黃建喜 潘曉 李錫漢

【摘要：】文章以培森柳江特大橋工程主梁施工為例，闡述了掛籃懸臂澆筑法在大跨徑部分斜拉橋?qū)挿淞菏┕ぶ械膽?yīng)用，分析了掛籃懸澆施工中的掛籃安裝、預(yù)壓、前移等關(guān)鍵技術(shù)。通過施工監(jiān)測分析可知，澆筑前后整體沉降變形最大為15 mm，滿足變形控制要求。

【關(guān)鍵詞：】部分斜拉橋;懸臂澆筑法;掛籃;施工技術(shù)

U448.21+3A361194

0 引言

掛籃是橋梁梁體懸臂澆筑施工的專用設(shè)備[1]。懸臂澆筑是指在已建成的橋墩上向兩側(cè)或單側(cè)，利用掛籃以每節(jié)長度2～8 m，在不利用任何地面支撐的空中作業(yè)中，從事立模板、扎鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力管道及澆筑混凝土的施工工藝[1]。該工藝在施工期間不影響橋下通航或行車，而且充分利用了預(yù)應(yīng)力混凝土承受負(fù)彎矩能力強(qiáng)的特點，提高了橋梁的跨越能力，目前已廣泛應(yīng)用于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋、混凝土斜拉橋、鋼筋混凝土拱橋等橋型的施工中[2-3]。

掛籃懸臂澆筑施工法雖已較為成熟，但其在大跨徑部分斜拉橋施工領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用及研究較少。本文依托廣西賀州至巴馬高速公路培森柳江特大橋工程，對掛籃懸臂澆筑施工法在大跨徑部分斜拉橋?qū)挿淞菏┕ぶ械膽?yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)闡述，可為后續(xù)同類橋梁施工建設(shè)提供借鑒。

1 工程概況

培森柳江特大橋位于廣西來賓市象州縣培森村附近，橋梁跨越柳江，為廣西賀州至巴馬高速公路關(guān)鍵控制性工程。主橋采用（145+280+145）m雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋，全長570 m，邊中跨比為0.518，橋型布置如圖1所示。

該橋箱梁為整幅單箱三室直腹板形式，箱梁頂板寬度為29 m，底板寬度為20 m，兩側(cè)翼板懸臂長度為4.5 m。頂板頂面設(shè)置2.0%的雙向橫坡，底板水平。箱梁根部梁高11.5 m，中跨跨中及邊跨現(xiàn)澆梁段梁高4.5 m，梁高及底板厚度均以1.8次拋物線變化。主橋箱梁截面構(gòu)造如圖2所示。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁采用C60混凝土，箱梁節(jié)段施工分為0#現(xiàn)澆段、1#～35#懸澆段、邊跨現(xiàn)澆段及合龍段。其中，0#梁段長12 m，1#～7#梁段長3 m，8#～35#梁段長4 m，合龍梁段長2 m，邊跨現(xiàn)澆梁段長3.82 m。1#～35#梁段采用掛籃懸臂澆筑法施工。

2 掛籃設(shè)計

培森柳江特大橋主橋掛籃設(shè)計在滿足規(guī)范的前提下，結(jié)合培森柳江特大橋箱梁特點，重點考慮掛籃的結(jié)構(gòu)形式和承載力，采用弓弦式菱形掛籃設(shè)計，掛籃結(jié)構(gòu)如圖3所示。

為適應(yīng)寬幅箱型梁截面施工，掛籃主桁系統(tǒng)設(shè)有4片主桁架，主桁架采用剪刀撐兩兩連接穩(wěn)固。底籃后托梁設(shè)14根32 mm精軋螺紋鋼將其錨固于已澆混凝土的箱梁上，前托梁通過8根尺寸為220 mm×40 mm的鋼吊帶與掛籃主桁架前上橫梁連接。掛籃外模采用大塊不銹鋼模板，內(nèi)模采用鋁合金模板。根據(jù)主箱梁設(shè)計，內(nèi)模支撐采用滑梁桁架體系。

