淺談懸臂澆筑施工法

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摘要：自60年代出現(xiàn)了懸澆施工方法以后，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁不斷向大跨徑發(fā)展。作為其施工的關(guān)鍵設(shè)備，懸澆掛籃施工也得到了不斷發(fā)展，為縮短懸澆周期、提高經(jīng)濟(jì)效益奠定了基礎(chǔ)，取得了良好的施工效果，在近代橋梁建筑中已得到越來越多的應(yīng)用。 

關(guān)鍵詞：懸臂澆筑          工程概況：北川河大橋位于西寧市城北區(qū)，橫跨北川河，該橋主橋采用35+60+35米的三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，橫截面為單箱單室。根據(jù)受力情況采用三向預(yù)應(yīng)力。主橋采用菱形掛籃施工，以21號(hào)墩、22號(hào)墩為兩個(gè)T構(gòu)，單T劃分8個(gè)塊段，施工時(shí)最大懸臂長(zhǎng)度27.5m，懸臂澆筑最大長(zhǎng)度4m，最大重量95噸，單T澆筑最大不平衡力控制在200KN以內(nèi)。          1 懸臂澆筑施工工藝          懸臂法澆筑法又稱無支架平衡伸臂法或掛（吊）籃法，所用的主要的設(shè)備是掛籃。通過掛籃的前移，對(duì)稱地向兩側(cè)跨中逐段澆筑混凝土，并施加預(yù)應(yīng)力，如此循環(huán)作業(yè)。          其施工工藝流程：掛籃前移就位→調(diào)平模板→（鋼筋制作）安裝底板及腹板鋼筋→安裝內(nèi)模→綁扎頂板鋼筋→安裝預(yù)應(yīng)力管道→監(jiān)理工程師驗(yàn)收→澆筑混凝土（制作試塊）→混凝土養(yǎng)護(hù)、拆膜及接縫處理→預(yù)應(yīng)力筋下料、穿束→張拉預(yù)應(yīng)力筋→封錨、壓漿→掛籃前移就位。          2 菱形掛籃的組成和特點(diǎn)          掛籃主要由三個(gè)系統(tǒng)組成：主桁承重系統(tǒng)、底籃和模板系統(tǒng)、走行系統(tǒng)。菱形掛籃特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，整體剛度大，安全可靠，操作方便；前端及中部工作面開闊，便于掛籃軌道、腹板、底板鋼筋、豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的安裝，加快施工速度；走行裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，外側(cè)模、底模可一次就位，內(nèi)模也能整體拉到位；利用箱梁豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固軌道及掛籃，取消了后平衡重，掛籃自重輕。          3 掛籃安裝順序（掛籃的拆除順序相反）          3.1 找平鋪枕：測(cè)量放樣并用墨線彈出箱梁中線、軌道中線和軌道端頭位置線，用1:2水泥砂漿找平鋪枕部位，鋪設(shè)鋼軌；          3.2 安裝軌道，確認(rèn)中心距無誤后，用錨固梁與豎向筋將軌道鎖定；安裝前后支座，前支座與軌道之間鋪四氟乙烯滑板；          3.3 吊裝主桁架并安裝桁架間聯(lián)結(jié)系，用精軋螺紋鋼與扁擔(dān)梁將主桁架后端錨固在軌道上；主桁架采用臨時(shí)固定措施,保證兩主桁架穩(wěn)定；          3.4 吊裝前上橫梁及組合件(包括翼緣橫臂、主梁橫臂)；          3.5 安裝外滑梁；          3.6 吊裝底摸架及底摸板組合；          3.7 松0#、1#側(cè)板，前移至模板預(yù)定位置；          3.8 吊裝內(nèi)模模架及內(nèi)滑梁；          3.9 調(diào)整主模標(biāo)高及模板相對(duì)尺寸。          