悬灌施工工法.docx
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悬灌施工工法
2000—17/QL工字401
大跨度箱形连续梁菱形挂篮悬灌施工工法
中铁十七局四处
一、前言
随着我国桥梁施工技术的不断发展，大跨度箱形连续梁悬灌技术已在公路、铁路桥梁中广泛应用，花土坡特大桥是内昆铁路重点工程之一，主跨为64m+2×104m+64m单箱单室预应力混凝土连续梁，连续梁总长337.2m，单跨最大长度104m。
施工中采用菱形挂篮悬灌施工，实现了梁体线形好、施工速度快、梁体外观质量高的目标，探索出了一套采用菱形挂篮悬臂灌筑大跨度箱形梁的施工方法，取得了显著的经济和社会效益。
二、菱形挂篮的主要技术特点
1、结构简单、受力合理，承载能力大，稳定性好。
2、挂篮前端及中部工作面开阔，可以从挂篮中部运送混凝土和整体吊装钢筋骨架，有利于加快施工进度。
3、挂篮主构架下滑行轨道安装简单，挂篮移动方便，外侧模、底模可一次就位，内模能整体挂拉。
4、取消了挂篮尾部的平衡重，利用竖向预应力锚具锚固轨道，反扣轮沿轨道行走。
5、可利用挂篮施工合拢段，无需另外加工合拢段模板。
6、本挂篮主要构件采用普通型钢制成，加工制作简单，可在工地制备。
7、施工中挂篮的移动，无需特殊的动力设备，只需人工倒链拉动滑移。
8、利用菱形挂篮悬灌梁段，不仅可提高施工速度，而且由于其刚度大、稳定性好、灌注过程中弹性变形小，有利于梁体的线形控制，提高混凝土的外观质量。
9、挂篮承重能力大，安全性能好,可作为钢筋绑扎、安装及预应力张拉的作业平台。
三、适用范围
本工法适用于各种公路、铁路箱形梁菱形挂篮悬臂灌注施工，特别适用于强风高墩大跨度箱形梁的悬臂灌注施工，对气候条件要求不高。
四、工艺原理
（一）、菱形挂篮构造
挂篮是一种锚固于已灌注梁段上，为灌注下一梁段提供模板支承吊架的一种装置。
菱形挂篮是挂篮的一种结构形式，其主构架为菱形，具有结构刚度大，施工变形小，移动方便等特点，其构造见图一。
（二）、菱形挂篮的工作原理
我们知道挂篮是悬臂灌注梁段施工的主要模板支承装置，其尾端用高强度钢筋锚固于已施工的0号梁段上，其前端悬臂外伸，其下方通过后吊和前吊提着底模桁架和外侧模桁架，为悬臂灌注1号梁段提供支承平台。
初始悬臂梁段可通过在墩顶安装固定悬臂托架来施工。
底模与外侧模均支承于底模桁架上，与挂篮主构架连为一体。
挂篮主构架作用于锚固在梁段顶板上的滑行轨上。
在本梁段灌注完毕后松开后锚装置，挂篮前倾，其后锚下方的走行轮扣于滑行梁的上翼缘下，用倒链向前拉动挂篮主构架，挂篮即沿铺设并锚固好的滑行轨前移，当挂篮滑动到指定位置时，重新锁定后锚装置，调整挂蓝的方向、水平、标高，锁定前、后吊装置，即可开始下一梁段的施工。
1—菱形主构架2—前吊带3—底模桁架
4—后吊装置5–前吊装置6—后锚装置7—走行架
图一
（三）、菱形挂篮的主要技术参数
1、挂篮自重48.6t，适用最大梁段重142t,最大梁段长4m。
2、梁高的变化范围7.6～4.5m,适应梁宽7m。
3、走行方式，无平衡重走行。
五、使用菱形挂篮悬臂施工的工艺流程及操作要点
（一）工艺流程图
利用墩顶托架灌注0#梁段
挂篮的加工和安装
挂篮压载试验
梁段线性控制计算
测量放线
调整挂篮的方向和标高
绑扎钢筋
锁定前吊及后吊装置
灌注混凝土
张拉预应力束及压浆
混凝土强度达到设计值80%以上
合拢后拆除挂篮
移动挂篮
（二）、菱形挂篮灌注梁段的操作要点
1、菱形挂篮的加工与安装：
挂篮加工前应先根据承载条件进行设计检算，确定各构件的截面尺寸，菱形挂篮一般用型钢制成，各部件多为组焊件。
制定合理的加工工艺，减少其焊接变形和焊接应力，经校正后各种变形公差不得超过《钢结构工程施工及验收规范》规定的允许值，构件表面做防锈处理。
