大跨径桥梁悬臂施工技术分析研究

摘要：悬臂施工法作为大型桥梁施工的重要工艺之一，其由于施工速度快、工序简单等特点而被世界各国广泛地应用到桥梁建设当中。本文主要针对大跨径桥梁特点及结构形式、悬臂挂篮技术的工作原理、挂篮的设计原则和桥梁挂篮悬臂施工技术以及单侧悬臂挂篮技术进行分析。

关键词：大跨径桥梁；悬臂挂篮；施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码： A

一、大跨径桥梁特点及结构形式

大跨径桥梁一般采用悬索桥、斜拉桥等结构形式。悬索桥由于材料不同可以归为钢管混凝土箱、扁平钢箱、钢衔架以及预应力混凝土箱等类别，一般用扁平钢箱修建跨径较大的桥梁。斜拉式桥梁在主梁材料使用上与悬索式桥梁几乎没有太大区别，也是混凝土和钢结构混合梁、预应力混凝土箱、扁平钢箱和钢衔架以及预应力混凝土边肋中板结构等。不仅如此大跨径桥梁也可采用钢-混凝土组合梁桥、悬-拉组合体系、拱桥以及其他结构形式的桥梁。小跨径桥梁多使用边肋中板结构。

二、悬臂挂篮技术的工作原理

从某种意义上说，悬臂挂篮施工法作为一种工艺，属于悬臂浇筑法中的一种。和其他施工技术相比，其优点较多、较明显。其不仅结构较轻之外，还可以自由活动挂篮，省去了大型吊机的使用，操作也更加便捷。悬臂挂篮技术施工过程中，施工方可根据工程的具体情况分节、分段悬臂作业，即对前一节段桥梁的悬臂完成后，将挂篮前移从而完成下一节段的施工。此种施工技术和方法，既提高了桥梁施工的便利性，同时加快了桥梁施工进度。一般情况下，悬臂挂篮成为了操作平台，实则在某些方面，它也属于承重结构，这一点很多施工单位都把他忽视了。因此，在实际的挂篮设计中，施工方对挂篮的刚度、强度稳定性考虑不够周全，安全系数没有提高，安全意识没有得到加强，唯有加强吊篮设计的安全系数才能确保工程质量及吊篮施工的整体安全。

三、挂篮的设计原则分析

设计桥梁挂篮时要注意以下四个方面：

1、尽量改善施工条件及施工环境

为确保施工人员的安全，现场操作、移动桥梁挂篮时，要保证吊篮与桥梁底面施工作业空间的开阔性。只有足够的空间才能保证施工人员的操作方便与活动自由，也才能保证小型机具的正常使用。

2、设计挂篮时，考虑挂篮自身重量

设计时，尽量在满足挂篮自重要求的情况下，将挂篮自身重量减轻，最好使用重量轻，强度大的材料作为挂篮。如果在经济效益不允许的情况下，可以采取新型锚平衡，这样可以完全平衡倾覆力矩，避免出现安全事故。由于各梁端全断面进行一次性浇筑的施工形式可以大大缩短工期，施工单位可以考虑采取此种施工方法。

3、特殊情况下的挂篮设计

在桥梁施工中因地区需求不同，所以桥梁设计不同，施工不同。挂篮设计也需求做以适当调整，设计人员在设计桥梁挂篮时，要依据桥梁的具体情况进行设计：施工前，施工方人员应细化桥梁各节段的具体情况；重点验算桥梁承受荷载的能力，挂篮稳定性、刚度性以及强度性的要求及质量；不能只凭借以往经验，盲目施工。此外，挂篮重量要尽量比设计的要求数值小，加大安全系数，绝不可凭借主管感觉突击冒进施工。

4、保证施工质量与安全

施工单位要始终贯彻“安全第一”，绷紧安全这根主线，保证施工过程中人员安全及桥梁施工质量。由于挂篮施工多为高空作业，危险性极高，因此，施工人员在挂篮中的安全保护不容忽视。同时，在模板设计中，不仅要注意桥梁的质量和外观，而且对刚度要求也要满足。

