挂篮施工技术关键点浅析

摘要:挂篮施工技术作为悬臂浇筑法的核心工艺，自20 世纪80 年代引入中国后，在桥梁工程中广泛应用。本文以谢生坝州河特大桥为工程背景，系统梳理了挂篮施工的关键技术要点：

1. 安全性控制：挂篮自重需≤梁段重量0.5 倍，预压变形值须 <20mm ，行走时抗倾覆与锚固安全系数＞2；2. 工艺流程：涵盖拼装、预压、标准节段施工及边跨合龙等节点，强调混凝土连续浇筑与悬臂对称施工

称施工；

3.关键点浅谈：指出挂篮自身的安全性、混凝土浇筑的连续性、悬臂浇筑的对称性、预应力施工、合拢段施工等关键点分析。

关键词：挂篮施工技术；悬臂浇筑法；连续刚构桥；预应力施工；合龙段施工

一、挂篮施工简介

让我们先来明确几个关键概念：连续刚构、悬臂浇筑、挂篮。连续刚构：梁与中间墩刚性连接的连续梁结构；悬臂浇筑是一种在桥墩两侧搭设工作平台，对称地逐段向跨中悬臂浇筑混凝土梁体，并逐段施加预应力的施工方法；挂篮：用悬臂浇筑法施工斜拉桥、连续梁桥、连续刚构桥等桥梁时，用于承受施工荷载及结构自重，能逐段向前移动的工艺设备。

二、施工工艺流程

谢生坝州河特大桥全长422 米，主桥上部结构设计为 (90+170+90) ）m 连续刚构，本桥0#段及边跨现浇段均采用托架现浇方案；悬臂段采用三角形挂篮悬浇方案；合龙段按照先边跨合龙、后中跨合龙的顺序利用“挂篮+劲性骨架”进行施工；混凝土采用罐车运输、地泵泵送入模，人工捣固施工；预应力施工采用智能张拉及智能压浆系统进行施工。

1、桥跨总体施工步骤如下：

（1）主墩墩身施工完成后，施工0#块墩顶托架，托架采用三角托架方案。托架搭设完后，对托架进行预压，根据预压所得数据指导0#块底模及侧模的安装，施工0#块。

（2）在地面对挂篮主桁架进行拼装，然后在0#块上组装成型，成型后对挂篮进行预压，检验挂篮安全性，消除挂篮非弹性变形，并获取挂篮弹性变形数据，用以调整挂篮模板标高。利用挂篮对悬浇段进行施工。

（3）在边墩安装墩顶托架进行边跨现浇段施工。

（4）边跨合龙段利用挂篮底桁作吊架，在边跨合龙段外模调整到位后，设置水箱配重，安装劲性骨架，同拉临时预应力束，对其进行临时锁定；钢筋、预应力管道安装到位后，施工边跨合龙段。

（5）边跨合龙段张拉压浆完成以后，即可拆除墩顶托架和挂篮，利用中跨挂篮底桁作为中跨合龙段吊架，安装水箱配重，然后安装中跨合龙段劲性骨架，同时张拉临时预应力束进行临时锁定，安装中跨合龙段钢筋、预应力管道，施工中跨合龙段。中跨合龙完成后张拉预应力束，管道压浆，再拆除挂篮。

2、挂篮施工流程图三、关键节点

以上是挂篮施工的总体步骤及流程图，仅仅是基础，若要做好挂篮施工，还需在实际施工中多多锤炼并思考，并把握一些关键节点。

1、挂篮自身的安全性

（1）首先是挂篮自重，按规范要求，挂篮自重不宜超过梁段重量的 0.5，本桥单个挂篮重约 89T，单个梁段最小 71.9m³ ， 89<71.9*2.5*0.5 满足规范要求。

（2）挂篮的预压，预压在挂篮正式施工前尤为重要，通过预压，对挂篮系统各个主要构件在受力状态下的变形值收集、各个构件和连接接头的安全性检验、锚固系统变位观测和安全性检验、整个挂篮的承载能力和安全保障系统的检验，确保挂篮悬浇施工安全，为箱梁节段施工高程提供数据。挂篮预压后，需满足小于规范要求的最大变形值20mm。

