楊金龍， 陳誠(chéng)， 胡偉邦

(中交第二航務(wù)工程局有限公司， 湖北 武漢 430000)

目前，掛籃在橋梁施工中得到了廣泛使用，前支點(diǎn)掛籃利用待澆梁段斜拉索作為掛籃前支點(diǎn)支撐力，施工過(guò)程中將掛籃后端錨固在已澆梁段上，充分發(fā)揮了斜拉索的作用，降低了掛籃設(shè)計(jì)尺寸及重量，減小了施工投入。隨著橋梁施工工藝及材料的發(fā)展，大跨寬幅預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋的施工對(duì)前支點(diǎn)掛籃的承載力要求也越來(lái)越高，掛籃自重及尺寸也不斷提升。

該文結(jié)合湖南益陽(yáng)資江大橋主梁前支點(diǎn)掛籃施工，對(duì)多種受限條件下大型前支點(diǎn)掛籃的安裝及混凝土主梁施工工藝進(jìn)行系統(tǒng)闡述，并重點(diǎn)介紹長(zhǎng)平臺(tái)型前支點(diǎn)掛籃安裝和齒塊模板的定位關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

G319線益陽(yáng)資江大橋跨越資江，主橋設(shè)計(jì)為(125+280+125) m雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土半漂浮體系斜拉橋，如圖1所示。主梁采用雙邊箱斷面，橋?qū)?0 m、梁高3 m，共分為72個(gè)梁段。0#、1#及2#梁段采用支架現(xiàn)澆施工，其余梁段采用前支點(diǎn)掛籃施工。主梁2#梁段設(shè)計(jì)長(zhǎng)8 m，自重達(dá)到907 t，其余梁段自重最大為3#梁段772 t，標(biāo)準(zhǔn)梁段自重為570 t。

圖1 益陽(yáng)資江大橋橋型布置示意圖(單位：m)

斜拉橋施工所采用的前支點(diǎn)掛籃通常有長(zhǎng)平臺(tái)掛籃和短平臺(tái)掛籃兩種，長(zhǎng)平臺(tái)掛籃與主梁有前、后兩處錨固點(diǎn)，立面內(nèi)形成剛結(jié)；短平臺(tái)掛籃只有一處錨固點(diǎn)，預(yù)張拉索時(shí)，掛籃底梁與主梁之間極易發(fā)生鉸接轉(zhuǎn)動(dòng)，因此對(duì)線形控制不利，導(dǎo)致短平臺(tái)掛籃使用較少。從大型前支點(diǎn)掛籃結(jié)構(gòu)上看，較大的梁段重量對(duì)掛籃的縱橋向剛度要求較高，故均采用長(zhǎng)平臺(tái)式前支點(diǎn)掛籃，而長(zhǎng)平臺(tái)前支點(diǎn)掛籃對(duì)掛籃安裝空間要求較高，但益陽(yáng)資江大橋1#梁段離墩身的最大距離只有8.9 m，遠(yuǎn)不夠長(zhǎng)平臺(tái)掛籃尾部布置的空間。2#梁段若采用支架施工，需要在水中搭設(shè)高大支架，工程量相當(dāng)大，且施工存在較大風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了節(jié)約施工成本，控制施工風(fēng)險(xiǎn)，2#梁段采用掛籃施工，由于2#梁段自重907 t，掛籃設(shè)計(jì)承載力將達(dá)到9 700 kN，對(duì)掛籃自身結(jié)構(gòu)要求相當(dāng)高，且掛籃自重增大，施工期間臨時(shí)荷載也將增加，主梁懸澆施工安全風(fēng)險(xiǎn)大，并且僅有2#梁段達(dá)到9 070 kN，既不經(jīng)濟(jì)也不安全。為了降低掛籃設(shè)計(jì)承載力，施工時(shí)將2#梁段分為2 m+6 m兩段進(jìn)行施工，2 m節(jié)段在支架上澆筑，6 m梁段采用掛籃施工。掛籃長(zhǎng)×寬×高=18.05 m×30.6 m×3.45 m，掛籃整體重281.5 t，其中承載平臺(tái)重199.7 t，模板系統(tǒng)48 t。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 益陽(yáng)資江大橋前支點(diǎn)掛籃結(jié)構(gòu)示意圖

