运河桥挂篮悬臂浇筑施工技术

　　摘要:本工程跨越运河上部结构横断面为单箱单室大挑臂结构，采用菱形挂篮悬臂浇筑施工施工工艺。通过对各种工况整体分析和全程的施工安全控制，确保了悬臂浇筑施工的安全。该挂篮法分段悬臂浇筑施工控制技术为以后同类桥梁施工提供了有益借鉴。
　　关键词：单室大挑臂结构；施工安全控制；菱形挂篮悬臂浇筑
　　
　　1工程概况
　　本工程跨越运河上部结构72+120+72米的连续刚构设计纵坡1%，横断面为单箱单室大挑臂结构，主墩处梁高6.8m，跨中与边墩处梁高2.5m，梁高与底板高度按二次抛物线变化：H=（4.3/572）*X2+2.5m，d=（0.70/572）*X2+0.3m。箱梁顶宽18.62m、底宽10m、挑臂4.31m、顶板厚30cm、底板厚按30～100cm变化、腹板厚60cm。主墩位置箱梁顶、底板厚均为100cm，腹板厚80cm。箱梁仅在墩顶设横梁，主墩顶两根横梁厚120cm，中间设100×140cm人孔，边墩端横梁厚159cm。箱梁在行车道18m宽部分由顶板形成1.5%的横坡。运河桥是上塘路高架延伸线01标工程最关键施工线路，也是纵贯杭州南北高架（中河路~上塘路）中难度最大的一个标段。
　　2菱形挂篮设计
　　本工程在120m的1/2长度内共分14个节段，其中0号节段长8.5m，1~2号节段长3.0m，3~7号节段长3.5m，8~14号节段长4.5m，中、边跨合拢段长1.5m，边跨现浇节段长11.19m。运河桥从2#节段开始，采用挂篮法悬臂浇筑施工，全桥共有4套挂篮，每套挂篮重85t（包括施工机具），根据设计要求不平衡浇筑重量不大于50t，故T构两边对应节段砼要同时浇筑。
　　菱形挂篮由菱形桁架，提吊系统、走行锚固系统及模板系统四部分组成。工作原理即底模和外侧模随菱形桁架向前移动就位后，绑扎底板、腹板钢筋并安装预应力管道；整体拉出内模就位，支立堵头模板，绑扎顶板钢筋及预应力管道，进行梁段悬臂浇注施工，当所浇梁段张拉锚固及孔道压浆后，挂篮再前移动进行下一节段施工，此循环推移，直至完成最后一节梁段施工。结合本工程则适用最大梁段重2060kN，适用梁段长度3~4.5m，适用梁顶宽度19m，适用梁底宽度10m，适用梁高6.18~2.5m，走行方式为无平衡重自行。在14.5m的起步长度内，同时安装2套挂篮。
　　3挂篮法分段悬臂浇筑施工
　　3.1挂篮拼装
　　墩顶0#、1#节段施工完毕后，开始拼装加工好的挂篮，拼装程序：走行系统菱形桁架锚固系统底模板内模。
　　⑴整平已浇梁段，检查0#、1#节段预埋锚固螺栓及锚固孔位，按照两滑道中心距9600mm放出两副挂篮滑道位置，在箱梁腹板顶面铺好钢枕，安装钢轨滑道，抄平轨道顶面，定出轨道中心距，确认无误后固定钢轨。
　　⑵吊装菱形桁架。在地面拼装好桁架，用50t汽车吊分片吊到桥面，先吊靠运河侧桁架。一片吊上加以临时支撑固定后，再吊装第二片，随后安装两片之间的联结系。
　　桁架采用M22高强度螺栓连接，预拉力200kN，各节点板摩擦面必须经喷砂处理，拼装前保持干燥、清洁。高强度螺栓连接必须严格按照桥涵施工规范中的有关规定，确保各高强度螺栓扭距满足要求。
　　⑶用ф32mm精轧螺纹钢及扁担梁固定桁架后支座，然后吊装前上横梁及后吊带。在上横梁安装支座、插销、垫圈、开口销，各吊点必须严格按设计位置布置。安装上横梁前应先搭设木质脚手板供作业人员立足，安装吊带、前横梁、侧模支架时应先挂吊作业用小吊篮，必要时再以木脚手板过渡。
　　⑷吊装底模板及底模架。吊装前后32a#工字钢下横梁，确保两端水平，无倾斜，并装上吊带、固定好枕梁。把底模纵梁装在32a#工字钢上，并在四周点焊住，要求与每根32a#工字钢都接触，不得有空隙地方，如有空隙要垫实。
　　⑸吊装内模架滑梁、前后吊带及外侧模。安装前将外侧模滑梁插入外模框架内，安装好前后吊带吊架，将外侧模吊起，用5t倒链拖动外侧模至2#梁段位置。使吊梁前后端在同一水平面上，如有倾斜可调整前后吊带高度，装上吊梁一端保险三角挡块。把前后下横梁用支架和丝杆连接起来，并用螺帽固定。
　　3.2挂篮行走
　　每个T构从2#段开始，对称拼装好挂篮后即进行2#段的悬臂灌注施工，施工完2#段后，挂篮要前移至3#梁段，其行走程序如下：
　　⑴2#梁段顶面找平，铺设钢枕及轨道；
　　⑵割掉腹板对拉螺栓，放松底模架前后吊带让侧模与梁体分离并搁于滑梁上，底模架后横梁用2个10t倒链悬挂在外模滑梁上；
　　⑶拆除后吊带与底模架的联结；
　　⑷每组挂篮单侧桁架4根锚固螺杆中，松开其中2根，安装滚轮后，解除桁架后端其它锚固螺杆；