（3）挂篮在浇筑混凝土状态下、挂篮行走时的抗倾覆安全系数、锚固系统的安全系数均应大于2。上述两种状态下挂篮的各项安全系数可由MIDAS 专业软件进行有限元模拟计算，但在实际施工过程中存在诸多不确定性因素影响着我们施工的安全。这些因素归结起来就是安全管理里面的人的不安全行为、物的不安全状态、管理上的缺陷。所以为了保证安全，实际施工过程中建立相关的安全检查组织，落实相关的责任，并制定了挂篮的检查流程，对挂篮的四大系统（主桁系统、行走及锚固系统、悬吊系统、底篮系统）一一进行检查，确保挂篮施工安全万无一失。此外，在挂篮行走过程中，挂篮后锚拆除，挂篮的整体稳定完全依靠与轨道梁连接来保持，此时轨道梁的锚固务必按方案要求做好，轨道梁翼缘板与立柱连接处的反力弓同样应保证连接强度，同时，挂篮移动速度不应大于0.1m/min，移动过程中一旦发现异样，比如模板或者挂篮构件卡住，必须立即停止前移，查明原因并解决好卡点后才能继续前移。总之，挂篮前移时必须由专人统一指挥，设专人观察挂篮各个部位，发现异常立即停止挂篮移动。挂篮移动过程中还应注意挂篮各个主桁的同步性，发现行走不同步应及时调整，确保主桁各个构件不受扭。挂篮移位必须遵循“缓慢、均匀推进”原则。

（4）挂篮行走到位以后，需尽快安装后锚，并按规定检查挂篮各个系统，为后续施工提供一个安全的操作平台。此时应注意一些细节，比如锚固用的螺帽采用双螺帽；吊杆需垂直受力，避免斜向受到剪力，因精轧螺纹钢抗拉不抗剪；主要受力构件避免用电弧或者氧气焊烧伤，避免破坏材质本身内部结构而产生应力集中现象；挂篮各个构件的连接（如焊接、螺栓、轴销等）是否良好紧密等等。

2、混凝土浇筑的连续性

《公路桥涵施工技术规范》要求悬臂梁段应全断面一次浇筑完成，浇筑时应保证连续和振捣密实。为了保证混凝土浇筑完成后的整体性，避免产生施工缝或其他裂缝，对结构产生不利影响，混凝土浇筑时的连续性显得极为重要。本桥主跨结构采用的是C60 高强度混凝土，高强度混凝土本身较大的水泥用量使其具有很高的粘度，然而强度又要求较小的用水量及水灰比，这使得混凝土到现场后的和易性较一般的混凝土难控制，且混凝土还需要泵送至约40 米高的桥面并向两侧延伸，对混凝土的连续性施工造成一定的困难。在经历了几次混凝土堵管事件后，也请教了诸多混凝土方面的专家，检测公司也专门派遣了技术顾问彭经理到现场进行分析指导，在当前的这种施工环境下，对于泵送这种高强度混凝土，我分析总结造成堵管的几点原因，分享如下：

（1）原材料：水泥的细度和是否为热水泥都会影响混凝土搅拌用水量，水泥颗粒越细和热水泥都会增加拌和用水；水泥更换后需重新进行试配，以确保外加剂与水泥相适应，并通过试配确定水泥与外加剂反应时间，避免反应过早或过晚；外加剂的掺配可采用降低其浓度，加大掺量的方式，以确保其掺量精度；外加剂掺配完成后，在拌制混凝土前应搅拌充分；严格控制地材的含水量及含泥量；优化配合比（适当降低水泥用量，用部分粉煤灰或矿粉替代，以增加流动性，或同时增加用水及矿物掺和料，在水胶比不变的前提下增加其和易性）。

（2）搅拌：一是增加混凝土搅拌时长（增至2 分钟），确保各种材料充分混合均匀。二是砼罐车到现场后再加油转动搅拌3—5 分钟，避免运输过程中混凝土发生局部离析。

（3）运输：一是采用小方量罐车运输，减少搅拌时长及泵送时长，以减小混凝土的经时损失，防止混凝土因等待时间过长而导致和易性变差进而影响泵送。二是严禁私自往罐车中加水。

