超宽翼缘主梁斜拉桥挂篮施工技术研究.pdf

建筑施工第45卷第9期1855超宽翼缘主梁斜拉桥挂篮施工技术研究王小峰上海建工集团股份有限公司总承包部 上海 200080摘要：针对常规前支点挂篮施工在超宽翼缘斜拉桥上应用缺陷，设计适用于超宽翼缘混凝土主梁浇筑的复合型前支点牵索挂篮，介绍了挂篮施工整体施工流程，分析了该技术主要特点。结合辰塔公路越黄浦江大桥项目的示范应用，阐述了施工过程中质量和安全关键控制要点，证明了其相对于常规挂篮施工的优越性，可为今后类似工程的主梁施工提供参考。关键词：混凝土斜拉桥；前支点牵索挂篮；超宽主梁翼缘；施工技术中图分类号：U448.27 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)09-1855-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.09.035Study on Hanging Basket Construction Technology of Super-wide Flange Main Girder Cable-stayed BridgeWANG XiaofengShanghai Construction Group General Contracting Department,Shanghai 200080,ChinaAbstract:In view of the defects of conventional front fulcrum hanging basket construction in the application of super-wide flange cable-stayed bridge,a composite front fulcrum hanging basket suitable for the pouring of super-wide flange concrete girder is designed,the overall construction process of the hanging basket is introduced,and the main characteristics of the technology are analyzed.Combined with the demonstration application of the project of crossing Huangpu River Bridge on Chenta Highway,the key control points of quality and safety in the construction process are expounded,which proves its superiority compared with the conventional hanging basket construction,and can provide reference for the main girder construction of similar projects in the future.Keywords:concrete cable-stayed bridge;front fulcrum hanging basket;super-wide main girder flange;construction technology1）工期过长。该工艺无法保证超宽翼缘与主梁同步浇筑，需滞后一个节段，施工周期延长，设备周转较长。2）浇筑整体性差。主梁翼缘与主梁主体由于无法同时浇筑，在接缝处会因存在养护龄期差，易产生裂缝。本文介绍的复合型前支点挂篮实现翼缘与主梁同步浇筑，通过辰塔公路越黄浦江大桥项目实践，其技术优越性和可行性得到验证，可为今后类似的主梁施工提供参考。1 复合型前支点牵索挂篮技术1.1 挂篮设计复合型前支点牵索挂篮由承载平台、张拉机构、行走系统、定位系统、锚固系统、模板系统、操作平台和预埋件系统组成，如图1所示。承载平台（图2）由主纵梁、滑梁、连系梁、支撑架、前横梁、后横梁构成，主要负责承受并传递浇筑混凝土、模板及挂篮自身重力。主纵梁前端安装张拉机构形成支点，通过设置承力面，适应不同角度变化的斜拉索，后端与已浇段混凝土锚固。