挂篮的安装可根据起重设备条件，选择整体吊装和在0号梁段上分片组装。
2、挂篮压载试验
挂篮安装完成后，必须进行压载试验，以消除挂篮的非弹性变形和测定弹性变形量，为梁体的线形控制提供基础数据。
其试验方法为：
⑴、计算悬灌过程中挂篮的最大静载重量，作为压载的总重量。
⑵、在挂篮前端底模上和前端上横梁上分左右各设两个观测点，并测定各点的初始标高。
⑶、将压载的总重量等分为四个等重量级，一般压重材料选用袋装砂、土或碎石。
⑷、加载：
将装好的砂土袋按分成的四个等重量级，逐级加载，每加一级荷载，即测定一次观测点的标高值，并做好记录。
⑸、减载：
减载前应将挂篮各节点的螺栓拧紧，然后逐级减载，并逐级测定减载后的标高值，同样做好记录。
⑹、绘制挂篮变形曲线，根据初始标高和加载及减载过程的观测值绘制挂蓝的载重—变形量曲线，以备梁体线形控制计算使用。
3、挂篮的方向、标高调整
挂篮压载后应对其方向、标高进行调整，根据梁段的设计标高及线形控制计算的抬高值，先初步调整挂蓝的中心线和底模的标高，一般应比计算值低10～20mm，待钢筋绑扎和预应力管道安装完后，再准确调整模板中线，并将底模提至控制标高值。
4、挂篮前移
当施工梁段混凝土达到设计强度的80%以后，张拉预应力束并待孔道内水泥浆初凝后即可移动挂篮，开始下一梁段施工。
挂篮的移动操作步骤如下：
⑴、拆除模板拉筋，松开前横梁及底模后吊带装置的千斤顶，底模及外侧模依靠自重自动与梁段混凝土分离，松开顶板上提吊内模纵梁的千斤顶，内模纵梁即下落锚固于梁段顶板下方的滚筒上，内模与混凝土分离。
⑵、松开挂篮主构架尾部的后锚装置，挂篮主构架轻微前倾，挂篮走行轮扣入滑行轨顶部凹槽内，在挂篮与滑行梁前端之间垫有滑板。
⑶、在已浇注好的梁段上，铺设锚固滑行轨。
绕过滑行轨前端用倒链钢索与挂篮主构架锁紧，缓缓拉动倒链，挂篮即沿滑行梁前移。
⑷、挂篮移动时，两悬臂端应同时、同步移动，防止两悬臂端产生不平衡重，危及梁体平衡。
⑸、挂篮移动到位后，应首先通过竖向预应力钢筋锁定挂篮主构架尾部的锚固装置。
然后提起前上横梁上的千斤顶及底模后吊装置，调整模板后，开始下一梁段施工。
六、菱形挂篮的主要构造材料（见表一）
主要构造材料表表一
序号
结构名称
材料
规格、型号
数量
单位
1
主构架
槽钢、角钢组焊件
40[、30[、L125×125×12
1
个
2
外侧模
角钢、钢板
L75×75×8、钢板厚5mm
2
片
3
底模架
角钢组焊件
L75×75×8
1
套
4
前吊装置
槽钢、钢板组装件
20[、钢板厚20cm
1
套
5
后吊装置
槽钢、钢板带组装件
20[、钢板厚20cm
1
套
6
前上横梁
槽钢、钢板组焊件
40[、钢板厚20cm
1
根
7
行走及锚固系统
组装件
20[、钢板等
1
套
8
内模
组合钢板
200×1000mm
1
套
9
千斤顶
定型产品
LQ32
16
台
10
倒链
定型产品
10T
4
台
11
倒链
定型产品
5T
4
台
七、采用菱形挂篮悬灌梁段需配备的主要机械设备（见表二）
主要机械设备表表二
序号
机械设备名称
规格、型号
功率
数量
备注
1
菱形挂篮
2000型
1套
2
塔吊
F20/15，8T
42KW
1台
3
混凝土输送泵
HBT60E
110KW
1台
4
穿心式千斤顶
YZW250
4台
5
注浆泵
1.5MPa
1.0KW
1台
6
灰浆搅拌机
350L
2.5KW
1台
7
电焊机
10KW
2台
8
电动油泵
3.0KW
4台
9
钢筋切割机
2.2KW
1台
10
高压喷水机
h=30m
1KW
1台
八、劳动力组织
利用菱形挂篮进行高墩大跨连续梁悬灌施工，一般应以一个T构为劳动力组织单元，以便统一指挥、协调施工。
各工序多为流水作业，不能进行交叉和平行作业，应尽量考虑复合工种。
一般每作业梁段以15～18人为宜。
主要工种分布情况见表三。
