80牵索挂篮高空拼装工法.docx

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80牵索挂篮高空拼装工法

牵索挂篮高空拼装施工工法

GGG（中企）C3080-2008

卜令涛张会昌刁先觉常树芳凌云锋

（路桥华南工程有限公司）

1.前言

国家重点公路杭州至兰州线重庆奉节至云阳高速公路B5合同段起止里程桩号为K76＋945.8～K77＋770m，全长824.2m。

主桥采用双塔双索面PC梁斜拉桥，结构为半漂浮体系，主跨386m，塔高193m，主梁离地面高度为80m，索塔为“H”型塔，主梁为“π”型梁，梁宽27.5m，肋板标准宽为2.0m，加宽段肋宽3.5m，0#块长23m，主梁采用牵索挂篮施工，挂篮重110t，模板系统50t，合计160t。

主墩位于山谷坡脚，山坡陡峭。

因施工场地陡峭，主梁离地面高，若采用传统挂篮拼装工艺，则需要在索塔下横梁处设置笨重的三脚架，在主梁0#块施工完成后拆除，才能开始平整场地用于拼装挂篮，然后利用卷扬机等设备提升挂篮。

突出的问题是搭设能浇筑23m长的0#块需要耗用相当数量的钢材—费料；因高空交叉作业需拆除0#块支架后才能开始拼装挂篮—费时；在陡峭山脚要平整至少800m2的场地用于拼装挂篮—费工；再通过提吊设备提升110t的挂篮到80m高度—安全隐患大、突发事件无法处理。

因而采用在高空平台拼装挂篮，即将挂篮分两次拼装，第一次拼装后用于施工主梁0#-2。

2.工法特点

利用0#块施工托架，主要用于挂篮的拼装，根据0#块长、重以及设有1#斜拉索的特点将挂篮分成两部分拼装，0#块分成两次浇筑，第一部分挂篮用于主梁0#-2的施工，然后将该部分挂篮在托架上向前推移，最后拼装剩余挂篮，形成整体挂篮。

与传统的施工方法比较，不仅可以节省0#块支架投入、场地平整和购买起吊设备的费用，且能够绕过拆除0#块支架而直接安装挂篮，节约工期，更避免了整体提吊80m高所带来的安全隐患

3.使用范围

本工法适用于高山峡谷地形条件差，场地平整困难，或主梁离地面高的桥墩施工。

4.工艺原理

4.1挂篮分两次拼装原理

利用索塔下横梁和3#索孔设计一托架，在托架上先完成主梁0#-1浇筑，然后在托架上拼装前部分挂篮，利用该部分挂篮悬挂1#索浇筑主梁0#-2砼，接着挂篮下落至托架上并前移，最后拼装尾部挂篮，形成整体挂篮。

4.2托架设计原理

0#块挂篮托架设计利用索塔下横梁预埋件作基座，基座下端采用预埋牛腿主要承受托架的竖向剪力，上端采用JL32精轧螺纹钢来承受托架对基座带来的拉力，前端采用钢绞线作临时索提吊托架前端，整个托架均以贝雷为主，其上铺设Ⅰ20a作为分配梁。

