橋梁工程中掛籃施工的應(yīng)用

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摘要：掛籃施工是當(dāng)代橋梁建設(shè)最常用的施工技術(shù)方法，對(duì)橋梁建設(shè)質(zhì)量至關(guān)重要。因?yàn)?a href="http://www.coffee125.com/lunwen/qlgclw/142630.html" target="_blank">橋梁工程具有特殊性，橋型不同，其構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、裂縫與構(gòu)造技術(shù)指標(biāo)也不相同，橋梁工程設(shè)計(jì)中施工方法、工序和所對(duì)應(yīng)的配套設(shè)施也各具差異。目前，在掛籃施工作業(yè)中，必須科學(xué)建模，規(guī)范施工工藝，做好現(xiàn)澆段作業(yè)，從而有效加固橋梁結(jié)構(gòu)，維護(hù)橋梁工程的安全性。文章將舉例分析掛籃施工在橋梁工程中的應(yīng)用方案，希望能為橋梁施工作業(yè)提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：掛籃施工；橋梁工程；應(yīng)用

橋梁工程建設(shè)中經(jīng)常使用的掛籃施工法又名懸臂灌注法，該技術(shù)方法具備結(jié)構(gòu)輕巧、工藝簡(jiǎn)單、便于移動(dòng)、剛度良好、無(wú)壓重、變形小和整體結(jié)構(gòu)良好等優(yōu)勢(shì)，因此能夠有效提高橋梁的安全性與耐久性。本文將簡(jiǎn)單論述掛籃施工在橋梁工程建設(shè)中的應(yīng)用價(jià)值，并從實(shí)施科學(xué)建模、做好現(xiàn)澆段作業(yè)、優(yōu)化臨時(shí)固結(jié)工藝、規(guī)范預(yù)應(yīng)力施工等四個(gè)方面舉例分析掛籃施工在橋梁工程中的應(yīng)用方案。

1掛籃施工在橋梁工程建設(shè)中的應(yīng)用價(jià)值

在大中型橋梁工程建設(shè)中，最常用的掛籃施工法有兩種，分別是平衡懸臂澆筑施工法、懸臂拼裝施工法，前者主要應(yīng)用于特大型橋梁工程建設(shè)中，該方法對(duì)于每個(gè)“T”型階段的橋梁均會(huì)采取掛籃對(duì)稱式混凝土澆筑技術(shù)。從發(fā)展視角來(lái)看，當(dāng)代橋梁工程掛籃結(jié)構(gòu)均轉(zhuǎn)變?yōu)檩p型兼重載型掛籃結(jié)構(gòu)。調(diào)查研究表明，有兩個(gè)指標(biāo)對(duì)掛籃設(shè)計(jì)的影響至關(guān)重要，第一個(gè)指標(biāo)是掛籃結(jié)構(gòu)的總重量和橋梁結(jié)構(gòu)塊件（最重的塊件）的比值（該比值用英文字母K表示），第二個(gè)指標(biāo)是主桁架所用鋼材的總重量和橋梁結(jié)構(gòu)塊件（最重的塊件）的比值（該比值用英文字母KZ表示）。掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案越合理，K的數(shù)值越?。粧旎@結(jié)構(gòu)的承重構(gòu)件受力設(shè)計(jì)越合理，越節(jié)省材料，KZ的數(shù)值越小。就拿某鐵路的大橋工程為例，該橋梁工程設(shè)計(jì)方案是結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)狀況和氣候因素所設(shè)計(jì)的自錨式三角掛籃結(jié)構(gòu)，其K值是0.431。該掛籃結(jié)構(gòu)有四大優(yōu)點(diǎn)：第一，橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠，安全性良好，整體構(gòu)造簡(jiǎn)潔，受力分布合理。第二，橋梁掛籃結(jié)構(gòu)外模和內(nèi)模相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)整體移動(dòng)目標(biāo)，進(jìn)而節(jié)省了大量組裝模板的時(shí)間。第三，適用性廣泛，能夠應(yīng)用于不同寬度、幅度、跨度和梁高建設(shè)中，掛籃行走效率高，便于施工，能夠去掉自配重構(gòu)件，減輕施工荷載與施工自重。第四，預(yù)應(yīng)力筋能夠在不同位置靈活實(shí)現(xiàn)不同變化與調(diào)整，從而有效降低橋梁工程施工成本，簡(jiǎn)化施工流程。后期能夠一次拆除掛籃結(jié)構(gòu)外側(cè)模與底模，便于開(kāi)展梁合攏段施工作業(yè)。懸臂拼裝施工法有五大優(yōu)點(diǎn)：第一，占用面積較小，影響范圍小，施工過(guò)程中采用逐段澆筑模式，施工效率極高。第二，能夠精確控制偏差與施工梁段的標(biāo)高，便于糾正誤差，控制橋梁線性結(jié)構(gòu)，維護(hù)橋梁整體弧形的美感。第三，施工過(guò)程中所需要的機(jī)械設(shè)備減少，無(wú)須搭設(shè)大量的支架，能夠節(jié)約大量的物力成本和人力成本。第四，便于在海上、山谷和深水域施工，安全性良好。第五，工序簡(jiǎn)單，重復(fù)性高，各梁段施工作業(yè)相同，便于施工技術(shù)人員掌握。

