浅谈悬臂浇筑施工法

工程概况：北川河大桥位于西宁市城北区，横跨北川河，该桥主桥采用35+60+35米的三跨变截面预应力混凝土连续梁桥，横截面为单箱单室。根据受力情况采用三向预应力。主桥采用菱形挂篮施工，以21号墩、22号墩为两个T构，单T划分8个块段，施工时最大悬臂长度27.5m，悬臂浇筑最大长度4m，最大重量95吨，单T浇筑最大不平衡力控制在200KN以内。
1 悬臂浇筑施工工艺
悬臂法浇筑法又称无支架平衡伸臂法或挂（吊）篮法，所用的主要的设备是挂篮。通过挂篮的前移，对称地向两侧跨中逐段浇筑混凝土，并施加预应力，如此循环作业。
其施工工艺流程：挂篮前移就位→调平模板→（钢筋制作）安装底板及腹板钢筋→安装内模→绑扎顶板钢筋→安装预应力管道→监理工程师验收→浇筑混凝土（制作试块）→混凝土养护、拆膜及接缝处理→预应力筋下料、穿束→张拉预应力筋→封锚、压浆→挂篮前移就位。
2 菱形挂篮的组成和特点
挂篮主要由三个系统组成：主桁承重系统、底篮和模板系统、走行系统。菱形挂篮特点：结构简单，受力明确，整体刚度大，安全可靠，操作方便；前端及中部工作面开阔，便于挂篮轨道、腹板、底板钢筋、竖向预应力钢筋的安装，加快施工速度；走行装置构造简单，外侧模、底模可一次就位，内模也能整体拉到位；利用箱梁竖向预应力筋锚固轨道及挂篮，取消了后平衡重，挂篮自重轻。
3 挂篮安装顺序（挂篮的拆除顺序相反）
3.1 找平铺枕：测量放样并用墨线弹出箱梁中线、轨道中线和轨道端头位置线，用1:2水泥砂浆找平铺枕部位，铺设钢轨；
3.2 安装轨道，确认中心距无误后，用锚固梁与竖向筋将轨道锁定；安装前后支座，前支座与轨道之间铺四氟乙烯滑板；
3.3 吊装主桁架并安装桁架间联结系，用精轧螺纹钢与扁担梁将主桁架后端锚固在轨道上；主桁架采用临时固定措施,保证两主桁架稳定；
3.4 吊装前上横梁及组合件(包括翼缘横臂、主梁横臂)；
3.5 安装外滑梁；
3.6 吊装底摸架及底摸板组合；
3.7 松0#、1#侧板，前移至模板预定位置；
3.8 吊装内模模架及内滑梁；
3.9 调整主模标高及模板相对尺寸。
4 挂篮预压
挂篮预压的主要目的是取得挂篮弹性变形与荷载的线型关系，检验挂篮主桁架的承载能力，消除挂篮的非弹性变形，为悬浇施工中的变形及高程控制提供可靠依据，确保合拢精度，同时检验挂篮的质量是否满足设计要求，对挂篮整体的安全性能作出检测。预压荷载取梁段最大重量的1.2倍。预压分五级加载：20％=>40％=>60％=>80％=>100％，卸载顺序与加载顺序相反；每次分级加载和卸载后，测量底篮前横梁吊带处的挠度，底篮横梁和底板变形；主桁片上前横梁吊带处的挠度。在每级加载或卸载时及时进行观测。在加载过程中应注意检查挂篮各个部位，发现异常现象应立即停止加载，进行处理。根据测量数据进行统计分析，得出挂篮施工挠度。
5 挂篮前移
5.1 找平梁顶面并铺设钢（木）枕及轨道。
5.2 放松底摸架前后横梁上吊带。
5.3 底篮后横梁两侧的吊耳与外侧模滑梁之间用10t倒链连接，将底篮悬挂在外滑梁上。
5.4 拆除后吊带与底篮后横梁的连结。
