓚?cè)防護(hù)系統(tǒng)至掛籃外模桁架腹板模板間的距離；豎向高度按上部從掛籃外模桁架翼緣板模板開始、下部與底部防護(hù)系統(tǒng)欄桿重疊不小于0.2 m確定。

3.2.3.2 防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前防護(hù)系統(tǒng)附著于掛籃主桁架前端，由豎桿、橫向連接桿、斜桿和防護(hù)網(wǎng)等部分組成；根據(jù)掛籃掛籃主桁前橫梁的操作平臺立桿材料規(guī)格不同(鋼管、矩管或角鋼)，豎桿、橫向連接桿、斜桿的材料規(guī)格與其一致即可，以便與連接固定。后防護(hù)系統(tǒng)附著于掛籃外側(cè)模板的桁架結(jié)構(gòu)，由豎桿、橫向連接桿、斜桿和防護(hù)網(wǎng)等部分組成，材料規(guī)格與兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)一致即可，以便與連接固定。前后防護(hù)系統(tǒng)與兩側(cè)防護(hù)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求基本相同。若梁體高度較大，應(yīng)利用掛籃主桁架對前防護(hù)系統(tǒng)加固設(shè)計(jì)。

前后防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)承受的荷載主要包括自重和風(fēng)荷載，應(yīng)結(jié)合施工環(huán)境確定，同時(shí)也應(yīng)考慮構(gòu)造要求和功能需求。

3.2.4 橋面防護(hù)系統(tǒng)

3.2.4.1 防護(hù)范圍

全封閉掛籃的防護(hù)系統(tǒng)只能保證正在懸灌梁段范圍的交通安全，覆蓋在道路范圍內(nèi)的已經(jīng)施工完成的梁段也應(yīng)在橋面進(jìn)行防護(hù)，其防護(hù)范圍(縱橋向長度、豎向高度)為：縱橋向長度宜從0號梁段至正在施工梁段并隨掛籃移動增加；豎向高度按從梁體頂面以上高度不小于1.8 m確定。

3.2.4.2 防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋面防護(hù)系統(tǒng)設(shè)置于已施工梁段兩側(cè)，其具體結(jié)構(gòu)有兩種方案：一是參照(建質(zhì)辦函[2019]90號)《房屋市政工程安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)圖冊》[5]執(zhí)行，并按不大于5 m間距設(shè)置一道拋撐和從上之下采用阻燃型密目式安全立網(wǎng)封閉。二是采用普通扣件式鋼管搭設(shè)，由豎桿、縱橋向連接桿、剪刀撐、拋撐和防護(hù)網(wǎng)等部分組成；其立桿間距不大于1.5 m，橫桿按掃地桿距梁體頂面距離不大于0.2 m、向上按0.6 m間距布置；拋撐按不大于5 m間距設(shè)置；底部0.3 m范圍采用3 mm鋼板為踢腳板，其余范圍采用不大于5 mm網(wǎng)眼的密目鋼絲網(wǎng)封閉；其它按扣件式鋼管腳手架搭設(shè)要求執(zhí)行。

橋面防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)承受的荷載主要包括自重和風(fēng)荷載，應(yīng)結(jié)合施工環(huán)境確定，同時(shí)也應(yīng)考慮構(gòu)造要求和功能需求。

4 全封閉掛籃防護(hù)方案對梁體懸灌施工的影響

4.1 全封閉掛籃的防護(hù)系統(tǒng)對掛籃結(jié)構(gòu)的影響

4.1.1 對掛籃結(jié)構(gòu)桿件的強(qiáng)度、剛度的影響

全封閉掛籃的防護(hù)系統(tǒng)除橋面防護(hù)系統(tǒng)外，其它防護(hù)系統(tǒng)均附著在掛籃結(jié)構(gòu)上，包括防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自重、風(fēng)荷載及作業(yè)人員荷載等荷載均作用在掛籃結(jié)構(gòu)桿件，因此，在掛籃結(jié)構(gòu)檢算時(shí)應(yīng)充分考慮其不利影響。

4.1.2 對掛籃結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性影響

在掛籃結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性檢算時(shí)，應(yīng)充分考慮到施工期間可能發(fā)生最不利風(fēng)荷載，分別按照縱、橫橋向進(jìn)行混凝土澆筑工況和掛籃走行工況的安全性檢算，安全系數(shù)不得小于規(guī)范要求。

4.1.3 兩側(cè)、前后防護(hù)系統(tǒng)及掛籃外模桁架與底模防護(hù)系統(tǒng)間的影響

梁體高度隨著梁體節(jié)段逐段懸臂澆筑而逐段變小，底模防護(hù)系統(tǒng)將限制兩側(cè)、前后防護(hù)系統(tǒng)及掛籃外模桁架向下伸出，而且由于底模防護(hù)系統(tǒng)與梁底間的位置不好調(diào)整，兩側(cè)、前后防護(hù)系統(tǒng)及掛籃外模桁架需要及時(shí)拆除，因此，兩側(cè)、前后防護(hù)系統(tǒng)及掛籃外模桁架下部結(jié)構(gòu)(梁體高度變化范圍)應(yīng)采用便于拆除的結(jié)構(gòu)型式。

