探讨某桥梁项目前支点牵索挂篮安装技术

唐 剑

（贵州路桥集团有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

主梁施工是桥梁工程项目建设的关键环节，前支点牵索挂篮施工工艺利用斜拉索连接悬浇挂篮，将悬浇混凝土的部分重量分给主塔，以降低主梁的承重，最终达到减小主梁设计荷载的目的，被广泛应用于斜拉桥主梁施工[1]。挂篮安装是前支点牵索挂篮施工中风险最大、难度最高的环节[2]。因此，工程实践中应结合施工现场环境条件、施工进度要求等因素选用合理的悬浇挂篮安装方案，以确保主梁悬浇施工顺利开展。

1 工程概况

某桥梁总长1 166.25 m，主桥结构形式采用单塔双索斜拉结构，连接双向八车道高速公路。主梁宽50 m，中心梁高4 m，桥面板厚0.30 m，断面为双侧箱梁；单侧单节段混凝土浇筑量为195 m3，单段梁自重473 t。

2 前支点牵索挂篮构造

2.1 结构组成

（1）工程实践中常用前支点牵索挂篮施工技术进行主梁悬浇施工，其中主梁设计荷载为500 t。

（2）前支点牵索挂篮施工技术的关键施工设备为牵索挂篮，自重254.9 t；主要包括作业平台、顶升机构、张拉机构、行走机构、锚固构件及模板[3]。

（3）作业平台主要包括主次纵梁、小纵梁、横梁、拼接板、后斜腹杆及托架，用于支撑悬浇挂篮施工荷载及模板，总重184.6 t，基本结构见图1。

图1 承台平台结构

2.2 工作原理

（1）主梁前支点牵索挂篮施工技术原理沿桥梁方向与斜拉索处设置2根纵梁，并于纵梁前端设置弧形张拉系统，构成悬浇施工系统支撑点。

（2）为便于调整各箱梁节段斜拉索角度须在主纵梁上设置承力面，并通过锚固件牢固连接已浇箱梁节段与纵梁后端，前支点挂篮构造见图2。

图2 前支点挂篮构造

3 施工环境及条件

3.1 桥位环境

（1）该桥主梁底部与地面距离为13 m，是河道及两岸河堤的重要交通设施。

（2）由于施工场地狭小，河堤护坡边角距离边跨较短。

（3）施工材料运输路线及材料堆放场地位于小里程周围，而小里程塔座基础承载能力较强，可布设施工升降设备[4]。

3.2 地质状况

（1）桥梁施工区域原有土体主要为杂填土、生活垃圾，且面层土体下存在两处软土区域。

（2）地下2 m处为淤泥层，层厚6~8 m。

（3）根据现场勘测可知粉质黏土、粉砂层下有一层淤泥质黏土夹层，层厚5.5~12.6 m。

3.3 其他限制因素

（1）该桥梁工程工期紧、任务重，主梁是整个项目建设的关键环节，施工技术要求更严格。

（2）为确保主梁施工质量与施工进度，采取合理的施工方案[5]。

（3）基于该桥梁工程施工现场条件适当放宽悬浇挂篮安装场地限制，以适应狭小的施工场地，减少施工对河堤的影响。

4 挂篮安装方案设计

4.1 总体施工方法

（1）通过60 t吊机进行挂篮作业平台构件拼装，作业平台及滑动轨道位于桥左，方便进行0号块支架的浇筑作业。

（2）设置作业平台、滑动轨道前应先拆卸0号块支架，为确保施工时挂篮顺利移动至主梁底部需利用钢绞线、千斤顶对挂篮进行辅助牵拉。

（3）设置桥面提升机构时应同时进行多点钢绞线提升，再设置模板系统、挂钩，最后完成挂篮安装。

4.2 技术要点分析

（1）实践中常用钢管桩基础+加固地基作为大里程挂篮拼装平台，以避免河堤、提升机构空间冲突影响平台运行。

（2）实践中常用换填砖渣施工工艺进行小里程挂篮拼装，为有效控制不均匀沉降，拼装小里程挂篮时可加固地基。

（3）由于桥梁受河堤路限制，大里程挂篮提升机构预留0号块提升孔道时可通过滑动轨道完成挂篮提升[5]。

4.3 关键技术设计

4.3.1 拼装滑移及提升平台设计

（1）由于该桥梁工程施工场地狭小，河堤和大里程侧交叉，大型施工机械设备无法进入施工现场进行基础扩展，故选择在由0号浇筑块支架外侧设置作业平台及滑移轨道。

（2）小里程挂篮滑动机构拼装基础采用条形混凝土滑移基础+加固地基。拼装好悬浇挂篮施工平台后通过牵引机构将挂篮移动至主梁施工区域，通过计算确定挂篮施工平台基础、构件的承载力，根据实际的挂篮滑移、拼装工况确定挂篮施工平台是否符合施工设计要求。

（3）根据施工现场环节分析可知挂篮滑移是挂篮拼装过程中的最难环节。挂篮滑移过程中，滑移轨道、主纵梁支撑位受到的应力最大，经计算可知应力参数为117.5 MPa＜[ƒ]=215 MPa，经检测可知，0号块支架基础承载力1 765 kN，符合施工设计要求。

