1连续梁0#段挂篮交错安装施工工法

1连续梁0#段挂篮交错安装施工工法中铁十二局集团有限公司中铁十二局集团第一工程有限公司许超英张上伟李佐1．前言随着国内工程技术水平的不断发展，连续梁在铁路、公路桥梁中得到了非常广泛的应用，而连续梁施工过程中，多采用挂篮悬臂法施工。施工中挂篮多按常用承载能力、安装长度进行设计制造，每套挂篮可以在现场多次重复使用。由于连续梁设计跨度类型不同以及设计方面的特殊考虑，现场常会遇到设计连续梁0#段的长度不能满足既有挂篮对安装长度的要求的情况。为节约施工成本，充分利用企业的现有资源，需从施工技术上进行创新，使现有资源得到有效利用。广珠铁路北江特大桥跨南沙涌水道，上部结构为48.5+72×2+48.5m连续梁，全梁共分为63个节段，其中0#段长10m,梁体采用挂篮悬臂灌注法施工。该梁悬臂施工采用公司既有挂篮，由于现场既有挂篮都是按施工节段重量200t设计，其单套安装所需的长度为5.9m,两侧对称安装所需0#段长度最小应为11.8m，才能满足挂篮的安装要求。中铁十二局集团有限公司在施工过程中进行了深入研究，采取“连续梁0#段挂篮交错安装施工工艺”使既有挂篮在该连续梁施工中得以有效利用，安全顺利完成该桥连续梁施工任务。该施工方法于2011年8月申报发明专利，目前已经受理。在对该施工方法进行总结、完善的基础上，形成本工法。2．工法特点2.1操作简单。挂篮在0#段安装与正常安装工艺相同，仅施工完1#段后，将挂篮主构架整体横移回设计位置，不需大型起吊设备，对操作人员技能无特殊要求。2.2安全质量可靠、周期短。施工中不用对挂篮主要受力构件进行改造，未改变连续梁施工工艺，施工质量有保障。1#段施工完成后，受力体系转换回设计挂篮正常使用状态仅需5~8小时。2.3降低成本。本工法充分利用了既有资源，实施过程中投入的材料和人工较少，与重新加工新的挂篮主构架相比，降低成本幅度较大。3．适用范围本工法适用于铁路、公路连续梁0#段设计长度不能满足既有挂篮按设计位置安装的情况。4．工艺原理0#段施工时，对挂篮需平移安装一侧，设置挂篮安装相应锚固措施。0#段一端挂篮按设计中心位置安装，另一端挂篮横向平移后安装，与处于中心位置的挂篮尾部处于交错状态。完成1#段施工后，2处于中心位置的挂篮向前移出挂篮尾部重叠范围；平移端挂篮先将模板系统承载转换到梁上，挂篮主构架整体平移回设计中心位置，最后再将模板系统承载转换到挂篮上。两端挂篮同时对称向前走行，使挂蓝转换到设计的施工状态，进入下一循环施工。5．工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程见图5.1图5.1施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1挂篮交错安装设计安装设计主要是根据梁体0#段设计情况和既有挂篮结构尺寸，通过设计计算，对挂篮交错安装时的如下工作内容进行设计：1确定挂篮的横向平移量，并根据挂篮平移量，对挂篮前上横梁吊点作双重设置。2确定平移挂篮后锚钢筋或预留孔的位置、间距、以及预埋钢筋的锚固长度等参数。挂篮平移端辅助工作：⑴设置挂篮锚固钢筋的预留孔。⑵锚固位置梁体翼缘板加强。连续梁0#段施工安装挂篮临时轨道安装挂篮、模板系统将错位端模板系统前端受力转换到梁上错位端主构架加固、安装平移轨道横移错位端挂篮主构架将错位端模板系统前端受力转换到挂篮前上横梁上挂篮前移进入正常使用状态施工1#梁段挂篮安装设计挂篮前上横梁吊点双重设置设置后锚钢筋错位端主构架尾部配重正常端挂篮移出交错位置33对挂篮平移方向，挂篮前支、后锚点梁体翼缘板混凝土的承载能力进行检算；如需加强，则对翼缘板作相应的加强设计。4计算挂篮主构架平移时，尾部抗倾覆配重量。设计主构架横向平移时，其左右单元的连接加固措施。5设计挂篮平移端，模板在梁体上临时固定措施。5.2.2安装准备工作为保证挂篮交错安装能够正常实施，在0#段施工时应对后续的挂篮安装作相应的辅助准备工作，具体措施如下：1平移挂篮后锚设置挂篮悬臂灌注施工，通常情况下，都是利用梁体腹板位置设计的竖向预应力精轧螺纹钢作为后锚；交错安装施工时，平移端挂篮无法利用梁体设计的竖向预应力筋，因此需在0#段施工时单独设置。