悬臂施工工艺

预应力混凝土连续箱梁悬臂灌筑法施工工艺1 工艺概述本工艺适用于不宜在桥下设置支架的高墩、跨河、跨路、桥位地质不良等桥梁的预应力连续梁，及大跨度预应力混凝土连续梁的施工。

悬臂灌筑法是采用移动式挂篮作为主要施工设备，以桥墩为中心，对称向两岸利用挂篮逐段灌注梁段混凝土，待混凝土达到强度后，张拉预应力束，再移动挂篮，进行下一节段的施工，悬臂灌筑每个节段长度一般2~6m。

其主要特点是：1）桥梁在施工过程中产生负弯矩，桥墩也要承受由施工而产生的弯矩，因此悬臂施工宜选用营运状态的结构受力与施工阶段的受力状态比较接近的桥梁中选用，如预应力混凝土T型刚构桥、变截面连续梁桥和斜拉桥等；2）非墩梁固接的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时采取措施，使墩、梁临时固结形成“T构”，梁体施工完成后，需要进行结构体系的转化；3）采用悬臂施工的机具种类很多，就挂篮而言，也有桁架式、斜拉式等多种形式，可根据实际情况选用；4）悬臂灌筑施工简便，结构整体性好，施工中可不断调整位置，常用跨径大于100m的桥梁上选用；5）悬臂施工可不用或少用支架，施工中不影响通航或桥下交通。

灌筑混凝土和预应力施加质量、梁体线形、体系转换、合拢段施工等是连续梁悬臂灌筑法工艺和质量控制的关键。

2 作业内容主要作业内容是：施工准备、测量放样、0号梁段混凝土灌筑、挂篮的设计与安装就位、安装箱梁底模、绑扎底板与肋板钢筋、灌筑底板混凝土、安装肋模、顶板及肋内预应力管道、灌筑肋板及顶板混凝土、拆除模板、穿钢丝束、张拉锚固、管道压浆、挂篮前移定位、下一节段梁体混凝土灌筑、合拢梁段混凝土灌筑等。

3 质量标准及检验方法梁段模板安装尺寸按表1检验、梁段几何形态按表2检验、梁体外形按表3检验。

表1 连续箱梁梁段模板尺寸允许偏差和检验方法表2 连续箱梁悬臂灌筑梁段允许偏差和检验方法表3 连续箱梁梁体外形尺寸允许偏差和检验方法续表34 施工机械及工艺装备悬臂施工法也称为无支架平衡施工法、挂（吊）篮法、分段施工法，它是以桥墩为中心向两岸对称的、逐节悬臂结长的施工方法。

所用的主要设备是挂篮。

为了拼制挂篮，在桥墩两侧常采用托架支撑，灌筑一定长度的梁段，这个长度称为起步长度。

以此节段为起点，通过挂篮的前移，对称地向两侧跨中逐段灌筑混凝土，并施加预应力，如此循环作业。

挂篮是悬臂灌注施工的主要机具。

挂篮是一个能沿着轨道行走的活动脚手架，挂篮悬挂在已经张拉锚固的梁段上，悬臂灌筑时梁段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土灌筑、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。