3 掛籃懸澆施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 掛籃安裝

主橋箱梁0#塊施工完成后，在0#塊上拼裝弓弦式菱形掛籃，進(jìn)行后續(xù)節(jié)段掛籃懸澆施工。掛籃按行走軌道、主桁架、前上橫梁、掛籃底籃、模板系統(tǒng)的順序進(jìn)行安裝。掛籃安裝時，重點注意確保各銷軸上緊牢固并插好保險栓;掛籃軌道及主桁架安裝時須嚴(yán)格控制掛籃中軸線及兩側(cè)邊線的方向位置，用全站儀準(zhǔn)確定位，確保安裝精度;掛籃底籃托梁吊裝時，左右兩側(cè)應(yīng)同步提升，兩側(cè)最大高差應(yīng)控制在20 mm以內(nèi)，前后托梁提升盡量均勻平衡，避免產(chǎn)生過大高差，前后托梁最大高差以梁底變高度進(jìn)行控制。

3.2 掛籃預(yù)壓

掛籃安裝好后，對掛籃進(jìn)行加載預(yù)壓試驗，用以檢驗掛籃性能是否滿足要求，并消除掛籃結(jié)構(gòu)非彈性變形，獲取掛籃彈性變形參數(shù)，為主梁懸澆施工和線性控制提供依據(jù)[4-6]。

本橋掛籃采用千斤頂反壓的方式進(jìn)行預(yù)壓加載，通過在0#塊端部預(yù)埋型鋼反力架，在底籃上安裝千斤頂頂推反力架的方式，實現(xiàn)對掛籃的加載預(yù)壓，如圖4所示。掛籃預(yù)壓以主橋箱梁1#塊重量7 058.5 kN為試驗荷載，預(yù)壓方式為逐級加載預(yù)壓，按25%→50%→75%→110%順序進(jìn)行，前面每級加載完畢后，靜載30 min，量測計算主桁架變形量。最后一級加載完畢后，靜載每間隔1 h量測一次主桁架變形值。當(dāng)最后連續(xù)觀測兩次的變形量差值≤2 mm時，可認(rèn)為主桁架已變形穩(wěn)定，預(yù)壓完成。卸載同樣分四個階段：110%→70%→50%→25%→0，與加載程序相反。卸載完成后測量非彈性變形情況并記錄。

3.3 掛籃前移

在每一梁段混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力張拉完畢后，將掛籃移至下一梁段位置進(jìn)行施工，直到懸臂澆筑梁段施工完畢。掛籃行走流程如下：

（1）前移軌道。拆除軌道壓梁并提高主桁后錨梁，使后錨抬高5～10 cm，在掛籃前支座兩側(cè)各放置一個千斤頂，將掛籃頂脫離軌道頂面1～2 cm。接著在已澆箱梁放樣出軌道的中線并鋪設(shè)軌道墊梁，利用手拉葫蘆將軌道牽拖到位，而后將掛籃重新下放至軌道上。

（2）錨固轉(zhuǎn)換（反扣輪受力）。拆除掛籃后錨扁擔(dān)梁，放松后錨，使掛籃自由前傾，將反扣輪安全地反扣在掛籃行走縱移軌道上。同時，收緊內(nèi)外滑梁上后端的懸吊輪并放下懸吊架完成內(nèi)外滑梁的懸吊輪與懸吊架的受力轉(zhuǎn)換（箱梁混凝土澆筑時滑梁上的懸吊架受力，掛籃前移時，懸吊輪受力）。

（3）前移掛籃。掛籃前移前，需先拆除底籃后錨、側(cè)模后錨、后吊桿、內(nèi)模后錨、主桁后錨等，同時調(diào)節(jié)側(cè)模支撐，使側(cè)模下端支撐在底籃前后托梁上。

前移掛籃時，首先穿好精扎螺紋鋼，安裝穿心千斤頂，用穿心千斤頂頂推掛籃行走劃船前移，使底模、側(cè)模、主桁系統(tǒng)及內(nèi)模支架基梁一起向前移動。同時觀測主桁前移的同步性，根據(jù)軌道上的標(biāo)尺進(jìn)行控制，前移偏差控制在5 cm之內(nèi)，一旦主桁之間偏差超過5 cm，馬上停止?fàn)恳瑔为殸恳浜蟮闹麒?待與其他主桁同步后再同時牽引。觀察外滑梁同步前移系統(tǒng)，確保行走同步性。掛籃前移到位后，馬上安裝掛籃后錨。