2 掛籃安裝

主梁0#、1#梁段和2#梁段2 m節(jié)段施工采用“型鋼支架+滿堂支架”相結(jié)合方法。為了使掛籃拼裝不占用主線工期，主梁支架現(xiàn)澆施工的同時(shí)，在棧橋平臺(tái)上搭設(shè)懸挑貝雷拼裝平臺(tái)，在支架現(xiàn)澆施工區(qū)域外進(jìn)行掛籃拼裝施工，待主梁1#塊完成掛索施工后，拆除滿堂支架，將拼裝好的掛籃縱橋向平移至主梁懸澆節(jié)段位置，利用已澆梁段挑梁安設(shè)掛籃整體提升機(jī)構(gòu)，完成掛籃整體提升安裝。

2.1 掛籃拼裝平臺(tái)

掛籃在支棧橋上散拼，掛籃全長(zhǎng)18.05 m，支棧橋?qū)?0 m，散拼空間受限。掛籃承載平臺(tái)近200 t，散拼完成后需整體后移7 m，整體滑移設(shè)置難度大。

A型拼裝平臺(tái)：由于掛籃前橫梁、后橫梁底部伸出1 892 mm，且考慮掛籃承載平臺(tái)利用棧橋拼裝完成后需向索塔部位滑移，結(jié)合主梁滿堂支架施工鋼構(gòu)支撐平臺(tái)高程，設(shè)置縱橋向4片貝雷梁間距為45 cm+225 cm+45 cm，單片長(zhǎng)12 m，靠滿堂支架側(cè)與型鋼平臺(tái)三拼HN800×300進(jìn)行反壓處理防止掛籃承載平臺(tái)拼裝過(guò)程中上翹，施工中根據(jù)型鋼平臺(tái)對(duì)A型拼裝平臺(tái)底部進(jìn)行調(diào)平處理，調(diào)平采用C30混凝土，配鋼筋網(wǎng)片防止局部壓應(yīng)力過(guò)大出現(xiàn)裂縫失穩(wěn)。

貝雷梁桁架每個(gè)節(jié)點(diǎn)處放置一根橫向分配梁I25a，再縱向放置I14，滑移小車下方放置3拼I14并焊接形成整體，上鋪2 cm厚鋼板。A型拼裝平臺(tái)上放置I25a頂面高程需與主梁鋼構(gòu)支撐平臺(tái)上部I14高程一致，平整度要求高，施工過(guò)程中平整度控制為±3 mm。

B型拼裝平臺(tái)：主要用于懸挑拼裝前橫梁， 其次用于中、后橫梁、次縱梁拼裝過(guò)程中的支撐，其高程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)利用型鋼進(jìn)行調(diào)整?？v橋向2片貝雷梁間距為90 cm，單片長(zhǎng)12 m，靠滿堂支架側(cè)與型鋼平臺(tái)3拼HN800×300進(jìn)行反壓處理防止掛籃承載平臺(tái)拼裝過(guò)程中上翹。

2.2 掛籃后移滑移

整個(gè)承載平臺(tái)整體滑移由6臺(tái)100 t滾軸式小車完成，如圖3(1～6號(hào)點(diǎn)位)所示，上部設(shè)置雙拼HN800×300型鋼，確保掛籃距行走軌道間距為85 mm。滾軸式小車布置遵循1、3、4、6號(hào)滾軸式小車連線交點(diǎn)位置基本與掛籃理論中心重合。滾軸式小車在安放過(guò)程中必須同一側(cè)3臺(tái)保持同一軸線，偏差不得大于±2 mm，以確保行走過(guò)程中不與行走限位剮蹭，影響行走。

圖3 掛籃散拼平臺(tái)平面布置圖

滑移過(guò)程采用手拉葫蘆提供牽引力，單個(gè)掛籃承載平臺(tái)平移現(xiàn)場(chǎng)擬定配備1臺(tái)20 t手拉葫蘆。盡可能保持手拉葫蘆上下游部位一致，且懸掛兩端水平受力?；魄霸诨栖壍郎峡坍?huà)刻度，上下游以口哨為令同步開(kāi)始拉葫蘆“同停、同啟”。保持上下游進(jìn)程控制在±20 mm以內(nèi)，并在前進(jìn)方向端頭做限位裝置防止滑移超限，掛籃縱橋向滑移7 m。