5.5 解除挂篮后端锚固螺杆。
5.6 轨道顶面安装两个10t倒链（每套挂篮）并标计好前支座（移运器）的位置。倒链牵引前支座使挂篮、底篮、外侧模一起向前移动。
5.7 将主桁架锚固。安装后吊带，将底摸架吊起。
5.8 调整模板高程，拉出内模调平，挂篮前移完成。
6 悬臂浇筑梁的挠度控制及注意事项
6.1 线型控制即在预应力混凝土悬臂施工阶段，根据线型控制小组计算提供梁体各截面的最终挠度变化值（即竖向变形），设置施工预拱度，据此调整每块梁段模板安装时的前缘标高。按照施工顺序，每悬浇一段观测5次，即挂篮就位后混凝土浇筑前、梁段混凝土浇筑后、张拉纵向预应力束前、纵向预应力张拉后、移动挂篮移动到位时。每次观测记录好标高、温度变化。测量结果以表格形式及时反馈至线型控制小组，并对一些意外情况在备注栏中进行反映。
6.2 注意事项
6.2.1 对每套挂篮进行预压来消除其非弹性变形，测出其弹性变形，为确定立模高程提供依据。
6.2.2 在每个墩0号段布设基础沉降观测点，并将结果反应在合拢前4个梁段和边跨段的高程中。
6.2.3 定期观测温度和日照对T构悬臂端挠度的影响，通常在早晨进行初测，在下午5点后进行复测。观测后制成图表进行分析，从而为全桥的立模标高和线形调整提供依据。
6.2.4 从合拢段前4个梁段起，对全桥各梁段的标高和线形进行联测，并在这4个梁段内逐步调整，以控制合拢精度。
6.2.5 加强对挂篮与轨道、钢(木)枕和梁顶混凝土之间的非弹性变形的观测。
6.2.6 在T构悬臂浇筑施工期间，梁顶面所放材料、机具设备应符悬臂载重的要求。
6.2.7 线形控制观测点要有明显标记，并在施工中妥善保护，避免碰撞后弯折变形。用Φ20直径的钢筋作观测点，钢筋露出混凝土面以10mm为宜，并将钢筋顶磨圆。
7 各梁段混凝土浇筑及预应力张拉
7.1 0#、1#段在墩顶安装贝雷桁架托架平台施工，由于0#、1#段节段较长，混凝土方量大，分两层浇注，其余梁段一次浇筑完成。分层浇注时水平施工缝采用湿接缝，并在上层砼浇注前撒高标号水泥净浆，提高两层砼粘结力。浇筑是从梁前端开始浇筑，在根部与已成梁段混凝土连接。并按先底板，然后腹板、顶板的顺序，左右对称浇筑，避免墩身承受偏心压力。混凝土灌注完后及时养护，采用塑料薄膜或土工布覆盖，洒水养护，养生期为7天。当混凝土强度及相应的弹性模量达到设计要求后，按设计要求及对称同步原则张拉预应力筋，并进行压浆。
各梁段施工时，根据安装挂篮需求，预留好各种预留孔道及预埋筋，以便挂篮拼装时能准确就位。
7.2 预应力张拉顺序：先纵向，再横向，后竖向。纵向索对称中线张拉；先腹板后顶板，先下后上，先长索后短索。纵向预应力束张拉流程：清理孔道→穿束→安装锚具→张拉设备就位→整束张拉至10%控制张拉应力（量测初始读数）→20%、35%、75%、100%五级张拉至控制应力并分别量测伸长值→持荷3min并量测总伸长值→锚固→切除多余钢绞线→封锚→压浆。预应力张拉采用以张拉力为主、伸长量为辅的“双控”张拉法，竖向预应力筋采取复拉工艺，以减少预应力的损失。当实际伸长量与计算伸长量之差大于±6%时，查明原因并及时处理。预应力筋的断丝、滑丝数量，不超过规定数值
