橋梁預應力現澆箱梁掛籃懸臂施工技術的應用

作者簡介：張文超（1995-），女，助理工程師。研究方向為工程管理。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.12.043

摘? 要：以某市政橋梁為例，根據該項目分析預應力現澆箱梁掛籃懸臂施工技術要點，明確掛籃形式及結構，結合通過梁段頂部找平、安裝外模走行梁、檢測走行梁位置等形式確定掛籃移動方式，經過模板施工、連續梁懸臂澆筑、懸澆箱梁施工監測、預應力施工、孔道壓漿和封錨及卸下吊籃等工序，在施工期間合理運用具體的控制措施，包括基礎沉降控制、混凝土質量控制、腹板斜裂縫控制、支座預偏量控制和節段傾角控制。結果表明，通過規范施工流程，合理應用施工控制措施，可以提高預應力現澆箱梁掛籃懸臂施工水平，優化橋梁建設品質。

關鍵詞：橋梁工程；預應力技術；現澆梁掛籃懸臂；施工工藝；控制措施

中圖分類號：U445.4? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）12-0185-04

Abstract： Taking a municipal bridge as an example， the main technical points of hanging basket cantilever construction of prestressed cast-in-place box girder are analyzed according to this project， and the form and structure of hanging basket are defined. Based on leveling at the top of the beam section， installing external formwork walking beam， detecting the position of walking beam and other forms to determine the hanging basket movement mode， through formwork construction， continuous beam cantilever pouring， cantilever casting box beam construction monitoring， prestress construction， channel grouting and anchoring， unloading hanging basket and other processes. Reasonable use of specific control measures during construction， including foundation settlement control， concrete quality control， web oblique crack control， bearing pre-offset control， segment inclination control. The results show that by standardizing the construction process and reasonably applying the construction control measures， the construction level of hanging basket cantilever of prestressed cast-in-place box girder can be improved and the quality of bridge construction can be optimized.

Keywords： bridge engineering; prestress technology; cast-in-place beam hanging basket cantilever; construction technology; control measure

現階段，現澆箱梁掛籃懸臂施工技術在市政橋梁工程中應用廣泛，該技術的應用不僅更好地保障了市政橋梁工程施工質量，還最大限度降低了施工作業對自然生態環境的不良影響。但該技術具體施工過程涉及內容多且復雜，各環節間存在非常緊密的關聯，只有做好各環節間的無縫銜接，才能促使整個施工過程的有序推進。

1? 工程概況

某橋梁工程的左幅長達1 013.827 m，右幅長達1 014.174 m，橋面雙幅總寬為2 m×15.18 m。橋梁結構型式為變截面大跨度預應力混凝土連續梁橋。在主橋的建設過程中，每一根主梁都采用了單箱單室箱梁的形式，并且在其頂部設置了2%的單向坡度。由于橋型復雜且跨度較大，在梁段拼裝時對鋼束進行了預壓處理。箱梁頂板、底板的寬度分別為1 518 cm和750 cm，考慮施工安全、質量、效率多重要求，項目采用掛籃懸臂法。

2? 預應力現澆箱梁掛籃懸臂施工技術要點

2.1? 掛籃形式及結構

三角掛籃是諸多掛籃型式中應用較為廣泛的一種，其承載力強，有著十分穩定可靠的性能，并且便于施工。三角掛籃由多個部分共同組成，比如模板系統、后錨行走系統、主梁承重系統和底板及懸吊系統等，各個部門有機組合最終形成了一個完整的一體化結構。掛籃結構如圖1所示。

2.2? 掛籃移動

工作人員在澆筑完一段混凝土結構并且進行預應力張拉后需要根據施工方案按照軌道進行吊籃的移動，直到下一個施工點位才能繼續使用，并按此程序有序推進各梁段施工。吊籃移動的要點包括以下幾個方面。

1）進行梁段頂部找平，對軌道具體布置位置進行精確測量，在指定位置安裝牢固軌道和墊枕，之后通過脫模配合完成倒鏈滑車工作，移動底模直到達到外模走形梁位置，之后借助千斤頂的牽引作用帶動相關裝置向下一個施工點位移動，其中主要包括掛籃、底模架和外模，最后再次到軌道上錨固，確認穩定后可以繼續施工。

