悬臂挂篮工艺在桥梁施工中的应用

悬臂挂篮工艺在桥梁施工中的应用

曾正德

广东中交纵横建设咨询有限公司

摘 要：桥梁建筑工程施工规模较大，有的跨河、跨线距离较远，施工场地需要的建筑材料、机械设备受地形、空间的局限，运输、移动的难度较大，采用悬臂挂篮工艺能够实现建筑材料和施工设备、人员的自由移动，方便跨河跨路区间的组织施工，因此，该工艺在桥梁工程施工建设中得到了广泛应用。本文就以悬臂挂篮工艺在桥梁施工中的应用进行探讨研究。

关键词：桥梁工程；施工工艺；悬臂挂篮；研究

前 言

近年来，悬臂挂篮工艺在桥梁施工中的广泛应用，使悬臂挂篮设备租赁市场不断扩大，从事悬臂挂篮机械设备租赁、桥梁施工的企业及经营项目不断增多，如中泰钢模租赁综合公司生产制造的普通挂篮、圆柱模、箱梁模、盖梁模、防撞护栏模板、平模、桥梁抱箍、系梁模、菱形挂篮等，对外实行“一站式”集约化服务，包括设计、生产、专车配送、租赁等，与中建、中化学、山东路桥、中交建，山东高速等都有深度合作，悬臂挂篮设备及工艺参与了济南地铁R2线一期、济淮高速大桥、国道329改建大桥、疏港铁路大桥等工程的施工；镇江磐石路桥公司生产的悬臂挂篮及创新的工艺，参与了中铁二十四局连镇铁路跨智慧大道路桥、中国水电集团刘家峡金河湾黄河大桥、沙市到公安二标长江沿岸引桥等重大工程的挂篮施工，服务项目也从租赁扩展到了挂篮施工、挂篮行走、桥梁施工和挂篮模板代加工等领域。研究探讨悬臂挂篮工艺在桥梁施工中的应用，对桥梁工程施工工艺的创新和推进经济高质量地发展具有积极的意义。

1 悬臂挂篮设备的结构组成及施工工艺

1.1悬臂挂篮设备的结构组成

悬臂挂篮设备按照不同的构造形式分4种类型，即：①混合式悬臂挂篮；②型钢式悬臂挂篮；③斜拉式悬臂挂篮；④桁架式悬臂挂篮；其中，桁架式悬臂挂篮又分4种，分别为平弦无平衡重式桁架悬臂挂篮、菱形桁架悬臂挂篮、三角形桁架悬臂挂篮和弓弦式桁架悬臂挂篮。悬臂挂篮的结构组成主要由6大系统构成，即：桁架系统、行走系统、后锚固系统、吊挂系统、底模平台及模板系统。菱形桁架系统中主承重桁架由定型槽钢焊接成的菱形框架，主桁后以32mm精轧螺纹钢通过连接器、轧丝锚具等锚在预埋的竖向预应力筋上，主架前部安装上横梁，与悬吊系及前下横梁形成悬臂吊架，悬吊挂篮模板和梁段钢筋混凝土的重量，以实现悬臂灌注浇筑施工。横梁系由前上横梁、后锚梁、前下横梁、后下横梁及底模纵梁等组成，横梁系由、25b、40#、45#和56#工字钢加工而成(前上横梁采用双拼56#工字钢，前下横梁采用双拼45#工字钢，后下横梁采用双拼40#工字钢，底纵梁采用22b工字钢)。前上横梁、后锚梁固定在主桁架上，底模纵梁固定在前下横梁和后下横梁上，前下横梁通过悬吊系吊于前上横梁上，后下横梁由双头螺杆锚在已形成梁段的底板上。悬吊体系是挂篮的升降系统，位于挂篮的前部，其作用是悬吊和升降底模、侧模、内模芦等组成。吊杆(箱梁底板范围内)采用160×30mm，180×30mm钢吊带，后锚杆φ40精扎螺纹粗钢筋组成。用精扎螺纹粗钢筋做的各吊杆接长、锚固用的联结器和螺母均应采用相应的标准件，前吊杆下端与底模平台前横梁栓接，上端支撑于前上横梁，吊杆高度的调节靠螺帽及手拉葫芦，以实现底模及工作平台的升降。行走系统主要由液压系统、平滚及行走反压平衡装置组成，挂篮行走时反压平衡装置锚固于箱梁竖向预埋钢筋上。挂篮悬浇箱梁的模板由底模、外模及内模三部分构成，其功能是承受已成梁段的重量荷载，为混凝土灌注、立模、钢筋绑扎、钢束张拉、养生和压浆等施工工序提供操作场地。