4 掛籃預(yù)壓          掛籃預(yù)壓的主要目的是取得掛籃彈性變形與荷載的線型關(guān)系，檢驗(yàn)掛籃主桁架的承載能力，消除掛籃的非彈性變形，為懸澆施工中的變形及高程控制提供可靠依據(jù)，確保合攏精度，同時(shí)檢驗(yàn)掛籃的質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)掛籃整體的安全性能作出檢測(cè)。預(yù)壓荷載取梁段最大重量的1.2倍。預(yù)壓分五級(jí)加載：20％=>40％=>60％=>80％=>100％，卸載順序與加載順序相反；每次分級(jí)加載和卸載后，測(cè)量底籃前橫梁吊帶處的撓度，底籃橫梁和底板變形；主桁片上前橫梁吊帶處的撓度。在每級(jí)加載或卸載時(shí)及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)。在加載過程中應(yīng)注意檢查掛籃各個(gè)部位，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象應(yīng)立即停止加載，進(jìn)行處理。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出掛籃施工撓度。          5 掛籃前移          5.1 找平梁頂面并鋪設(shè)鋼（木）枕及軌道。          5.2 放松底摸架前后橫梁上吊帶。          5.3 底籃后橫梁兩側(cè)的吊耳與外側(cè)模滑梁之間用10t倒鏈連接，將底籃懸掛在外滑梁上。          5.4 拆除后吊帶與底籃后橫梁的連結(jié)。          5.5 解除掛籃后端錨固螺桿。          5.6 軌道頂面安裝兩個(gè)10t倒鏈（每套掛籃）并標(biāo)計(jì)好前支座（移運(yùn)器）的位置。倒鏈牽引前支座使掛籃、底籃、外側(cè)模一起向前移動(dòng)。          5.7 將主桁架錨固。安裝后吊帶，將底摸架吊起。          5.8 調(diào)整模板高程，拉出內(nèi)模調(diào)平，掛籃前移完成。          6 懸臂澆筑梁的撓度控制及注意事項(xiàng)          6.1 線型控制即在預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂施工階段，根據(jù)線型控制小組計(jì)算提供梁體各截面的最終撓度變化值（即豎向變形），設(shè)置施工預(yù)拱度，據(jù)此調(diào)整每塊梁段模板安裝時(shí)的前緣標(biāo)高。按照施工順序，每懸澆一段觀測(cè)5次，即掛籃就位后混凝土澆筑前、梁段混凝土澆筑后、張拉縱向預(yù)應(yīng)力束前、縱向預(yù)應(yīng)力張拉后、移動(dòng)掛籃移動(dòng)到位時(shí)。每次觀測(cè)記錄好標(biāo)高、溫度變化。測(cè)量結(jié)果以表格形式及時(shí)反饋至線型控制小組，并對(duì)一些意外情況在備注欄中進(jìn)行反映。          6.2 注意事項(xiàng)          6.2.1 對(duì)每套掛籃進(jìn)行預(yù)壓來消除其非彈性變形，測(cè)出其彈性變形，為確定立模高程提供依據(jù)。          6.2.2 在每個(gè)墩0號(hào)段布設(shè)基礎(chǔ)沉降觀測(cè)點(diǎn)，并將結(jié)果反應(yīng)在合攏前4個(gè)梁段和邊跨段的高程中。           6.2.3 定期觀測(cè)溫度和日照對(duì)T構(gòu)懸臂端撓度的影響，通常在早晨進(jìn)行初測(cè)，在下午5點(diǎn)后進(jìn)行復(fù)測(cè)。觀測(cè)后制成圖表進(jìn)行分析，從而為全橋的立模標(biāo)高和線形調(diào)整提供依據(jù)。          6.2.4 從合攏段前4個(gè)梁段起，對(duì)全橋各梁段的標(biāo)高和線形進(jìn)行聯(lián)測(cè)，并在這4個(gè)梁段內(nèi)逐步調(diào)整，以控制合攏精度。          