圖1? 掛籃結構

2）先穩定牢固地安裝外模走行梁，然后將前一段梁上的后吊架松開，移動到預留孔道后安裝牢固，再將另一吊架松開，通過此種方式循環往復進行吊架移動。

3）在檢測了走行梁的位置后，如果檢測結果準確無誤，則需要對外模和底模的標高進行進一步的調整，以保證兩者都滿足規定的要求。

4）吊籃主桁架的尾端裝有一組滾輪，借助該滾輪，吊籃便可在預先設置好的鋼軌上自由滑動。由于四氟板有一定的強度與剛性，所以可避免因材料自身缺陷而引起的結構變形；在桁架支座和滑道橫梁之間，放置了一塊高強度且表面光潔的四氟滑板，可以有效減少吊籃行走時的摩擦力，使吊籃運行更加順暢。圖2所示為已安裝的四氟滑板。

圖2? 四氟滑板安裝

5）在滑軌梁上穩定地安裝主桁架前段，在移動掛籃過程中可以借助手提式葫蘆對掛籃后錨桿、桁架尾部進行靈活的調整，確保掛籃處于穩定狀態。

6）工作人員在下放底籃時可以借助千斤頂進行調整，以實現下放作業的平衡；合理設置臨時支撐裝置，確保設備運行平穩。采用鋼纖維混凝土制作箱梁時，其表面應進行打磨處理，以保證平整度和密實性。為確保掛籃使用壽命的延長，使用中不會引發任何異常情況，軌道必須呈現出平整、穩定、堅固的特性，防止由于牽引力不足導致掛籃偏位或脫軌等事故。

2.3? 模板施工

預壓階段主要是消除非彈性變形，按照測量結果做好上拱度預留并做好底模板標高確定。施工時可在現場將內、外兩側模板與底架之間用千斤頂頂緊或采用鋼絞線拉緊固定。在考慮底模板的實際情況后，我們需要對其進行適當的調整，以便更好地適應外側模和內模的變化。通過合理地設置頂升裝置、頂推系統等輔助設備，使整個結構體系能夠在規定時間內達到預定高度，確保施工質量和安全（圖3）。以下是各部分安裝作業的要點，包括如下內容：①底模。將底模的邊線與標準斷面相對應，以此判斷是否需要調整或重新計算基礎底面高程。針對安裝時的參考標準，工作人員需測量底模的邊緣輪廓，為確保底模邊線測放的準確性不受外部因素的干擾，建議多次復核。②外模。對于不同類型的混凝土結構應采用相應形式的外模以適應其施工要求。為了最大程度地減少側模的安裝偏差，必須在立模過程中加強對中線的檢測和調整，并進行多次校核。③內模。為加快施工進度，可采用鋼支護作為臨時支座，同時設置一定數量的水平千斤頂，保證結構體系的穩定性。安裝底板及腹板兩側鋼筋、預應力筋后，做好內?？蚣芗颁撃０惭b。在澆注混凝土時要注意邊澆筑邊振搗處理，需留出1.5 m左右的空隙作為振搗點位；底部混凝土澆注后封堵，之后繼續澆注余下部分。④端模。端模安放好后，用拉桿型槽鋼提升其穩定性。在對模板質量進行檢查的時候，一定要對板間錯臺量、順直度等因素進行全面考慮，并遵循檢驗原則做好施工質量的檢驗。

2.4? 連續梁懸臂澆筑

首先，充分做好準備工作。在完成掛籃第一次吊裝安裝后借助錨固系統在墩頂現澆梁段上進一步固定掛籃，通過承重試驗、加載預壓試驗對其承載能力進行分析，并對其非彈性變形情況進行查驗，從而保證掛籃的承載能力和穩定性可以達到安全標準要求。其次，合理設置預壓測點。在吊籃前上部橫梁和后錨上分別設置了測點，以滿足主桁架對預壓力測點的需要?；趯Φ谆@背板及前桁架預加載的分析，為了進一步研究，在底籃背板及后桁架的2個腹板上分別設了觀察點，如圖4所示。