平移挂篮两侧锚点，分两种情况设置：1）挂篮平移方向一侧锚点，因锚固范围已经移至梁体翼缘板处，预埋钢筋其锚固长度无法满足受力要求；0#段施工时根据安装设计，在挂篮后锚范围沿临时轨道中心线，设置后锚及锚轨预留孔。一般情况下后锚按照0.4m间距预留5个φ60mm预留孔；轨道锚固按1.2m间距设置预留孔。2）平移挂篮另一侧锚点，因挂篮锚固范围已经移至梁体0#段隔墙范围内，0#段施工时根据安装设计，在挂篮后锚范围沿临时轨道中心线，预埋锚固精扎螺纹钢。一般情况下后锚按照0.4m间距预埋5根φ25mm精轧螺纹钢，外露长度为0.15m；轨道锚固按1.2m间距，预埋φ25mm精轧螺纹钢，预埋精轧螺纹钢锚固长度根据各梁情况计算确定（临时后锚设置见图5.2.2-1）。图5.2.2-1平移挂篮临时后锚设置图2平移挂篮前支点加强4挂篮横向平移后，其横移方向一侧前支点移至梁体翼缘板范围，由于前支点受力较大且较为集中，因此需对其进行加强。本桥0#段施工时，在前支点范围增设16根φ20mm钢筋对支点处翼缘板加强，钢筋单根长度1.2m,间距为0.1m，分上下层设置，每层7根（具体布置见图5.2.2-2）。C竖向门架C悬臂固定梁图5.2.2-2挂篮前支点加强钢筋布置图3平移挂篮前上横梁调整挂篮整体平移后，挂篮前上横梁也随之整体平移；因底模吊带、内、外侧模走行梁的绝对位置不变，但其与挂篮前上横梁上的悬吊相对位置却发生了相应的平移。挂篮安装前，按照挂篮整体平移值对前上横梁悬吊位置作双重设置。另外吊点平移后，前上横梁的受力状况也发生了改变，需进行检算，如不满足要求时，采用相应的措施加强。5.2.3临时轨道及挂篮其它部件安装1临时轨道安装挂篮临时轨道安装按如下步骤进行：通过放样放出轨道中心→安装走行轨道钢垫枕→安装走行轨道→对走行轨道进行锚固。对于挂篮平移方向一侧，轨道锚固直接采用φ25mm精轧螺纹钢，从轨道中心沿预留孔穿出翼缘板底部，精轧螺纹钢两端分别垫上锚轨扁担，再安装精轧螺母完成锚固。由于翼缘板底部为斜面，为确保锚固点受力均匀，在翼缘板底部与锚轨扁担之间，设置一特制钢垫块，垫块面倾斜度根据翼缘板底部情况确定。挂篮另一侧临时轨道，通过采用精轧螺纹钢连接器从预埋钢筋上接长，穿过走行轨道中部，随后安装锚轨扁担及精轧螺母完成锚固（安装锚固情况见图5.2.3）。5图5.2.3平移挂篮临时轨道锚固图2挂篮安装挂篮安装采用如下步骤:安装走行轨道→安装挂篮主构架及横向连接系→安装前上横梁→安装挂篮前后吊带，随后安装底模前后横梁、底模架，再铺设底模完成挂篮底模系统安装→安装挂篮外侧模走行梁，随后采用倒链从0#段处沿走行梁拖出外侧模→安装内模走行梁、走行小车、内模架及内模完成内模安装。5.2.41#段施工连续梁1#段施工，按照正常连续梁节段悬臂灌注施工程序进行，在此作简要概述如下：根据放样，对挂篮模板位置进行调整，并完成模板的打磨清洁→绑扎底、腹板钢筋→安装纵向预应力波纹管、竖向预应力钢筋→安装内模，并进行加固→绑扎顶板钢筋，安装横向预应力束→安装并加固端模→浇注混凝土→预应力施工。在1#段施工过程中，为保证挂篮走行平移归位前的体系转换，需预埋钢筋用于挂篮内外模、底模临时锚固。具体做法是在两侧距离梁中心线4m和梁中心处，分别预埋2根φ25mm精轧螺纹钢，锚固长度由于受顶板砼厚度限制，故按0.35m考虑；钢筋外露长度为0.5m；预埋钢筋纵向距离0#段梁端为0.5m。5.2.5内、外、底模承重体系转换内、外、底模承重体系转换，在1#段纵向预应力施工完成后进行。其具体做法及步骤如下：利用3根4m长挂篮走行轨道作为内、外、底模承重悬臂梁。悬臂梁顺桥向平行设置，分别位于梁体中心和距离梁中心4m的位置。悬臂梁前端伸出1#段梁端1.2m，后端锚固在1#段施工时预埋的精轧螺纹钢上。利用3根2m长挂篮走行轨作为挑梁，下托在挂篮前端内、外模走行梁下，挑梁距离1#段梁端1m；挑梁通过φ25mm精轧螺纹钢悬吊在顶板临时悬臂钢梁上。