后支點(diǎn)掛籃懸臂現(xiàn)澆施工工藝工法

1、后支點(diǎn)掛籃懸臂現(xiàn)澆施工工藝工法（QB/ZTYJGYGF-QL-0504-2011）橋梁工程有限公司 曹義昌 王偉1 前言1.1 工藝工法概況1953年聯(lián)邦德國(guó)在主跨114.2m的胡爾姆斯（Worm.s）橋施工中成功地采用懸臂澆注法，開(kāi)創(chuàng)了掛籃懸臂施工的先河。之后，懸臂澆注法成為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁（鋼構(gòu)）橋的主要施工方法。我國(guó)已經(jīng)建成的預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁（鋼構(gòu)橋）很多都采用掛籃懸臂施工。為適應(yīng)不同跨徑、不同截面的橋梁，掛籃在不斷的創(chuàng)新。掛籃越來(lái)越趨向輕型化，受力越來(lái)越合理，走行也越來(lái)越方便。掛籃設(shè)計(jì)要求使用方便、變形小、穩(wěn)定性好、自重輕、裝拆方便、移動(dòng)靈活，并要有足夠的平面尺寸，以滿足梁段現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的需

2、要。1.2 工藝原理通過(guò)后錨固系統(tǒng)將掛籃主梁后端錨固于已澆筑混凝土箱梁梁體上，掛籃前端懸空部分作為下節(jié)段箱梁現(xiàn)澆施工的工作平臺(tái)，利用掛籃自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性使其成為箱梁節(jié)段懸臂澆筑施工的承重構(gòu)件，并通過(guò)支點(diǎn)和錨固裝置將荷載傳到已施工好的梁段上。待梁段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求張拉完畢后，即可前移掛藍(lán)，循環(huán)作業(yè)，直至梁體合龍。2 工藝工法特點(diǎn)2.1 易控制懸臂澆筑段標(biāo)高偏差，能夠隨時(shí)糾正合攏段線性誤差，保證弧狀線形觀感要求。2.2 可以減少勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本，施工速度快，能保證安全質(zhì)量。2.3 施工方法簡(jiǎn)單、易于施工人員掌握。2.4 需要較完整的配套機(jī)械設(shè)備，機(jī)械化程度高。2.5 跨江、跨河、跨既

3、有線的橋梁施工。3 適用范圍適用于同類型墩高、大跨連續(xù)梁的懸澆施工。4 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017）鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50205）鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南（TZ210）客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南（TZ213）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F50）5 施工方法為保證施工階段結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，掛籃懸臂澆筑施工，一般為雙側(cè)同步對(duì)稱澆筑施工。掛籃在已經(jīng)張拉錨固并與墩身連成整體的梁體上移動(dòng)，每段綁扎鋼筋、立模、澆筑混凝土、縱向預(yù)應(yīng)力張拉都在掛籃內(nèi)進(jìn)行，完成本段施工后，掛籃對(duì)稱向前各移動(dòng)，進(jìn)行下節(jié)段現(xiàn)澆箱梁施工。一般節(jié)段長(zhǎng)度26m。6 工藝流程及操作要點(diǎn)6.1

4、 施工工藝流程施工前必須進(jìn)行安全交底，組織全體操作人員詳細(xì)謀劃討論，明確各施工階段掛籃施工特點(diǎn)，安裝方法與步驟和注意事項(xiàng)，以免因順序錯(cuò)誤發(fā)生事故。懸臂掛籃施工工藝流程圖見(jiàn)圖1。施工準(zhǔn)備掛籃安裝底、外模板安裝、調(diào)整頂板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道安裝底、腹板鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝掛籃壓載試驗(yàn)內(nèi)、端模板安裝循環(huán)施工混凝土澆注、養(yǎng)護(hù)拆端模、穿預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力筋張拉落底模、掛籃前移、孔道壓漿梁體合龍掛籃拆除圖1 懸臂灌籃現(xiàn)澆施工工藝流程圖6.2 操作要點(diǎn)掛籃根據(jù)不同結(jié)構(gòu)、不同受力特點(diǎn)，分為平行桁架式掛籃、弓弦式掛籃、三角掛籃和菱形掛籃，下面主要以三角掛籃為例說(shuō)明。6.2.1 掛籃的組成掛籃承重系統(tǒng)、底模系統(tǒng)、側(cè)模系統(tǒng)