圖3? 模板施工

圖4? 連續梁懸臂澆筑

2.5? 懸澆箱梁施工監測

1）做好結構計算分析。技術人員結合施工方案、相關基本參數分析箱梁結構安裝過程，本研究側重于結構形態變化的深層次分析、基底反力和彎矩的分布規律，內力的變化特征等。在此基礎上，進行了預彎計算與分析，以確定其豎向高度。

2）箱梁施工預拱度。在箱梁的施工過程中，預拱度會受到多種因素的影響，包括箱梁的自重、掛籃的變形、施工荷載、預施應力的大小和溫度的變化等。這些因素均會使梁體出現一定程度上的位移，從而導致梁體內彎沉和頂底板彎矩發生變化。橋梁的成橋質量直接受到彎沉量控制的影響，因此必須對彎沉量進行精確計算，并實施嚴格的管控措施。根據實地測量結果，對預拱尺寸進行了合理的調整，以確保設計單位的設計符合要求。同時也應注意由于各種原因引起的梁段間縱向間距過大，使橋面標高與實際值出現較大偏差，從而造成結構受力和線形發生變化。若不對多跨度橋梁橋的縱向坡度采取適宜的措施，其縱坡效應將會顯著增強。

3）預拱調節。結合反饋結果明確橋梁高程情況，驗證理論計算的準確性并且合理地進行方案的調節，從而實現預拱的預測和調整。通過對實際工程中出現問題的處理，得出合理的解決方案。檢測人員通過動態監測的方式得到準確的結果，為技術人員進行理論計算和分析方法提供支持。

2.6? 預應力施工

1）張拉時間：開展為期至少7 d的混凝土養護，檢測其強度達標后進行張拉。

2）張拉原則：張拉順序為先腹板束、后頂板束，對稱推進。

3）張拉程序：0→0.1σcon（持荷5 min，畫標線）→1.00σcon（持荷5 min，測伸長量）→錨固。

4）張拉方法：為了取得最佳效果，采用兩端張拉方法，盡量實現同步推進；重點控制張拉應力，通過對伸長量的檢查，使實測伸長量與理論值誤差在±6%以內，否則就達不到要求，必須找出原因并采取相應措施。在張拉過程中，應及時獲得有關數據。

2.7? 孔道壓漿和封錨

孔道壓漿施工時，采用真空壓漿工藝，施工前先用真空泵抽空孔道內的空氣，直至其真空度大于80%，才能滿足壓漿施工要求。利用壓漿設備，在工作壓力大于0.7 MPa的情況下，通過壓漿的推壓，使漿液準確地進入孔道，達到充填目的。

在鉆孔壓漿完成后，仔細檢查剩余鋼絞線，將剩余鋼絞線截去并徹底清除，然后用無收縮水泥砂漿封錨，使錨桿、夾片及暴露在外的鋼絞線得到有效包裹，達到有效保護的目的。

2.8? 卸下吊籃

逐一拆卸構件并分類堆放，以避免在現場隨意堆放。在實施拆除作業前，必須對起重機械及有關設備進行徹底檢查，確保不會給作業帶來風險隱患；在施工過程中，必須保證兩端同時推進，并由專門人員在場指導，確保施工安全；同時，還要加強施工現場的管理，保證施工的安全和有序。拆除后的模板等材料要進行修整和清理，以篩選出有再利用價值的部分，并對其妥善保存，以保證其在后續施工過程中可以持續使用，從而達到資源集約化的施工效果。

3? 預應力現澆箱梁掛籃懸臂施工控制措施

3.1? 基礎沉降控制

掛籃懸臂施工初期，橋梁處于靜定結構狀態，雖然基礎結構會產生一定的沉降量，但橋梁結構不會額外形成附加內力，整體結構保持穩定。然而，隨著施工進度推進，當橋梁上部結構施工完畢后，樁頂荷載量明顯增加，受到自身荷載作用影響，出現壓縮變形現象，帶動周圍土體變形，最終在懸臂施工期間導致橋梁結構沉降，唯有在橋梁合龍完畢后，才能把橋梁體系重新恢復成超靜定結構。為解決這一問題，保證中跨合龍質量，需要同步開展基礎沉降監測作業，在各塊頂板橋面中心部位布設沉降觀測點，定期采集分析觀測數據來了解基礎沉降情況，提前增加橋梁基礎高程值來抵消基礎沉降量，保持橋面線形流暢。如果施工期間的基礎沉降量超標，則暫?，F澆箱梁掛籃懸臂施工作業，確定基礎沉降超標原因，采取補設支護樁、基礎加固補強等解決措施，再繼續開展掛籃懸臂施工作業。

