61牵索挂篮施工工法

牵索式挂篮施工工法 GGG（鲁）C3061-2008 杨荣泉 侯福金 万雨帆 闫宗山 孙建全 （山东省路桥集团有限公司 山东省公路桥梁建设有限公司）

1.前言 牵索挂篮是施工大跨径斜拉桥混凝土主梁的主要工具，目前国内使用的牵索挂篮形式主要有桁架式和钢箱式。目前，箱梁的宽度和单节段浇筑长度都比较大，滨州黄河大桥主梁宽度更是达到了32.8m，单节段浇筑长度为7.5m，为提高挂篮的整体刚度，挂篮采用钢箱式主桁结构，目的为保证主梁的浇筑质量及控制浇筑时间，使挂篮的刚度及强度满足一次浇筑完毕整个梁段的要求。 该利用永久性斜拉索作为施工挂篮前支点，以简支体系受力改变了传统平衡压重式挂篮的单悬臂受力，增加了浇筑节段长度。本挂篮具有刚度大、比同类挂篮自重轻、行走及操作方便的特点，能优质、安全、快速地完成斜拉桥混凝土主梁悬浇施工任务，施工操作简便宜行，普通工人稍加学习便可灵活掌握操作要领，施工工艺安全可靠。这种挂篮于先后在利津黄河大桥和滨州黄河大桥应用，取得较好效果，该挂篮结构具有技术性和经济性的综合效果，达到国内先进水平。 2.工法特点 2.1.利用斜拉桥特有的永久性斜拉索作为施工挂篮前支点，结合桥面锚固系统构成无压重挂篮，挂篮中端悬吊在已浇好的梁段上，将传统挂篮的单悬臂受力状态改变为简支正弯矩受力状态，从而大大提高了挂篮承载力，又减轻挂篮自重，一次浇筑长度达7.5m，一个浇筑施工周期为7d，工效提高30%～50%。 2.2.利用钢箱作为挂篮的纵、横向主桁结构，从而大大提高了挂篮的整体刚度，变形量小，保证了施工质量。 2.3.挂篮采用液压驱动，减轻了工作强度，提高了工作效率。 2.4.结构简洁紧凑，受力明确，使用较为方便。 3.适用范围 本工法适用于悬臂浇筑的大跨度预应力钢筋混凝土斜拉桥。 4.工艺原理 斜拉索水平分力与水平反力平衡。斜拉索竖向分力与中支点反力形成简支梁的两个支点，承载待浇混凝土箱梁重量。 挂篮前鼻梁设计，通过四根反力杆完成斜拉索牵引、张拉、锚固及挂篮下落等几个转换过程。 顶模整体落架设计，通过设在已浇梁段上的后吊杆和设在前横梁侧面的支撑杆，实现了顶底模的整体上升和下降，提高了施工速度。 挂篮行走系统设计，挂篮行走靠大行程千斤顶驱动，后滑靴升降及滑行设计。 5.施工工艺和操作要点 5.1.牵索挂篮简介 5.1.1.挂篮组成 牵索挂篮共有六部分组成：主桁系统、模板系统、牵索系统、行走系统、工作平台系统。 ⑴主桁系统：采用整体焊接钢箱，主桁包括两道纵梁，两道横梁，为提高前横梁钢度，在前横梁下端设置了三角桁架。为调节立模标高和保持挂篮平衡，在挂篮后端设置了调节杆。在后横梁处的纵梁上设置悬挂C型梁。 ⑵模板系统：边箱底板及顶板底板采用钢桁架，面板用3mm钢板，边箱内模用木模，用木胶合板做面板，横隔梁模板采用木模，面板用进口维莎板。 ⑶牵索系统：该系统有前鼻梁、牵引杆、反力架、千斤顶及斜拉杆组成。张拉斜拉索的水平分力由板力杆平衡。 ⑷行走系统：该系统有滑靴、滑道、牵引钢绞线及千斤顶组成。其主要作用是当挂篮施工完一段后，将其转移到下一段。 ⑸工作平台：主要用于完成斜拉索张拉、模板支立、挂篮行走等。 5.1.2.挂篮安装 挂篮安装采用整体吊装方案，先在地面上将主桁系统整体拼装后，用千斤顶提升就位，详见图4《挂篮提升图》。 提升就位后安装吊杆、模板、工作平台、悬挂C型梁等附属部件。 5.1.3.挂篮预压： 1.预压重量：为施工荷载总和。总重量约为主梁自重的1.1倍，预压配重