主纵梁间设置连系梁、前横梁、后横梁，提高整体稳定性。行走系统（图3）包括主桁、牵引机构和后行走小车，主要负责整个挂篮体系在空载情况下的自由移动。现代桥梁逐渐向大跨径方向发展，出于结构上的需要和桥位处地形地貌的制约，斜拉桥超宽翼缘的混凝土主梁设计越来越常见，这对施工技术提出了更高的要求。常规采用前支点C形牵索挂篮施工，该施工工艺为：利用前后锚杆组和斜拉索将C形挂篮承载平台挂到已浇筑混凝土主梁上，待混凝土浇筑完毕达到龄期后，张拉主梁预应力，将对应梁段的斜拉索由锚固到挂篮承载平台前端的弧形梁上转移到该梁端段上，完成索力转换；安装反力滚轮，利用前后锚杆组将挂篮下放一定距离（同步拆除侧模），将C形挂钩挂到主梁顶面的轨道上，在主梁前端的牵引设备牵引下，挂篮在C形挂钩和反力滚轮的作用下，带动挂篮前移至下一个节段；移动到位后，安装前后锚杆组，利用前后锚杆组将C形挂篮缓慢向上提升到待浇筑梁底底面，安装模板，开始下一节段的施工1-4。该技术在超宽翼缘主梁施工方面存在以下不足：作者简介：王小峰（1978），男，硕士，高级工程师。通信地址：上海市虹口区东大名路666号（200080）。电子邮箱：收稿日期：2023-03-21市政工程MUNICIPAL ENGINEERING20239Building Construction1856锚固系统行走系统承载平台张拉机构定位系统模板系统操作平台图1 挂篮构成示意主纵梁行走轨道滑梁连系梁前横梁后横梁支撑架 后行走小车主桁牵引机构 图2 承载平台 图3 行走系统定位系统由顶升机构、主纵梁前、后锚杆组、止推机构等组成，通过锚杆组的上升和下降实现挂篮的升降控制，辅助挂篮在施工操作前的初步定位和后续精细定位。张拉机构（图4）包括张拉工装（千斤顶）、分配梁、张拉杆、前支点调节支座、螺纹钢筋，主要功能通过调整张拉杆角度适应各种类型的斜拉索。分配梁和前支点调节支座采用销轴连接，使得分配梁可绕支座自由转动。前支点调节支座可在主纵梁上自由滑动平移，配合张拉千斤顶实现各类拉索角度的可适应性。螺纹钢筋用于固定前支点调节支座位置。分配梁张拉杆前支点调节支座张拉工装精轧螺纹钢筋图4 张拉机构组成挂篮锚固系统包括主纵梁前锚杆组和后锚杆组、主桁后锚杆组、止推机构锚杆组和后行走小车锚杆组。锚固系统既可将承载平台自重及施工荷载传递到已浇筑完成的主梁梁段上，也可为斜拉索张拉过程提供反倾覆力矩。模板系统包括主梁底模及侧模、横梁底模及侧模、顶板底模、拱架及支撑等，主要采用铰连接和对拉螺栓连接，以可调节杆将悬臂模板和前端模板支撑于承载平台。1.2 挂篮施工工艺流程整个施工工艺流程如图5所示。1.3 技术特点相对于常规前支点牵索挂篮技术，复合型前支点牵索挂篮技术在超宽翼缘主梁浇筑施工中具有如下技术优势：挂篮提升到位调整立模标高 吊装横梁钢筋斜拉索一张打磨模板提升拱架绑扎主肋钢筋绑扎顶板钢筋打磨模板斜拉索二张混凝土浇筑100%混凝土浇筑50%混凝土养护斜拉索三张养护7 d，预应力张拉，索力转化养护5 d，拆除侧模和翼板模板、桁架行走、拱架下放挂篮下放安装吊带 安装行走小车拆除止推拆除前后锚杆组解除顶升机构安装千斤顶连接油泵车挂篮行走到位安装前后锚顶升机构图5 复合型前支点牵索挂篮技术施工工艺1）主梁全断面一次性浇筑，减少纵向施工缝，有效减少了混凝土主梁裂缝。2）充分利用永久斜拉索，安全性高。在挂篮悬浇施工时将斜拉索与挂篮连接起来形成前支点，以降低施工中主梁临时内力峰值。3）挂篮通过牵引机构在轨道上牵引行走，实现挂篮的平稳前移，同步将承载平台上的模板系统一次性就位，减少施工工序，缩短施工周期。2 工程应用2.1 工程概况辰塔公路越黄浦江大桥新建工程（图6）位于上海市松江区，是辰塔公路（D30公路）跨越黄浦江的一个重要节点。主桥桥型为双塔双索面混凝土梁斜拉桥，主跨跨径布置：49.55 m75.45 m296 m75.45 m49.55 m。图6 辰塔大桥航拍主梁截面中心点梁高2.8 m，主肋梁高2.55 m，顶面在车行道范围内设2.0%双向横坡，布索区和人非混行道为平坡。标准节段长6.6 m，主梁肋宽为2 m，两主肋中心距26 m，主梁宽34.6 m，翼板宽3.3 m，每个标准段内设有2道横隔梁，横隔梁间距3.3 m。具体尺寸如图7所示。