大橋工程掛籃施工技術及質量控制
2017-07-31
一、工程概況
某大橋工程，主橋為3跨預應力混凝土連續(xù)剛構橋，跨徑組合為：
65m+100m+65m，對稱布置分離式上、下行兩座橋，采用后張法施工。
二、懸澆箱梁施工方法、懸臂施工工藝流程
大橋立面圖（見圖1）
1、懸澆箱梁施工方法
懸澆箱梁采用掛籃懸臂對稱施工，掛籃懸臂施工是在墩頂段的0 號塊、1號塊采用墩旁托架施工，然后在1號塊兩側拼裝移動式掛籃，并固定好，接著在掛籃懸吊著的模板上布置普通鋼筋與預應力管道，澆注混凝土，當混凝土強度達到設計規(guī)定的強度后布置預應力鋼筋并施加預應力，預應力達到設計值時方可進行預應力管道壓漿，再將掛籃移至下一節(jié)段，這樣不斷重復同一作業(yè)，直至合龍。
2、懸澆箱梁施工工藝流程
懸澆為一次澆筑，先澆底板、后澆腹板和頂板，其施工工藝流程見圖2所示。
圖2：懸澆箱梁施工工藝流程
三、掛籃設計、制作及安裝
本工程采用無壓重式掛籃。掛籃后部分與橋體錨固，解決傾覆問題。本掛籃由主桁系、底模系、外模內模系、前吊系、底錨系、走行系和施工平臺組成。
1、主桁系
主桁系位于橋面豎向預應力筋位置，是掛籃主要受力構件，在懸澆施工中主要承受底模系傳來的豎向拉力。主桁系由5個桿件鉸接構成，外形呈菱形或三角形。各桿件由型鋼和鋼板焊成，通過銷子鉸接在各節(jié)點塊上。兩片主桁通過前橫梁和主桁橫連構成整體。主桁片通過活動滑座坐在滑軌上，后端通過反扣裝置扣在滑軌后端，灌注時用豎向預應力筋和錨板把主平桿錨固在橋面上，以平衡前部底模的豎向拉力。
2、底模系
底模系位于懸澆箱梁底部，是掛籃主要受力構件，承受箱梁懸澆施工荷載。底模系由前后托梁及各縱梁、工作梁組成。底模系前吊帶懸掛在前橫梁上，后托梁由兩個底錨錨固在已成梁段上。后托梁兩端由兩根吊桿懸掛在已成梁段翼板上，另有兩根吊桿吊在外滑梁上，再有兩根吊桿吊在主桁懸出的平桿上承吊底模，以便走行。
3、外模系
外模系主要承受腹板混凝土產生的側壓力及翼板混凝土荷載。外側模由翼模板和方模板用螺栓相連接，可隨梁高變化適時拆除多余部分。外模系主要靠滑梁承吊。側模開有對拉筋孔，以連接兩片側模和內模，可抵抗腹板混凝土的側壓力，又保證側模與已成梁段的密合。
內模系主要承受頂板混凝土荷載，通過兩根內滑梁懸吊在前橫梁和已成梁段上。內模分兩塊，可隨腹板厚度變化進行調節(jié)。
4、前吊系
前吊系為16Mn鋼制板帶，承受底模前部拉力。吊帶分單吊帶和雙吊帶，用銷子連接。上部承吊在前橫梁上，下部鉸接在前托梁上，隨梁高變化用千斤頂提升底模，變換孔距，以調整底模高度。高距調整主要靠吊帶上的銷孔，微調可用千斤頂調節(jié)。
5、底錨系
底錨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。底錨桿通過預留孔把后托梁錨固在已成梁段上。中錨采用￠32精軋螺紋鋼錨固，其主要作用是保險和密封底模和已成梁段。
6、走行系
走行系橋面部分主要由滑軌、活動滑座、反扣裝置、懸吊平斜桿和千斤頂頂座構成。走行時活動滑座坐在滑軌上，后部由反扣輪掛在滑軌上。在滑軌上固定千斤頂頂座，通過千斤頂頂推活動滑座使整個掛籃順滑軌前行。