四、挂篮悬臂施工技术分析

1、桥梁挂篮施工前期准备工作

在悬臂灌注施工中，挂篮是悬臂灌注过程中重要的构件之一，保证挂篮能够沿着预定轨道顺利前进，悬臂梁的施工就必须按照施工图施工，确保误差范围在允许范围之内。因此在挂篮设计的时候，要尽力提高整体安全及稳定性，确保刚度符合要求。挂篮施工工期要求尽量短、质量高、标准严，在挂篮上挂到悬臂梁之前，必须进行相关测试实验，以便施工中的不同阶段均能符合要求。

2、挂篮的制作以及安装

在制作及安装挂篮的过程中，必须遵守国家有关悬臂梁和挂篮的施工规范要求，不能因抢抓工期颠倒挂篮的制作步骤及超前施工现象。在挂篮的制作环节，按照所需桥梁整体设计制作的挂篮样式与规格是极为重要的，另外，一定要根据设计图纸制作挂篮，才可确保挂篮在工期内的安全使用。挂篮在制作完成之后、安装之前，还需要全面检查所有的安装构架。在确定安装构架牢固之后，才可进行安装施工。在安装挂篮前，相关人员要全面检查桥梁施工现场，重点检查现场的机械设备、环境和施工人员资格与工程要求是否满足。同时，在安装挂篮时，顺序一定要按照施工步骤进行，做好安全防护工作，并对挂篮进行地面情况下的最后一次安全检查工作。一定要根据安装顺序科学合理的对挂篮进行安装，安装完成后还需要对挂篮的可靠性、牢固性以及安全性进行检验，检验合格之后才能够投入使用。防止由于安全工作不到位，零部件从高空坠落，导致施工人员或设备受损。

3、挂篮中钢筋混凝土的浇筑施工

悬臂挂篮在桥梁施工中，它不仅是一种重要的技术，更是一项重要的施工设备。钢筋混凝土浇筑施工前，施工人员要细化工作，耐心定位和清数。定位钢筋、锚头的安装位置，清数钢筋、锚头的数量，对照图纸确定最佳施工方案，确保所有环节，使所有因素都做到准确无误后，才能够进行钢筋混凝土浇筑施工。在悬臂挂篮中钢筋混凝土的浇筑施工中，一定要对施工人员做好技术交底工作，保证施工人员在施工过程中能够精益求精，重视立模、浇筑的每个环节。只有注重细小工作和施工环节，才能保证钢筋混凝土的浇筑施工质量。在浇筑施工过程中，由于悬臂挂篮支撑力较强，所以在操作台上的施工人员可以借助这一点轻巧的进行施工材料的运输。在钢筋混凝土浇筑过程中，对施工现场的温度和环境也要纳入考虑范围，因为混凝土受温度的影响，而温度又直接影响到钢筋混凝土浇筑。所以在施工中，施工人员要依据技术规范进行操作，相应的控制与调节浇筑方式、方法，确保质量到位。

4、挂篮的预压实验

施工方若是使用悬臂挂篮进行桥梁施工，使用的挂篮为新挂篮，则需要在挂篮正式投入使用之前对各种主要构件，如主桁架开展必须的预压实验。对主要构件进行预压实验的目的是为了防止荷载的作用产生非弹性变形，从而导致安全事故的发生。另外，在做好主桁架等构件的预压实验同时，还需要针对挂篮进行均布荷载试验，这样可以保证挂篮的承载能力。在设计与制作挂篮时，挂篮的最大载荷应高于施工过程中一节或一段梁的最大重量，最大承载重量应超过一节或一段梁的100%～150%。

