劉旸暉

（核工業(yè)長(zhǎng)沙中南建設(shè)集團(tuán)有限公司，長(zhǎng)沙 410007）

1 引言

掛籃技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用非常普遍，其有著多方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，例如，無(wú)須使用大型機(jī)械設(shè)備、操作靈活便捷、適應(yīng)能力較強(qiáng)、對(duì)外部環(huán)境的影響較小、建設(shè)質(zhì)量更有保障等，因此，橋梁掛籃施工技術(shù)具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

2 掛籃施工的基本原理

掛籃是一個(gè)承重構(gòu)架，沿著軌道靈活地滑動(dòng)。掛籃施工無(wú)須搭設(shè)支架，無(wú)須采用大型吊機(jī)設(shè)備，操作更加靈活。掛籃施工將掛籃錨固在已施工的梁段上，以方便每一節(jié)段的空中作業(yè)，包括灌注混凝土、預(yù)應(yīng)力張拉、鋼筋及模板搭設(shè)等操作。其實(shí)際操作是每當(dāng)完成上一節(jié)段作業(yè)后，將掛籃前移并固定，再開(kāi)展下一節(jié)段的作業(yè)，每一節(jié)段之間連續(xù)循環(huán)，周而復(fù)始，直到施工完成（又可稱為懸臂澆筑施工）。相比于傳統(tǒng)的施工技術(shù)，掛籃施工可以在施工過(guò)程中自由移動(dòng)，不需要借助繁重的大型設(shè)備，不僅能加快施工進(jìn)度，提高施工效率，更能節(jié)約機(jī)械設(shè)備成本，降低橋梁工程整體造價(jià)[1]。

在橋梁掛籃施工中，應(yīng)遵守以下4項(xiàng)基本原則：

1）注意掛籃的穩(wěn)定性與強(qiáng)度，在符合施工要求的基礎(chǔ)上應(yīng)盡可能地減輕掛籃的荷載重量。其中，以減輕主導(dǎo)梁和前橫梁的重量為主，以方便掛籃安裝，增強(qiáng)橋梁施工的安全性。

2）優(yōu)先采用平衡式。充分利用箱梁垂直方向的預(yù)應(yīng)力，為掛籃施工創(chuàng)造便利條件，提高吊籃的穩(wěn)定性。

3）在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，需注意混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，優(yōu)先選用高強(qiáng)、優(yōu)質(zhì)的混凝土。

4）在施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整施工作業(yè)平臺(tái)的面積，為施工人員自由移動(dòng)提供保障。

3 掛籃的組成結(jié)構(gòu)

掛籃的組成結(jié)構(gòu)主要可分為以下部分。

3.1 主桁架系統(tǒng)

主桁架主要包括前橫梁和主桁橫梁兩部分，通常位于橋梁預(yù)應(yīng)力豎向筋的位置，其作用是承受掛籃底部模板帶來(lái)的垂直方向的拉力，是整個(gè)掛籃結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件。

3.2 懸吊系統(tǒng)

懸吊系統(tǒng)具體包括螺旋千斤頂、支撐梁、吊桿、精軋螺紋鋼等。吊桿的材質(zhì)通常采用螺紋粗鋼筋，強(qiáng)度等級(jí)高，穩(wěn)定性更強(qiáng)。吊桿的上部固定在上橫梁位置，底部連接下橫梁。梁底部的吊桿通過(guò)千斤頂、支撐梁固定在梁體底板上，在掛籃移動(dòng)時(shí)可以自由予以拆除。整個(gè)懸吊系統(tǒng)的主要作用是懸掛模板，將模板調(diào)整到適宜的高度，為施工提供保障[2]。

3.3 行走與反壓系統(tǒng)

行走與反壓系統(tǒng)的構(gòu)件有鋼枕、滑道與上滑板、反壓裝置等，行走的動(dòng)力裝置主要有液壓以及機(jī)械。鋼枕由槽鋼與鋼板焊接制成，滑道由2根槽鋼組合并焊接在一起，滑道通過(guò)豎直方向的預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固在橋面之上，動(dòng)力裝置可以產(chǎn)生促使掛籃滑行的牽引力，滿足施工需要。掛籃在移動(dòng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的傾翻力矩，行走與反壓系統(tǒng)的設(shè)置可以很好地平衡掛籃移動(dòng)而產(chǎn)生的傾覆力矩。