2.3 掛籃提升

掛籃整體提升需梁上空間12 m，實(shí)際梁上空間僅5 m，提升系統(tǒng)設(shè)置難度大，各吊點(diǎn)同步提升難度大。解決措施：

(1) 掛籃承載平臺(tái)上部設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)的布置見(jiàn)圖4，整體提升由此4個(gè)吊點(diǎn)完成，吊點(diǎn)的連線交點(diǎn)與掛籃理論重心對(duì)比靠后約0.5 m。

圖4 掛籃整體提升吊點(diǎn)平面布置圖

采用4個(gè)吊點(diǎn)提升掛籃最大變形17 mm，最大應(yīng)力為26 MPa，結(jié)構(gòu)安全可靠。

(2) 主梁上設(shè)置6片加強(qiáng)型貝雷梁構(gòu)成整體懸挑，加強(qiáng)型貝雷梁間距布置為：(22.5+45+22.5+45+22.5) cm。在1#塊橫梁上部設(shè)置混凝土墊塊調(diào)平，懸挑結(jié)構(gòu)后部錨固于主梁上，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

圖5 掛籃整體提升立面布置圖(單位：mm)

(3) 根據(jù)整體提升模型計(jì)算，確定各吊點(diǎn)精軋螺紋鋼受力，根據(jù)千斤頂標(biāo)定公式，計(jì)算提升時(shí)各千斤頂油壓讀數(shù)。在整體提升過(guò)程中，統(tǒng)一指揮，以10 cm高度作為一個(gè)提升行程，每次提升后調(diào)整各千斤頂油壓，控制各點(diǎn)受力。同時(shí)，每間隔2 m測(cè)量一次主梁標(biāo)高，以確保掛籃整體處于水平狀態(tài)。

(1) 提升千斤頂同步控制，掛籃各吊點(diǎn)提升進(jìn)度誤差在10 mm以內(nèi)，正式提升前應(yīng)進(jìn)行試提升，試提升高度10 cm，靜置10 min，提升完成后檢查各提升點(diǎn)及掛籃結(jié)構(gòu)是否存在缺陷，檢查合格后方可開(kāi)始正式提升操作。

(2) 提升時(shí)注意避免掛籃與其余結(jié)構(gòu)相互干涉。

(3) 提升到安裝高度前，應(yīng)預(yù)留5 cm左右的空間方便后續(xù)操作。

(4) 提升到安裝高度前，應(yīng)有相關(guān)人員進(jìn)行檢查和控制。

3 主梁錨塊定位

常規(guī)錨塊模板采用一次定位成型的施工方法，對(duì)錨塊模板進(jìn)行定位。

3.1 存在的問(wèn)題

(1) 在上一懸澆梁段完成斜拉索三張后，前支點(diǎn)掛籃前移、提升到位?，F(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始對(duì)前支點(diǎn)掛籃的底板標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整完畢后，掛籃底板實(shí)際標(biāo)高=設(shè)計(jì)梁底標(biāo)高+預(yù)抬值(監(jiān)控提供)。受到預(yù)抬值的影響，掛籃底面斜率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致錨塊角點(diǎn)坐標(biāo)發(fā)生變化。不能再按照設(shè)計(jì)角點(diǎn)坐標(biāo)定位錨塊。

(2) 掛索完成后，斜拉索進(jìn)行掛索一張，導(dǎo)致掛籃底板標(biāo)高再次被提升，索道管錨板與錨塊模板之間出現(xiàn)閃縫?；炷翝仓搅恐猎O(shè)計(jì)方量的50%時(shí)，斜拉索進(jìn)行二張，也會(huì)導(dǎo)致掛籃底板標(biāo)高抬升。如不進(jìn)行處理，混凝土?xí)哪０彘W縫處流出，污染張拉絲桿。若張拉絲桿不清理，無(wú)法進(jìn)行三張，同時(shí)，錨塊成品尺寸會(huì)受到影響，加大后期修飾工作量，若清理張拉絲桿則影響施工進(jìn)度。

3.2 錨塊定位及工藝改進(jìn)

(1) 錨塊定位控制點(diǎn)修正計(jì)算

如圖6所示，掛籃一張預(yù)抬值為y(每次掛籃施工立模前，由監(jiān)控單位給出施工梁段端頭預(yù)抬值)，錨塊設(shè)計(jì)定位控制點(diǎn)為A、B，實(shí)際錨塊定位控制點(diǎn)為A′、B′(由于錨塊模板提前預(yù)制加工完畢，故只需要A、B兩角點(diǎn)作為控制點(diǎn))。以上一梁段前端底口為原點(diǎn)，設(shè)計(jì)梁底為極軸，建立極坐標(biāo)系。