走行系橋面以下部分為4根滑梁和滑梁后吊輪。后吊輪懸掛在已成梁段和滑梁上。掛籃走行時內模、外模、底模和主桁同步前行，滑梁通過后吊輪向前滑動。
7、施工平臺
施工平臺分前施工平臺、底施工平臺和側模工作平臺。前施工平臺主要方便施工人員張拉、調整底模高度用。底施工平臺主要用于底錨的拆裝及箱梁底面的混凝土表面處理。側模工作平臺主要用于處理側面混凝土和滑梁吊輪的拆卸。
四、節(jié)段澆筑
本大橋連續(xù)梁澆筑全采用掛籃對稱澆筑，施工流程為：搭設支架澆筑0號塊、1號塊→加工并安裝掛籃→懸臂澆筑2號～13號塊→搭設支架澆筑邊跨現(xiàn)澆塊（15號塊）→澆筑邊跨合龍段（14號塊）→拆除鎖定裝置進行體系轉換→澆筑中跨合龍段（14號塊）。
1、0號、1號塊施工
根據經驗，懸臂施工的重心是平衡灌注，但由于施工的復雜性導致實際施工往往會超出理論的重力，以致兩懸臂產生不平衡重力，為了防止T構傾覆，大橋主墩采用順橋向布置雙柱固結減少不平衡重力，副墩采用在墩頂順橋向兩側布置臨時固結支座減少不平衡重力。
在上部結構懸臂施工當中，副墩支座是承受部分荷載的，為了保證在全橋合龍前支座不受偏心荷載，在主墩頂部設置臨時支座固結，并將永久支座鎖定，這樣能保證支座平衡均勻受力，且不平衡重力由臨時固結支座承受。次中跨合龍后，再解除永久支座的鎖定，完成體系轉換。
由于以后的懸臂梁采用掛籃施工，因此，0號、1號塊施工時應注意掛籃的后錨方式，注意預留孔洞、預埋件等的施工。
2、連續(xù)梁懸臂澆筑（2號塊至13號塊）
掛籃在拼裝好后先進行預壓，并選擇所有節(jié)段中最重的節(jié)段（即4號塊）作為預壓荷載，其質量為112.5t，測得其彈性變形和非彈性變形數值。以后每澆注一個節(jié)段，不再進行預壓，就以此數據為依據，結合設計單位提供的數據進行模板標高的微量調整。
3、合龍段澆筑
本大橋共有6個合龍塊，4個邊跨合龍塊、2個中跨合龍塊。
?。?）、合龍鎖定
合龍前將懸臂端與邊跨現(xiàn)澆段臨時連接，盡可能保持相對固定，以防止合龍段混凝土在澆注及早期硬化過程中發(fā)生明顯的體積改變。合龍前除T構懸臂端按平衡要求設置平衡重外，如施工控制有要求時，還將對合龍段處采取調整措施。鎖定時間按合龍段鎖定設計執(zhí)行。 臨時“鎖定”是合龍的關鍵，合龍“鎖定”遵循“又拉又撐”的原則，即“鎖定”包括焊接勁性骨架和張拉部分預應力束。支撐勁性鋼骨架采用“預埋錨固桿+鋼接桿+預埋錨固桿”3段式結構，其斷面面積及位置按設計圖確定。合龍時，在預埋錨固桿之間設置鋼連桿，并由連接鋼板將連接桿與預埋接桿焊接成整體，同時注意焊縫應設在不同截面處。
?。?）、澆注合龍段混凝土
合龍段混凝土選擇在一天中氣溫較低時進行澆注，可保證合龍段新澆的混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中，在受壓的狀態(tài)下達到終凝，以防混凝土開裂?；炷翝沧r的其他事項與箱梁懸臂澆注梁段施工相同。
?。?）、預應力施工