8 中跨合拢段、边跨合拢段和现浇段施工
8.1 边跨现浇段施工
边跨现浇段采用搭设满堂支架施工、其施工工艺流程：平整场地→搭设支架→调整底模标高→预压→安装外模→绑扎梁体钢筋、安装波纹管及竖向预应力粗钢筋→安装内模→浇筑梁体混凝土，养护→拆除内模→待合拢张拉后、落模拆除支架。在浇筑边跨现浇段时预埋合拢段的劲性骨架连接钢板。
8.2 合拢段施工
8.2.1 箱梁的合拢是控制主桥受力状况和线形的关键工序，因此箱梁的合拢顺序，温度和工艺都必须严格控制：合拢段的施工按先边跨，再中跨的顺序进行。边跨合拢段施工采用钢管支架进行施工，中跨合拢采用吊架法进行，除内模外其余模板采用挂篮模板。各合拢跨合拢前，应对主梁的梁顶高程，桥轴线和桥长进行联测，观测温引起的梁体竖向和水平向相对位置变化的关系，连续观测时间不少于48小时，合拢温度控制在当天最低温度时浇筑，防止温度降低时梁两端混凝土对合拢段的张应力。合拢段混凝土浇筑前，将底板上所有的钢绞线穿入波纹管内，防止混凝土浇筑时堵塞管道。
达到设计合拢温度及张拉预应力后，进行约束锁定（预埋型钢支架进行焊接）。约束锁定设置由四根钢接杆组成的劲性骨架，分别位于箱梁顶底板靠近腹板处，劲性骨架按图纸预先拼焊好后，在箱梁两端对应预埋件上就位焊接，此后张拉上顶板临时束和下底板对应钢束，形成顶部抗拉的近似刚性接头。绑扎合拢段钢筋及对接预应力管道，穿入预应力钢筋。锁定后，撤除千斤顶，再复测合拢段长度和高程。
8.2.2 边跨合拢：边跨合拢采用支架现浇施工，搭设边跨合拢段的模板，绑扎钢筋；安装边跨合拢劲性骨架并将其焊死，张拉临时合拢束并锚固，但不灌浆；浇筑边跨合拢段混凝土，按设计要求调整合拢段两侧的配重，养生。
8.2.3 中跨合拢：安装中跨合拢吊架，配重按设计要求调整控制：架立合拢段模板，绑扎普通钢筋；安装中跨合拢劲性骨架并将其焊死，张拉临时合拢束至设计吨位，以抵消温度降低时梁两端混凝土对合拢段的张应力；浇筑中跨合拢段混凝土时，及时卸去配重。
8.2.4 体系转换：悬浇过程中各独立梁段的梁体处于负弯矩受力状态，随着各梁段的合拢使梁体由负弯矩转化为正负弯矩交替分布状态。当中跨合拢后预应力筋张拉完成后，拆除临时固结和临时支座。
9 挂篮使用注意事项
9.1 挂篮的安装、行走、混凝土入模及拆除过程均系高空作业，必须有安全护栏、护网，两端需均衡作业；
9.2 使用的机械设备随时检查，及时维修保养；千斤顶、倒链、钢丝绳、吊带必须达到作业安全要求；
9.3 对挂篮位置、前后吊带、吊架及后锚杆等关键部位，及时检查，及时解决问题，不得留有隐患；
9.4 对竖向应力筋的位置、数量及时进行检查，保证挂篮预留孔位置准确；
9.5 及时对梁段标高、中轴线及挠度进行测量，并做好记录；
9.6 模板与已成梁段混凝土必须密贴，避免出现错台；
9.7 混凝土入模过程中，随时注意挂篮及模板变形情况，做到及时调整，以便于施工的顺利进行；
9.8 严格控制混凝土方量，尽量使梁段混凝土各龄期的强度和弹性模量术指标与计算采用值接近，减少实际值与计算采用值之间的误差。