当一个梁段的施工完成后，延伸轨道，解除后锚，挂篮移向下一梁段施工。

所以挂篮既是空间的施工设备，又是预应力筋未张拉前梁段的承重结构。

挂篮主要形式有梁式、斜拉式、组合斜拉式等多种。

梁式挂篮主要由底模板、悬吊系统、承重结构、行走系统、平衡重、锚固系统、工作平台等部分组成。

挂篮承重系统是挂篮主要受力构件，可以采用万能杆件或贝雷梁拼装的钢桁架，也可采用钢板梁或大号型钢作为承重结构。

悬吊系统是将底模板、张拉工作平台的自重等荷载传递到承重结构，可采用钻有销孔的扁钢或两端有螺纹的圆钢组成。

挂篮整体纵移采用电动卷扬机牵引，挂篮上设有滑道，梁上铺设下滑道，中间可用滚轴，也可采用聚四氟乙烯板作滑道。

工作平台设于挂篮承重结构的前端，用于张拉预应力束、压浆等操作用的脚手架。

底模板供应模板、绑扎钢筋、灌筑混凝土、养护等工序用。

斜拉式挂篮也称为轻型挂篮，是在梁式挂篮基础研制的，其承重结构采用纵梁、立柱、前后斜拉杆等组成。

组合斜拉式挂篮是在斜拉式挂篮的基础上加以改进的一种新的结构形式。

其结构自重较轻，其承重比不大于0.4，最大变形量不大于20mm，走形方便。

5施工准备（1）编制施工组织计划、施工工艺设计和工序质量控制设计，制定作业指导书和操作规程。

组织技术培训和考核（2）施工场地平整，桥墩附近管线拆迁。

（3）梁体悬臂灌筑分段划分，对梁体灌筑程序的整体安排。

（4）桥墩施工已经完毕，挂篮设计方案完成。

（5）测量方案的设计与误差控制方法。

6 施工工艺及质量控制流程预应力混凝土连续箱梁悬臂灌筑法施工工艺及质量控制流程：开始（桥墩加固）→悬臂灌筑分段→挂篮和模板拼装试验检验→挂篮安装→挂篮移动就位→安装底模→安装底板与腹板钢筋及底板造孔器具→梁上混凝土设备安装→底板混凝土灌筑→底板混凝土养护→安装腹板、内模及腹板造孔器具→安装顶板钢筋及造孔器具→灌筑腹板及顶板混凝土→混凝土养护→拆除模板→穿预应力钢筋及施加预应力→孔道灌浆及封堵→各节段完成→梁体合拢施工→拆除挂篮→结构体系转换→结束7工艺步序说明（1）悬臂梁段0号块施工采用悬臂灌筑法施工时，墩顶0号块梁段采用在托架上立模现灌。

施工托架有扇形、门式等形式，托架可采用万能杆件、贝雷梁、型钢等构件拼装，也可采用钢筋混凝土构件临时支撑。

托架总长度视拼装挂篮的需要而定。

由于考虑到在托架上灌筑梁段0号块混凝土，托架变形对梁体质量影响很大，在作托架设计时，除考虑托架强度要求外，还应考虑托架的刚度和整体性；采用万能杆件、贝雷梁、板梁、型钢等做托架时，可采取预压、设预拱度或调整等措施，以减少托架变形。

