李芝樹，劉福江，王建軍，馬克誠，周 巖

（1.甘肅建投臨夏建設(shè)管理有限公司，甘肅 臨夏 731100；2.甘肅建投科技研發(fā)有限公司，甘肅 蘭州 730000；3.甘肅省建設(shè)投資（控股）集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

連續(xù)梁橋是指主體結(jié)構(gòu)連續(xù)不間斷橫跨幾個橋孔而形成的橋梁結(jié)構(gòu)，為了降低連續(xù)梁橋的自重，提高受力性能，連續(xù)梁橋大多采用預(yù)應(yīng)力箱梁形式。預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋具有整體性好、內(nèi)力均勻、自重小、剛度大及行車平穩(wěn)等特點(diǎn)，是大跨度橋梁最常見的類型之一。預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋常見施工方式有懸臂澆筑法、轉(zhuǎn)體施工法、懸臂拼裝法及節(jié)段拼裝法等，其中懸臂澆筑法最為常見。懸臂澆筑法施工時無需支架、對橋下有建筑物障礙物或交通道路、深山峽谷、河流等情況下橋梁施工具有較好的適用性。但是，懸臂澆筑法施工工藝復(fù)雜、施工環(huán)節(jié)多、難度大、危險(xiǎn)性高，許多采用懸臂施工的橋梁結(jié)構(gòu)就因施工方法不當(dāng)而導(dǎo)致安全或質(zhì)量事故，因此，對于大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋懸臂掛籃施工技術(shù)的研究對橋梁結(jié)構(gòu)的順利建成具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文依托于某實(shí)際工程，對大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋懸臂掛籃施工工藝進(jìn)行總結(jié)，旨在為類似工程項(xiàng)目的建設(shè)提供一定參考。

1 項(xiàng)目簡介

某市新建一連續(xù)大跨連續(xù)高架橋，上部結(jié)構(gòu)采用［60+100+60］m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（見圖 1），橫斷面為單箱雙室型截面，箱頂寬度 23.3 m，主梁采用三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。下部構(gòu)造采用雙柱矩形墩、承臺配群樁基礎(chǔ)。主橋平面處于緩和曲線半徑為 450 m 和500 m 的圓曲線上，同時項(xiàng)目 Z4-16～Z4-19 段橫跨某酒廠與某寺廟（見圖 2），不滿足常見的支架法施工條件，因此，采用掛籃懸臂施工。

圖1 項(xiàng)目主橋示意圖（單位：mm）

圖2 項(xiàng)目橋梁掛籃懸臂施工段平面簡圖

本橋0 梁段采用支架現(xiàn)澆法施工， 0 梁段施工完成后采用懸臂施工法，用兩套菱形掛籃設(shè)備從 Z4-17、Z4-18 沿1 ～12梁段方向懸臂澆筑施工，在13梁段進(jìn)行合攏，具體施工流程如圖 3 所示。

圖3 懸臂施工橋梁施工工藝流程

2 掛籃安裝與預(yù)壓

2.1 掛籃安裝

掛籃運(yùn)至工地后，清點(diǎn)并檢驗(yàn)掛籃構(gòu)配件，合格后方可進(jìn)場進(jìn)行使用。當(dāng)墩頂0 梁段混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉壓漿完成，清理箱梁兩側(cè)及頂面后，在0 梁段上安裝掛籃。掛籃安裝的工藝流程如下所述［1］： 0 梁段張拉完成，整理清掃橋面并進(jìn)行測量放線，定位出兩道主桁架的位置；根據(jù)測量放線結(jié)果進(jìn)行調(diào)平，安裝主桁架支座；安裝主桁架、橫聯(lián)及桁架后方錨梁，并進(jìn)行錨固固定；安裝掛籃前橫梁與前后吊桿，并進(jìn)行錨固固定；安裝前、后下橫梁及掛籃底模板；安裝側(cè)模板及外滑梁，并將側(cè)模板固定。至此，掛籃安裝完成。

2.2 掛籃預(yù)壓

在掛籃安裝完成后，①梁段澆筑前，需對掛籃進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，以驗(yàn)證掛籃的承載能力及安全可靠性，消除掛籃系統(tǒng)的非彈性變形，測定掛籃系統(tǒng)彈性變形及剛度等力學(xué)性能指標(biāo)［2］，為后期施工監(jiān)控提供相關(guān)數(shù)據(jù)，確保主梁的線性、標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