3.4 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)主要包括內(nèi)模與外模，內(nèi)?？稍敿?xì)分成頂模與內(nèi)側(cè)模，模架由型鋼組合焊接而成。在作業(yè)過(guò)程中，內(nèi)模借助滑梁支撐在內(nèi)吊梁上，如需脫模，可將內(nèi)吊梁松開(kāi)，滑梁處于內(nèi)吊梁之上，通過(guò)滑行不斷前移。外模可詳細(xì)分成側(cè)模板與底模，底模處于梁體的底部位置，承受著梁體傳遞的重力荷載。

4 橋梁掛籃施工中常見(jiàn)問(wèn)題分析

4.1 泵送混凝土出現(xiàn)裂縫、離析情況

在掛籃施工過(guò)程中，泵送混凝土是至關(guān)重要的施工環(huán)節(jié)。在實(shí)際施工中，泵送混凝土經(jīng)常出現(xiàn)骨料分離、裂縫等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量。產(chǎn)生的裂縫大多屬于塑性收縮裂縫以及沉降裂縫?；炷凉橇显诔两档倪^(guò)程中會(huì)受到鋼筋、模板等產(chǎn)生的阻礙，特別是在澆筑時(shí)間達(dá)到0.5~3 h時(shí)，混凝土正處于塑形階段，出現(xiàn)裂縫的概率較大。除此之外，在模板施工過(guò)程中，由于捆綁操作不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е履０宄霈F(xiàn)異位、沉陷，也會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生[3]。

4.2 掛籃施工安全性存在缺陷

橋梁掛籃施工最大的安全隱患是傾覆倒塌，掛籃主桁架裝置采用單根精軋螺紋鋼、單個(gè)螺帽固定，若無(wú)防護(hù)保險(xiǎn)措施可能會(huì)造成掛籃失去平衡出現(xiàn)傾覆倒塌情況。掛籃施工預(yù)壓試驗(yàn)是保證施工質(zhì)量的重要步驟，試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)掛籃的承載能力，但是，在部分橋梁掛籃施工過(guò)程中，往往忽視了預(yù)壓試驗(yàn)這一環(huán)節(jié)，再加上掛籃的主要制作構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)一定程度的非彈性變形情況，導(dǎo)致掛籃的承載能力無(wú)法滿足載重要求，進(jìn)一步增大了后續(xù)施工產(chǎn)生安全問(wèn)題的概率。因此，掛籃施工過(guò)程對(duì)施工細(xì)節(jié)管控到位，按照施工操作規(guī)范嚴(yán)格控制施工參數(shù)，是確保橋梁掛籃施工安全的重要措施。

4.3 掛籃合龍段施工與體系轉(zhuǎn)換存在問(wèn)題

合龍段施工是橋梁掛籃施工的最后一個(gè)階段，是保證成橋質(zhì)量的重要因素。在合龍段的施工中，兩側(cè)線性的控制具有一定的技術(shù)難度，需要準(zhǔn)確安裝合龍段吊架，準(zhǔn)確壓重，合理控制全橋的受力狀態(tài)。然而，由于晝夜溫度差異的影響，特別是在一些晝夜溫差較大的地區(qū)，混凝土從澆筑到張拉預(yù)應(yīng)力筋，容易受到溫差的影響，發(fā)生頂板開(kāi)裂、收縮、水化熱等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形。因此，需要嚴(yán)格把控合龍段施工，順利完成體系轉(zhuǎn)變，以保證橋梁線形的平順度與整體結(jié)構(gòu)的合理性[4]。

5 橋梁掛籃施工常見(jiàn)問(wèn)題的預(yù)防措施分析

5.1 針對(duì)泵送混凝土問(wèn)題的預(yù)防對(duì)策

掛籃施工中采用的混凝土密度具有一些差異，雖然在攪拌與融合之后可以達(dá)到均勻狀態(tài)，但是如果泵送過(guò)程受到不良影響，極有可能造成骨料分離。針對(duì)泵送混凝土離析問(wèn)題，主要可以采取以下措施進(jìn)行預(yù)防：

