大桥工程挂篮施工技术及质量控制
2017-07-31
一、工程概况
某大桥工程，主桥为3跨预应力混凝土连续刚构桥，跨径组合为：
65m+100m+65m，对称布置分离式上、下行两座桥，采用后张法施工。
二、悬浇箱梁施工方法、悬臂施工工艺流程
大桥立面图（见图1）
1、悬浇箱梁施工方法
悬浇箱梁采用挂篮悬臂对称施工，挂篮悬臂施工是在墩顶段的0 号块、1号块采用墩旁托架施工，然后在1号块两侧拼装移动式挂篮，并固定好，接着在挂篮悬吊着的模板上布置普通钢筋与预应力管道，浇注混凝土，当混凝土强度达到设计规定的强度后布置预应力钢筋并施加预应力，预应力达到设计值时方可进行预应力管道压浆，再将挂篮移至下一节段，这样不断重复同一作业，直至合龙。
2、悬浇箱梁施工工艺流程
悬浇为一次浇筑，先浇底板、后浇腹板和顶板，其施工工艺流程见图2所示。
图2：悬浇箱梁施工工艺流程
三、挂篮设计、制作及安装
本工程采用无压重式挂篮。挂篮后部分与桥体锚固，解决倾覆问题。本挂篮由主桁系、底模系、外模内模系、前吊系、底锚系、走行系和施工平台组成。
1、主桁系
主桁系位于桥面竖向预应力筋位置，是挂篮主要受力构件，在悬浇施工中主要承受底模系传来的竖向拉力。主桁系由5个杆件铰接构成，外形呈菱形或三角形。各杆件由型钢和钢板焊成，通过销子铰接在各节点块上。两片主桁通过前横梁和主桁横连构成整体。主桁片通过活动滑座坐在滑轨上，后端通过反扣装置扣在滑轨后端，灌注时用竖向预应力筋和锚板把主平杆锚固在桥面上，以平衡前部底模的竖向拉力。
2、底模系
底模系位于悬浇箱梁底部，是挂篮主要受力构件，承受箱梁悬浇施工荷载。底模系由前后托梁及各纵梁、工作梁组成。底模系前吊带悬挂在前横梁上，后托梁由两个底锚锚固在已成梁段上。后托梁两端由两根吊杆悬挂在已成梁段翼板上，另有两根吊杆吊在外滑梁上，再有两根吊杆吊在主桁悬出的平杆上承吊底模，以便走行。
3、外模系
外模系主要承受腹板混凝土产生的侧压力及翼板混凝土荷载。外侧模由翼模板和方模板用螺栓相连接，可随梁高变化适时拆除多余部分。外模系主要靠滑梁承吊。侧模开有对拉筋孔，以连接两片侧模和内模，可抵抗腹板混凝土的侧压力，又保证侧模与已成梁段的密合。
内模系主要承受顶板混凝土荷载，通过两根内滑梁悬吊在前横梁和已成梁段上。内模分两块，可随腹板厚度变化进行调节。
4、前吊系
前吊系为16Mn钢制板带，承受底模前部拉力。吊带分单吊带和双吊带，用销子连接。上部承吊在前横梁上，下部铰接在前托梁上，随梁高变化用千斤顶提升底模，变换孔距，以调整底模高度。高距调整主要靠吊带上的销孔，微调可用千斤顶调节。
5、底锚系
底锚系位于底模后托梁和已成梁段底板上，主要承受底模系后部拉力。底锚杆通过预留孔把后托梁锚固在已成梁段上。中锚采用￠32精轧螺纹钢锚固，其主要作用是保险和密封底模和已成梁段。
6、走行系
走行系桥面部分主要由滑轨、活动滑座、反扣装置、悬吊平斜杆和千斤顶顶座构成。走行时活动滑座坐在滑轨上，后部由反扣轮挂在滑轨上。在滑轨上固定千斤顶顶座，通过千斤顶顶推活动滑座使整个挂篮顺滑轨前行。
走行系桥面以下部分为4根滑梁和滑梁后吊轮。后吊轮悬挂在已成梁段和滑梁上。挂篮走行时内模、外模、底模和主桁同步前行，滑梁通过后吊轮向前滑动。
7、施工平台
施工平台分前施工平台、底施工平台和侧模工作平台。前施工平台主要方便施工人员张拉、调整底模高度用。底施工平台主要用于底锚的拆装及箱梁底面的混凝土表面处理。侧模工作平台主要用于处理侧面混凝土和滑梁吊轮的拆卸。
四、节段浇筑
本大桥连续梁浇筑全采用挂篮对称浇筑，施工流程为：搭设支架浇筑0号块、1号块→加工并安装挂篮→悬臂浇筑2号～13号块→搭设支架浇筑边跨现浇块（15号块）→浇筑边跨合龙段（14号块）→拆除锁定装置进行体系转换→浇筑中跨合龙段（14号块）。
1、0号、1号块施工
根据经验，悬臂施工的重心是平衡灌注，但由于施工的复杂性导致实际施工往往会超出理论的重力，以致两悬臂产生不平衡重力，为了防止T构倾覆，大桥主墩采用顺桥向布置双柱固结减少不平衡重力，副墩采用在墩顶顺桥向两侧布置临时固结支座减少不平衡重力。
在上部结构悬臂施工当中，副墩支座是承受部分荷载的，为了保证在全桥合龙前支座不受偏心荷载，在主墩顶部设置临时支座固结，并将永久支座锁定，这样能保证支座平衡均匀受力，且不平衡重力由临时固结支座承受。次中跨合龙后，再解除永久支座的锁定，完成体系转换。