2掛籃施工在橋梁工程中的應(yīng)用方案

2.1實(shí)施科學(xué)建模

發(fā)揮掛籃施工在橋梁工程建設(shè)中的應(yīng)用價(jià)值，提高橋梁建設(shè)質(zhì)量，首先要科學(xué)建模，做好建模計(jì)算工作。需要注意的是，懸臂掛籃結(jié)構(gòu)屬于一種承重結(jié)構(gòu)，在施工過(guò)程中，該結(jié)構(gòu)能沿著橋梁頂一直向前滾動(dòng)或者滑動(dòng)。通常，完成前一個(gè)梁段施工作業(yè)后，掛籃會(huì)繼續(xù)向前滾動(dòng)或者滑動(dòng)，此時(shí)，后側(cè)錨固端能夠固定在前一個(gè)梁段中，與此同時(shí)，為掛籃的前側(cè)結(jié)構(gòu)組裝下一個(gè)梁段的鋼筋、模板、預(yù)應(yīng)力管道、預(yù)應(yīng)力筋和混凝土澆筑設(shè)施以及孔道灌漿設(shè)備。然后，要逐步完成混凝土澆筑作業(yè)與孔道灌漿作業(yè)，接著進(jìn)行梁段循環(huán)作業(yè)直到懸灌梁合攏為止。其次，在建模過(guò)程中，應(yīng)精確計(jì)算梁段掛籃自重、模板自重、混凝土自重與施工荷載。一般來(lái)講，掛籃自重＝橋架重＋模板重（內(nèi)模＋外模），掛籃的重量和懸澆塊的重量比值不能大于0.5。在計(jì)算梁段和混凝土自重的過(guò)程中，應(yīng)全面統(tǒng)計(jì)兩端重量與長(zhǎng)度，以下數(shù)據(jù)就是某橋梁重量與長(zhǎng)度參數(shù)：梁段編號(hào)：2；兩端重量：107.6t；梁段長(zhǎng)度：3m。梁段編號(hào)：3；兩端重量：102.3t；梁段長(zhǎng)度：3m。梁段編號(hào)：4；兩端重量：97.2t；梁段長(zhǎng)度：3m。梁段編號(hào)：5；兩端重量：92.5t；梁段長(zhǎng)度：3m。梁段編號(hào)：6；兩端重量：109.7t；梁段長(zhǎng)度：3.75m。梁段編號(hào)：7；兩端重量：104.0t；梁段長(zhǎng)度：3.75m。梁段編號(hào)：8；兩端重量：99.1t；梁段長(zhǎng)度：3.75m。梁段編號(hào)：9；兩端重量：95.1t；梁段長(zhǎng)度：3.75m。梁段編號(hào)：10；兩端重量：92.2t；梁段長(zhǎng)度：3.75m。梁段編號(hào)：11；兩端重量：90.6t；梁段長(zhǎng)度：3.75m。此外，要準(zhǔn)確收集梁段各類數(shù)據(jù)，以下數(shù)據(jù)就是某橋梁掛籃施工中5號(hào)梁段的各類數(shù)據(jù)，該梁段最重，體積最大。5號(hào)梁段的階段長(zhǎng)是3.75m，底板體積是12.59m3，腹板體積是15.72m3，頂板體積是7.6m3，翼緣板體積是6.3m3，合計(jì)42.21m3；底板重量是327.34kN，腹板重量是408.72kN，頂板重量是197.6kN，翼緣板重量是163.8kN，合計(jì)1097kN。另一方面，據(jù)調(diào)查了解，當(dāng)施工振搗荷載為4kN/m2效果頗佳，對(duì)于人群與施工荷載，應(yīng)按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》控制為1.5kN/m2。除此之外，必須精確構(gòu)建有限元驗(yàn)算模型，在該建模過(guò)程中，應(yīng)正確運(yùn)用有限元計(jì)算軟件和有限元方法，制定三角式懸臂掛籃結(jié)構(gòu)MIDAS模型。與此同時(shí)，要準(zhǔn)確計(jì)算錨固安全參數(shù)和構(gòu)件穩(wěn)定參數(shù)。