横向采用自制花架连接保证稳定性。

在挂篮纵梁位置下方的主要受力贝雷设置为加强型，详细如图：

图4.2-1托架设计纵面图

图4.2-2托架设计平面图

图4.2-3托架设计立面图

托架主要承受主梁0#-1砼荷载、挂篮整体荷载。

托架基座中的JL32按照最大受力进行预紧，以保证托架在最不利工况下基座始终贴紧砼面，不产生非弹性变形。

临时索的张拉索力则根据不同工况进行调整，保证贝雷抗弯和抗剪不超过容许值，以及基座下端受拉时不超过预埋牛腿的最大抗拉力。

4.3挂篮使用原理

挂篮组成类似于传统牵索挂篮，分为弧形梁、纵梁、前横梁、中横梁、后横梁、C型梁、止推器等。

根据塔吊提吊的最大限重，将各构件再行分成若干块，每块的重量低于且靠近塔吊提吊吨位，以尽量减少构件块数。

挂篮设计以及挂篮分块详见以下示意图：

图4.3-1挂篮纵面图

图4.3-2挂篮平面图

图4.3-3挂篮立面图

因考虑到弧形梁与纵梁的焊接质量要求极高，其焊接工艺在厂家完成，其他构件均为分体式，且按上图中进行切割。

挂篮第一次主要拼装前纵梁前两节、前横梁、中横梁、C型梁下半节，第二次拼装主要完成纵梁第三节、后横梁和C型梁以及反顶轮等。

第一次拼装后即可使用于浇筑主梁0#-2。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1托架施工

5.1.1准备工作

1、基座预埋件的埋设；

2、基座加工、贝雷、各材料的进场；

5.1.2托架安装

1、基座安装后，将JL32进行预紧，预紧力按最大受力的1.2倍；

2、事先将贝雷3片拼装在一起，然后再提吊安装在基座上；

3、安装贝雷支撑架、花架；

4、铺设分配梁1；

5、边梁贝雷铺设分配梁2和钢板，中梁贝雷铺设木板；

6、四边搭设安全栏杆，挂设密目安全网；

7、对所有工况下最大受力的贝雷进行预压。

5.2挂篮第一次拼装

5.2.1挂篮提吊

1、托架上杂物清理；

2、清理挂篮各分块编号，确定摆放位置；

3、每块加焊两个吊钩，吊钩焊接点必须符合技术要求；

4、检查起重设备和钢丝绳；

5、检验提吊设备

1）提吊最重一块挂篮脱离地面5cm～10cm，静止30分钟；

2）检查起重设备、钢丝绳、吊钩、吊环等主受力件有无损坏、变形；

3）卸除荷载。

6、挂篮提吊按由远至近，由里而外的顺序

5.2.2挂篮第一次拼装

1、测量定位控制

2、纵梁拼装，保证顶面水平，临时固定；

3、前横梁、中横梁拼装，保证顶面水平，临时固定；

4、纵梁和横梁对接以及纵梁和C型梁对接，临时固定；

5、测量检查挂篮尺寸、安装精度；

6、将各构件加固牢固；

7、检查连接处质量，栓接的全部用扭矩扳手操作，焊接部分则由有资质的专业检测单位检测焊缝；

5.3浇筑主梁0＃－2

1、挂篮提升，在托架上采用8台50t千斤顶同时顶升，每道纵梁4台，内外侧各两道，缓慢顶升；

2、挂篮锚固，安装中锚杆并预紧，安装中吊杆并预紧；

3、调整底模；

4、安装临时后锚点，利用下横梁预埋件将挂篮纵梁尾端固定于砼梁体上，以抵消斜拉索和砼荷载对其产生的反作用力；

5、挂1＃索并一张；

6、浇筑砼一半；

7、斜拉索二张；

8、浇筑剩余砼；

9、等待龄期，张拉预应力束；

10、斜拉索三张；

11、卸除挂篮，下放到托架上。

5.4挂篮推移

5.4.1准备工作

1、检查滑板，涂抹黄油，铺设销棒；

2、安装顶推杆件，每道纵梁设置一台千斤顶顶推；

3、测量放样定位；

5.4.2挂篮推移

1、统一指挥，保持协调和平衡；

2、确定每次千斤顶行程一致，同时调整千斤顶位置；

3、挂篮行走时必须在纵梁后部设置一个5t的手拉葫芦作限位葫芦，控制挂篮行程，采取边行走边松弛的办法，确保安全。

5.5挂篮第二次拼装

5.5.1挂篮提吊

1、由于剩余挂篮的安装位置均在梁底，塔吊不能直接提吊到位；因此采用挂篮提吊至托架侧面，由侧面牵引梁底就位，

2、挂篮底部放置φ48小钢管，采用手拉葫芦缓慢拉入；

3、先牵引后横梁，再牵引尾纵梁；

5.5.2挂篮拼装

1、拼装尾纵梁，保证尾纵梁与前部分纵梁在一条直线上；

2、拼装后横梁；

3、检查挂篮尾部尺寸；

4、检查纵梁栓接质量；

5、安装C型梁、中锚杆、反顶轮；

6、依靠中锚杆和反顶轮提升挂篮；

7、安装止推器。

5.5.3挂篮预压试验

加载预压的目的首先是消除结构非弹性变形，然后是检验挂篮的强度、刚度，同时还要确定挂篮整体变形实际数据，以检测实际结构内力状态及变形与设计是否吻合，为正式施工提供立模数据依据。

