公路橋梁懸臂掛籃施工技術的應用分析

摘要 懸臂澆筑技術在橋梁工程建設中應用較為廣泛，和常規滿堂支架施工方式相比，具有施工空間要求小、工程造價低、操作方便、效率高等優勢。實際工程施工中根據施工工藝之間的差異，又將懸臂澆筑技術劃分為懸臂澆筑法及懸臂拼接法兩種不同的形式，而懸臂澆筑法主要通過掛籃完成施工，以0#塊為中心，從兩邊開始同步對稱澆筑混凝土，并逐步完成合攏;其中混凝土澆筑、預應力張拉等重要施工工序均需通過掛籃施工完成。為科學全面地對懸臂掛籃施工技術進行應用分析，文章結合某新建橋梁的工程實踐，全方位探究了懸臂澆筑施工工藝及關鍵施工環節控制措施，以期能為后續類似工程施工提供參考。

關鍵詞 路橋工程;懸臂掛籃;施工技術

中圖分類號 U445.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0147-03

收稿日期：2022-05-26

作者簡介：王祥軍（1982—），男，本科，助理工程師，從事公路橋梁隧道施工工作。

0 引言

懸臂掛籃施工具有高效、便捷、靈活的獨特優勢，在實際施工中不需要其他施工機械的輔助，可獨立完成施工任務。同時對現場施工條件要求較低，能有效保證施工的安全性和可靠性，在橋梁工程的預應力連續梁澆筑施工中得到了大規模使用[1-2]。為更加科學有效地提升懸臂掛籃施工的實用性和安全性，須結合工程實際情況制定科學嚴密的施工技術方案。同時，相關施工技術人員要對掛籃施工的實際操作流程和關鍵技術環節進行全方位了解，并嚴格按照施工方案的施工程序和技術控制要點科學執行，以保證懸臂掛籃施工的質量和安全，推動我國路橋事業的進步與發展。

1 工程概況

南拒馬河特大橋位于榮烏高速公路新線京臺高速至京港澳高速段，全長2 907 m。全橋孔跨布置為[16×30+12×40+56×30+ （45+80+45） +3×30] m;上部結構采用預應力混凝土（后張）小箱梁，先簡支后連續，跨南拒馬河：下部結構橋臺采用肋板臺，橋墩采用圓柱/方柱墩，墩臺采用樁基礎。

主梁采用預應力混凝土結構，采用變高度單箱雙室箱型斷面。主梁頂板寬24.28 m，懸臂長4.14 m，跨中梁高2.5 m，根部梁高5 m，梁底曲線按2次拋物線變化。中跨直線段長2 m，邊跨直線段長584 m，頂板板厚

0.32 m，底板板厚由跨中的0.3 m變至塔根部0.65 m，腹板厚由0.7 m變化至0.55 m，懸臂翼板端部厚為0.25 m，根部板厚0.67 m。橫坡設置：底板水平，單幅頂板設2%橫坡，主梁采用三向預應力體系，主梁縱向采用As15.2 mm鋼絞線和A16無粘結預應力鋼棒。

2 懸臂掛籃施工線型控制原理

近年來，隨著我國路橋施工技術的不斷優化和提升，懸臂施工技術及操作程序也得到了科學改進，但由于掛籃施工具有較高的精度要求，為確保施工的科學性和高效性，必須對現場施工條件進行嚴格把控，特別要尤為重視懸臂施工的線形控制[3-4]。該文針對線形控制的具體內容實施如下闡述：

線形控制在橋梁工程施工控制中是極為重要的控制環節，采用計算機模擬技術對不同截面撓度變化情況進行模擬，并結合模擬得到的相關數據對整座橋梁實施預拱度設計，進而為施工中各階段的懸臂澆筑施工提供標高參考。結合部分實際工程施工案例能夠發現，決定橋梁撓度產生變化的具體因素包括下列幾個方面：①懸臂澆筑部位自身重力荷載;②懸臂澆筑部位及掛籃承受的外部荷載作用;③預應力張拉施工導致的應力作用;④澆筑合攏施工中端頭錨固所承受的荷載作用;⑤混凝土自身收縮變形及預應力虧損造成的收縮變形;⑥外界環境及偶然荷載作用;⑦橋墩不均勻沉降造成的變形;⑧澆筑過程中造成的偏心荷載影響。由于上述諸多因素的共同影響，橋梁結構整體穩定性始終處在變動狀態，為有效確保懸臂澆筑部位能夠實現科學、高效合攏，在對預拱度實施設計時，須全面結合上述情況，并根據現場實際施工狀況進行合理調整。