合龍段永久鋼束張拉前，采取覆蓋箱梁懸臂并灑水降溫的方法，以減小箱梁懸臂的日照溫差。底板預應力束管道安裝時要采取措施保證管道暢通，待合龍段混凝土達到設計規(guī)定強度和相應齡期后，底板預應力束按照設計要求的張拉噸位及順序，對稱張拉。豎向及頂板縱向預應力施工同箱梁懸臂澆注梁段施工。
（4）、預應力張拉
對于用掛籃施工的節(jié)段箱梁，預應力施工的質量對工程結構的安全性和可靠性顯得尤為重要。本工程主體結構預應力連續(xù)箱梁采用三向預應力體系。由于橫向預應力筋僅布置于0號塊，0號塊施工完畢就張拉橫向預應力筋，縱、豎向預應力鋼束的張拉順序為張拉n節(jié)段縱向預應力鋼束→張拉（n-1）節(jié)段豎向預應力鋼束。
1）、縱向預應力張拉作業(yè)
按照兩端同時對稱張拉并錨固的方法進行，以“左右對稱、兩端同時”為原則。鋼絞線束張拉采用張拉力與伸長值雙控法。
2）、豎向預應力張拉
豎向預應力采用二次張拉工藝，第一次張拉后，間隔3d進行第二次張拉，第二次張拉為檢查張拉，張拉噸位與第一次相同。兩側張拉分不同的班組分別進行，并對張拉后的精軋螺紋鋼筋用不同顏色的油漆作標記。
3）、橫向預應力張拉
預應力鋼筋張拉采用張拉力與伸長值雙控法，以控制張拉力為主，控制伸長值為輔。
五、掛籃施工質量控制措施
掛籃的穩(wěn)定性對于連續(xù)梁澆筑施工十分重要。本工程抓住了以下施工關鍵技術，確保了工程質量。
1、檢查掛籃上千斤頂等設備的狀況，如完好無損時，放松吊帶，先松后吊帶，再松前吊帶。前后吊帶放松時注意均衡同步。
2、掛籃后錨固解除時，兩根主桁架后錨注意同步均衡進行。
3、掛籃移動時，注意同步前進，每前進50cm作一次觀測，防止掛籃有轉角，引起誤差，同時也防止掛籃受扭變形。
4、掛籃移動就位后收緊吊帶，吊帶收緊時，先觀察橫梁上4根吊帶是否均衡同步收緊。掛籃前橫梁吊帶的收緊工作和測量工作同步進行。
5、混凝土澆筑前，復測標高?；炷翝仓螅鳂烁哂^測，每澆筑一次箱梁塊件，應作4次標高觀測。注意混凝土應從懸端向根端進行澆筑，以避免箱梁根部新老混凝土之間產生裂縫。箱梁混凝土強度達到設計強度的90%后，進行預應力的張拉工作。
六、施工體會
現(xiàn)在大橋主橋已修完，工程實踐表明，掛藍設計合理，滿足工程的要求，以下為本人的幾點工程經驗體會：
1、掛籃行走要慢行同步，防止發(fā)生掛籃扭轉。
2、要嚴格控制掛籃變形的觀測，大橋懸澆段掛籃彈性變形量均控制在設計范圍。線形順直、混凝土外美內實，無錯臺、麻面現(xiàn)象。很好的保證了工程質量。
3、掛籃的底籃要有足夠的剛度。防止發(fā)生大的變形而影響質量。
4、掛籃定位要反復調整吊帶，確保定位準確，防止發(fā)生扭轉。
5、混凝土初凝時間控制在8h以上，以防混凝土澆注過程中開裂。模板與老混凝土的接縫處應用拉桿拉緊，以防新老混凝土產生錯臺。
6、預留孔應做到不漏埋，不歪不斜。吊點受力均勻。
7、加強安全教育及管理，注意施工安全。
參考文獻：
[1]王武勤，大跨度橋梁施工技術，人民交通出版社 ，2007
[2]李世華，羅桂連，橋梁工程，中國建筑工業(yè)出版社，2007
