78连续刚构桥无压重自锚式挂篮施工工法

连续刚构桥无压重自锚式挂篮施工工法GGG（中企）C3078-2008刘雄 严泽洪 邓迪文 李德强葛洲坝集团第五工程有限公司）1.前言挂篮悬臂浇筑法施工，从60 年代由前西德首先使用以来，发展至今，已成为 一种有效桥梁施工手段。挂篮作为连续刚构桥悬臂灌注施工的主要设备已有多种 类型。按走行方式可以分为滑动式和滚动式；按平衡方式可分为全压重、半压重 和无压重自锚式；按构造形式可分为菱形挂蓝、三角型挂蓝、斜拉式挂蓝、制式 杆件拼组的桁架式挂蓝。有些国家如日本、法国等已有定型的系列化产品。我国 从 80 年代开始使用这种技术以来，也已取得了巨大的成就。无压重自锚式挂蓝具 有技术经济的综合效果，达到了国际先进水平。2.1挂篮自重轻，由此而带来在加工、运输、拼装、移动、拆除等方面的省力，进而达到节省资金的目的。是一个能沿箱梁顶滑动或滚动的承重构架，其锚固悬 挂在已施工的前端梁段上，在挂篮上可以进行下一梁段的模板、钢筋、预应力管 道的安设，混凝土灌注和预应力张拉、灌浆诸作业。2.2 挂篮浇筑和行走时均无平衡压重，中端支撑在已浇好的梁段前沿上，浇筑 混凝土时后端锚固在已浇好的梁段后部，行走时中端点可以滚动或滑动，后端通过反扣轮或后钩板也可以滚动或滑动。2.3 挂篮轨道为无须接长的整体轨道，先行移动轨道后行走挂篮，轨道通过重 复使用精轧螺纹钢连接在已浇好的梁段的竖向预应力精轧螺纹钢筋上，或预埋精 轧螺纹钢上。2.4 挂篮轨道行走时主桁加一根安全锚固横梁，增加了行走安全性。2.5 挂篮完成一个节段循环后，挂篮即可前移并固定，进行下一节段的悬灌， 如此循环直至悬臂灌注完成。2.6 挂篮预压采用在 0 号块上作反力架对底篮预压，特别适合于高墩大跨连 续刚构施工。3. 适用范本工法广泛适用于连续刚构桥或连续梁桥的分段悬臂灌注施工。4. 工艺原理通过挂篮中部向上的支点力F和后部向下的后锚力P与悬臂浇筑混凝土的重 力平衡（见图 4）。节殷碗重G后锚力P&命t 翌 ZIA1-图 4 连续刚构桥无压重自锚式挂篮悬臂浇筑施工工艺原理图5. 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程总体施工工艺流程为：0号段拼装挂篮试压j测量、模板定位、悬灌、养护j 测量、预应力束张拉压浆j挂篮行走-下一循环j挂篮拆除。5.1.1 拼装工艺1、拼装准备在工厂将主构架的桁片拼装成形，拼装后运至现场吊装，编写拼装工艺，准 备好拼装工具及各种连接螺栓销轴，培训拼装工人。2、铺枕用 1：2 水泥砂浆找平梁顶面铺枕部位，铺设钢枕用于安装轨道。3、安装轨道从0号段中心向两侧安装整体长轨各一节，尾部焊接在一起，各轨道尾部均 通过安装一锚固梁来固定，锚固梁通过重复使用精轧螺纹钢锚固在已浇好的箱梁 顶板竖向预应力精轧螺纹钢筋或预埋的精轧螺纹钢筋上，抄平轨道顶面，量测轨 道中心距无误后，把轨道锁定牢固。4、安装前后支座先从轨道前端穿入后支座，后支座就位后安放前支座。5、吊装主构架 主构架拆成散件后后运至现场吊装，先安装立杆旋紧连结螺栓或销轴，再安装其他连接部件，为防止倾倒，用脚手架临时支撑。6、安装主构架之间的连结系。7、用长螺杆（032精轧螺纹钢）和扁担架将主构架后端锚固在已成梁段上，中部支点处应处用钢枕将挂篮顶起。8、吊装前上横梁将前上横梁上的千斤顶、上、下垫梁及钢吊带，一起组装好后，整体起吊安 装。9、安装后吊带 在梁段底板预留孔内，安装后吊带，先安放垫块，千斤顶和上垫梁，后吊带从底板穿出，以便与底摸架连接。10、吊装底模架及底模板。11、吊装内模架走行梁，并安装好前后吊杆。12、安装外侧模板。