　　⑸轨道顶面安装2个5t倒链，并标记好前支座移动的位置（支座中心距梁端50cm）；
　　⑹用倒链牵引前支座，使菱形桁架滑梁先前移，然后再移动底模、外模与内模，注意T构两边挂篮要对称同步前移，前移相差量不超过1m，以免对墩身产生较大的不平衡弯矩；
　　⑺移动到位后，安装后吊带，将底模架吊起；
　　⑻解除外模滑梁上的一个后吊带，将吊架移至2#梁段顶板预留孔处，然后再与吊带联结，用同样的办法将另一吊架移至2#梁段处；
　　⑼调整立模标高后，重复上述施工步骤进行3#梁段的施工，直至14#梁段。
　　3.3钢筋安装
　　钢筋安装顺序如下：
　　⑴绑扎底板下层钢筋网片；
　　⑵安装底板管道定位网片；
　　⑶绑扎底板上层钢筋网片，底板上下层钢筋网片用∏形钢筋垫起焊牢，防止人踩变形，以保持上下层钢筋网的规定间距。∏形钢筋架立间距为80cm，梅花形布置；
　　⑷绑扎好腹板骨架钢筋后，再绑扎腹板下倒角的斜筋，安装底板上的螺旋筋与锚垫板，
　　然后穿底板波纹管；
　　⑸腹板钢筋骨架内安装曲线管道，固定管道骨架；
　　⑹绑扎顶板和翼板下层钢筋；
　　⑺安装顶板管道定位网片、顶板锚垫板及螺旋筋，穿顶板波纹管；
　　⑻绑扎顶板上层钢筋，用∏形架立筋焊在上下网片间，使上下网片保持规定的间距。
　　钢筋安装允许误差为：主筋排距+5mm，主筋间距+10mm，箍筋间距+20mm，保护层厚度+5mm。
　　3.4预应力管道
　　预应力筋预留孔道采用波纹管，波纹管应与预应力筋配套，预留工作长度，并具有一定的强度。横梁的墩身横向钢绞线束（9φj15.24）的波纹管内径φ80mm；箱梁纵向钢绞线束的波纹管内径：21φj15.24为φ120mm，15和12φj15.24为φ90mm，9φj15.24为φ80mm；腹板竖向φ32mmⅣ级钢筋的波纹管内径为φ45mm；顶板横向钢绞线（3φj15.24）的扁波纹管尺寸为65×22mm。
　　3.5浇筑混凝土
　　箱梁采用C50商品混凝土，为加快施工进度，争取工期，要求4天强度达到90%设计强度；为满足插入式振捣要求及每节段泵送混凝土浇筑需要，混凝土坍落度控制在12~14cm，最大石子粒径≤25mm。混凝土浇筑按照“由前往后，两腹向中对称浇筑”的顺序，两腹板对称同时浇注，然后灌中间部位的底板，浇注顶板及翼板混凝土时，要从两侧向中央推进。T构两侧对称浇筑混凝土，泵车补料均匀，最多不得相差2车16m3混凝土。
　　浇筑混凝土时，在混凝土浇筑过程中，必须注意观测支架杆件的受力状况，防止松动、变形，并严格控制其顶面标高，以免影响铺装层厚度，顶面要边浇筑、边抹平，在初凝前进行第二次抹面，消除收水裂缝，并拉毛。0#、1#段在第二次混凝土浇筑前，将粘在钢筋上的混凝土清除干净，对混凝土表面进行凿毛处理，清除松动石子、浮碴，并用高压水冲洗干净。
　　每次浇注制作4组试块，其中1组放在试验室作标养，测28d强度，另3组随梁体一起养生，其中1组作备用，2组用作测量3d或4d混凝土强度控制张拉应力筋的时间。混凝土浇注完后，在底板和顶板混凝土表面暴露处，覆盖麻布等物，以防混凝土中水蒸发过快。
　　边跨合拢段施工，利用平衡段模板（内外模），底模架与底模板重新制作与安装，平衡段外侧模利用挂篮外侧模滑梁，用倒链拖至合拢段。使合拢段底模一端悬吊在14#梁段上，另一端悬吊在平衡段的顶板上或支撑在支架上。中跨合拢段所需的侧模、底模用单只挂篮移动来实现，内模则需用木模重新加工。
　　4施工控制
　　由于许多确定的和不确定的因素影响，施工中的实际结构状态将偏离预先确定的目标，在施工过程中应随时进行监控和调整。本工程将由建设单位委托浙江大学进行全过程监控。施工单位按方案和施工设备与设计单位配合修正设计张拉预应力，并计算各施工阶段、每一施工步骤的挠度值，现场根据测量施工方案设置观测点，做好中线与水准点的测量工作；根据结构每一个施工阶段、每一施工步骤的挠度变化状态，确定逐步完成的各节段挠度曲线，并定出每节段前缘施工立模标高的理论计算值（必须考虑施工预拱度）。施工时挠度产生原因：一方面由梁段混凝土自重、张拉悬臂预应力筋、挂篮及梁上其他施工荷载等引起的，另一方面由挂篮变形、基础下沉等引起的；设置施工预拱度时要全面综合考虑。监控单位根据现场实测资料和施工、设计要求控制施工程序，并对实测值验核，提出修正的控制数据，并和设计、施工各方面共同解决施工阶段出现的问题。
　　5结语
　　采用挂篮法分段悬臂浇筑施工方法，成功地解决了工期紧及周转材料投入大的问题，降低了成本和损耗，取得了良好的经济效益和社会效益。
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