3.2? 混凝土質量控制

為保證現澆箱梁施工質量，工作人員要充分考慮混凝土材料、初凝時間、坍落度等參數，通常初凝時間在8～18 h。水泥與水反應會引起水化產物膨脹，凝結速率加快等一系列問題，必須采取必要的措施，以確?；炷翉姸葷M足一定的要求。在混凝土質量管理過程中，如果發現質量不合格，要及時采取相應的措施，保證攪拌均勻，并及時調整。在混凝土澆筑時，應注意有無裂縫，及時采取補救措施。澆注完畢后，應及時清除表面殘存的水份，以避免混凝土內部出現裂縫及其他問題。在實際施工過程中，為保證泵口與軟管間的充分銜接，建議采用倒灌形式，采用左、右交合法，以保證路面的正常性能。振搗混凝土過程中要注意振搗棒垂直快速插入到混凝土結構中，針對較大配筋的部位可以將振搗棒適當傾斜，通常振搗半徑在40 cm左右。當振動結束后，應及時停止振動。為防止混凝土結構產生裂縫現象，需在上層混凝土振搗完畢后，在下層混凝土未硬化前插入振搗棒，以確定振搗深度。為防止路面因震動而開裂，整條路必須平整。

3.3? 腹板斜裂縫控制

橋梁懸臂施工期間，腹板部位開裂概率較高，時常出現腹板斜裂縫問題，裂縫沿預應力管道走向發育，并在表面因長期浸泡而出現水漬。這一問題的根源在于，受到錨具因素影響，錯誤選用螺帽錨固件作為錨具，千斤頂放松期間會損失一定程度的預應力，所布置精軋螺紋鋼筋等豎向預應力筋在張拉期間的實際預應力并未達到施工方案規定的張拉控制應力，僅達到95%～98%水準。為解決此項問題，預防腹板斜裂縫問題再次出現，施工人員需要更換預應力筋和豎向預應力錨具。正常情況下，使用鋼絞線替代粗螺紋鋼筋作為預應力筋；使用低回縮二次張拉錨具來替代原有的螺栓錨固。

3.4? 支座預偏量控制

在大跨度橋梁工程，現澆箱梁混凝土結構出現收縮徐變現象，加上受到溫度等作用力影響，產生縱向位移量，縱向位移程度超標會對橋梁結構完整性造成破壞。對此，額外采取支座預偏量控制措施，在橋墩活動支座上板和理論中心線的間隔部位設置支座，預先測算箱梁收縮徐變量，結合橋梁合龍溫度來確定各處橋墩活動支座的偏移量。最后，以計算結果為施工依據，根據活動支座預偏量，在支座安裝期間，按照相反方向把活動支座偏移一段距離，反方向偏移量和支座預測偏移量保持一致。

3.5? 節段傾角控制

懸臂澆筑期間，在荷載作用下，掛籃偶爾出現變形現象，繼續使用變形掛籃時，后續現澆混凝土箱梁節段有可能出現變形問題，產生較大誤差。問題根源在于，預壓步驟荷載分布情況和箱梁澆筑結束后掛籃上重量分布情況不一致，橋梁掛籃底模沒有到達水平狀態便開展預壓作業。在現場施工期間，各段箱梁澆筑完畢后重新調整掛籃，及時更換變形掛籃，確定掛籃底模完全調整為水平狀態后，再開展掛籃預壓作業。

4? 結束語

大跨徑橋梁作為一種特殊的結構工程，其具備高度的結構適應性，受力復雜且存在較多不確定性因素。橋梁工程的質量可能會受到施工中多種因素的影響，在整個施工環節，必須做好每一個關鍵環節的管理工作，保證各個工序之間協調配合，避免由于各道工序不同步而造成橋梁結構變形或裂縫現象。在懸臂節段箱梁掛籃的施工過程中，需要加強對施工細節的掌控。

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