图1：牵索挂篮结构示意图1 用砂袋，根据主梁的受力模式进行加载，分级进行预压，预压分为10级，每级压重均为施工荷载重量的10%。 2.预压顺序：加载顺序按照混凝土浇筑顺序进行，首先在两边箱前端加载，由前向后进行，边箱及横隔梁加载完毕后再从两从两端开始沿由前向后，先两边后中间的顺序对称加载，操作顺序：挂篮安装就位→调整模板→测量标高并做好记录→第一次张拉→加施工荷载重量的10%→测量标高→……分十级加载至施工荷载总重→测量挂篮变形及模板标高→第二次张拉斜拉索→测量挂篮变形及模板标高→分级卸载。 3.注意事项： ①严格按照正确的施工顺序施加荷载； ②预压用砂袋要严格称量，做好记录。 ③加载过程中注意观察挂篮变形情况，如有异常立即停止加载，分析原因，必要时对挂篮进行改进和加固。 4.预压观测及调整 每施加一级荷载均进行变形观测并记录，并对重点受力部位进行严密观察。 5.斜拉索第二次张拉 当预压荷载全部施加完成后，按照设计要求对斜拉索进行第二次张拉，并对张拉后的挂篮及模板进行变形观测。 6.卸载：预压及张拉过程全部完成并且变形稳定后，即可进行卸载，卸载的过程与加载的过程相反，并做好观测记录。 7.成果分析：待整个预压及卸载过程全部完成后，将观测结果绘成图表，对观测成果进行分析，成果分析的主要目的： 1）检验挂篮的强度、刚度和稳定性； 2）消除非弹性变形，确定荷载—变形关系线； 3）确定正式进行挂篮浇筑时的立模标高 4）将预压结果报设计、监理及施工监控单位，必要时对斜拉索的初次张拉力进行调整，以满足设计及施工需要。 5.2.挂篮施工 挂篮预压并卸载完成，按按监控部门提供的施工标高调整模板高度，第一次张拉斜

图3：挂篮钢筋绑扎图 拉索后进行钢筋绑扎、预应力及模板安装。 挂篮施工顺序：挂篮安装、预压、卸载→底模调整→斜拉索安装→第一次张拉斜拉索→钢筋绑扎及预应力管道安装→安装内模及侧模→混凝土浇筑→混凝土养护→拆除顶板底模及横隔梁侧模→第二次张拉斜拉索→主梁横隔梁预应力张拉→拆除内模→剪断小拉索→挂篮下落、前移、就位→主梁预应力封锚、压浆→底模调整（重复以上步骤，进入下一节段施工）→挂篮拆除