5、（內(nèi)、外）、走行系統(tǒng)，后錨固系統(tǒng)組成。一個(gè)掛籃由兩片三角形組成，每片梁承受梁段砼重量?？紤]施工現(xiàn)場(chǎng)的加工能力，主梁、滑梁、上橫梁等未采用合理的桁架結(jié)構(gòu)，而采用型鋼結(jié)構(gòu)。 1 承重系統(tǒng)每個(gè)掛籃有兩片三角形組合梁，三角組合梁由主梁和立柱，斜拉帶及聯(lián)系角鋼組成。三角形組合梁下設(shè)支座和滑道。后上橫梁：兩端拴接于主梁上部，外側(cè)用級(jí)精軋粗螺紋鋼筋與后下橫梁聯(lián)接。前上橫梁：兩端拴接于主梁前端上翼緣，外側(cè)用級(jí)精軋粗螺紋鋼筋與后下橫梁聯(lián)接。壓緊器：級(jí)鋼筋、扁擔(dān)梁、支座，千斤頂。2 底模平臺(tái)在砼懸臂施工中承擔(dān)鋼筋砼重量及施工機(jī)具重量，并兼做施工操作平臺(tái)，底模支撐系統(tǒng)為型鋼組成的縱梁，縱梁與前后下橫梁栓接。3 側(cè)模

6、系統(tǒng)（內(nèi)、外）外模一般用10槽鋼及80角鋼做骨架，鋼模面板用5mm冷軋板，骨架與模板連接均采用焊接，側(cè)模用滑梁懸吊，骨架上設(shè)滑輪，以便安裝滑梁、側(cè)模于主梁，其它構(gòu)件同時(shí)滑出，內(nèi)模也采用其上設(shè)滑輪，脫模后滑梁與外側(cè)模同時(shí)滑出。4 走行系統(tǒng)分為三角形組合梁走行系統(tǒng)，側(cè)模走行系統(tǒng)及內(nèi)模走行系統(tǒng)三部分。1）三角形合梁走行系統(tǒng)，在每片梁中部設(shè)滑動(dòng)支點(diǎn)，后中設(shè)平衡導(dǎo)向滾輪，箱梁頂面上設(shè)滑道。向前滑移。2）側(cè)模走行：外模走行，在側(cè)模滑梁上裝滾動(dòng)軸，當(dāng)松開(kāi)后錨栓及支撐拆模時(shí)，在自重作用下，外模落在滑梁上，與主梁、側(cè)模、內(nèi)模滑梁前進(jìn)。3）內(nèi)模走行：放松內(nèi)模后，內(nèi)模板即落在滑道上，然后滑出。5 錨固系統(tǒng)后錨栓采用

7、一般采用32精軋螺紋鋼筋。作用是將掛籃承受的荷載傳至箱梁上，并防止掛籃傾覆。主梁移動(dòng)的傾覆穩(wěn)定由主梁后端壓緊器來(lái)維持。6.2.2 結(jié)構(gòu)檢算要點(diǎn)1 結(jié)構(gòu)檢算依據(jù)1）掛籃總重控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，允許最大變形（包括吊帶變形的綜合）20mm。2）自錨系統(tǒng)的安全系數(shù)：2.0。3）現(xiàn)澆混凝土和掛籃行走時(shí)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：2.0。2 荷載組合1）荷載組合。混凝土自重+動(dòng)力沖擊荷載+掛籃自重+人群和施工機(jī)具荷載（計(jì)算強(qiáng)度）。2）荷載組合。混凝土自重+掛籃自重+人群和施工機(jī)具荷載（計(jì)算剛度）。3）荷載組合。掛籃自重+沖擊附加荷載+風(fēng)載（計(jì)算走行）。3 掛籃結(jié)構(gòu)檢算根據(jù)梁段細(xì)部情況，梁截面可以分為地板、腹板、頂板和

8、翼板進(jìn)行荷載計(jì)算，地板和腹板荷載由底模系統(tǒng)承擔(dān)，頂板荷載由內(nèi)膜系統(tǒng)承擔(dān)，翼板荷載由外模系統(tǒng)承擔(dān)，通過(guò)前后吊桿吊帶傳遞到前上橫梁和已澆梁段上。各個(gè)部分傳遞到前上橫梁的所有荷載都傳遞到主桁架上。主桁架再通過(guò)前支點(diǎn)和后錨點(diǎn)把力傳遞到已澆梁段頂板。懸吊系統(tǒng)部分在整個(gè)掛籃受力中起到力系轉(zhuǎn)換的作用。在計(jì)算中主要驗(yàn)算底模系統(tǒng)、外模系統(tǒng)、內(nèi)模系統(tǒng)、主桁系統(tǒng)、懸吊及走行系統(tǒng)、細(xì)部構(gòu)件等的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性滿足承載力要求。6.2.3 掛籃的安裝1 在0#塊上先進(jìn)行放樣，定出滑道安放位置，鋪設(shè)滑道底墊塊，找平，安放滑道，然后通過(guò)扁擔(dān)梁與錨桿將滑道錨固在箱梁上。2 將走行輪組裝好后，穿入滑道后段，主桁就位后與主梁銷接