主梁中心线斜拉索斜拉索330220 2203300.00%2.00%2.00%0.00%200 cm30 cm200 cm30 cm1 2253 4601 22550550510055255.520220 2201 0001 00028040图7 主梁标准节段剖面示意（单位：cm）王小峰:超宽翼缘主梁斜拉桥挂篮施工技术研究建筑施工第45卷第9期18572.2 技术应用本工程主跨MB2-MB21、边跨SB2-SB8采用挂篮悬臂施工，主梁翼板宽3.3 m，采用复合型前支点牵索挂篮施工，如图8、图9所示。张拉机构承载平台1 8007 1001 9863503 1807005006 6006 6001507004509 6003 6101 7002 4001 600950行走系统模板系统工作平台顶升机构止推机构锚固系统行走系统C图8 挂篮总体布置示意32 20071 60011 20012 27012 27034 60035 02071 60011 20026 0001 0751 075图9 挂篮断面示意（横梁）2.3 过程施工控制要点2.3.1 安全控制1）挂篮行走的安全控制。挂篮行走分三角桁架的行走和挂篮承载平台的行走，三角桁架行走关键控制对象包括：反压滚轮精轧螺纹钢锚固是否到位；三角桁架下方的垫块强度是否满足要求。承载平台的行走主要控制关键为：行走吊带与挂篮前端耳板的连接是否用销轴可靠连接；行走滑梁上的行走滑靴锚固是否到位；三角桁架的后锚是否锚固到位。2）挂篮行走到位的安全控制。结合前支点牵索挂篮的受力特点，混凝土浇筑过程中，主要通过斜拉索、前锚杆组、后锚杆组以及止推机构受力，因此上述4个机构就是行走到位的安全控制要点。3）临边、高空、消防安全控制。临边围护：须加强挂篮的临边围护，涉及临边的用48 mm3.5 mm脚手管做临边防护，同时用密目网封闭。高空临水控制：工程跨越黄浦江，挂篮施工属于高空临水作业，在挂篮承载平台上施工须佩戴安全绳和救生衣，同时在挂篮上设置救生绳和救生圈，以防人员坠落。消防安全控制：根据分配电箱的设置数量，配备灭火器，单个分配电箱配备2个干粉灭火器，原则上单个挂篮至少配备4个干粉灭火器。4）通航安全控制。本项目斜拉桥主梁施工中，通航净空低，可能造成过往船舶撞击桥梁和挂篮的风险，因此须报请海事部门审批，设置限高，并布置相应的警示系统。在大桥上、下游两岸设置大型警示牌，提醒过往船舶谨慎驾驶。挂篮涂装醒目颜色，上、下游纵梁外侧涂反光漆。挂篮外侧设置警示灯，提醒过往船舶注意安全。与松江地方海事局协商，加强过往船舶监控，同时在挂篮施工上下游各设置警戒船，为大桥施工保驾护航。2.3.2 技术质量控制1）混凝土施工质量控制。混凝土浇筑质量控制要点。浇筑顺序为：远离主塔侧向主塔方向浇筑，先主肋，再横隔梁，最后顶板方向浇筑。浇筑时应以阶梯分段、水平分层进行，分层高度控制50 cm。为防止混凝土离析，浇筑时自由倾落高度不得大于2.0 m。混凝土浇筑过程中需重点对横隔梁预应力钢绞线锚块位置、精轧螺纹钢锚垫板处加强振捣，确保密实。对于后穿钢绞线的预应力管道，浇筑过程中需抽动预先设置的内衬管，以防堵塞导致后期无法穿预应力钢绞线。混凝土养护质量控制要点。混凝土浇筑完成后，应在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护。养护采用塑料薄膜土工织物，经常洒水以保持湿润，在土工织物上洒水要适量，以不使水流淌为标准。混凝土强度达2.5 MPa前，不得使其承受行人、运输工具、模板、支架及脚手架等荷载。养护期间，严格控制桥面上相邻节段的堆载，以防堆载对浇筑混凝土的振动而产生有害裂缝。2）预应力施工质量控制。本工程预应力分为精轧螺纹钢和预应力钢绞线，质量控制要点如下：张拉材料要求。精轧螺纹钢用长8 cm连接器连接，要求在每根精轧螺纹钢端头8 cm处做出明显标记以便于检查螺纹钢是否拧到位，防止连接偏小，导致张拉时崩断。张拉过程要求。预应力张拉采用龄期和强度双控，7 d龄期和90%强度。张拉顺序为：先纵向后横向，先张拉主肋位置（先拉纵向钢绞线，然后张拉纵向精轧螺纹钢），再张拉顶板位置（从中间向两边张拉），最后张拉横梁钢绞线。3）建立完善的验收制度。挂篮验收。挂篮验收分为制作厂内验收、现场拼装验收和施工过程中验收，其中施工过程验收分为行走前、行走过程中和行走到位后的验收。主梁验收。验收流程：分包自检，自检合格后通知总包技术科；总包技术质量科自检，自检合格后通知监理。监理验收时，分包和总包技术质量科负责人必须在场，发现问题及时整改。