由于以后的悬臂梁采用挂篮施工，因此，0号、1号块施工时应注意挂篮的后锚方式，注意预留孔洞、预埋件等的施工。
2、连续梁悬臂浇筑（2号块至13号块）
挂篮在拼装好后先进行预压，并选择所有节段中最重的节段（即4号块）作为预压荷载，其质量为112.5t，测得其弹性变形和非弹性变形数值。以后每浇注一个节段，不再进行预压，就以此数据为依据，结合设计单位提供的数据进行模板标高的微量调整。
3、合龙段浇筑
本大桥共有6个合龙块，4个边跨合龙块、2个中跨合龙块。
（1）、合龙锁定
合龙前将悬臂端与边跨现浇段临时连接，尽可能保持相对固定，以防止合龙段混凝土在浇注及早期硬化过程中发生明显的体积改变。合龙前除T构悬臂端按平衡要求设置平衡重外，如施工控制有要求时，还将对合龙段处采取调整措施。锁定时间按合龙段锁定设计执行。 临时“锁定”是合龙的关键，合龙“锁定”遵循“又拉又撑”的原则，即“锁定”包括焊接劲性骨架和张拉部分预应力束。支撑劲性钢骨架采用“预埋锚固杆+钢接杆+预埋锚固杆”3段式结构，其断面面积及位置按设计图确定。合龙时，在预埋锚固杆之间设置钢连杆，并由连接钢板将连接杆与预埋接杆焊接成整体，同时注意焊缝应设在不同截面处。
（2）、浇注合龙段混凝土
合龙段混凝土选择在一天中气温较低时进行浇注，可保证合龙段新浇的混凝土处于气温上升的环境中，在受压的状态下达到终凝，以防混凝土开裂。混凝土浇注时的其他事项与箱梁悬臂浇注梁段施工相同。
（3）、预应力施工
合龙段永久钢束张拉前，采取覆盖箱梁悬臂并洒水降温的方法，以减小箱梁悬臂的日照温差。底板预应力束管道安装时要采取措施保证管道畅通，待合龙段混凝土达到设计规定强度和相应龄期后，底板预应力束按照设计要求的张拉吨位及顺序，对称张拉。竖向及顶板纵向预应力施工同箱梁悬臂浇注梁段施工。
（4）、预应力张拉
对于用挂篮施工的节段箱梁，预应力施工的质量对工程结构的安全性和可靠性显得尤为重要。本工程主体结构预应力连续箱梁采用三向预应力体系。由于横向预应力筋仅布置于0号块，0号块施工完毕就张拉横向预应力筋，纵、竖向预应力钢束的张拉顺序为张拉n节段纵向预应力钢束→张拉（n-1）节段竖向预应力钢束。
1）、纵向预应力张拉作业
按照两端同时对称张拉并锚固的方法进行，以“左右对称、两端同时”为原则。钢绞线束张拉采用张拉力与伸长值双控法。
2）、竖向预应力张拉
竖向预应力采用二次张拉工艺，第一次张拉后，间隔3d进行第二次张拉，第二次张拉为检查张拉，张拉吨位与第一次相同。两侧张拉分不同的班组分别进行，并对张拉后的精轧螺纹钢筋用不同颜色的油漆作标记。
3）、横向预应力张拉
预应力钢筋张拉采用张拉力与伸长值双控法，以控制张拉力为主，控制伸长值为辅。
五、挂篮施工质量控制措施
挂篮的稳定性对于连续梁浇筑施工十分重要。本工程抓住了以下施工关键技术，确保了工程质量。
1、检查挂篮上千斤顶等设备的状况，如完好无损时，放松吊带，先松后吊带，再松前吊带。前后吊带放松时注意均衡同步。
2、挂篮后锚固解除时，两根主桁架后锚注意同步均衡进行。
3、挂篮移动时，注意同步前进，每前进50cm作一次观测，防止挂篮有转角，引起误差，同时也防止挂篮受扭变形。
4、挂篮移动就位后收紧吊带，吊带收紧时，先观察横梁上4根吊带是否均衡同步收紧。挂篮前横梁吊带的收紧工作和测量工作同步进行。
5、混凝土浇筑前，复测标高。混凝土浇筑后，作标高观测，每浇筑一次箱梁块件，应作4次标高观测。注意混凝土应从悬端向根端进行浇筑，以避免箱梁根部新老混凝土之间产生裂缝。箱梁混凝土强度达到设计强度的90%后，进行预应力的张拉工作。
六、施工体会
现在大桥主桥已修完，工程实践表明，挂蓝设计合理，满足工程的要求，以下为本人的几点工程经验体会：
1、挂篮行走要慢行同步，防止发生挂篮扭转。
2、要严格控制挂篮变形的观测，大桥悬浇段挂篮弹性变形量均控制在设计范围。线形顺直、混凝土外美内实，无错台、麻面现象。很好的保证了工程质量。
3、挂篮的底篮要有足够的刚度。防止发生大的变形而影响质量。
4、挂篮定位要反复调整吊带，确保定位准确，防止发生扭转。
5、混凝土初凝时间控制在8h以上，以防混凝土浇注过程中开裂。模板与老混凝土的接缝处应用拉杆拉紧，以防新老混凝土产生错台。
6、预留孔应做到不漏埋，不歪不斜。吊点受力均匀。
7、加强安全教育及管理，注意施工安全。
参考文献：
[1]王武勤，大跨度桥梁施工技术，人民交通出版社 ，2007
[2]李世华，罗桂连，桥梁工程，中国建筑工业出版社，2007