9、。3 將三角主桁拼裝好后，整體吊裝至滑道上，前端伸出箱梁端頭，后端與走行輪銷接，然后通過(guò)扁擔(dān)梁與錨桿將主桁錨固。4 四片主桁全部安裝并錨固好后，安裝主桁立柱豎聯(lián)。5 安裝前上橫梁及主桁平聯(lián)，將主桁與前上橫梁形為整體。6 檢查。要求各構(gòu)件都配套聯(lián)結(jié)，位置準(zhǔn)確，所有聯(lián)結(jié)螺栓型號(hào)不得混淆，平、斜墊圈應(yīng)配齊，并注意其方向性，同型號(hào)螺栓松緊程度一致，各錨桿用測(cè)力板手每根初拉到15.0T。7 將滑梁穿入側(cè)模桁架，并將滑輪穿入滑梁，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)或?qū)ф溙嵘瑢?cè)模系統(tǒng)整體提升就位，然后前端通過(guò)級(jí)鋼吊桿固定于前上橫梁，后端經(jīng)側(cè)?；喒潭ㄓ谝殉上淞阂砭壈迳稀? 在1#段底地面上將底?？v梁、前下橫梁、后下橫梁及底模板

10、形成的底模系統(tǒng)拼好，然后用卷?yè)P(yáng)機(jī)或?qū)ф溡淮翁嵘跹b到位，再安裝級(jí)鋼后吊桿及前吊桿。底模系統(tǒng)拼時(shí)，還應(yīng)作好前后工作平臺(tái)。9 檢查，調(diào)底模中線及標(biāo)高。10 用千斤頂將底模與前段箱梁底板密合，并將后吊桿帶上保險(xiǎn)螺母。11 用千斤頂將側(cè)模與翼緣板及腹板外側(cè)密合，調(diào)側(cè)模板標(biāo)高。12 安裝箱梁底板、腹板及頂板堵頭模板。13 綁扎底板、腹板鋼筋，預(yù)埋錨墊板、預(yù)應(yīng)力管道及其它預(yù)埋件。14 安裝內(nèi)模系統(tǒng)。15 綁扎頂板鋼筋、預(yù)埋錨墊板、預(yù)應(yīng)力管道及其他預(yù)埋件。16 檢查，復(fù)核中線、標(biāo)高，合格后方可灌注砼。6.2.4 掛籃驗(yàn)收在使用掛籃之前，應(yīng)進(jìn)行對(duì)掛籃驗(yàn)收檢查。從最初的原材料及成品進(jìn)場(chǎng)、焊接工程、緊固件連接工程

11、、零件及部件加工工程、掛籃拼裝工程到鋼結(jié)構(gòu)涂裝工程，進(jìn)行有計(jì)劃的各個(gè)階段性檢查，記錄各階段檢查結(jié)構(gòu)，對(duì)掛籃進(jìn)行綜合拼接。掛籃設(shè)計(jì)中必須遵循現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范。采用的原材料及成品應(yīng)進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。做好質(zhì)量檢查記錄，質(zhì)量證明文件等資料應(yīng)完整。各工序按施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量控制，每道工序完成后，應(yīng)進(jìn)行檢查。6.2.5 掛籃靜載試驗(yàn)掛籃靜載試驗(yàn)采用底模逐級(jí)加載的方法。選擇多個(gè)受力點(diǎn)，用鋼絲繩滑輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分配，總荷載為節(jié)段最大重量的1.2倍。首次加載50%，第二次加載至75%，每一級(jí)加載后持荷20分鐘，最后加載至120%；對(duì)掛籃全面檢查，并對(duì)掛籃各項(xiàng)數(shù)據(jù)做好記錄，待各項(xiàng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，即可卸除加載

12、。靜載實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菣z測(cè)掛籃的應(yīng)力和變形。并清除掛籃非彈性變形，同時(shí)為1#段立模高程提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)用應(yīng)變儀測(cè)量應(yīng)力，用水平儀觀測(cè)變形，其結(jié)果符合掛籃設(shè)計(jì)要求者方可合格。 6.2.6 梁段灌筑1 掛籃調(diào)整好后，安裝堵頭模板，綁扎底板鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力束管道。2 綁扎腹板鋼筋和安裝預(yù)應(yīng)力束管道。3 立內(nèi)模，調(diào)整位置并固定。4 綁扎頂板鋼筋和安裝預(yù)應(yīng)力束管道。5按照設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行預(yù)埋件安裝，預(yù)留后期施工所需的孔槽。6 灌注混凝土前檢查掛籃后端錨固情況。7 經(jīng)檢查合格后方可灌注混凝土，橋面混凝土要力求平整。8 箱梁砼澆筑應(yīng)先中部后兩端，先底板后腹板、頂板。9同一橋墩兩側(cè)箱梁節(jié)段混凝土澆筑采用對(duì)稱同步施工方