通過對掛籃各工況的計(jì)算與分析，按最大懸臂澆筑梁段施工總荷載的 1.2 倍進(jìn)行預(yù)壓。本橋澆筑混凝土?xí)r④梁段受力最大（梁段長 3.5 m，重 256.3 t），故選④梁段荷載為控制荷載，進(jìn)行掛籃預(yù)壓試驗(yàn)，壓重為256.3 t×1.2=307.6 t。掛籃全部構(gòu)件底模安裝完畢后進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)（不裝內(nèi)模），掛籃預(yù)壓觀測點(diǎn)布置在掛籃后錨、底模上，共計(jì) 9 個點(diǎn)。

在腹板上安裝反力架伸至底籃前橫梁上，在底籃前橫梁與反力架間放置千斤頂加力，并在千斤頂上布置測點(diǎn)。在實(shí)施加載前用水準(zhǔn)儀測量各監(jiān)控點(diǎn)標(biāo)高并記錄初始標(biāo)高，然后開始分級加壓，加壓量按照 0 %→10 %→50 %→100 %→120 % 的順序進(jìn)行。對于 10 %、50 % 及 100 % 荷載，加載到對應(yīng)荷載后持荷 5～10 min，待變形穩(wěn)定后用水準(zhǔn)儀測量各監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)高；對于 120 %荷載，應(yīng)持續(xù) 3～5 min。達(dá)到規(guī)定的對應(yīng)時間后若發(fā)現(xiàn)千斤頂油表讀數(shù)出現(xiàn)回落，應(yīng)重新加載至規(guī)定荷載，待千斤頂油表讀數(shù)及水準(zhǔn)儀測量監(jiān)測控制點(diǎn)標(biāo)高無變化時才可卸載，并記錄數(shù)據(jù)。卸載時應(yīng)分級卸載，卸載順序?yàn)?120 %→100 %→50 %→10 %→0 %，卸載到每級荷載時也應(yīng)持荷 5～10 min，并用水準(zhǔn)儀測量監(jiān)測控制點(diǎn)標(biāo)高［3］。

3 標(biāo)準(zhǔn)梁段施工

3.1 鋼筋工程

鋼筋工程流程為：綁扎底板普通鋼筋（含預(yù)埋件安裝）；安裝豎向預(yù)應(yīng)力筋梁底錨固體系（墊板、擠壓錨具及錨下螺旋筋）；安裝底板縱向預(yù)應(yīng)力體系及腹板鋼筋；安裝豎向預(yù)應(yīng)力筋定位網(wǎng)；安裝和驗(yàn)收腹板內(nèi)縱向波紋管；檢查驗(yàn)收底板和腹板鋼筋隱蔽工程；搭設(shè)內(nèi)模支架；安裝頂板普通鋼筋、縱向波紋管、橫向鋼絞線及波紋管（含預(yù)埋件同步安裝）；檢查驗(yàn)收隱蔽工程［4］。圖 4 所示為豎向預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼、縱向預(yù)應(yīng)力波紋管、橫向預(yù)應(yīng)力波紋管及頂板普通鋼筋布置現(xiàn)場圖。

圖4 現(xiàn)場鋼筋布置圖

3.2 模板工程

箱梁內(nèi)外、頂?shù)啄＞捎枚ㄐ弯撃?，底模支撐在前后下橫梁上方，外側(cè)模板通過外滑梁固定，內(nèi)模及頂模通過內(nèi)滑梁懸吊固定。內(nèi)外側(cè)模板通過對拉螺栓拉緊固定，澆筑過程中應(yīng)注意觀察模板是否有漲模現(xiàn)象。