1）對(duì)泵送進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保泵送運(yùn)行設(shè)備能夠正常運(yùn)行，然后進(jìn)行清水泵送，讓管道處于濕潤(rùn)狀態(tài)，再用適量的水泥漿濕潤(rùn)管道，完成后將水泥漿及時(shí)排出泵送管道，避免水泥漿進(jìn)入結(jié)構(gòu)物內(nèi)部。

2）泵送過(guò)程不允許間斷，要保持連續(xù)的泵送狀態(tài)。在掛籃混凝土澆筑施工中，要按照順序規(guī)范進(jìn)行作業(yè)：（1）進(jìn)行底板澆筑；（2）腹板澆筑；（3）頂板澆筑。由于混凝土骨料分離需要一定時(shí)間，當(dāng)泵送過(guò)程連續(xù)不間斷時(shí)，骨料還來(lái)不及分離就已經(jīng)運(yùn)輸完成，可有效預(yù)防離析。但是，如果泵送過(guò)程受到外部影響出現(xiàn)間斷時(shí)，處于靜置狀態(tài)的混凝土骨料有可能出現(xiàn)離析的情況。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)連續(xù)鋼構(gòu)橋泵送高度超過(guò)180 m，泵送時(shí)間大于15 min時(shí)，出現(xiàn)混凝土骨料堵塞的概率較大。為了預(yù)防這一問(wèn)題，可以采用間接性開(kāi)泵的方式，每次開(kāi)泵的時(shí)間間隔控制在5~6 min。當(dāng)停泵時(shí)間超過(guò)1 h時(shí)，施工人員要將泵送管道中的混凝土清除干凈，可以采用清水沖洗，避免管道內(nèi)存在殘?jiān)鼜亩霈F(xiàn)堵塞情況。

3）合理對(duì)混凝土進(jìn)行降溫與保溫，降溫可采取通水排熱、埋設(shè)散熱孔的方式。在混凝土澆筑成型后，可采用濕麻袋、覆蓋膜鋪在混凝土表面，以預(yù)防混凝土出現(xiàn)水化熱。

4）為預(yù)防裂縫問(wèn)題，要減小混凝土的出機(jī)坍落度，降低砂率，控制骨料的含泥量。嚴(yán)格控制混凝土的攪拌速度，當(dāng)攪拌物體積為30~50 L時(shí)，攪拌時(shí)間應(yīng)控制在5~8 min，當(dāng)攪拌物體積小于30 L時(shí)，攪拌時(shí)間約為4 min。當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部出現(xiàn)氣孔或氣泡時(shí)，需進(jìn)行二次振搗，以保證混凝土的密實(shí)度。

5.2 針對(duì)掛籃施工傾覆倒塌安全性問(wèn)題

1）為預(yù)防掛籃施工出現(xiàn)傾覆倒塌問(wèn)題，首先要注重錨固的安全性。錨固采用豎向精軋螺紋粗鋼筋，抗拉力達(dá)到500 kN，并加設(shè)保險(xiǎn)鋼絲繩，施工過(guò)程中用防電焊材料將鋼筋包裹起來(lái)，避免電焊操作過(guò)程中濺射火花而導(dǎo)致精軋螺紋粗鋼筋質(zhì)量受損。

2）控制掛籃的自重，施工前對(duì)掛籃的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)審查。通常情況下，掛籃的重量與梁段混凝土的重量比約為0.3~0.5。在保證掛籃剛度與強(qiáng)度符合施工要求的基礎(chǔ)上，掛籃的抗傾覆系數(shù)要大于2，掛籃的抗傾覆系數(shù)計(jì)算公式為：

式中，M抗為傾翻線內(nèi)側(cè)的穩(wěn)定力矩；M傾為傾翻線外側(cè)的傾覆力矩；K為掛籃的抗傾覆系數(shù)；G為配置的配重質(zhì)量；s為配重中心到支點(diǎn)間的距離；F為懸吊平臺(tái)、提升機(jī)、鋼絲繩、電氣系統(tǒng)、額定載重的總和；v為承重鋼絲繩中心與支點(diǎn)之間的距離。通過(guò)公式，可以計(jì)算出掛籃的抗傾覆系數(shù)，從而驗(yàn)算掛籃結(jié)構(gòu)的抗傾覆性能是否符合要求。