（4）錨固轉(zhuǎn)換（錨桿受力）。掛籃前移至下一梁段施工位置后，在掛籃后支點處安裝千斤頂，加壓拉緊后錨桿進(jìn)行錨固轉(zhuǎn)換，將上拔力由反扣輪轉(zhuǎn)給主桁后錨桿，此時反扣輪不再受力。

錨固轉(zhuǎn)換完成后，及時安裝底籃后托梁的吊桿、側(cè)模后錨、后吊桿等，同時放松側(cè)模后支撐以及外側(cè)后懸吊。

3.4 鋼筋安裝

所有鋼筋均在鋼筋場加工，編號分類后再運輸至現(xiàn)場安裝。鋼筋安裝順序如圖5所示。

3.5 混凝土施工

3.5.1 混凝土配合比設(shè)計

箱梁混凝土施工需根據(jù)不同梁段混凝土方量變化以及氣候條件等，對應(yīng)調(diào)整混凝土的初凝時間，既要保證每個節(jié)段混凝土在初凝前完成澆筑，同時也要控制好初凝時間，使混凝土澆筑完成后盡快凝結(jié)，形成強(qiáng)度，避免影響后續(xù)工序施工。

本橋主橋箱梁掛籃懸澆段混凝土方量最大節(jié)段為1#梁段277 m 最小節(jié)段為35#梁段115 m3。懸澆梁段混凝土澆筑速度約為30～40 m3/h，則最大梁段澆筑時間約為7 h，最小梁段澆筑時間約為3 h，初凝時間按2 h一級進(jìn)行控制，即按混凝土數(shù)量60 m3劃分一級。各梁段混凝土初凝時間控制如表1所示。

3.5.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用泵送施工。每個T構(gòu)布置兩臺混凝土泵，混凝土泵理論輸送能力須≥90 m3/h，泵送高度≤100 m?；炷翝仓┕ΨQ進(jìn)行，施工中兩側(cè)掛籃最大不平衡混凝土方量需控制在15 m3以內(nèi)?；炷烈謱訚仓诟拱宓臐仓謱雍穸葹?0 cm，對厚度>40 cm的頂?shù)装寤炷练謨蓪訚仓?/p>

澆筑前，在邊腹板及中腹板端模板豎向1/2位置開好人孔，用于腹板混凝土澆筑，避免從頂板布料因下落高度導(dǎo)致的混凝土離析?；炷翝仓樞驗橄戎虚g箱室底板，再左右兩邊箱室底板。底板澆筑完成后澆筑腹板，先從人孔布料澆筑中間腹板到一定高度，然后澆筑兩邊腹板，如此循環(huán)布料至完成腹板澆筑。當(dāng)混凝土澆筑至人孔位置時，封閉并加固人孔，改從頂板處布料。頂板澆筑從翼緣板外側(cè)向頂板中間對稱澆筑翼緣板混凝土，最后在頂板中間合龍。澆筑時，先從掛籃前端開始，以使掛籃的微小變形大部分先實現(xiàn)，從而避免新舊混凝土之間產(chǎn)生裂紋。

3.6 施工監(jiān)測

施工監(jiān)測可為施工控制提供必要的反映施工實際情況的數(shù)據(jù)與信息[7]。梁段澆筑前，在掛籃底模前端設(shè)置6個監(jiān)測點位，對梁段澆筑過程中的掛籃整體沉降變形進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測點位布置如圖6所示。梁段澆筑完成后，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸納，如表2所示（以象州岸中跨側(cè)掛籃為例）。

由表2～5可知，澆筑前后整體沉降變形最大為15 mm，滿足變形控制要求。

4 結(jié)語

目前我國公路橋梁建設(shè)正高速發(fā)展，部分斜拉橋由于其優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能和良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，近年來逐步受到橋梁工程界重視。本文以培森柳江特大橋工程主梁施工為例，闡述了掛籃懸臂澆筑法在大跨徑部分斜拉橋?qū)挿淞菏┕ぶ械膽?yīng)用，可為后續(xù)同類橋梁施工建設(shè)提供參考借鑒。

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