（2）挂篮的设计和安装选择挂篮形式主要考虑结构简单、自重轻、受力明确、变性较小、行走安全、装拆方便等方面因素。

挂篮横断面布置，一般取决于桥梁宽度和梁横断面行形式。

挂篮设计荷载主要有：模板重力、梁段重力、挂篮自重、平衡重重力、振捣器重力及振动力、千斤顶及油泵重力、施工人员重力等。

挂篮行走及灌筑梁段混凝土时的稳定系数，均不应小于1.5。

挂篮组拼后，应全面检查安装质量，并做载重试验，以测定其各部位的变形量，并设法消除其永久变形。

在起步长度内0号块梁段完成并获得要求的强度后，在墩顶拼装挂篮。

有条件时，应在地面上先进行试拼装，以便在墩顶熟练有序地拼装挂篮。

拼装时应对称进行。

挂篮的操作平台下应设置安全网，防止物件坠落，以确保施工安全。

挂篮应呈全封闭，四周设围护，上下应有专用扶梯，方便施工人员上下挂篮。

挂篮行走时，须在挂篮尾部压平衡重，以防倾覆。

灌筑混凝土梁段时，必须在挂篮尾部将挂篮与梁进行锚固。

（3）模板的安装与梁段混凝土的灌筑挂篮就位后，安装并校正模板吊架，此时应对灌筑梁段混凝土设预拱度，以使施工完成的桥梁符合施工图标示。

预拱度值包括施工期结构挠度，因挂篮重力和临时支撑释放时支座产生的压缩变形值等。

模板安装应核准中心位置及高程，模板与前一段混凝土面应平整密贴。

如上一节段施工后出现中线或高程误差需要调整时，应在模板安装时予以调整。

安装预应力预留管道时，应与前一段预留管道接头严密对准，并用胶布包贴，防止灰浆渗入管道。

管道四周应布置足够定位钢筋，确保预留管道位置正确、线性和顺。

灌筑混凝土时，可以从前端开始，应尽量对称平衡灌筑。

灌筑时应加强振捣，并注意对预应力预留管道的保护。

为提高混凝土早期强度，以加快施工速度，在设计混凝土配合比时，一般加入早强剂或减水剂。

混凝土梁段灌筑一般5-7d一个周期。

为防止混凝土出现过大的收缩、徐变，应在配合比设计时按规范要求控制水泥用量。

梁段拆模后，应对梁端的混凝土表面进行凿毛处理，以加强接头混凝土的连接。

（4）施工线性控制悬臂灌注施工线性控制是桥梁施工中的一个难点，控制不好，两端悬臂灌注至合拢段时，梁底高程误差会大大超出允许范围，既对结构受力不利，且因梁底曲线产生转折点而影响美观，形成永久性缺陷。

国内一些单位对悬臂施工采用计算机程序逐段控制已在大跨径桥梁施工中应用并取得令人满意的结果，达到国际水平。

应用计算机程序进行跟踪控制的步骤为：1）将施工中实际结构状态信息如量测的高程、钢束张拉力、温度变化、截面应力，以及设计参数的实测值，如混凝土、钢材的容重和弹性模量，构件几何尺寸，施工荷载，混凝土的徐变系数等输入计算机程序；2）通过对各种量测信息的综合处理，得到结构的误差；3）对成果进行判断，决定是否要采用有效措施来纠正已偏离目标的结构状态。

纠正措施可采用调整灌筑梁段的高程，改变预应力束的张拉次序，改变张拉力等办法。

通过上述每个节段反复循环的跟踪控制调整办法，使结构与预定目标始终控制在很小误差范围内，最后合拢时，可达到理想目标。

（5）合拢段施工合拢段施工时通常由两个挂篮向一个挂篮过渡，所以先拆除一个挂篮，用另一个挂篮走形跨过合拢段至另一端悬臂施工梁段上，形成合拢段施工支架。

也可采用吊架的形式形成支架。

在合拢段施工过程中，由于昼夜温差影响，混凝土的早期收缩、水化热影响，已完成梁段混凝土的收缩、徐变影响，以及施工荷载等因素影响，因此，需要采取必要措施，以保证合拢段的质量。

合拢段的长度在满足施工操作要求的前提下，应尽量缩短，一般采用 1.5—2.0m。

一般宜在低温合拢，遇夏季应在晚上合拢，并用草袋等覆盖，并加强接头混凝土养护，使混凝土早期结硬过程处于升温受压状态。

在吗合拢段混凝土中宜加入减水剂、早强剂，以便及早达到施工图要求强度，及时张拉预应力束筋，防止合拢段混凝土出现裂缝。

合拢段临时锁定，采用劲性型钢或预制的混凝土柱安装在合拢段上下作支撑，然后张拉部分预应力束劲，待合拢段混凝土达到要求强度后，张拉其余预应力束筋，最后再拆除临时锁定装置。

为保证合拢段施工时混凝土始终处于稳定状态，在灌筑前各悬臂端应附加与混凝土质量相等的配重（或称压重），加配重要依桥轴线对称加载，按灌筑重量分级卸载。

8作业组织悬臂挂篮灌筑法施工人员应包括：挂篮施工、模板吊装、钢筋绑扎、混凝土灌筑、预应力筋张拉等班组共150人左右。

9生产效率及材料消耗（1）生产效率生产效率取决于挂篮施工速度和模板安装效率，一般一节段的施工周期168h（7d），详见表4。

表4 悬臂灌筑节段周期时间分配表（2）材料消耗悬臂挂篮灌筑法施工的材料消耗主要有钢材、军用梁、钢筋、水泥、砂石等，材料消耗的数量取决于梁体的尺寸。

10安全与环保悬臂挂蓝灌筑施工，属于高出作业，施工中必须制定并遵守严密的安全生产制度和操作规则，安排经过技能和安全培训，并考试合格的人员上岗。

必须论证挂篮的安全性和可靠性。

悬臂施工过程中和完工后，要采取措施，保护河道和场地周围环境，及时清理废料，回收施工材料，做到工完料清，恢复工地环境的自然状态。