5.1.2 预压施工工艺挂篮预压在 0 号块横隔板上设置反力梁用穿心式千斤顶进行预压。荷载采取 主墩悬浇的最不利箱梁施工总荷载的110% ，以对前支点产生的弯距进行等效代替 计算的张拉力。对挂蓝前上横梁设观测点观测其竖向位移，找出挂蓝变形规律作 为底模调整标高的依据。5.1.3 悬臂灌注施工工艺每个T构从1或2号段开始（0号段长度不够拼挂篮时先用托架架浇1号块， 然后在0号1号顶面拼装挂篮） ，对称拼装好挂篮后即可进行悬臂灌注施工。1、分片吊装底板及腹板构造钢筋并安放预应力管道。2、安装内模。3、根据梁段的高度调整下部模板。4、在顶板和腹板安装下料串筒位置留洞，在腹板的捣固位置，预留位置进行 捣固。5、安装端模板，并与内外模板连结。6、绑扎顶板钢筋。7、安放预应力管道、锚板等。8、对称灌注混凝土。9、混凝土养护。10、预应力筋张拉。11、压浆。12、挂篮行走 找平梁顶面并铺设钢（木）枕及轨道。放松底模架前后吊带。底模架后横梁 两侧的吊耳与外侧模走行梁之间安装 10t 倒链，即底摸架悬挂在走行梁上。拆除 后吊带与底模架的连结。解除挂篮后端锚固螺杆。轨道顶面安装两个5t倒链（每 套挂篮）并标计好前支座的位置（支座中心距梁端50cm ）。倒链牵引前支座使挂 篮、底摸架、外侧模一起向前移动。移动时挂篮后部应设 10t 保险倒链。安装后 吊带，将底模架吊起。在待浇梁段上安装外侧模走行梁后吊梁，先解除一个后吊 架，移至已浇节段，再解除另一个后吊杆移至已浇节段。拉出内模，挂篮走行完 毕。5.1.4 挂篮的拆除待合龙段施工前，便可拆除挂篮，拆除顺序如下：1、合龙段需要使用的内外模用倒链先将滑梁拉至合拢安装部位，再用倒链将内外模就位，底模挂在滑梁上就位。2、合龙段完成后在梁顶面安装卷扬机，吊着外侧模前后吊杆（底模架吊在滑 梁上）徐徐下放，落至地面。或先放底模架，后放外侧模。3、合龙段不用的内模、走行梁，在合龙段施工前拆除，余者可从两端梁的出口拆除。4、主构架可移至塔吊可吊范围内，分片拆卸。5、拆除轨道及钢（木）枕。5.2操作要点5.2.1挂篮完成后应进行试压，以消除残留的塑性变形量，并验证挂篮设计时确定的各项技术指标。5.2.2 测量高程应尽可能清晨太阳出来前进行。5.2.3 挂篮标高定位时，前端标高应考虑预拱度（包括挂篮非弹性变形值）。5.2.4 挂篮的行走时要满足桥轴线要求。5.2.5梁体预应力筋必须在梁体混凝土弹模和强度达到设计要求后张拉。5.3劳动力组织（见表 5.3）表 5. 3 劳 动 力 组 织 情 况 表序号单项工程所需人数备注1管理人员32技术人员63钢筋模板丄164起重工8移动挂篮5张拉灌浆工8对称张拉6养护26材料与设备本工法没有特别需要说明的材料，本工法采用的主要机具、设备详见表6。7质量控制7.1工程质量控制标准施工总体质量执行公路桥涵施工技术规范或铁路桥涵施工技术规范，梁体各标高测量允许误差为5 mm。梁体轴线允许偏差值为士 10mm。7.2质量保证措施7.2.1 T构两端悬臂灌注混凝土做到对称平衡施工。7.2.2分层浇筑砼结合面应仔细凿毛，清洗干净，使水平施工缝符合规范要求。 浇筑分层厚度30cm，在初凝之前将次层混凝土浇筑完毕，保证无层间冷缝，墩身 肢外悬臂端由外向里方向浇筑，肢间由中间向两边浇筑。7.2.3当钢筋和预应力管道在空间发生干扰时，适当移动普通钢筋的位置，以 保证预应力管道位置的准确。钢束锚固处的普通钢筋如影响预应力施工时，适当 弯折，但待预应力施工完毕后及时复原。在钢筋施工过程中发生钢筋空间位置冲 突，适当调整其布置，但要确保钢筋的根数和净保护层厚度。如因浇筑或振捣混凝土需要，对钢筋间距作适当调整。7.2.4 锚下螺旋筋与分布筋相干扰时，可适当移动分布钢筋或调整分布钢筋的间距。