3 橋梁懸臂掛籃施工工藝

3.1 懸臂澆筑施工

懸臂澆筑利用掛籃以0#塊為中心，從縱向兩端開始對稱澆筑混凝土，逐步向合攏段靠近，為確保施工過程的安全性和可靠性，澆筑時兩端同步進行，以避免因兩邊受力不均造成傾倒事故。當上段混凝土強度等級滿足規范要求后，方可平移掛籃準備下段混凝土澆筑;單節澆筑長度要嚴格根據混凝土比重、掛籃重量、配重設置狀況、施工荷載分布狀況等各個方面進行綜合確定。通常狀況下，單節混凝土澆筑長度以3～4 m為宜。為保證掛籃起步的受力要求，在進行第一節混凝土澆筑時必須采用托架進行合理支撐[5]。

3.2 托架設置

掛籃托架安裝要嚴格按照施工環境、墩臺高度、承臺構造等各方面因素共同確定[6]。

（1）托架采用預埋牛腿和萬能桿件搭設，實際尺寸嚴格按照縱向懸臂澆筑施工斷面長度確定。橫向尺寸要超出箱梁底板寬度2～5 m，超出部分用來安裝腹板模板和安全通道。

（2）現階段，在橋梁工程懸臂澆筑施工中，使用范圍最廣的托架形式主要有斜拉式和斜撐式兩類，為降低混凝土重力荷載對托架造成的影響，通常在實際施工中通過千斤頂配合托架支撐，進而全面提升支撐的安全性和可靠性。

3.3 掛籃拼裝

采用托架輔助掛籃完成第一段混凝土澆筑，當掛籃起步尺寸符合規范及設計要求后，及時將托架組裝在掛籃上。連續施工直至尺寸達到獨立施工的標準時，對掛籃實施拆分，將其分成兩個相對獨立的部分，繼續下階段懸臂施工。

（1）懸臂澆筑掛籃主體結構主要包含：主桁、吊裝系統、平衡配重、錨固、走行機構、預應力張拉操作平臺和底模。

（2）結合掛籃防傾斜設計的基本原理，可將其劃分成全壓式、全錨固式、半壓半錨固式三種不同形式，實際拼裝示意圖如圖1所示。

3.4 懸臂澆筑施工流程

橋梁工程施工中，為確保懸臂澆筑施工質量，在進行單節段混凝土澆筑時必須確保澆筑的連續性，嚴禁澆筑過程中隨意停止，避免澆筑過程等待時間過長[7]。

（1）懸臂澆筑施工的具體操作流程：移動掛籃→安裝混凝土模板→鋼筋綁扎→預埋預應力筋管道→混凝土澆筑→混凝土養護→張拉預應力筋→注漿封錨。

（2）懸臂澆筑施工效率的高低和橋梁跨度、外部自然條件影響以及施工人員操作的規范程度等因素密切相關，實際施工操作流程如圖2所示。

4 懸臂澆筑施工撓度控制

4.1 預拱度設置

為確保橋梁線形達到設計標準，要運用計算機模擬技術對實際施工情況進行模擬，進而準確計算出橋梁的預拱度，實際施工過程中嚴格按照計算結果組織施工。

（1）該橋梁工程預拱度設計主要包含兩個階段，即：前期施工階段預拱度設計和后期通車階段預拱度設計，前者主要針對整個施工過程，其預拱度為懸臂澆筑階段內安裝模板位置的總撓度。

（2）后期通車階段的預拱度設計在前期施工階段預拱度基礎上，增加了二期恒定荷載以及行車荷載的聯合作用;在進行實際施工時，要根據現場實際測量的相關參數對橋梁施工技術指標進行合理調整。

4.2 結構預拱度測量

為準確了解橋梁施工時具體的撓度變化情況，并確保數據的精確程度，在實際施工時選擇箱梁底板來對標高實施控制。

（1）各節段撓度監測點布置應科學、合理，應由箱梁底板位置自下而上通過腹板直接達到橋面;嚴格按照箱梁底板待澆筑部位前端位置處的觀測點的監測數據來確定掛籃安裝的高程。

（2）待節段混凝土完全施工完成后，要及時對箱梁頂部預埋鋼筋和箱梁底板進行標高測量，通過測量數據，對箱梁頂板和底板標高之間的關系進行分析。

4.3 線形測量

4.3.1 撓度測量

合理設置各節段撓度監測點，并有效利用水準儀準確測量撓度值[8]。

（1）正在施工的箱梁節段，要在箱梁頂板拼縫100 mm區域范圍內依次布設3個高程觀測點，并在與之相對的觀測點部位分別埋設定位鋼筋。將鋼筋的底端牢固焊接在箱梁內部鋼筋骨架上，上端采用磨光機進行打磨光滑，并確保安裝高度超出混凝土完成面15～25 m。最后，還要在鋼筋頂部位置涂刷色彩鮮艷的涂料，以增加醒目程度。