圖6 極坐標(biāo)圖

設(shè)計(jì)控制點(diǎn)極坐標(biāo)為A(a，0°)，B(b，0°)，實(shí)際控制點(diǎn)坐標(biāo)變?yōu)锳′(a，θ)，B′(b，θ)。

直角坐標(biāo)系與極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式為：

x=ρcosθ，y=ρsinθ(其中ρ為極軸長(zhǎng)度)

將A′、B′的極坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)：

實(shí)際施工時(shí)，利用全站儀將換算好的A′、B′坐標(biāo)在掛籃底板上放出，即可保證前支點(diǎn)掛籃立模時(shí)，錨塊定位的精準(zhǔn)度，抵消主梁預(yù)抬值所帶來(lái)的誤差。

(2) 錨塊施工工藝改進(jìn)

為解決斜拉索一張和二張所引起的閃縫問(wèn)題，益陽(yáng)資江大橋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)，改變以往錨塊模板一次定位成型的施工工法，對(duì)錨塊模板進(jìn)行初步定位、一張調(diào)整和二張調(diào)整。使得閃縫問(wèn)題得到解決。模板的施工具體工法如下：提前按照設(shè)計(jì)尺寸加工好模板，組裝完成后，依據(jù)修正過(guò)的定位角點(diǎn)A′、B′對(duì)組裝好的錨塊模板進(jìn)行整體定位安裝，并在掛籃弧形手位置焊接6個(gè)永久頂托作為支撐,同時(shí)用于一張與二張時(shí)調(diào)整錨塊模板位置的調(diào)節(jié)裝置；當(dāng)錨塊模板初步定位結(jié)束后，錨塊模板與主梁底板接縫位置暫時(shí)點(diǎn)焊臨時(shí)固定，當(dāng)索道管定位完成，斜拉索掛索一張后，索道管的錨板與錨塊模板出現(xiàn)夾角。此時(shí)用絞磨機(jī)解除模板臨時(shí)固定，通過(guò)調(diào)整頂托，使錨塊模板與索道管模板再次貼合緊密；混凝土澆筑量達(dá)到設(shè)計(jì)量的50%時(shí)，斜拉索進(jìn)行二張，澆筑過(guò)程中應(yīng)注意在錨塊位置最后布料，且布料量應(yīng)盡可能少。防止錨塊位置布料過(guò)早，混凝土開(kāi)始凝結(jié)，或者一次布料過(guò)多，使錨塊位置過(guò)重，出現(xiàn)無(wú)法調(diào)整頂托的現(xiàn)象出現(xiàn)。

益陽(yáng)資江大橋?qū)嶋H施工過(guò)程中，二張前最后一刻，控制單個(gè)錨塊澆筑0.5 m3混凝土，不會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)模板操作造成影響，成品效果良好。

4 結(jié)論

(1) 益陽(yáng)資江大橋首次懸澆梁段與其余梁段懸澆重量差異較大，通過(guò)支架現(xiàn)澆與掛籃懸架相結(jié)合方式成功完成主梁2#梁段施工，有效地解決了掛籃自重增大問(wèn)題，減小了施工期間臨時(shí)荷載及主梁懸澆施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

(2) 益陽(yáng)資江大橋在0#、1#、2#塊2 m先澆段采用滿堂支架施工的同時(shí)借助支棧橋懸挑貝雷梁完成掛籃散拼，待1#斜拉索掛設(shè)完成后，拆除滿堂支架，將掛籃整體向索塔部位平移后，借助主梁上安設(shè)的提升機(jī)構(gòu)完成掛籃整體提升，該項(xiàng)掛籃安裝工藝的成功實(shí)施為工程節(jié)約工期30 d。

(3) 通過(guò)對(duì)錨塊定位控制點(diǎn)的修正提高了錨塊的定位精度，同時(shí)澆筑混凝土過(guò)程中多次調(diào)整錨塊模板，解決了錨塊混凝土的閃縫問(wèn)題，使得錨塊外觀質(zhì)量得到提升。

(4) 益陽(yáng)資江大橋主橋PC斜拉橋在多種受限條件下成功完成了前支點(diǎn)掛籃散拼及整體提升施工，施工工藝簡(jiǎn)單，掛籃安裝不占主線工期。