5、合龙段的施工要点

合龙施工前，应对主梁顶面标高和轴线进行测量，并连续进行温度和偏移值的测量，观测温度对梁体胀缩性的影响。合龙施工的顺序应按照设计要求进行，通常情况下应先边跨，后次中跨，最后中跨。当多跨一次进行合龙时，应采取对称合龙的施工方式。根据设计要求确定连续梁合龙段的长度，严格按照规范要求将合龙口予以联结。对两悬臂端的施工荷载进行复核，如果两端荷载不对称，应采用压重方式进行调整。在合龙之前，应对两悬臂端进行施加压重，并在混凝土的浇注过程中逐步撤除压重，从而确保悬臂端的挠度保持稳定。应在1天的最低温度时候进行合龙施工。合龙段的混凝土标号应适当提高一个等级。当混凝土浇注完成后，进行覆盖养生，避免阳光、风沙等气候条件的影响。在预应力连续箱梁的施工过程中，合龙段的施工是完成转换的重要环节。当边跨的现阶段和7#块预应力张拉施工完成后，即可开始进行边跨合龙段的施工。进行边跨合龙段施工时，将挂篮改造成合龙段施工所用的吊篮，同时将挂篮改制之后剩余部分作为边跨合龙的压重，或拆除部分用同等重量重物代替。当逐渐撤除压重，此部分荷载不撤除，而在预应力钢绞线张拉完成后才可将其撤除。边跨合龙段施工完成后，即进行中跨合龙段的施工。中跨合龙段采用袋装碎石作为压重。当压重施加后，即可对合龙钢接杆进行焊接，焊接完成后，即可将临时固结系统拆除，之后，进行中跨合龙段刚接的绑扎。当中跨合龙段钢绞线张拉完成后，拆除边跨现浇段的支段。

五、单侧悬臂挂篮技术分析

在桥梁施工过程中，单侧悬臂挂篮技术是非常重要的施工技术，这主要是因为它具有灵活、轻巧的特点，利用在悬梁上的悬臂，进行循环作业，最终达到浇筑梁段的目的。在利用单侧悬臂挂篮进行施工时，需要对单侧悬臂浇筑设施进行合理、有效使用。

以笔者经验看，单侧悬臂浇筑设施主要包括以下几个重要结构：模板系统、操作实践平台、挂篮走形系统、悬吊施作业系统和主框架等。模板系统主要是由外膜和内膜组成，在使用过程中，需要利用悬臂滑梁进行支撑和支护。在使用外膜的过程中，需要同时利用地膜和侧模板，而主框架的作用是对支护性的重力和载荷进行支撑。在挂篮行走系统中，首先需要铺设轨道形成行走路线，目的是为了便于挂篮前行，与此同时也可以沿着挂篮的走向运输所需材料。此种方式主要是为了保证挂篮的方向处在有效范围内。悬吊作业系统和操作实践平台，是为了保证在实施单侧悬臂挂篮技术的过程中，有效支持相关平台。

实施单侧悬臂挂篮技术，存在两个特点，首先需要使用单侧悬臂挂篮技术，这主要是为了保证桥梁底线的完整性，换句话说，就是当将来桥梁底线发生变化，也不会对工程质量产生较大的影响。与此同时，使用单侧悬臂挂篮技术可以节省大量人工成本，这样就可以提高有效劳动力，加快施工进度，缩短施工周期。并且它的适用范围比较广，还可以优化施工过程。

六、桥梁施工中单侧悬臂挂篮技术的应用

1、安装单侧悬臂挂篮

在使用此项技术的时候，首先需要精确安装各个部分的装置。这主要是因为，在装置安装之前，技术人员应对安装现场进行整体勘查，保证安装现场的安全性和可靠性。同时，对安全防护设备进行有效安装，主要是保证施工人员的人身安全。需要按照安装现场的实际情况，制定出相应的安全预警处理方案，确保施工作业能够安全进行。

按照挂篮的安装要求，详细分析挂篮安装步骤，全面进行压力测试，主要是为了有效把握各项工程路段的尺寸和弧度数据。在安装过程中，必须按照相关的规范要求，合理设计规划安装工作方案。最后，施工人员还需要按照安装规范要求，一般情况下，安装顺序依次是：主框架―悬吊装备―底架―外侧模板―操作平台。

2、控制挠度和混凝土模块

施工中，如果单侧悬臂挂篮技术的挠度和混凝土模块出现问题，那么就会对施工质量产生较大的影响，所以施工人员必须全方位的考虑挠度和混凝土模块的控制措施。首先，需要精确的把握影响挠度数值的因素，以笔者的经验来看，主要包括：悬臂装置设备、重力荷载、外部环境温度的变化和工作人员的工作态度等因素，这些需要提前进行考虑。对这些因素进行有效的检测，一旦发现问题需要及时解决，主要是为了保证挠度数值的准确。其次，需要控制混凝土模块，在操作过程中，可以利用监控网进行实时监测。需要特别说明的是，在选择监控网位置时，最好是选在桥面墩顶的位置，这样可以方便监控网进行完善的控制，保证监控数据的全面性和可靠程度。