（4）泵送：①泵送前需对管道进行润管（润管剂或砂浆）

②泵管应固定好，且接头严密，（每次拆卸接头后需重新更换好的橡胶密封圈）并尽量减少弯头数量，以减小泵送压力损失。

③泵送时泵管应尽量保持向上的坡度，避免向下时碎石与水泥浆下落速度不同而造成离析，或者抽反泵时将水泥浆抽回而造成离析。

④泵送料斗里面的混合料应时刻保持将搅拌叶片埋住，避免泵入空气。

⑤泵送完成后对管道进行仔细清洗，采用海绵球或海绵柱等，避免泵管使用时间长了以后内表面积块而增大泵送阻力。

⑥随时准备一套新的泵管，以备堵管时立马更换，避免清理管道造成混凝土等待时间过长。

⑦泵管的包裹覆盖，避免气温过高造成管内水泥浆凝固。

⑧浇筑暂停时，每隔10-15min 应对泵管来回抽正反泵，保证泵管内砼的流动性。

（5）前后场沟通：前场与后场应加强沟通，掌握好搅拌时间、运输时间，最终控制好混凝土的到场时间，避免过早或过晚到场从而影响混凝土的工作性能造成泵管堵管。

3、悬臂浇筑的对称性

为防止施工过程中产生过大的不平衡力矩，使悬臂梁端出现过大的挠度，从而对结构产生不利影响，规范规定用悬臂浇筑法施工时两节段应对称平衡地进行，两节段悬臂上的不平衡荷载偏差不得超过设计规定值，设计未规定时，宜不超过规范规定的梁段自重的1/4。所以，我们在实际施工过程中，除了应严格控制悬臂两端堆放的材料和机具，还应重点控制混凝土浇筑过程中两悬臂端的混凝土浇筑速度，浇筑砼的重量差，以确保两悬臂端不平衡重在设计及规范规定的范围内。

4、预应力施工

预应力可以说是现代桥梁施工的灵魂，正是因为有了预应力，使得我们可以建造高难度、大跨度的桥梁，不论是悬索桥、斜拉桥、系杆拱桥、刚构桥、甚至是现在最简单的简支箱梁或T 梁，都离不开预应力。非预应力桥梁在桥梁自重和外部荷载的作用下，梁体会产生弯曲变形，大家都知道，混凝土抗压不抗拉这种特性，因此很容易在梁板底部产生裂缝，预应力的加入恰恰能很大程度上解决这一问题。由于预先对混凝土施加一个压力，促使混凝土处于受压状态，当桥梁受到自重或外部荷载的作用时，首先需要抵消这部分预加的压力，这样就大幅度增加了桥梁的承载能力，使桥梁的跨度得到很大程度的提升，同时限制了混凝土的拉伸，延缓或消除裂缝的出现，延长了桥梁的使用寿命。

正因如此，我觉得在桥梁施工中，预应力应作为一个关键点来进行控制。现在常用的预应力施工方法比如采用智能张拉，关键控制的地方比如按规定定期校核张拉设备；张拉时两端同步对称张拉；张拉时采用应力与伸长量双控；张拉到位后应持荷3-5 分钟，以防止钢束回缩而影响张拉应力；预应力钢束锚固后必须及时压浆、封锚；压浆的压力、强度、密实性、泌水率等等均应满足设计及规范要求。

5、合龙段施工

合龙段分为两个阶段，第一阶段是合龙两岸边跨，第二阶段是合龙中跨。合龙段施工是全桥成型的关键阶段，也是桥梁结构受力体系转换的关键节点，我们务必严格按照设计要求做好合龙段的每一步施工。

中跨合龙步骤：

（1）在边跨合拢段施工完成后，拆除中跨挂篮、拼装吊架，进行全桥施工监控测量；（2）中跨合拢段两侧主梁悬臂端上分别设置配重；（3）对合拢段主梁进行同步顶推（注意试顶）；（4）清查桥面堆载情况，为合龙段施工做好准备；（5）对两端悬臂梁段的轴线、高程和梁长受温度影响的偏移值进行观测；（6）选择在温度变化平缓时段（如夜间）锁定合龙支撑、拼装吊架平台等施工设施；

（7）选择在温度最低且变化平缓的时段（如夜间）浇筑混凝土，边浇筑边卸掉等重的配

（8）混凝土达到90%强度后，张拉中跨顶板合龙束和底板束，按设计规定对称张拉纵向预应力束，并及时压浆封锚。

结束语

我们知道挂篮在施工前都是经过专业软件对浇筑砼以及行走状态下进行了受力验算，验算时主要针对的是各个组成构件，比如横梁、立柱、分配量、吊杆、吊带、后锚等，而关于各个构件他们自身的连接并未涉及，比如横梁由两片工字钢或H 型钢通过焊接或者螺栓连接，两根吊杆通过螺帽连接，两根吊带通过轴销连接等等，我们在计算挂篮整体时考虑它们是一个整体，那么它们自身连接时的强度和刚度是否能满足受力要求呢；若此等连接在厂家定制生产时已考虑受力情形，那么在实际施工过程中，我觉得对于此等连接处的安全检查与验算将是一个关键点，比如焊缝的检查、螺栓连接受力，轴销孔处开孔后母材的抗剪等。还有就是在施工现场我们大量采用了精轧螺纹钢，这种钢材抗拉强度高，但塑性差，易产生脆断，影响施工安全，我认为可以在适当位置采用钢板吊带或者调质的螺纹钢棒进行替代，比如在后吊杆位置采用吊带，在滑梁吊杆处采用带螺纹的钢棒。因为在挂篮行走过程中，若出现冲击力，精轧螺纹钢易脆断造成安全事故。

参考文献

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