１、预压载荷为最大荷载的1.1倍，采取分级施加的方式，荷载可采取模拟等代的方式施加，应尽量与箱梁的实际重力作用相吻合；

２、关键及重要受力部位变形和应力的监测。

5.6挂篮高空拼装施工工艺

5.6.1挂篮高空拼装施工工艺流程图见图5.6.1-1。

图5.6.1-1挂篮高空拼装流程图

5.6.2主要施工工艺控制要点

1、托架临时索力控制

托架临时索力的调整可以使托架基座处于良好的受力状况。

1）第一次拼装挂篮（不含模板系统），基座处于允许应力状况内，不需要施加临时索力；

2）挂篮提升锚固后用于浇筑0＃－2时，托架不承受任何外界荷载，挂篮上的模板系统可以在此刻安装，挂篮及模板的荷载则由挂篮中锚杆和前支点1＃斜拉索共同承受；

3）浇筑0＃－2后准备下放挂篮前，需要调整临时索力至20t（单点，一个托架设两到临时索），因挂篮和模板的重量超出了基座极限；

4）挂篮准备推移前，临时索力调整至60t；

5）挂篮准备提升前，将中锚杆拧紧，反顶轮顶住砼面时，放张临时索，让挂篮的重量由托架上转移至主梁上，然后再提升挂篮。

2、挂篮拼装控制

1）挂篮在托架上的平面位置由全站仪放样；

2）托架上每增加一定的荷载都会使托架产生不同的挠度，挂篮拼装过程中需要在每次改变荷载的情况观测纵梁标高，并利用纵梁下方的千斤顶调整水平，一旦水平则用楔块塞死；

3）挂篮对接前必须检查纵梁和横梁的垂直度，测量四个对角线，确定有误扭曲。

4）保证两纵梁的中距于斜拉索的索距相同。

3、挂篮浇筑0#-2控制

1）后锚点控制。

因挂篮未拼装完整，反顶轮和后锚杆未安装，挂篮受力为简支结构，为达到原设计挂篮状况，需要对挂篮尾部增加一固结设施，用于抵消斜拉索和砼荷载对其产生的反作用力；

2）挂篮必须脱离托架，使托架不承受任何的荷载，因挂篮前端仍有下沉量，至少得保证挂篮脱离托架5cm；

3）斜拉索一张、二张以标高控制为主，索力控制为辅。

4、挂篮推移控制

1）检查滑板平整、洁净、光滑；

2）测量放样定位；

3）铺设的销棒数量，以及销棒和挂篮纵梁的接触情况，保证销棒和行走方向垂直；

4）统一指挥，保持协调和平衡；

5）平稳顶推，确保挂篮两纵梁同时移动，每次行程一致，同时调整千斤顶位置；

6）挂篮行走时必须在纵梁后部设置一个5t的受拉葫芦作限位葫芦，控制挂篮行程，采取边行走边松弛的办法，确保安全；

5、挂篮连接处控制

1）栓接处必须保证每颗螺栓均采用扭矩扳手预紧；

2）焊接处尽量减少仰焊，拟仰焊焊缝可以等强改设在内箱，提高焊接质量；

3）一级焊缝、二级焊缝必须按照设计图纸进行检测，检测单位必须具有相应资质；

4）纵梁内箱、横梁内箱和C型梁内箱因接缝而断开的内劲板必须等强加焊

6.材料与设备

本工法所需材料与设备详见表6-1

表6-1材料与设备统计表

序号

材料设备名称

型号

数量

用途

1

贝雷

-

336

托架材料

2

型钢及钢材

不等

80t

托架材料

3

木板

4cm厚

15m3

托架材料

4

挂篮（含模板）

320t

一对

砼浇筑

5

轮胎式起重机

QY-25

1台

材料周转

6

塔吊

QTZ160

1台

材料吊运

7

电梯

SCD100

1台

人员通道

8

混凝土拌和站

60m3/h

1座

砼浇筑

9

混凝土拌和机

L750

2台

砼浇筑

10

混凝土输送泵

HBT80

2台

砼浇筑

11

空压机

0.9m3

1台

挂篮施工

12

装载机

ZL40