13、法，控制兩側(cè)不平衡荷載。6.2.7 掛籃的移動(dòng)上一段箱段灌筑完畢，混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求，完成預(yù)應(yīng)力張拉后，方可移動(dòng)掛籃，進(jìn)行下一段箱梁的施工。1 掛籃移動(dòng)前先脫除側(cè)模系統(tǒng)，然后脫除底模系統(tǒng)，使側(cè)模與底模系統(tǒng)松動(dòng)的懸掛于前上橫梁及側(cè)?；荷?。2 掛籃后端錨固放松一點(diǎn)，用千斤頂將掛籃主梁靠前端頂起一定高度，拆除部分墊塊，鋪設(shè)至前段箱梁，用卷?yè)P(yáng)機(jī)遷引滑道移動(dòng)至前一段箱梁上，然后錨固滑道，并在滑道上涂上黃油。3 放下千斤頂，然后啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，牽引著掛籃主桁系統(tǒng)隨著走形輪及滑塊的移動(dòng)而前移，同時(shí)帶動(dòng)側(cè)模系統(tǒng)與底模系統(tǒng)一起前移。4 掛籃移動(dòng)到位后，將主桁后端進(jìn)行錨固，錨固時(shí)用千斤頂將后錨桿預(yù)拉，上緊，同時(shí)將各

14、錨桿受力調(diào)節(jié)均勻。5 提升底模系統(tǒng)，調(diào)整掛籃底板中線及標(biāo)高，錨固后吊桿，上緊前吊桿。6 提升側(cè)模系統(tǒng)，調(diào)整側(cè)模高度及垂直度，并進(jìn)行固定。7 檢查8 至此準(zhǔn)備施工下一梁段。依次類推，掛籃前移按上述步驟進(jìn)行。6.2.8 預(yù)應(yīng)力施工混凝土澆筑完成達(dá)到強(qiáng)度后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工，預(yù)應(yīng)力施工順序?yàn)橄瓤v向、后豎向、再橫向，張拉結(jié)束后，盡快進(jìn)行壓漿，采用水灰比為0.40.5之間的水泥漿，用活塞式壓漿泵壓漿，壓漿時(shí)用0.7MPa的恒壓，連續(xù)注入漿液，壓漿灌滿管道時(shí)，塞住前排氣孔，再進(jìn)行一次補(bǔ)漿，使管道內(nèi)漿液密實(shí)。7 勞動(dòng)力組織由于懸臂掛籃施工技術(shù)難度大，需要一批經(jīng)驗(yàn)豐富的連續(xù)梁施工隊(duì)伍進(jìn)行施工，確保施工安全、質(zhì)量

15、、進(jìn)度等。懸臂灌籃現(xiàn)澆施工勞動(dòng)力組織見(jiàn)表1。表1 懸臂灌籃現(xiàn)澆施工勞動(dòng)力組織序號(hào)人員數(shù)量（名）序號(hào)人員數(shù)量（名）1現(xiàn)場(chǎng)管理人員106張拉工152安全員27試驗(yàn)工33鋼筋工308起重工124木工155混凝土工308 主要機(jī)具設(shè)備根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，積極組織新增設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，確保連續(xù)梁施工生產(chǎn)需要，主要機(jī)具設(shè)備見(jiàn)表2。表2 懸臂灌籃現(xiàn)澆施工主要機(jī)具設(shè)備序號(hào)機(jī)械設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量1吊車(chē)25T2臺(tái)2掛籃現(xiàn)場(chǎng)需要3鋼筋對(duì)焊機(jī)8臺(tái)4鋼筋彎曲機(jī)2臺(tái)5鋼筋切割機(jī)2臺(tái)6預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備4套7真空泵1套8壓漿泵1臺(tái)9全站儀尼康1臺(tái)10水準(zhǔn)儀3臺(tái)備注：當(dāng)施工高度超過(guò)50m時(shí)，應(yīng)配置混凝土泵、電梯。9 質(zhì)量控制9.1 易出