3.3 混凝土工程

在各項(xiàng)隱蔽工程驗(yàn)收合格后方可澆筑混凝土。混凝土澆筑按照先底板，后腹板，最后頂板及翼板的順序，前后左右對稱進(jìn)行。本項(xiàng)目主橋采用 C 55 混凝土，混凝土按制定的澆筑順序和澆筑方向以每層 30 cm 厚度分層澆筑，上層混凝土應(yīng)在下層混凝土初凝前澆筑、振實(shí)。振搗時不得碰撞模板、預(yù)應(yīng)力管道及預(yù)埋件，應(yīng)保持錨塞、錨圈和錨墊板位置的正確穩(wěn)固。預(yù)應(yīng)力固定端及張拉端是混凝土受壓的關(guān)鍵區(qū)域，鋼筋比較密集，為了保證振搗質(zhì)量，混凝土布料時，要求直接在錨端處下料，采用 30 振動棒將所有該部位的錨板處混凝土振搗密實(shí)，同時也要防止過振導(dǎo)致錨板偏位，管道破損［5］。在澆筑頂板混凝土?xí)r，要嚴(yán)格控制箱梁頂面標(biāo)高，以滿足橋面施工要求，可在腹板、頂板鋼筋頂設(shè)置φ16 縱向高程控制鋼筋，在φ16 鋼筋上粘貼紅色膠帶作為標(biāo)高控制（膠帶下口為準(zhǔn)），用鋁合金刮板找平。收漿后，用砂板先抹平，再人工二次抹面，確保其高程及平整度符合要求。梁頂表面處理時應(yīng)拉線、找坡、抹平、壓實(shí)，并二次抹面，在初凝前拉毛處理，拉毛要求直順，防止梁面龜裂?；炷翝仓瓿珊螅陧敯宀捎猛凉げ几采w，并安排專人灑水養(yǎng)護(hù)，箱內(nèi)采用人工定時噴水養(yǎng)護(hù)，內(nèi)外均以保持混凝土表面濕潤為準(zhǔn)。

3.4 預(yù)應(yīng)力工程

本項(xiàng)目主梁選取三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其中，縱向、橫向預(yù)應(yīng)力筋為高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，豎向預(yù)應(yīng)力筋為精軋螺紋粗鋼筋。

1）預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力鋼束安裝完成后，待混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)值的 90 % 且齡期不少于 7 d 后方可張拉，鋼束張拉采用張拉力和伸長量兩個指標(biāo)共同控制。預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)勻速張拉，兩端對稱張拉應(yīng)確保兩端的引伸量基本相等。全部的豎向預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼均采用兩次張拉的方式，即箱梁的精軋螺紋鋼筋張拉完畢后，停歇 1～2 d，由另外一個獨(dú)立的班組，重新進(jìn)行張拉操作，彌補(bǔ)因工藝和設(shè)備等原因?qū)е碌挠行?yīng)力不足或漏張拉的狀況。張拉后使用豎向套筒配合測力扳手旋緊螺帽，以確保錨固力［6］。

2）壓漿與封錨。預(yù)應(yīng)力張拉完成后，應(yīng)在 24 h 內(nèi)進(jìn)行管道壓漿（特殊情況為 48 h）。按照要求，壓漿采用不低于 C55 的水泥漿。壓漿前，應(yīng)清除管道內(nèi)雜物與積水。壓漿應(yīng)按照先下后上的順序進(jìn)行。豎向孔道與曲線孔道應(yīng)從最低點(diǎn)壓漿孔壓入，從最高點(diǎn)排氣孔排氣或泌水［7］。自進(jìn)漿端壓入水泥漿至出漿端，待出漿端溢出與進(jìn)漿端相同稠度的濃漿后，關(guān)閉出漿閥。繼續(xù)壓漿，保持不低于 0.5 MPa 的恒定穩(wěn)壓值，持荷時間保持 3 min 且無漏水和滴漿現(xiàn)象，再封閉進(jìn)漿閥端。封錨后檢查其密實(shí)性，避免壓漿時水泥漿從錨頭泄露，導(dǎo)致壓漿壓力不足。壓漿達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，鑿除管道封堵水泥團(tuán)，清理錨固端。對梁端混凝土鑿毛并將其周圍沖洗干凈，按圖紙綁扎鋼筋后立模，封端混凝土采用與梁體等強(qiáng)的 C55混凝土，施工時，澆筑、振搗密實(shí)，并及時養(yǎng)護(hù)。

3.5 掛籃前移

預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿完成后前移掛籃，掛籃前移采用頂推的方式（見圖 5）同時對稱行走，推進(jìn)速度為50～100 mm/min，中線偏差不應(yīng)大于 5 mm。

圖5 千斤頂頂推掛籃前移

掛籃行走的基本步驟如下。

1）脫模。當(dāng)前梁段預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿完成后，放松各懸吊和錨固模板，脫開底模、側(cè)模及內(nèi)模。