3、钢筋混凝土施工作业

在施工过程中，一般情况下，是由泵送混凝土进行浇筑。在进行这项操作前，需要详细考虑施工现场的外部环境温度影响，与此同时，还需要按照施工现场的实际情况来控制施工进度。在浇筑混凝土的过程中，首先需要对钢筋和锚头等材料堆放位置进行检查，再进行钢筋混凝土的施工。这里需要强调的是，这个过程中有两点问题需要注意：首先，应当考虑将钢筋布置成井字形状，将它与钢筋网进行连接，这主要是为了防止管道发生上浮现象。其次，需要对混凝土的牵拉力进行严格的控制，与此同时还需要避免漏浆现象，这主要是为了防止混凝土出现裂缝问题。

4、悬臂挂篮施工技术

悬臂挂篮施工技术具有较强的支撑能力，所以在运载施工材料的时候，较为便捷，保障了混凝土的有效拉力。在施工过程中，悬臂挂篮操作平台上，应当精确的安装支架模板，与此同时还需要进行有效的浇筑作业，并配置钢筋。一般情况下，浇筑施工的周期为六到十天，换句话说，施工人员要在这个时间范围内，做好混凝土的浇筑和养生工作。

七、在悬臂挂篮施工过程中要注意的问题

1、材料质量是关键

如果建筑材料本身不合格，整个工程无论怎样严谨，技术如何的过关都是徒劳无用的。因此施工监理人员要随时监督材料的质量问题和使用情况，监督整个施工现场的管理情况。坚决杜绝不合格材料使用。

2、施工监理人员要身先士卒到施工现场

对施工的方案清晰明后，研究探讨，确定是否符合实际施工情况。对施工环境结合施工方案反复勘察，看是否存在隐患或问题。无论大小，只要有问题就必须随时解决，将隐患消灭，将问题清除。确保施工之前无任何问题存在。

3、技术要第一时间解决

在悬臂挂篮施工中，技术作为一个最重要的软性问题，是整个工程的重中之重。监管人员要高度负责，一旦发现出现了技术上的问题，就要在第一时间报告给有关的技术人员，相关的技术人员，也必须要在第一时间对所出现的问题进行迅速解决。

4、检测工作

悬臂挂篮施工结束后，监管人员必须对悬臂挂篮进行严格的检测。此检测既要检测安全性，又要检测质量是否过关。经过检测，合格的悬臂挂篮，施工单位在桥梁施工中可以使用，而检测发现质量问题的和存在安全隐患的悬臂挂篮，坚决不能使用，必须进行返工，直到检测达到标准，没有任何质量问题，没有任何安全隐患的情况下，才可以进行施工运用。

5、保障施工质量

在施工过程中，需要对重点项目进行多次检测，特别是挂篮的中线和标高。在施工过程中，需要缓慢的移动挂篮，保证挂篮不会出现偏移的状况。在冷却螺纹钢的过程中，施工人员需要与电焊保持一段安全距离。与此同时，需要严格控制混凝土浇筑时间，一般情况下，浇筑时间在八小时以上。为了减少挂篮出现变形的状况，在安装之后，需要对挂篮进行加载预压测试。

结束语

近年来，我国的桥梁施工技术不断向前发展和改进，多种高质量的施工技术在实践之中得到了相当广泛的应用，并且技术的发展也进入到了一个崭新阶段。其中，悬臂挂篮技术是一项关键性的技术，其作为当前新型的桥梁建设施工技术，在实践之中发挥着相当重大的效应，所以应当加强对技术重点和技术难点的分析，注重施工过程之中的各种注意事项，为更好的实现技术发展以及成熟的改进奠定坚实基础。在当前我国现代化的桥梁施工建设事业发展过程之中，悬臂挂篮技术是一项核心的技术，所以应当加强对其中重难点的研究，为今后事业的进步提供可行的方向和可行的方案，制定出切实的原则，以更好的实现对理念的发展和工作的创新。