16、現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題懸臂掛籃現(xiàn)澆施工工藝，主要質(zhì)量問(wèn)題為混凝土澆注各節(jié)段之間的連接及整體線性問(wèn)題，混凝土表面出現(xiàn)裂紋等。9.2 保證措施9.2.1 定期（每個(gè)節(jié)段混凝土灌注前）檢查臨時(shí)墩支撐及錨固情況，發(fā)現(xiàn)異情況應(yīng)及時(shí)向公司及指揮部匯報(bào)。9.2.2 掛籃走行時(shí)必須兩側(cè)對(duì)稱同步進(jìn)行，混凝土懸澆時(shí)塊段不同步重量嚴(yán)格控制不超過(guò)1/2塊體自重。9.2.3 兩側(cè)梁面上臨時(shí)荷載應(yīng)對(duì)稱堆放，臨時(shí)荷載除掛籃自重、張拉設(shè)備、壓漿設(shè)備、節(jié)段材料、混凝土灌注設(shè)備、風(fēng)水管路之外，不允許再堆放多余的荷載。梁面上雜物每施工完一節(jié)段清理一次。9.2.4 各節(jié)段線型高程控制分為立模高程，混凝土灌注后高程，掛籃走行到位后高程。在高程控

17、制上應(yīng)特別注意上、下游兩箱之間的相對(duì)位置，保證以后兩箱之間合攏帶的順利施工。各節(jié)段實(shí)際施工控制以設(shè)計(jì)院下達(dá)各節(jié)段線型高程控制值為準(zhǔn)，并在混凝土灌注前復(fù)測(cè)線型高程值變化情況，若線型高程實(shí)際值與理論值相差過(guò)大，應(yīng)立即請(qǐng)示設(shè)計(jì)院。各階段主梁線型資料必須按要求及時(shí)上報(bào)指揮部和設(shè)計(jì)院。9.2.5 線型高程測(cè)量，對(duì)立模高程及混凝土灌注后高程均必須在日出之前測(cè)量。所有線型高程值均為梁底高程值，每個(gè)斷面在直腹板處設(shè)高程點(diǎn)共計(jì)6個(gè)點(diǎn)。9.2.6 掛籃施工立模高程應(yīng)考慮掛籃變形值、大氣溫度的影響。根據(jù)掛籃靜載試驗(yàn)的結(jié)果分析得出掛籃彈性變形值，用預(yù)抬底模前端高程來(lái)消除掛籃彈性變形值的影響。10 安全措施10.1 主

18、要安全風(fēng)險(xiǎn)分析懸臂灌籃現(xiàn)澆施工中，基本處于高空作業(yè)，高空作業(yè)事故、掛藍(lán)傾覆，雷擊等位主要風(fēng)險(xiǎn)。10.2 保證措施10.2.1 主梁主跨側(cè)施工過(guò)程中，掛籃上夜晚設(shè)置信號(hào)燈、白天設(shè)置信號(hào)旗。10.2.2 施工人員嚴(yán)禁向下拋擲物件，梁面上雜物集中清除。材料、工具放置平穩(wěn)。10.2.3 掛籃結(jié)構(gòu)是連續(xù)梁施工的重要設(shè)施，檢查合格后應(yīng)辦理簽證手續(xù)。施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)掛籃結(jié)構(gòu)連接部位的檢查，特別是對(duì)精軋螺紋鋼筋的吊桿及斜拉索要經(jīng)常檢查，不得電焊、打火、損傷。10.2.4 所有吊掛使用的導(dǎo)鏈應(yīng)定期檢修，發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題者應(yīng)及時(shí)更換。10.2.5 掛籃平臺(tái)及其吊掛工作平臺(tái)上應(yīng)設(shè)置安全人梯和通道。掛籃空擋處應(yīng)鋪設(shè)腳手架，設(shè)置欄桿、蹋腳，防止物體墜落。11 環(huán)保措施11.1 嚴(yán)格遵守國(guó)家和地方政府的環(huán)境保護(hù)法規(guī)。11.2 高空作業(yè)，不得隨意亂扔垃圾。11.3 施工作業(yè)區(qū)的廢棄物采用廢物處理車(chē)或垃圾車(chē)，運(yùn)到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)同意的指定地點(diǎn)進(jìn)行棄置，污水要妥善處理，以免影響環(huán)境衛(wèi)生和污染當(dāng)?shù)厮础?2 應(yīng)用實(shí)例12.1 工程簡(jiǎn)介中鐵一局寧波繞城高速公路西段三合同段半浦余姚江特大橋主橋全長(zhǎng)230m(65+100+65)，梁部為三孔變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁連續(xù)梁。根據(jù)主橋連續(xù)梁設(shè)計(jì)分段長(zhǎng)