7.2.5 混凝土达到设计要求的强度和弹模拆模。表 6 机具 设备表序号设备名称设备型号单位数量用途备注1倒链个8模板定位，挂篮行走2千斤顶30吨机械个30-i-i=i -n r1 111 提升吊带3挂篮个2单墩4穿心千斤顶400吨台4张拉对称张拉5真空泵台2真空辅助吸浆6灰浆搅拌机JW180台1拌制水泥浆7灰浆泵MBV80 型台2灌浆8水泵台2养护9卷扬机台210水准仪台111全站仪台18安全措施8.1 遵守国家发布的安全生产法，遵守建设部、中华全总、劳动人事部联合发布的建筑安装工人安全技术操作规程。8.2桥梁施工中高处作业必须设置防护措施，并符合JBJ80-91建筑施工高处作业安全技术规范的要求。按照GB3608-83高处作业分级标准实行分级 级管理。8.3 各工种进行上下立体交叉作业时，不得在同一垂直方向操作，操作人员必 须严守各自岗位职责，并应防止铁件工具掉落等。8.4 脚手架的搭设必须符合安全技术规程的规定。立杆间距、杆件联系、剪刀 撑安设要按规定执行，立杆底设垫块并设置安全网、栏杆挡板。并经有关技术人 员检验合格后方可投入使用，脚手架拆除时，下方不得有其他人员。8.5 箱梁0号节段施工完毕，及时安装两侧的安全护围，保证操作人员的安全。8.6 雨天和冬天进行作业时，必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施。设置避 雷设施，接地电阻4QO强风、浓雾等恶劣气候不得从事高处作业。强风暴雨后， 对高处作业设施逐一进行检查，发现有松动、变形、损坏等现象，立即修理完善。8.7 夜间上桥施工保证具有足够的照明强度，危险区悬挂警告标志，施工人员 上桥前应集合经安全员教育和检查，任何人员未经批准，不得擅自进入作业现场。8.8 安装前制定安装技术措施，挂篮组拼后，要进行全面检查，并做静载试验。8.9 在墩上进行0块施工并以托架做施工平台时，在平台边缘处，应设安全 防护措施。墩两侧斜拉托架平台之间搭设人行道板，并连接牢固。8.10使用的机具设备（如千斤顶、滑车、手拉葫芦、钢丝绳等），应进行检查， 不符合安全规定的严禁使用。8.11 挂篮拼装及悬臂组装中，应根据作业点的具体情况设置安全防护设施。8.12 挂篮使用时，后压锚、张拉平台的保险绳等应经常检查。底模标高调整 时，应设专人经统一指挥，作业人员应站在铺设稳固的脚手板上。8.13 挂篮移动前，要对吊带、滑移支座锚固等进行全面检查，遇大风时停止 挂篮移动，确保挂篮的行走安全；挂兰行走时，要缓慢进行，速度应控制在 0.1m/min 以内。以保安全。滑道要顺直、不得偏移。挂兰桁架行走和浇筑砼时， 其稳定系数应符合公路桥涵施工技术规范(JTJ04-98 )的规定。8.14 已灌梁顶和挂篮四周设栏杆并挂安全网，且安全网网绳不破损，并生根 牢固、绷紧、圈牢、拼接严密；8.15 吊机工作时，设专人指挥吊机，吊机开始提升和下降指挥人员均要鸣哨；8.16 搭设稳固的扶梯，人员上下桥面走扶梯，不攀爬支架；9环保措施9.1 遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章。9.2 落实环保责任制，与责任人的经济利益挂钩，形成责、权、利相结合的制 约奖惩机制。9.3 按环保体系的要求来管理工地的工程材料、设备、施工废水、生活垃圾。 并定期进行检查。10效益分析大小跨度预应力连续刚构桥采用悬臂施工可以不影响交通，这是该桥型的一 个主要施工方法，采用本工法后，可大大加快施工进度，节约投资，社会和经济 效益显著。11应用实例11.1湖北沪蓉西高速公路双河口特大桥和关口垭3号桥11.1.1工程概况双河口特大桥左5号墩高162.7 米，墩高在同类桥型中居世界第三亚洲第二。 