2.2做好現(xiàn)澆段作業(yè)

在現(xiàn)澆段作業(yè)中，必須加固橋梁混凝土結(jié)構(gòu)，做好混凝土澆筑作業(yè)。需要注意的是，水泥對(duì)橋梁混凝土強(qiáng)度的影響不容忽視。從化學(xué)角度來(lái)看，不少水泥本身的穩(wěn)定性偏低，這是因?yàn)樗鄡?nèi)部的游離氧化鈣含量超標(biāo)，其水化速度較慢，在硬化后會(huì)持續(xù)發(fā)揮水化作用，嚴(yán)重影響已經(jīng)硬化的水泥結(jié)構(gòu)，削弱了混凝土的抗壓能力。而且，水泥的水化導(dǎo)熱與收縮度也都比較高，這樣會(huì)導(dǎo)致混凝土面層在后期很容易出現(xiàn)裂縫。再次，如果混凝土內(nèi)部的有機(jī)物與含泥量指數(shù)超標(biāo)，就會(huì)降低混凝土的密度，致使混凝土在初步施工結(jié)束后就出現(xiàn)裂縫。需要注意的是，在確?；炷猎虾细竦那疤嵯?，必須科學(xué)控制混凝土的配置比例，如果比例參數(shù)缺乏合理性，即使混凝土原料質(zhì)量達(dá)標(biāo)，也依然無(wú)法保證混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能與質(zhì)量。此外，應(yīng)科學(xué)處理混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，做好多方面的應(yīng)對(duì)工作，根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境、溫度與濕度制定最佳施工方案，如果施工環(huán)境發(fā)生變化，特別是出現(xiàn)溫度與適度變化，就必須立刻采取應(yīng)對(duì)策略。施工管理人員應(yīng)及時(shí)了解天氣預(yù)報(bào)，并根據(jù)預(yù)報(bào)信息科學(xué)調(diào)整施工方案。如果外在施工環(huán)境溫度偏低，就要控制好混凝土的入模溫度，選用隔離保溫材料制作而成的模具。同時(shí)，要為混凝土加入足量的抗凍劑，以此避免混凝土在低溫條件下出現(xiàn)張裂。如果工期緊張，就需要添加優(yōu)質(zhì)外加劑，這樣能確保混凝土結(jié)構(gòu)的凝固效果。其次，要控制好混凝土結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的白灰含量，提高白灰集料的壓實(shí)度，依次按照標(biāo)準(zhǔn)工序進(jìn)行施工。而且，要做好混凝土結(jié)構(gòu)基層的整形碾壓工作。再次，要著重優(yōu)化混凝土澆筑工藝，合理界定澆筑標(biāo)高與軸線，使混凝土澆筑重量與方案中的預(yù)計(jì)重量相符，控制好澆筑后的容重，確?；炷翝仓探Y(jié)強(qiáng)度與彈性模量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，要按照標(biāo)準(zhǔn)順序做好邊跨現(xiàn)澆段作業(yè)，其施工順序如下：做好基礎(chǔ)處理，實(shí)施支架施工，做好支架預(yù)壓；安裝底模，固定外側(cè)模板，組織底板與腹板，做好鋼筋綁扎作業(yè)；準(zhǔn)確定位波紋管組裝位置，沖洗底模，綁扎頂板鋼筋；安裝錨墊板，固定端頭模板，實(shí)施模板加固；安裝預(yù)埋件，澆筑混凝土結(jié)構(gòu)，實(shí)施養(yǎng)生，依次做好張拉、壓漿和拆模作業(yè)。