1.2施工工艺

在桥梁工程施工中悬臂挂篮工艺包括工艺流程和相关要求两部分内容，一是工艺流程。工艺流程分10道工序，即①拼装挂篮横、竖桁梁，底蓝模板、主纵桁梁和支点；②安装主横桁梁，③安装前后悬臂吊杆、扁担梁及千斤顶；④锚固主纵桁梁，调整横桁梁与纵横梁的位置，悬挂两侧底蓝；⑥压力试验，消除挂篮非弹性变形，记录弹性形变数据；⑦调整底蓝高程，安装外侧模板、顶模板；⑧调整模板尺寸及标高；⑨设置预应力管道、绑扎钢筋、安装端模板及堵头；⑩浇筑作业。二是相关要求。注意拼装顺序，必须按照走行设备→主纵桁梁→主横桁梁→锚固系统→底蓝模台→张拉平台的顺序拼装不得有错。误差要求：标高误差≤5mm；技术要求：对称拼装，中线及标高要随时调整。

2 悬臂挂篮工艺在桥梁施工中应用的技术要点

当前，在桥梁工程施工中，悬臂挂篮装置设备因其质量轻、结构简单、操作方便，有利于桥梁工程浇筑作业的顺利开展和生产安全，该工艺技术得到广泛应用，要点如下：

图1 挂篮立面布置图

图2  挂篮前悬吊处截面

2.1拼装要点

一是在墩顶块上设置杆件塔架，确定主梁系位置，末端临时锚固，横向保持水平；二是利用主梁滑车和卷扬机把底模吊装到位，安装前吊杆及保险倒链，吊装侧模；三是检查内滑梁、内模、千斤顶固定的螺母、螺栓和销子，确保数量齐全，紧固到位，调整挂篮到位；四是做好挂篮压重试验。挂篮质量与梁段砼质量比值控制在0.3-0.5,挂篮总重控制在设计限重之内,允许最大变形≯20㎜,施工时,行走时的抗倾覆安全系数为2,自锚固系统安全系数为2,上水平限位安全系数为2,挂篮所用材料必须满足要求,挂篮试拼后,挂篮制作完成后,对挂篮主承重系统、锚固系统、行走系统、底平台系统、悬吊系统等进行全面检查,并通过压载检验。挂篮调整到位后，在上面布置测点，测量出精确的标高，根据该段梁的30%重量、60%的重量、100%的重量，依次加载，稳压时长为12小时；测出挂篮载重能力及极限数据，主梁灌注混凝土后的弹性变形数据和非弹性变形数据，确定后续每段挂篮底模的试验参考数据；操作要点：在前横梁上参考吊带方位，确定4个定滑轮的坐标，用钢丝绳在梁上绕4圈，用卡头卡紧绳头；测量主梁与地面标高，根据标高的距离在地面上分别摆放4个定滑轮和2个动滑轮，用顺穿法，把6个滑轮以“8”字形穿成2个滑轮组；用卡环连接固定定滑轮引出的钢丝绳跑头与横梁上的钢吊绳；以槽钢为底横梁，把与成段梁等重的工字钢，等距离摆放，用2根符合规格要求的千斤绳连结动滑轮和吊重，横梁两头悬挂2条千斤绳，各连接1个5t滑轮做转向装置，把起重绳头从中穿出，挂在倒链的钩上，同时拉紧2个倒链，检查滑轮组和千斤绳的受力情况，确保合格安全后，缓起重吊物。