双河口特大桥左右幅主桥上部结构形式为：90+2x170+90m四跨预应力混凝土 连续刚构变截面箱梁。全桥箱梁累计6个0号块，每个0号块混凝土工程量为： 55号混凝土 557.6m3，箱梁采用单箱单室截面分离式设计，箱梁顶宽12.5m，箱 梁底宽6.5m两侧悬臂长度3.0m。箱梁0号块梁高10.0m。悬臂板端部厚15cm， 根部厚65cm。箱梁底板根部厚100cm，腹板厚70cm，隔板厚40cm，箱梁顶 板厚度28cm。箱梁顶部设有2%的横坡。箱梁按全预应力混凝土设计，采用三向 预应力，纵、横向及部分竖向预应力采用美国ASTM-A416-97A标准270级高强 度低松弛钢绞线。关口垭3号桥全桥左幅桥跨布置为82 + 150+82=314m，右幅桥跨布置为 82+150+82=314m， 为预应力混凝土连续刚构桥。 全桥共分为一联即 82+150+82。箱梁采用分离式双箱，每幅桥为预应力混凝土单箱单室截面，箱梁 顶宽12.5m，箱梁底宽6.5m，两侧悬臂长度3.0m。箱梁根部梁高9.0m，跨中 及端部梁高2.8m，悬臂板端部厚15cm，根部厚70cm。箱梁根部底板厚100cm， 跨中底板厚30cm，梁高及底板厚从根部到跨中采用1.8次抛物线变化，腹板根部 厚70cm，跨中厚40cm，利用三个箱梁节段直线变化，箱梁顶板厚度28cm。箱 梁顶设有2%的超高横坡。上部构造按全预应力混凝土设计，采用三向预应力，纵向采用大吨位群锚体系，最多每束达22 根钢绞线。见图11.1-1 挂篮总装示意图和图 11.1-2 挂篮预压示意图。T劇it械图 11.1-1 挂篮总装示意图眞自把忙斤顶图 11.1-2 挂篮预压示意图11.1.2施工情况双河口特大桥 6 个墩其中有 4 个墩采用菱形挂篮，2 个墩采用三角挂篮。关 口垭 3 号桥采用菱形挂篮。以上挂篮全部设计为无压重自锚式挂篮。2 个桥在施工过程中，没有出现施工质量问题和施工安全问题。取得了很好经 济效益和社会效益。11.1.3结果评价双河口特大桥6个墩和关口垭3 号桥4个墩的成功的运用了该施工工法，取 得了很好效果。挂蓝全部由现场自制和旧挂篮改制，重量极大减轻，共计20 肢挂 篮节约资金 500 万元，经济效益显著。同时施工质量达到设计要求，受到业主、 设计、监理的好评。11.2云南元磨高速公路11.2.1工程概况云南元江-磨黑高速公路第 13 合同段是国道213 线云南境内的一段，是国家 道路网“九纵九横”的重要组成部分，位于云南省墨江县境内，全长10.76848K, 起讫桩号为K303+420-K314-188.82,主要由三跨连续刚构特大桥4座连拱隧道 2 座，分离式隧道单幅2 座，大桥单幅29 座，中桥单幅9座等组成。11.2.2施工情况云南元磨高速公路连续刚构桥高墩均采用菱形无压重自锚式挂蓝施工。利用 墩顶 0 号块安装挂篮，挂篮上部结构为菱形，前部伸出两伸臂小梁，作为挂蓝底 模平台和侧模前移的滑道，菱形结构后端锚固于箱梁顶板上。用手动葫芦将底模 平台吊在外侧模走行梁上，解除后吊带，将其落于滑梁上，松开菱形桁架上的上 锚固，使其后支座反扣在轨道上缘，用千斤顶顶推主桁并带动侧模及底模平台沿 滑道前行到位，将内模落于内走行梁上，用手动葫芦牵引就位。分别向两侧依次 对称地分段浇筑主梁至合龙段。待合龙段施工前，便拆除挂篮。施工过程中安全 和质量均得到可靠保证，加快了施工进度。11.2.3结果评价云南元磨高速公路三跨连续刚构桥采用无压重自锚式挂篮施工，具有结构简 单，受力合理和一次移动到位的特点，使结构整体性好，安全可靠，质量得到了 保证，节约成本和产生的效益约计 460 万，经济效益和社会效益显著。