4.1.4 防護(hù)系統(tǒng)對掛籃走行前的約束解除和走行就位調(diào)整的影響

為避免全封閉掛籃防護(hù)系統(tǒng)間的沖突，掛籃走行前的約束解除和走行就位調(diào)整應(yīng)嚴(yán)格按照下放底模平臺系統(tǒng)→下放外模桁架、內(nèi)模桁架系統(tǒng)→頂升掛籃前支點(diǎn)→縱移軌道及錨固→下落主桁架→其它約束解除→走行前檢查驗(yàn)收→走行就位→掛籃主桁后錨錨固→提升外模桁架、內(nèi)模桁架系統(tǒng)→提升底模平臺系統(tǒng)→其它加固→檢查驗(yàn)收的順序進(jìn)行，各部系統(tǒng)下放或提升的行程應(yīng)嚴(yán)格按要求進(jìn)行。

4.2 全封閉掛籃對梁體施工的影響及技術(shù)措施

4.2.1 全封閉掛籃引起的梁體不平衡重及配重

由于三跨連續(xù)梁的主跨跨越既有公路，僅需主跨側(cè)掛籃采用全封閉防護(hù)系統(tǒng)，因此，單個(gè)主墩上的兩側(cè)掛籃重量存在明顯偏差，將引起梁體不平衡重。一般情況下，施工單位應(yīng)提出不平衡重的配重方案，經(jīng)監(jiān)理、監(jiān)控和設(shè)計(jì)單位同意后實(shí)施；若監(jiān)控和設(shè)計(jì)單位確認(rèn)不平衡重對梁體的影響不大，且采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行施工控制，也可不進(jìn)行配重。

4.2.2 全封閉掛籃對中跨合龍段及相鄰段施工影響

由于連續(xù)梁中跨合龍段長度一般為2.0 m，若兩個(gè)合龍段相鄰段同時(shí)懸澆施工，兩個(gè)掛籃的前防護(hù)系統(tǒng)發(fā)生沖突，在施工組織安排時(shí)應(yīng)提前協(xié)調(diào)。合龍段利用掛籃改造為吊架，掛籃改造過程及合龍段施工均可能對道路交通安全造成影響，最好能提前與交通管理部門協(xié)調(diào)進(jìn)行必要的交通疏解(短期占用部分車道)，確保交通安全和施工安全。

4.2.3 施工過程控制

4.2.3.1 掛籃全封閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及檢算

掛籃全封閉結(jié)構(gòu)及檢算工作宜由掛籃設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)，與掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行、綜合考慮。除與掛籃結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行整體計(jì)算分析外，全封閉系統(tǒng)還應(yīng)按照3.2部分要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)局部檢算。

4.2.3.2 掛籃全封閉結(jié)構(gòu)的檢查驗(yàn)收

掛籃全封閉結(jié)構(gòu)的檢查驗(yàn)收包括加工完成后的桿件驗(yàn)收及試拼裝、現(xiàn)場安裝完成后的驗(yàn)收、每梁段掛籃走行前及就位后的檢查驗(yàn)收，該驗(yàn)收工作與掛籃驗(yàn)收工作同步進(jìn)行并形成完整的檢查驗(yàn)收記錄表格(相關(guān)人員應(yīng)履行簽字手續(xù))。對于驗(yàn)收過程中發(fā)現(xiàn)的問題，必須由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人確認(rèn)整治方案。

4.2.3.3 掛籃全封閉結(jié)構(gòu)使用過程中的控制點(diǎn)

掛籃全封閉結(jié)構(gòu)使用過程中的控制點(diǎn)主要包括結(jié)構(gòu)件變形、結(jié)構(gòu)件與掛籃連接件變化是否正常、吊桿螺帽是否正常、踢腳板及防護(hù)網(wǎng)是否破損等。

5 結(jié)束語

全封閉掛籃防護(hù)方案與防護(hù)棚架方案的明顯優(yōu)勢，使得其越來越廣泛應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)全封閉掛籃防護(hù)方案結(jié)構(gòu)技術(shù)可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，在方案設(shè)計(jì)、實(shí)施時(shí)應(yīng)高度關(guān)注以下幾點(diǎn)應(yīng)：

(1)重疊防護(hù)是實(shí)現(xiàn)全封閉掛籃的各部位防護(hù)系統(tǒng)間分離設(shè)置的前提，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)防護(hù)系統(tǒng)與掛籃結(jié)構(gòu)剛性連接，達(dá)到提高防護(hù)系統(tǒng)整體穩(wěn)定性的目的。

(2)防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)承受的荷載主要包括自重、作業(yè)人員重量、風(fēng)荷載等，應(yīng)結(jié)合作業(yè)要求、施工環(huán)境確定，同時(shí)也應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求和功能需求。

(3)全封閉掛籃的防護(hù)系統(tǒng)對掛籃結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性以及掛籃施工作業(yè)均有一定程度的影響，應(yīng)準(zhǔn)確分析評估并采取相應(yīng)措施。

(4)全封閉掛籃對梁體懸灌施工的影響主要表現(xiàn)在引起的梁體不平衡重及配重、對中跨合龍段及相鄰段施工影響，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況采取相應(yīng)措施。