（2）通過科學手段建立監測控制網，并及時進行復測，利用全站儀、水準儀等測量儀器將高程控制點設置在箱梁頂面，并采用涂料進行標記。

4.3.2 測量主梁軸線偏移

利用鋼卷尺將主梁節點前部位置中心線準確量測出來，并采用合適的標記方式進行科學標記，通過笛卡爾坐標系，分別算出各個節段端部位置的軸線偏移量[9]。

將測量儀器穩定安放在橋墩上部梁節點頂板的平面上，待儀器安放并設置完成后，在符合通視要求的前提下，對各個混凝土節點位置標記點的坐標進行精確測定，然后結合實際測得的坐標數據，準確計算出各個節點位置軸線的偏移量。

4.3.3 測量橋墩頂部沉降

采用測量儀器在橋梁一端相對距離較遠處的兩個橋墩上方設置沉降觀測點，以實時監測橋墩的實際沉降狀況。

在橋墩頂面中間部位設置永久性沉降觀測點，并通過全站儀坐標測量功能測出該沉降觀測點的實際坐標值，然后通過坐標值計算出該點處的標高。最后算出測得的最終值與初始值之差便是橋墩沉降量。

4.3.4 測量應力

選用鋼弦氏應力傳感器對截面應力實施測量，具體操作時可根據鋼弦振動頻率，進一步推定出控制截面的混凝土應變量，結合胡克定律，通過實際運算得出控制截面的應力值。

5 項目質量精細化控制

工程項目施工精細化管理的具體操作，主要包括質檢工程師巡檢和旁站監管：

質檢工程師現場巡檢：

（1）按照施工設計規范對施工程序、關鍵工藝、隱蔽工程施工等內容進行檢查。

（2）檢查是否出現違規施工。

（3）定期查驗施工設備的使用情況，確保其性能、動力等相關條件滿足施工需要。

（4）檢查現場施工材料的質量、種類及施工工藝是否達標。

（5）確保施工完成部分的質量符合施工標準。

旁站監管：旁站監管應由具有相應資質的工程師進行，依據工程的特點合理制定工作細則，提高精細化管理水平。

6 結論

橋梁工程施工中，為保證懸臂施工的主橋線形和設計線形最大程度地保持一致，結合上述技術控制要點，要切實做好以下幾個方面的工作：

（1）在實際施工前，要充分利用計算機模擬技術對各施工環節橋梁的力學性能進行科學分析，并計算出各種狀況下力學指標，以便更加科學、準確地進行預拱度設置。

（2）科學有效地對橋梁線形實施優化和完善，在實際施工中根據設計及規范要求合理設置監測點，在正式進行懸臂澆筑前要預先實施荷載試驗。

（3）全面結合計算得出的預拱度和模板安裝高度的具體數據，確定懸臂澆筑預拱度的有效范圍。同時，還要對懸臂施工的實際操作流程進行完善，強化對施工過程及施工部位的控制工作，進而有效控制橋梁結構變形，從根本上確保橋梁工程的施工質量。

參考文獻

[1]盧靜. 橋梁施工中掛籃懸臂澆筑施工技術的應用探討[J]. 科學技術創新， 2022（12）： 135-138.

[2]張政華橋梁施工中懸臂澆筑法的應用研究[J]黑龍江交通科技， 2018， 41（12）： 145-146.

[3]邱興華， 楊新華. 橋梁懸臂掛籃施工技術應用研究——以茅店義源大橋施工為例[J]. 交通建設與管理， 2014（18）： 111-112+115.

[4]歐陽玉軍. 橋梁懸臂掛藍施工技術控制[J]. 四川建材， 2019（6）： 75-77.

[5]高毅懸臂掛籃技術施工過程中控制要點解析[J]. 建筑知識， 2017（2）： 57-58.

[6]李鵬飛， 高菲娟. 大跨度橋梁施工中菱形掛籃懸臂澆筑施工技術分析[J]. 中國公路， 2021（2）： 114-115.

[7]賴清海 翔安大道跨線橋懸臂澆筑施工安全管理[C]//2020年全國土木工程施工技術交流會論文集（下冊）， 2020： 145-148.

[8]王召朋， 劉夫存 淺析懸臂澆筑施工法[C]//2017年8月建筑科技與管理學術交流會論文集， 2017： 44-45.

[9]于藝林， 陳峰， 王展， 等. 基于BIM技術的寬幅矮塔斜拉橋三角掛籃設計優化[C]//. 中國土木工程學會2018年學術年會論文集， 2018： 385-393.