1台

材料转运

13

柴油发电机

300KW

1台

备用

14

交通船

40t

1艘

人员通行

15

穿心式千斤顶

YG-70

8台

挂篮施工

预应力张拉

16

穿心式千斤顶

150t

4台

17

穿心式千斤顶

350t

4台

18

螺旋千斤顶

50t

16台

挂篮施工

19

高压油泵

50MPa

16台

预应力张拉

20

压浆机

0.3～3MPa

1台

预应力压浆

21

真空泵

20KW

1台

预应力压浆

22

电焊机

BX－500

12台

挂篮施工

23

磨光机

125角向

4台

挂篮施工

24

氧气乙炔设备

/

16套

挂篮施工

25

高压水泵

200m

1台

砼养生

26

潜水泵

30m

1台

砼养生

27

振捣棒

50型

10套

砼浇筑

28

照明设备

1000W

10套

夜间照明

29

手拉葫芦

5吨

8个

挂篮施工

30

砂轮机

CQ400

2台

切割预应力束

31

单筒慢速卷扬机

5t

4台

挂篮施工

32

φ50销棒

120cm

40根

挂篮推移

33

黄油

-

若干

挂篮推移

7.质量控制

7.1执行的质量标准

7.1.1公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）

7.1.2公路工程质量检验评定标准（JTJF80/1-2004）

7.1.3钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）

7.2质量控制的技术措施及管理措施

7.2.1技术措施

１、为保证托架施工的安全性，根据不同工况下的受力状况调整临时索力大小；

２、为保证挂篮尺寸在托架上放样定位挂篮位置，并用仪器检查整体尺寸；

３、为保证挂篮拼装质量，在拼装过程中时刻观测纵梁和横梁顶面标高，并采用螺旋千斤顶进行调整。

4、为保证0#-2浇筑时托架的安全性，挂篮与托架必须脱离，脱离高度不少于5cm；

5、为保证浇筑0#-2时挂篮的整体性，在尾部设置后锚点，将挂篮锚固在索塔下横梁处；

6、为保证0#-2的线型，以标高控制为主，索力控制为辅；

7、为保证挂篮推移的平稳性，采用两台千斤顶同时顶推挂篮，相同行程后同时停止，并调整千斤顶位置。

8、在提升整体挂篮时，为保证托架基座的安全性，采用挂篮稍紧固于主梁上，然后放张临时索，使挂篮的重量由托架转移至主梁上，再提升挂篮。

9、为防止斜拉索张拉过程中挂篮偏位或索塔偏位，四根索同时张拉，并按20t分级张拉。

7.2.2管理措施

１、编制详细的施工组织设计、作业指导书，并组织安全技术交底，落实各工序应控制的技术要点和质量要求，并建立工序交验卡制度；

２、编制质检计划，定期和不定期组织进行质量检查，每周质检工程师组织召开质量例会，针对出现的质量隐患、质量事故制订预防纠正措施，并对其完成情况进行跟踪验证，建立质量奖罚制度，实行质量一票否决制；

３、编制测量方案，制定导线、水准复核计划和测量仪器检校计划，并加强对控制桩和水准点的保护，在施工过程中，测量数据多次复核，测量放样坚持两人测量两人复核的原则，确保施工放样准确；

４、编制试验计划，按规定及时进行原材料的自检、送检工作，制定试验计量设备的检校计划，在施工过程中加强对拌和站计量设备的校准工作，监督拌和站的投料工作和拌和时间，严格按配合比执行，确保混凝土的质量；