6.2.5 加強(qiáng)對(duì)掛籃與軌道、鋼(木)枕和梁頂混凝土之間的非彈性變形的觀測(cè)。  6.2.6 在T構(gòu)懸臂澆筑施工期間，梁頂面所放材料、機(jī)具設(shè)備應(yīng)符懸臂載重的要求。          6.2.7 線形控制觀測(cè)點(diǎn)要有明顯標(biāo)記，并在施工中妥善保護(hù)，避免碰撞后彎折變形。用Φ20直徑的鋼筋作觀測(cè)點(diǎn)，鋼筋露出混凝土面以10mm為宜，并將鋼筋頂磨圓。          7 各梁段混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力張拉          7.1 0#、1#段在墩頂安裝貝雷桁架托架平臺(tái)施工，由于0#、1#段節(jié)段較長(zhǎng)，混凝土方量大，分兩層澆注，其余梁段一次澆筑完成。分層澆注時(shí)水平施工縫采用濕接縫，并在上層砼澆注前撒高標(biāo)號(hào)水泥凈漿，提高兩層砼粘結(jié)力。澆筑是從梁前端開始澆筑，在根部與已成梁段混凝土連接。并按先底板，然后腹板、頂板的順序，左右對(duì)稱澆筑，避免墩身承受偏心壓力。混凝土灌注完后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，采用塑料薄膜或土工布覆蓋，灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)生期為7天。當(dāng)混凝土強(qiáng)度及相應(yīng)的彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，按設(shè)計(jì)要求及對(duì)稱同步原則張拉預(yù)應(yīng)力筋，并進(jìn)行壓漿。          各梁段施工時(shí)，根據(jù)安裝掛籃需求，預(yù)留好各種預(yù)留孔道及預(yù)埋筋，以便掛籃拼裝時(shí)能準(zhǔn)確就位。          7.2 預(yù)應(yīng)力 張拉順序：先縱向，再橫向，后豎向?？v向索對(duì)稱中線張拉；先腹板后頂板，先下后上，先長(zhǎng)索后短索?？v向預(yù)應(yīng)力束張拉流程：清理孔道→穿束→安裝錨具→張拉設(shè)備就位→整束張拉至10%控制張拉應(yīng)力（量測(cè)初始讀數(shù)）→20%、35%、75%、100%五級(jí)張拉至控制應(yīng)力并分別量測(cè)伸長(zhǎng)值→持荷3min并量測(cè)總伸長(zhǎng)值→錨固→切除多余鋼絞線→封錨→壓漿。預(yù)應(yīng)力張拉采用以張拉力為主、伸長(zhǎng)量為輔的“雙控”張拉法，豎向預(yù)應(yīng)力筋采取復(fù)拉工藝，以減少預(yù)應(yīng)力的損失。當(dāng)實(shí)際伸長(zhǎng)量與計(jì)算伸長(zhǎng)量之差大于±6%時(shí)，查明原因并及時(shí)處理。預(yù)應(yīng)力筋的斷絲、滑絲數(shù)量，不超過規(guī)定數(shù)值          8 中跨合攏段、邊跨合攏段和現(xiàn)澆段施工          8.1 邊跨現(xiàn)澆段施工          邊跨現(xiàn)澆段采用搭設(shè)滿堂支架施工、其施工工藝流程：平整場(chǎng)地→搭設(shè)支架→調(diào)整底模標(biāo)高→預(yù)壓→安裝外模→綁扎梁體鋼筋、安裝波紋管及豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋→安裝內(nèi)模→澆筑梁體混凝土，養(yǎng)護(hù)→拆除內(nèi)模→待合攏張拉后、落模拆除支架。在澆筑邊跨現(xiàn)澆段時(shí)預(yù)埋合攏段的勁性骨架連接鋼板。          8.2 合攏段施工          8.2.1 箱梁的合攏是控制主橋受力狀況和線形的關(guān)鍵工序，因此箱梁的合攏順序，溫度和工藝都必須嚴(yán)格控制：合攏段的施工按先邊跨，再中跨的順序進(jìn)行。邊跨合攏段施工采用鋼管支架進(jìn)行施工，中跨合攏采用吊架法進(jìn)行，除內(nèi)模外其余模板采用掛籃模板。