4.3.2 挂篮滑移系统设计

（1）悬浇挂篮滑移机构主要包括支座、挂篮结构、钢绞线，钢绞线用于横向牵引挂篮，支座用于挂篮滑移过程中的支撑，挂篮滑移机构位于中、前横梁端头处。

（2）滑移机构的挂篮牵引动力来自两台300 t千斤顶，牵引机构位于轨道右侧，滑移支座构造见图3、滑移牵引点构造见图4。

图3 滑移支座构造

图4 滑移牵引点构造

4.3.3 提升系统设计

（1）为避免挂篮施工平台侧翻，提升机构采用对称提升方式。提升时前2组提升点桁架为贝雷梁，后2组布设于挂篮后端锚固点，共4组250 t穿心千斤顶分别张拉7根挂篮提升钢缆[7]。

（2）通过建模分析计算提升机构单侧贝雷片能否满足提升受力要求，提升机构弯应力最大点应位于贝雷片上弦杆提升点，最大轴应力应位于贝雷片前支点竖杆处，且大小均需要满足施工设计要求。

5 关键工艺施工流程

5.1 大型构配件拼装施工

（1）拼装挂篮主要构件时应先用钢刷刷掉连接板及箱梁结构部位的浮锈，且应顺着挂篮构件受力方向进行除锈作业，确保挂篮连接板、箱梁部位表面光滑、洁净、无毛刺，再用螺栓连接各构件。

（2）紧固构件之前需校正扭矩扳手，保证扳手扭矩误差在5%以内，且校正后扳手扭矩相对误差在3%以内，利用扭矩扳手紧固构件时须确保扭矩力施加在螺母上。

（3）挂篮构配件拼装时应根据里程大小合理确定构配件拼装顺序，一般小里程构配件从左到右拼装，大里程构配件从右到左拼装。

（4）起吊设备位置应按照构件吊装施工技术要求确定，具体应结合施工场地环境、挂篮构件摆放位置确定，一般位于中横梁滑移轨道处。

（5）利用起吊设备吊装挂篮构件时尽量贴近构件起吊，提高施工安全性，确保施工顺利开展。

（6）构件拼装好后通过连接螺栓牢固连接。

5.2 远距离横向滑移施工

（1）如需进行挂篮远程横向滑移可设置专用滑移支座替换原有临时支座，并用60 t千斤顶进行横向牵引，以确保挂篮顺利滑移。

（2）横向滑移挂篮时所需牵引力来自牵引机构，牵引机构的核心设备千斤顶、限位角钢可设置于牵引台座处，共同构成牵引机构。

（3）同时用2台千斤顶牵引挂篮，当挂篮滑移一段距离后，卸载千斤顶，重新装锚，按照上述流程循环操作，直到挂篮滑移至指定位置[8]。

5.3 提升施工

5.3.1 提升装置工作原理

提升装置的工作原理是先通过千斤顶将工具夹片压出15 cm，然后按照以下步骤操作:

（1）压紧工具夹片。

（2）千斤顶顶起15 cm，将上层锚具夹片夹紧。

（3）利用锚具夹紧工具夹片下层，再通过千斤顶匀速回缩逐渐夹紧工具夹片。

（4）按照上述流程循环操作，将锚具的所有工具夹片压紧。提升张拉台座设计见图5。

图5 提升张拉台座设计

5.3.2 提升施工流程

（1）挂篮提升机构主要包括4个贝雷片或提升台座、4个提升工装，贝雷片适用于小里程挂篮提升机构安装，台座适用于大里程挂篮提升机构安装。

（2）在主梁上部向下安装下料钢缆，通过工具夹片夹紧下料钢缆。钢缆长度相等且需进行单独编号，然后将钢绞线穿过挂篮预留孔，再压紧工具夹片。

（3）挂篮提升机构：挂篮正式提升前应先进行提升试验，即将挂篮提升至离地10 cm高度，待挂篮稳定后观测其高度是否固定，结构是否牢固，确认挂篮提升安全性按照挂篮施工流程进行挂篮提升。提升挂篮时须综合考虑影响挂篮提升安全的各种因素，有效协调挂篮提升机构各部分的运行，确保挂篮同步提升。

（4）利用60 t汽车吊机及塔吊进行挂篮提升，当挂篮提升至指定位置时应确认提升装置是否锚固。当桥梁主梁悬浇挂篮施工完成后，应将挂钩反向下降挂篮，待挂篮滑移至指定位置后拆除挂篮设备。

6 施工重点注意事项

（1）为有效控制挂篮施工荷载失衡导致的安全风险，进行挂篮施工时同步提升大里程挂篮、小里程挂篮。

（2）确保提升机构钢缆的下料长度一致，钢缆下放时不能随便解束。

（3）仔细确认钢缆质量是否达标，是否存在过度磨损，以保证挂篮施工安全。

（4）认真养护钢缆锚板，采用定位压板固定锚板，以尽量减少锚板磨损。

（5）为确保主梁悬浇挂篮施工后挂篮位置不偏离事先定位，需保证吊杆预留孔纵切面与地面垂直。

（6）挂篮提升须安排专业技术人员负责调度，保证各提升点同步进行操作，防止提升点受力不均带来的安全风险。

7 结论

综上所述，结合某桥梁工程实例分析前支点牵索挂篮安装与使用，探讨如何基于桥梁工程施工条件，在狭小施工场地内进行高效施工；通过优化施工方案，解决超宽前支点挂篮滑移及提升过程中存在的问题，以提高施工效率，加快施工进度，同时降低施工成本。