在底模前横梁两端，通过φ22钢丝绳及倒链，将整个底模前端悬吊在外侧模走行梁上（底模后端通过吊带固定在已成梁段上，保持不动）。6完成以上步骤后，即可解除模板系统与挂篮前上横梁间的精轧螺纹钢、吊带等连接，使整个模板系统完全支承在1#段上，最终完成承重体系转换（模板临时固定见图5.2.5）。C竖向门架C图5.2.5模板系统在梁上临时固定图5.2.6挂篮平移归位1准备工作1）在挂篮临时轨道下，每侧设置3根平移轨道，轨道设置在挂篮平移归位侧，按横桥向设置。轨道直接利用既有的1.5m挂篮走行轨，横移轨道分别设置在挂篮的前支点、后锚点和中部；挂篮横移前，在轨道顶面均匀涂上黄油。2）为确保挂篮主构架横移时的整体性，在挂篮两侧前支座及后锚点焊接I20工字钢，作为左右侧主构架临时横向连接。3）在挂篮后锚点，进行临时配重，所配重量为前上横梁重量的1.2倍，以防止挂篮主构架横移时倾覆。4）在配重完成后，解除挂篮后锚连接和挂篮走行轨道的锚固连接。5）通过放样，放出挂篮设计轨道中心线。2挂篮横移挂篮横移采取挂篮主构架、连同临时走行轨道同时横移的方式；横移采用3个5吨倒链拉动横移，倒链一端固定在梁体翼缘板端部，另一端固定在临时走行轨道上，倒链分布在前支点、后锚点、及临时走行轨道中部。7挂篮移动具体步骤如下：1）将按设计中心位置安装的挂篮，连同其模板系统整体向前移动，使挂篮移出挂篮错接的交错范围。2）拖动平移挂篮倒链，要求3个倒链必须同步，使挂篮主构架缓慢、平稳横向移动。在挂篮主构架到达设计位置后，在轨道下安装钢垫枕，对挂篮走行轨道进行定位锚固。随后将走行轨道向1#方向接长。3）安装内、外、底模系统与主构架之间的精轧螺纹钢、吊带。使模板系统重新悬吊在挂篮前上横梁上。4）按正常工序向前走行平移端挂篮，当走行至与T构另一端挂篮对称后，同时移动两端挂篮至设计位置。最终完成挂篮整个交错法施工过程（交错法实际使用情况见图5.2.6）。图5.2.6交错安装现场施工图片6．施工材料及机具设备本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。表6机具设备表序号机具设备名称规格单位数量备注1塔吊QTZ80台1安装挂篮2液压千斤顶30t台4挂篮走行3倒链10t台10连续梁施工4倒链5t台3挂篮横移5千斤顶LQ32手动螺旋台30连续梁施工6电焊机台287．质量控制7.1既有挂篮在使用前，需对挂篮各主要受力杆件、主构架节点连接螺栓等质量状况，按照新挂篮的标准进行检查。主构架需按即将施工连续梁节段荷载情况进行试压，确保挂篮承载能力能满足使用要求。7.2横向平移端挂篮的后锚、锚轨预埋钢筋或预留孔，其中心位置及间距，应根据设计计算，通过测量放样准确设置（允许误差±2cm）。7.3平移端挂篮后锚预埋精扎螺纹钢，其原材料质量应满足规范要求，钢筋的锚固长度，不得小于设计计算长度。7.4挂篮模板在梁体上的临时支撑挑梁后锚精扎螺纹钢，其原材料质量应满足规范要求，钢筋的锚固长度不得小于设计计算长度。7.5在挂篮横向平移方向，挂篮支撑位于梁体翼缘板范围，施工前需根据实际荷载情况进行检算，必要时需对受力范围翼缘板采取加强措施。8．安全措施8.1创造高空作业条件，悬空作业人员必须系安全带，危险处应设安全网，人员操作处要设栏杆；上、下梯需固定牢靠；所有操作人员须带安全帽。8.2使用的机具设备，应随时检查、维修保养。特别是起重用的千斤顶、倒链、钢丝绳等应有足够的安全系数。如有不符合规定者立即更换。8.3现场技术人员必须检查挂篮位置，前后吊带，吊架及后锚杆等关键受力部位的情况，发现问题及时解决，重要情况及时报告。8.4挂篮安装起吊作业应由专人负责指挥，对主构架安装应设置缆风绳。8.5挂篮横移归位时，3个倒链应均匀施力，确保挂篮沿垂直于桥梁方向整体平稳移动。9．环保措施9.1坚持环境保护设计、施工、使用统筹规划、同步运行。9.2液压千斤顶拆卸时，底部作好支垫，并回收油管内的少量液压油。9.3压浆流出的废浆，清洗机械废水等，集