各合攏跨合攏前，應(yīng)對(duì)主梁的梁頂高程，橋軸線和橋長(zhǎng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，觀測(cè)溫引起的梁體豎向和水平向相對(duì)位置變化的關(guān)系，連續(xù)觀測(cè)時(shí)間不少于48小時(shí)，合攏溫度控制在當(dāng)天最低溫度時(shí)澆筑，防止溫度降低時(shí)梁兩端混凝土對(duì)合攏段的張應(yīng)力。合攏段混凝土澆筑前，將底板上所有的鋼絞線穿入波紋管內(nèi)，防止混凝土澆筑時(shí)堵塞管道。          達(dá)到設(shè)計(jì)合攏溫度及張拉預(yù)應(yīng)力后，進(jìn)行約束鎖定（預(yù)埋型鋼支架進(jìn)行焊接）。約束鎖定設(shè)置由四根鋼接桿組成的勁性骨架，分別位于箱梁頂?shù)装蹇拷拱逄?，勁性骨架按圖紙預(yù)先拼焊好后，在箱梁兩端對(duì)應(yīng)預(yù)埋件上就位焊接，此后張拉上頂板臨時(shí)束和下底板對(duì)應(yīng)鋼束，形成頂部抗拉的近似剛性接頭。綁扎合攏段鋼筋及對(duì)接預(yù)應(yīng)力管道，穿入預(yù)應(yīng)力鋼筋。鎖定后，撤除千斤頂，再復(fù)測(cè)合攏段長(zhǎng)度和高程。          8.2.2 邊跨合攏：邊跨合攏采用支架現(xiàn)澆施工，搭設(shè)邊跨合攏段的模板，綁扎鋼筋；安裝邊跨合攏勁性骨架并將其焊死，張拉臨時(shí)合攏束并錨固，但不灌漿；澆筑邊跨合攏段混凝土，按設(shè)計(jì)要求調(diào)整合攏段兩側(cè)的配重，養(yǎng)生。          8.2.3 中跨合攏：安裝中跨合攏吊架，配重按設(shè)計(jì)要求調(diào)整控制：架立合攏段模板，綁扎普通鋼筋；安裝中跨合攏勁性骨架并將其焊死，張拉臨時(shí)合攏束至設(shè)計(jì)噸位，以抵消溫度降低時(shí)梁兩端混凝土對(duì)合攏段的張應(yīng)力；澆筑中跨合攏段混凝土?xí)r，及時(shí)卸去配重。          8.2.4 體系轉(zhuǎn)換：懸澆過程中各獨(dú)立梁段的梁體處于負(fù)彎矩受力狀態(tài)，隨著各梁段的合攏使梁體由負(fù)彎矩轉(zhuǎn)化為正負(fù)彎矩交替分布狀態(tài)。當(dāng)中跨合攏后預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，拆除臨時(shí)固結(jié)和臨時(shí)支座。          9 掛籃使用注意事項(xiàng)          9.1 掛籃的安裝、行走、混凝土入模及拆除過程均系高空作業(yè)，必須有安全護(hù)欄、護(hù)網(wǎng)，兩端需均衡作業(yè)；          9.2 使用的機(jī)械設(shè)備隨時(shí)檢查，及時(shí)維修保養(yǎng)；千斤頂、倒鏈、鋼絲繩、吊帶必須達(dá)到作業(yè)安全要求；          9.3 對(duì)掛籃位置、前后吊帶、吊架及后錨桿等關(guān)鍵部位，及時(shí)檢查，及時(shí)解決問題，不得留有隱患；          9.4 對(duì)豎向應(yīng)力筋的位置、數(shù)量及時(shí)進(jìn)行檢查，保證掛籃預(yù)留孔位置準(zhǔn)確；          9.5 及時(shí)對(duì)梁段標(biāo)高、中軸線及撓度進(jìn)行測(cè)量，并做好記錄；          9.6 模板與已成梁段混凝土必須密貼，避免出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)；          9.7 混凝土入模過程中，隨時(shí)注意掛籃及模板變形情況，做到及時(shí)調(diào)整，以便于施工的順利進(jìn)行；          9.8 嚴(yán)格控制混凝土方量，盡量使梁段混凝土各齡期的強(qiáng)度和彈性模量術(shù)指標(biāo)與計(jì)算采用值接近，減少實(shí)際值與計(jì)算采用值之間的誤差。