5.2.1.钢筋绑扎及模板安装顺序：横隔梁钢筋→预应力钢束及波纹管→定位斜拉索锚固套管→绑扎锚固区钢筋→绑扎底板、斜腹板第一层钢筋→定位及防崩筋钢→斜腹板预应力钢束及波纹管→绑扎底板、斜腹板第二层钢筋→→横隔梁模板（边箱内模安装并加固）→绑扎顶板钢筋→放置护拦底座，泄水管预埋件→顶板预应力穿束及定位→支立顶板侧模及两端模板。 5.2.2.钢筋垫块：顶板等钢筋较轻的部位用塑料垫块。横隔梁及斜腹板下部钢筋较重的部位用大理石垫块。 5.2.3.预应力管道安装时应严格按图纸尺寸定位并每隔1米加一道定位钢筋，管道定位后应仔细检查，保证密封。为确保预应力钢束不被水泥浆液固结。 5.2.4.混凝土浇筑 混凝土浇筑采用拖式泵配合布料杆进行，布料杆长18米，置于箱梁横轴线上，布料范围可覆盖整个现浇段。混凝土浇筑顺序按照由前向后，先两边后中间的顺序进行，横向浇筑顺序为：边箱底板→斜腹板→直腹板→横隔梁→横隔梁頂板→边箱顶板。 5.2.5.混凝土抹平及养生：为使桥面平整度达到设计要求，沿箱梁横桥向每3m设置一道∠50×50mm角钢，角钢顶面与混凝土面齐平，与桥面钢筋焊接成一体，顶板混凝土浇筑后用木刮杆将混凝土刮平后，将角钢拆除，再用泥板将混凝土表面抹平。混凝土初凝前，用泥板进行二次碾压以使混凝土表面进一步平整和防止收缩裂缝。二次抹平的同时用麻面片覆盖混凝土表面并及时洒水养生。混凝土表面应覆盖严密，并将覆盖物压牢系紧。洒水应连续，均应，以保持混凝土表面湿润为准。二次抹平后混凝土达到设计强度50%前严禁踩踏。 5.2.6.沉降观测：混凝土浇筑前在前端模板上设置沉降观测点，沿桥横桥向共设置5个观测点。混凝土浇筑前观测并记录各点的标高，混凝土浇筑过程中随时观测各点的沉降量，当发现沉降量过大或不规律变化时应查出原因并及时处理。 5.2.7.施工预埋件、预留孔的设置：主要包括标高观测点、挂篮预留孔，下灰点等。 5.2.8.注意事项 1)混凝土浇注时，均匀、慢速，分30cm一层振捣。 2)斜腹板混凝土振捣时，要特别注意振捣位置，避开波纹管，以免损坏波纹管。对于不易振捣的地方，我们用橡皮锤或木棰击打斜腹板模板，使内部混凝土密实。 3)横隔梁马蹄处混凝土振捣时，振捣工要手提振动棒，使其悬浮振动，以避免卡棒或戳穿底部波纹管。 4)斜拉索锚固套筒和锚头处，由于钢筋密集，要加长振捣时间至40秒。 5)浇筑顶板混凝土时，边浇筑边抹平覆盖，防止水分散失过快。

5.3.挂篮操作 挂篮的步骤为：模板调整→安装、第一次张拉斜拉索→混凝土浇筑→第二次张拉、体系转换→挂篮下落→前移→提升→锚固→挂篮拆除。 5.3.1.模板调整：挂篮提升就位后，将前吊杆锚固，调节后支撑点使挂篮主桁保持水平后即可进行模板调整，可分两个步骤完成，第一步将挂篮根据图纸给出的标准段几何尺寸，调整斜腹板、顶板及横隔梁底板的相对标高；第二步：底板相对标高准确后，用千斤顶调节挂篮后端的调节后座，使模板标高达到立模标高的要求。调节完毕，将中、后吊杆锚固，即可张拉斜拉索。 5.3.2.安装、第一次张拉斜拉索：挂篮底模按施工标高调整后，将弧形垫板及反力架调到与斜拉索对应位置，先通过软牵引将与锚杯连接的φ148mm丝杆带出千斤顶，再按照设计及监控部门提供的张拉力或标高张拉斜拉索。 5.3.3.混凝土浇筑：浇筑过程中随时观测挂篮沉降，发现异常情况时及时查找原因，当设计和监控部门有要求时，在混凝土浇筑过程中或浇筑完成后再一次张拉斜拉索。 5.3.4.第二次张拉斜拉索、体系转换：混凝土强度达到张拉要求后，先将横隔梁侧模、周圈侧模及斜拉索锚块模板拆除，把斜拉索锚垫板周围清理干净，将锚圈紧固在锚垫板上，千斤顶回油，将与反力架连接的四根拉杆解除后，千斤顶进油带动反力架与锚垫板贴紧，用高强螺栓将反力架固定在锚垫板上。反力架位置应安放准确，中心线与锚垫板重合，否则锚怀引出时容易刮丝。 反力架与锚垫板固紧后，千斤顶进油，第二次张拉斜拉索至设计要求，在千斤顶出顶的同时，将锚圈旋紧。二次张拉开始，挂篮与主箱分离，斜拉索力转换至主箱，体系转换完成。

图4：挂篮提升图