8.安全措施

8.1挂篮提吊前必须对起重设备进行统一检查，消除安全隐患，并对挂篮进行试提，静止一段时间，再检查起重设备性能，做到万无一失，确保起吊过程中不发生坠落事故；

8.2临时索为托架的主要受力点之一，采用φj15.2钢绞线，材料转运时严格控制不能碰撞临时索，在托架上端2m范围采用波纹管防护，防止电焊等物烧伤；

8.3托架四周铺设安全网，托架上满铺木板或薄钢板；

8.4浇筑主梁0＃－2时必须随时检查后锚点以及中锚杆的受力状况，发现问题及时处理；

8.5挂篮推移时必须有专人统一指挥；

8.6挂篮推移前必须有现场技术员和作业队负责人协同检查挂篮以及托架的主受力件，确保安全；

8.7挂篮行走时必须在挂行走桁架后部设置一个5t的手拉葫芦作限位葫芦，控制挂篮行程，采取边行走边松弛的办法，确保安全；

8.8挂篮提升时必须保证8台千斤顶同时顶升，防止挂篮倾覆；

8.9风速大于6级或暴雨中停止吊运工作，并停止高空作业，将未加固好的挂篮临时固定于托架上；

8.10高处作业必须有安全防护措施（栏杆、安全网等），在无安全防护设施的地方，必须系安全带、戴安全帽（必须正确佩戴）。

禁止在未固定的构件上行走，作业或休息。

严禁酒后作业；

8.11尽量避免夜间作业，若必须作业时必须设置足够的照明，灯光布置要有一定的能见度，且在围栏四周挂警示灯。

9.环保措施

9.1密切与当地政府联系，并取得工作上的支持，加强对使用的乡村道路及施工便道的养护，及时洒水养护，对易飞扬的粉尘材料在运输和堆放时进行覆盖，减少粉尘对环境和周围居民生活的影响；

9.2、注意保护自然资源。

生活污水、生活垃圾按规定进行排放或堆放，粪便集中处理，防止污染水源。

生活用锅炉采取消烟除尘措施，减少烟尘排放。

并做好绿化工作。

对噪声、振动超过国家标准的机械设备，采取降噪或防震措施。

对有害的化学物品，必须专柜或专库存放，指定专人管理，建立严格的收发登记制度。

9.3对噪声、振动超过国家标准的机械设备，采取降噪或防震措施。

9.4加强施工现场管理，保持施工现场整洁，做到材料堆放整齐，机械设备停放有序，特殊施工地段有明显标志。

9.5对有害的化学物品，必须专柜或专库存放，指定专人管 理，建立严格的收发登记制度；

9.6所有临时工程、临时设施都要在工程全部完工后清除并恢复原貌。

9.7建立相应机构及规章制度，专人专项随时检查和定期组织大检查，环境保护工作与项目经理部及各作业队效益挂钩，奖优罚劣。

9.8开展环境保护知识的宣传教育，提高全体员工的环境意识。

10.效益分析

10.1奉云路B5标0＃块施工从托架安装到挂篮预压完成共使用时间75天，与传统工艺相比，减少了拆除0＃块支架，平整场地等繁多工序约20天，避免了0＃块支架材料的大量投入，消除了挂篮提升80m高所带来的不利因素，综合比较，节省工期约20天，节省了人工工资、机械租赁及管理费用38万，减少机械设备的投入10万，减少0＃块支架材料投入40万，减少场地开挖、平整、硬化处理等费用15万，因工期、质量、安全保证得到业主季度奖励17万，总共节省施工投入120万，经济效益良好。

10.2通过对该桥梁施工技术的开发，为今后山区高桥墩挂篮的拼装提供了更多的技术保障。

11.应用实例

11.1工程概况

重庆奉云高速公路B5合同段起止里程桩号为K76＋945.8～K77＋770m，全长824.2m。

主桥采用双塔双索面PC梁斜拉桥，结构为半漂浮体系，主跨386m，塔高193m，主梁离地面高度为80m，0#块长23m，设有1#索，索型号采用PES7－91，主梁宽27.5m，梁高2.6m，肋板宽3.5m，顶板厚度0.3m，砼方量为730m3。

11.2施工情况

因主梁高度大，山体陡峭，0＃块方量大，1＃索设在0#块上。

采用挂篮在高空拼装方法施工，首先在索塔下横梁处设一托架，托架前端采用钢绞线作临时索，在托架和下横梁上浇筑0＃－1，然后再在托架上拼装前部分挂篮，并利用该部分挂篮和1＃斜拉索浇筑0＃－2，之后在托架上设置滑板推移该部分挂篮，接着将挂篮拼装完成，整个过程中的临时索的张拉力根据不同工况进行适当调整。

总施工工期75天，其中托架安装15天，0＃－1浇筑20天，挂篮第一次拼装10天，0＃－2浇筑15天，挂篮推移、第二次拼装10天，挂篮预压试验5天。

11.3工程结果评价

整个过程中处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，23m长0＃块作两次浇筑，未出现任何的裂缝，结构尺寸符合规范要求，标高满足监控单位（交通部公路科学研究院）的线型要求，挂篮预压弹性变形数据均在2cm以内，与设计效果相符，得到了业主、监理和质检站的一致好评。