2）移動軌道。放松主桁后錨，拆除軌道錨固，使軌道能自由移動。拖動軌道，到達(dá)指定位置后，千斤頂卸載，主桁前支點(diǎn)落在軌道上，錨固滑軌。

3）錨固轉(zhuǎn)換。拆除掛籃后錨固，將上拔荷載傳遞給行走小車，此時行走小車滾輪受力，用行走小車抵消掛籃傾覆力。

4）卸錨。拆卸掛籃施工后錨固件、側(cè)模后錨固件、后支撐桿、內(nèi)模后錨固件、主桁架后錨固件等。與此同時調(diào)節(jié)側(cè)模支撐點(diǎn)，使得側(cè)模底端支撐點(diǎn)在掛籃施工前支梁與后支梁上。

5）查驗(yàn)。對內(nèi)模、側(cè)模、底籃進(jìn)行檢查，確保其完全脫離梁體，同時確保影響掛籃行走的錨固與約束全部拆除。

6）行走。通過千斤頂往前推動掛籃，與底座、側(cè)邊、主桁架系統(tǒng)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)模具一起向前挪動，挪動時轉(zhuǎn)換步行車的路軌鋼筋錨固梁。在行駛中，2 個主桁架需坐落于同一平面上，與此同時到達(dá)終點(diǎn)部位。

7）錨固轉(zhuǎn)換。到位后，用掛籃后液壓千斤頂進(jìn)行錨固轉(zhuǎn)換，將上拔荷載從小車轉(zhuǎn)移至主桁架后錨桿。

8）錨固組裝。安裝底籃、側(cè)模、后支撐桿及內(nèi)模后錨桿等，將側(cè)模后支撐點(diǎn)與外后懸吊放松。

9）調(diào)節(jié)模板標(biāo)高與位置，綁扎鋼筋。調(diào)節(jié)底籃、模板的標(biāo)高與位置至設(shè)計(jì)位置，按照底板→腹板→頂板的順序安裝綁扎鋼筋。

4 合攏段施工

4.1 邊跨合攏段施工

項(xiàng)目主橋邊跨合攏段為邊跨13梁段，長度 2 m，邊跨合攏段吊架以掛籃直接前移作為合攏段吊架。具體步驟如下所述。

1）吊架及模板安裝。懸澆塊段施工結(jié)束后，保留掛籃和模板，拆除上下走行道板、內(nèi)滑梁和內(nèi)頂模架待懸臂端12梁段強(qiáng)度達(dá)到 90 % 且養(yǎng)護(hù)齡期不小于 7 d，張拉12 梁段縱向預(yù)應(yīng)力束，張拉壓漿完成后，將掛籃前移，使前端吊桿緊貼邊跨現(xiàn)澆段的混凝土端部界面。將現(xiàn)澆段上所有的觀測點(diǎn)高程精確測量一遍。

2）設(shè)置平衡塊。于邊跨12 梁段節(jié)點(diǎn)處設(shè)置平衡重（采用壓重水箱），加載重量為合攏段重量，值為 950 kN（見圖 6）。

圖6 邊跨合攏段兩端平衡重的設(shè)置

3）鋼筋、應(yīng)力管道及合攏段勁性骨架安裝，合攏鋼筋的綁扎及預(yù)應(yīng)力管道安裝與懸臂段施工大同小異，在此不做重復(fù)描述。合攏段勁性骨架為 32 a 槽鋼對拼，在12 梁段和現(xiàn)澆段頂板和底板上預(yù)埋尺寸為 600 mm×100 mm×20 mm 的鋼板，配合尺寸300 mm×200 mm×20 mm 鋼板焊接成骨架使用。

4）混凝土澆筑。澆筑合攏段混凝土?xí)r，邊跨懸臂端平衡重邊同步等效卸載。

5）待邊跨合攏段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100 % 以上，且齡期達(dá)到 14 天以后，先張拉合攏束至設(shè)計(jì)噸位，解除勁性骨架后，再張拉其余鋼束至設(shè)計(jì)值的 100 %，最后按照先張拉長束、后張拉短束的順序，按分級、對稱、均衡的原則張拉縱向腹板束、頂板束、底板束和豎、橫向預(yù)應(yīng)力筋。張拉完后立即對管道壓漿。混凝土澆筑與預(yù)應(yīng)力束的張拉壓漿施工，與邊跨現(xiàn)澆段施工基本相同，故在此不再重復(fù)描述。