2.3優(yōu)化臨時(shí)固結(jié)工藝

做好臨時(shí)固結(jié)作業(yè)能夠控制受風(fēng)荷載，承受支點(diǎn)反力，避免因一端的混凝土墜落和掛籃傾覆所滋生的彎矩問(wèn)題。在具體施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)狀況和施工圖紙制定固結(jié)方案，搭建好臨時(shí)支座，一般情況下，臨時(shí)支座不能少于兩個(gè)。同時(shí)，要在距離墩柱邊緣2.1m的地方固定兩根鋼管混凝土柱充當(dāng)臨時(shí)支撐，鋼管直徑不能小于80cm，壁厚不得小于1cm。完成合攏段施工作業(yè)后，應(yīng)逐步拆除臨時(shí)固結(jié)體系，全面鑿除支座混凝土，拆除腹板，清理所遺留的污物。

2.4規(guī)范預(yù)應(yīng)力施工

在預(yù)應(yīng)力施工作業(yè)中，首先要精選預(yù)應(yīng)力管道，目前，最常用的預(yù)應(yīng)力管道是塑料波紋管，其型號(hào)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)規(guī)則、試驗(yàn)方法、包裝運(yùn)輸與存儲(chǔ)保管均需嚴(yán)格參考《預(yù)應(yīng)力混凝止橋梁用塑料波紋管》（JT/T529—2016）。所選用的塑料波紋管外觀須光滑，結(jié)構(gòu)必須完整，色澤應(yīng)均勻，如果發(fā)現(xiàn)其內(nèi)外壁存在破裂、氣泡和劃傷問(wèn)題，就要立刻進(jìn)行修復(fù)，對(duì)于無(wú)法修復(fù)的塑料波紋管，應(yīng)及時(shí)更換。其次，塑料波紋管的環(huán)縱向剛度不得小于6kPa，柔韌性與抗沖擊性應(yīng)良好。在組裝預(yù)應(yīng)力波紋管的過(guò)程中，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)圖紙與坐標(biāo)進(jìn)行安裝，做好普通箍筋的焊接工作，初步安裝完預(yù)應(yīng)力波紋管后，應(yīng)依次組裝懸臂兩端的螺旋箍筋和錨墊板以及壓漿排漿管。需要注意的是，在組裝壓漿排漿管的過(guò)程中，要將其安裝在梁體的最頂面，同時(shí)，將壓漿排漿孔設(shè)計(jì)在預(yù)應(yīng)力波紋管的最高位置。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，發(fā)揮掛籃技術(shù)在橋梁工程施工中的應(yīng)用價(jià)值，延長(zhǎng)橋梁工程使用壽命，橋梁設(shè)計(jì)師應(yīng)做好建模工作，為橋梁施工作業(yè)提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)；施工技術(shù)人員應(yīng)注意做好現(xiàn)澆段作業(yè)，優(yōu)化臨時(shí)固結(jié)工藝，規(guī)范預(yù)應(yīng)力施工流程，從而全面提高施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[2]王長(zhǎng)軍.橋梁工程中的懸臂掛籃施工工藝研究[J].交通世界，2019（27）：102-103.

作者：宗慶東 單位：中交四公局第八分公司