作业工班工种分布表表三
序号
工种
工数（人）
职责
1
机械技师
2
负责组织移动挂篮和预应力张拉等工序
2
混凝土工
4
负责组织混凝土的入模、振捣等
3
电气焊工
2
负责模板及钢筋的切割、焊接等
4
架子工
4
负责安装和调整内外模板
5
电工
1
负责施工面上电器设备的接引和维护
6
钢筋工
3
负责组织钢筋的制做和绑扎
7
测量工
1
负责挂篮及模板的测量
8
混凝土试验工
1
负责制作混凝土试件及其测试工作
九、安全措施
本工法除应遵循国家有关桥梁施工安全技术规程及起重施工安全技术规程外，尚需注意以下安全事项：
（一）、挂篮的安装、移动应具有安全保护措施，挂篮处于未锚固锁定状态下，应加挂保险钢丝绳。
在风力超过6级以上时，不得进行挂篮的吊装和移动作业。
（二）、挂篮就位后，应经常检查各节点及锚、销有无松动现象，发现问题及时处理。
（三）、挂篮尾部锚固钢筋为Ⅳ级精轧钢筋，不得使其通电和灼伤，防止发生脆断。
（四）、菱形挂篮前端为施工方便，设计为敞开式，施工时应加设安全护栏，并挂设安全网。
（五）、挂篮移动时，悬臂两端应同时、同步移动，避免产生不平衡重。
（六）、张拉施工时，人员、机具必须避开正处于张拉的锚具前方，防止发生滑断丝时引起的锚具夹片飞出伤害。
（七）、在梁段未张拉预应力束的情况下，严禁向前移动挂篮和在梁段上堆积重物。
十、质量要求
（一）、工程质量标准，按现行《铁路桥涵施工规范》及《铁路桥涵工程质量检验评定标准》有关规定办理。
（二）、质量保证措施：
1、菱形挂篮的加工、焊接、安装质量均应遵循《钢结构工程施工及验收规范》规定的允许偏差值。
2、安装后的挂篮应进行压载试验，以消除非弹性变形，测定弹性变形值。
加载过程中注意观察挂篮各部件的变形情况。
3、为保证梁体的线型符合设计要求，应进行线型控制计算，以指导梁体线型控制测量。
4、为确保预应力束张拉到设计应力，采用钢绞线伸长量和油压表读数双校验证。
5、为保证合拢段的施工质量，合拢段混凝土比其它梁段混凝土提高一个等级。
6、为防止梁段顶板混凝土产生收缩裂纹，应加强混凝土表面养生。
7、悬灌施工的测量控制采用两级以上复测。
十一、效益分析
采用菱形挂篮悬灌大跨度箱形连续梁，具有挂篮加工制作简便，可现场制作；菱形挂篮刚度大，不易变形，移动方便；一般按4m长梁段施工，从挂篮开始移动到就位，只需1.5小时；其内模可整体抽拉，无需每次重复安装内模，可加快施工进度，较之采用其它方法施工，每梁段可缩短工期1～2天。
菱形挂篮的外侧模和底模均为整体模板，无模板接缝，挂篮下沉量小，外侧模和底模均为桁架支撑，不易变形，前吊和前吊装置在灌注混凝土过程中均为锁定状态，可保证梁体混凝土的外观质量，菱形挂篮结构为中空式，受风面积小，抗风能力强，其顶部可安装雨棚，适合全天候作业；菱形挂篮取消了平衡重，尾部采用高强钢筋锚固，劳动强度低，安全性能好。
经在施工中实际运用，具有较高的经济效益和社会效益。
十二、工程实例
本工法在内昆铁路花土坡特大桥连续梁施工中显示出较强的适用性和优越性。
内昆铁路花土坡特大桥，全长678.55m，主跨为1×64m+2×104m+1×64m变截面变高度单箱单室连续梁，最大墩高110m，连续梁长337.2m。
分为三个T构施工，中间合拢，梁底宽5.0m、顶宽7.0m，梁高4.5～7.6m，最大梁段长4.0m，最大梁段重141.2t，采用铁道研究设计院设计的菱形挂篮，按本工法施工，平均5.5天施工一个梁段，全梁实际施工工期比计划提前56天，梁体线型优美，外观光洁，无错台，实现了安全、优质，快速完成梁部施工的目标，充分显示了本工法的优越性，为今后的高墩大跨连续梁施工提供了可资借鉴的施工经验。
执笔：
王业好曹翠萍
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