4.2 中跨合攏段施工

項(xiàng)目主橋中跨合攏段為中跨13梁段，長度 2 m，具體步驟如下［8］。

1）吊架及模板安裝。中跨12梁段澆筑并張拉壓漿完畢后將掛籃前移 3 m，伸入懸澆段底部，此時中跨另一掛籃后退留出施工空間，并拆除掛籃模板，采用掛籃作為中跨合攏段吊架，中跨合攏段梁段重量遠(yuǎn)小于懸臂段重量，不需要另加裝吊架。掛籃前移同時帶動底模和外側(cè)模就位。

2）設(shè)置平衡塊。于中跨12梁段節(jié)點(diǎn)處設(shè)置平衡重（采用壓重水箱），加載重量為合攏段重量，值為 475 kN（見圖 7）。

圖7 中跨合攏段兩端平衡重的設(shè)置

3）中跨合攏段鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道及中跨合攏段勁性安裝。同邊跨合攏段施工，此處不再詳細(xì)重復(fù)說明。

4）中跨合攏段混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力筋張拉壓漿。澆筑合攏段混凝土?xí)r，中跨懸臂端平衡重同步等效卸載。待中跨合攏段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 100 % 以上，且齡期達(dá)到 14 d 以后，先張拉合攏束至設(shè)計(jì)噸位，解除勁性骨架后，再張拉其余鋼束至設(shè)計(jì)值的 100 %，最后按照先張拉長束、后張拉短束的順序，按分級、對稱、均衡的原則張拉縱向底板束和豎、橫向預(yù)應(yīng)力筋。張拉完后立即對管道壓漿。混凝土澆筑與預(yù)應(yīng)力束的張拉壓漿施工，與邊跨現(xiàn)澆段施工大同小異，故在此不再重復(fù)描述。

5 體系轉(zhuǎn)換

邊跨合攏段施工完成后，拆除邊跨現(xiàn)澆支架；跨中合攏段施工完成后，拆卸臨時性固結(jié)（臨時性墩），將成體系由雙懸臂狀態(tài)轉(zhuǎn)換為單懸臂狀態(tài)。臨時性墩拆除時，采用人工、氣割等方式拆除臨時性墩，切割支撐鋼管樁頂部，鑿除鋼管柱里的混凝土［9］，從而完成體系轉(zhuǎn)換。

6 掛籃拆除

待合攏段張拉壓漿完成強(qiáng)度符合要求后方可拆除掛籃。掛籃拆除按以下步驟進(jìn)行：拆掛籃外模、內(nèi)模及其承托部件；依照底模、底縱、底托梁的順序依次拆除底籃；拆除承重系統(tǒng)主桁架；拆除行走系統(tǒng)。邊跨掛籃在最后施工段位置原地拆除，中跨原位不具備拆除條件，因此后退至0 梁段后再拆除，掛籃后退方式與前進(jìn)類似。

掛籃拆除前，應(yīng)確認(rèn)無荷載作用在掛籃上，并做好安全圍擋。邊跨掛籃拆除時使用 25 t 吊車配合拆除，并把拆除構(gòu)件吊至橋下。中跨掛籃拆除利用卷揚(yáng)機(jī)將底籃、外側(cè)模下放至地面。內(nèi)模在箱室內(nèi)拆除后，人工搬運(yùn)至梁頂，吊裝到地面。在掛籃各構(gòu)件拆除時，應(yīng)使用吊車把拆除構(gòu)件固定住再進(jìn)行拆除，以防止部件失去穩(wěn)定造成安全事故。如出現(xiàn)卡滯等無法正常拆解等異常狀況時，分析其原因后采用措施解除異常后才可繼續(xù)施工，嚴(yán)禁強(qiáng)行拆除。

7 結(jié)語

本文依托實(shí)際橋梁工程施工過程，對大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋懸臂掛籃施工技術(shù)進(jìn)行了研究。依托工程主橋跨度大，體系復(fù)雜，施工影響因素較多，主梁采用掛籃對稱懸臂澆筑，施工過程中歷經(jīng)了高溫、雨雪等不良天氣與新冠疫情，經(jīng)過科學(xué)組織，精益施工，使工程建設(shè)優(yōu)質(zhì)安全，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，顯著提高了施工效率，節(jié)省施工周期，降低施工成本，可為類似橋梁的懸臂施工提供參考與借鑒。Q