（下转第1875页）王小峰:超宽翼缘主梁斜拉桥挂篮施工技术研究建筑施工第45卷第9期18752）提高地下管廊中隔板脱模速度，方便脱模，解决现有的UHPC中隔板脱模困难，耗时长，传统的模具容易出现卡模，边角破损等问题。3）基于试验结果，考虑不同热水养护温度和养护时长，通过灰色关联度理论分析各个养护参数对UHPC早期强度形成发展的影响，合理搭配不同养护方式兼顾考虑生产效率，建立了前期90 热水预养中期干热养护后期常温静置组合养护方式，缩短了养护时间，与标准养护相比UHPC抗压强度提高了12%，抗裂强度提高了16%，并基于此养护制度，研发了一套适用于UHPC的智能温控养护系统。4）通过对该技术的研究，总结出一套完整的制造工艺技术：模板制作钢筋绑扎脱模剂涂刷UHPC浇筑隔仓板脱模隔仓板养护。1 张恒,杜德持.地铁风道中隔板施工时机优化分析J.中国住宅设 施,2018(3):74-77.2 陈仁朋,鲁立,张阳,等.盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析J.工程力学,2019,36(11):41-49.3 鲁立.盾构隧道管片超高性能混凝土(UHPC)加固方法研究D.长 沙:湖南大学,2019.4 朱溢敏,杨明.盾构综合管廊区间联络通道应用研究J.市政技术,2021,39(8):76-80,177.5 郑国栋.城市综合管廊盾构法施工设计及技术操作J.科技创新与 应用,2021,11(18):84-86.6 金明亮,李浩然,李明倩.盾构下穿地下综合管廊变形规律的数值模 拟研究J.中国建设信息化,2021(4):76-78.7 马庆雷.超高性能混凝土(UHPC)加固盾构隧道管片力学性能研究 D.长沙:湖南大学,2021.8 柳献,张姣龙,蒋子捷,等.UHPC加固盾构隧道衬砌结构试验J.中国 公路学报,2021,34(8):181-190.9 王高科.盾构法综合管廊设计关键技术研究J.市政技术,2022,40(7):211-218.10 梁欢,何必伍,温亦品,等.盾构隧道综合管廊平纵设计参数研究J.市政技术,2022,40(12):44-49,58.11 潘荣亮.盾构式综合管廊典型火灾场景顶棚射流与热反馈机制研 究D.徐州:中国矿业大学,2022.12 陈树辉,夏樟华,吴泽霖,等.超高性能混凝土预制拼装综合管廊抗 剪承载力J.工业建筑,2023,53(5):158-164.13 徐怡,陈阳杰,谭昕,等.超高性能混凝土的收缩性能及收缩预测模 型研究J.混凝土与水泥制品,2023(5):50-54.刘世辉、刘振力、吴奎、陆文胜:盾构综合管廊UHPC双T隔仓板模块化产品技术（上接第1857页）模板验收。挂篮行走到位后，模板的拼接精度和打磨直接关系到主梁的形状和外观，须结合模板的分段制定专门的测量验收表格，对不符合要求的模板重新打磨。钢筋、预应力验收。钢筋和预应力的施工分3个部分，即横隔梁、主肋以及顶板。为了缩短工期，主梁横隔梁的钢筋预先绑扎，待立模标高调整到位后，利用25 t汽车吊将横隔梁钢筋吊装到位，在吊装之前，必须验收横隔梁钢筋和相应的预应力管道。主肋、顶板分别验收，合格后方可进行下一道工序的施工。2.4 应用效果如图10所示，本项目采用复合型前支点牵索挂篮施工，实现了全断面一次性浇筑，大幅度减少纵向施工缝，有效减少了混凝土主梁裂缝；通过牵引机构牵引，实现挂篮的平稳前移，提高了工作效率；承载平台上的模板系统一次性就位，减少了施工工序，缩短了施工周期。3 结语面对超宽翼缘主梁斜拉桥项目逐渐增多，传统挂篮施工技术明显不适应的现状，本文结合实际工程项目对前支点牵索挂篮施工工艺的装置设计、施工流程、施工控制要点进行了阐述。实践证明，本工艺可以解决超宽翼缘主梁图10 现场应用浇筑一次性浇筑的难题，结构整体性高，施工效率也明显提高，本技术的使用可为今后类似工程的施工提供经验和技术支持。1 张建飞,胡强圣.前支点挂篮与后支点挂篮的设计与施工J.四川建 材,2014,40(2):207-210.2 鲁军良.后支点三角形分离式挂篮设计J.公路交通技术,2011(1):64-77,76.3 孙佳楠.现浇混凝土斜拉桥前支点挂篮施工技术J.中国高新科技,2019(18):108-110.4 张年杰,陈晋,陈仕颋.上海辰塔大桥前支点挂篮安装方案的探讨 J.建筑施工,2015,39(9):1114-1116.