3）要注意橋梁的內(nèi)力控制，防止掛籃出現(xiàn)變形，變形量最大不能超過(guò)2 cm。對(duì)于跨徑較大的橋梁工程，合理控制梁的撓度，開(kāi)展撓度控制實(shí)驗(yàn)，通過(guò)建模仿真、受力分析等手段，將梁的撓度誤差控制在最小范圍內(nèi)。一般情況下，假設(shè)橋梁的跨度為Y，撓度為n，當(dāng)跨度Y＜7 m時(shí)，n=Y/400；當(dāng)Y＞7 m且＜9 m時(shí)，n=Y/500；當(dāng)Y＞9 m時(shí)，n=Y/600。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，撓度的控制應(yīng)當(dāng)與橋梁的線形規(guī)劃情況以及預(yù)應(yīng)力張拉情況相結(jié)合，然后進(jìn)行調(diào)整，減小撓度誤差，提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4）科學(xué)進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)。預(yù)壓試驗(yàn)可以檢驗(yàn)掛籃的質(zhì)量，避免掛籃因?yàn)榉菑椥詥?wèn)題影響施工安全。試驗(yàn)過(guò)程中掛籃的載重量是標(biāo)準(zhǔn)載重量的一倍。預(yù)壓前，緊固后錨系統(tǒng)受力拉桿，讓拉桿保持受力均勻的狀態(tài)。然后以100 kN為一個(gè)等級(jí)，使兩個(gè)掛籃處于對(duì)稱狀態(tài)同步進(jìn)行，每個(gè)掛籃每次加載的重力相同，每邊共計(jì)加載重力1 MN，在加載過(guò)程中，應(yīng)認(rèn)真觀察導(dǎo)梁的標(biāo)高以及掛籃系統(tǒng)的變化情況，同時(shí)記錄在案，明確掛籃承受的最大壓力值，為立模設(shè)定標(biāo)高提供依據(jù)。

5.3 針對(duì)合龍段施工與體系轉(zhuǎn)換問(wèn)題

合龍段施工至關(guān)重要，在合龍前首先要將兩懸臂端暫時(shí)連接，保持相對(duì)固定，合龍施工應(yīng)當(dāng)選擇一天中氣溫變化比較平穩(wěn)、氣溫較低的時(shí)間段進(jìn)行，為了預(yù)防合龍段混凝土在早期由于梁體混凝土的熱脹冷縮反應(yīng)而出現(xiàn)拉裂。按照先合龍邊跨，再合龍中跨的順序進(jìn)行施工，采用落地支架施工，合龍口鎖定要快、準(zhǔn)，先將外剛性支撐一端與梁端預(yù)埋件進(jìn)行焊接，然后快速地將外剛性支撐的另外一端與梁連接起來(lái)，臨時(shí)預(yù)應(yīng)力隨之快速?gòu)埨?。在操作過(guò)程中，要對(duì)節(jié)段的標(biāo)高與軸線進(jìn)行聯(lián)測(cè)，合龍時(shí)軸線的偏差不能超過(guò)10 mm，兩端的高差不能超過(guò)20 mm。密切觀察梁體長(zhǎng)度變化，連續(xù)觀察的時(shí)間不能少于2 d，觀察間隔時(shí)間約為3 h。在邊跨合龍段預(yù)應(yīng)力束張拉操作完成之后，解除臨時(shí)固結(jié)，消除預(yù)應(yīng)力，然后勻速、對(duì)稱地進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，形成連續(xù)剛構(gòu)橋。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁掛籃施工技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍，為了充分發(fā)揮掛籃施工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，需要切實(shí)解決掛籃施工中出現(xiàn)的問(wèn)題與弊端，完善掛籃施工技術(shù)，提高施工質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)橋梁掛籃施工工程的進(jìn)一步提升。