2.2模具支设要点

一是落模要求。移动前落模，顺序是松后吊杆后，再松前吊杆，落模高度控制在20cm上下，用倒链拉动挂篮，保持两侧同步走行；二是锚固平衡，松紧适度。主梁与锚固杆锚固，相对保持平衡，所有螺丝紧固要一致，严禁松紧失衡；三是模板的规格支设顺序。悬臂挂篮工艺要求的模板标准为定型模板或者大面积模板，支设过程内外侧顶板与腹板接壤处采用圆弧倒角处理；支设顺序为底模→内模→外模→端模。

2.3钢筋绑扎要点

一是实施分散电流防护，避免和减少分散电流导致钢筋网及其他金属管件腐蚀；二是挂篮箱的顶板后悬吊和内后锚都要预留吊带孔，方便增设钢筋网时的钢筋移位调整；三是安装后预应力锚垫板时，切断箱梁内逾期有冲突的纵向钢筋，等预应力张拉后再补强；四是严禁钢筋绑扎对预应力波纹管道造成影响。由于现浇梁的钢筋分布较复杂,预应力孔道多,检查时一一对照,不可漏放、错放,注意钢筋接头的布置,预应力孔道,应弄清分布位置、孔径、数量,不可弄错。对孔道的接头应着重检查,防止砼浇筑时水泥浆渗入。

2.4浇筑作业要点

砼用料及配合比应严格按批准的要求执行,随时抽查砼的均匀性和坍落度。各悬臂梁段要求一次浇筑完成;应严格控制现浇箱梁砼的超方,任何梁段实际浇筑的砼的重量不得超过该梁段理论重量的103%;箱梁底部厚度应严格控制;无论在浇筑阶段、挂篮移动或拆除阶段,均需保持对称平衡施工,严禁进行不平衡施工。

2.5养生、工作缝处理要点

混凝土养护质量需满足要求，安排专人洒水养生；后续浇筑开始前，已成梁段接触面凿毛湿润，防止产生干缩缝。

3工艺应用的注意事项

一是编制施工方案必须结合设计图纸的技术质量要求及工程实际，及早进行设计变更，便于技术交底和岗前培训。二是挂篮移动安装过程，墩顶0#段施工完成经检验合格后，再组织拼装挂篮施工，挂篮所用材料应符合要求，为防止挂篮后锚点周围裂缝，需计算每根锚杆的受力,注意考虑各锚杆受力的不均匀性,锚区配置钢筋及钢垫板，在挂篮前移前后两套挂篮要同步前移,避免造成不平衡重量。三是挂篮预压过程中以变形进行持续观测,为监控立模提供依据，压重试验测量的初始标高要准确，考虑不确定度的影响，满足稳压时间。四是结构表面的钢筋焊接，必须保证同一回路，并保证锚垫板的位置、方向正确。五是浇注作业时，必须注意支撑件锚固钢板的预埋和梁端底模系锚固点的位移、变动，混凝土浇筑注意对称、均衡地向模板腔内注入混凝土,注意预应力管道附近加强振捣。六是墩临时固结解除体系转换过程中,保证临时锚缓慢、均匀、对称地减力,使支座平稳受力，临时固结的放松和拆除,应均衡对称进行,确保逐渐均匀地释放等。

4结束语

悬臂挂篮工艺在桥梁施工中的应用，提高了桥梁建设中土建工程的施工效率和施工质量，方便任何环境下的野外作业条件要求，研究该工艺的应用，旨在推陈出新，不断创造技改成果，进一步推进工艺技术的提档升级。

参考文献：

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[3]惠昭.悬臂挂篮技术在桥梁施工中的应用[J].智能城市,2021,7(08):135-136.