浅析桥梁悬臂施工的质量控制

 在建造预应力混凝土梁桥的时候，如果采用悬臂施工法可以直接从已建墩台顶部逐段向跨径方向延伸施工，并且为了使延伸的一段能和已建成的部分形成一个整体，需要施加预应力，不需要搭设支架，依照梁体制造方式的不同，可以把悬梁施工法分为悬臂浇筑和悬臂拼装两类。下面简要介绍一下悬臂浇筑施工方法。悬臂浇筑施工，使用机械设备少，避免搭设大量支架，便于在水深、流量大的河道和交通量大的立交桥中施工，施工受限制的因素少，施工跨度大，经济效益高，施工中作业在挂蓝中进行，重复操作，有利于高效工作和保证工程质量。它还有充分发挥高强度材料的特点，并能节省材料，结构轻型化，同时还具有伸缩缝少，刚度大等优点，在现代桥梁中已得到越来越广泛的运用。当然悬臂浇筑预应力混凝土梁技术要求高，对施工过程进行质量控制尤为重要，做好施工质量控制可以保证悬臂梁的质量，使桥梁达到设计所要求的耐久性、适用性、经济性、美观性、安全性以及与当地环境的协调性。
1 悬臂浇筑施工方法
在墩柱两侧对称平衡地浇筑混凝土的时候，利用悬吊式活动脚手架（简称挂篮），采用分段浇注的方式（一般3～8m），并且每浇筑完一段等混凝土符合设计强度后，需要张拉纵向预应力钢绞线，然后前移挂篮继续施工，这就是悬臂浇筑施工。上部箱梁悬臂浇筑共分为0号块施工、梁段悬臂浇筑部分施工、边跨现浇段施工、合拢段施工四个部分，其中合拢段施工包括中跨合拢段施工和边跨合拢段施工。
2 施工控制
2.1 挠度控制 挠度计算不仅和力学计算模式的选取有关，也和很多影响挠度的因素有关，比如：悬浇的挂篮和模板机具设备重；施工临时荷载；梁体自重和预加应力；桥墩变位、基础沉降、施工误差等。对挠度进行监测是一项复杂的工作，因为不仅有很多影响挠度的因素，而且这些因素也有很多的模糊不定和随机变化的情况。所以最好每施工一段梁体至少在混凝土浇筑前后、张拉前后、挂篮移动前后六个阶段观测，这样可以更加精确的控制梁体的挠度变形，对于那些已经施工完的梁段，为了详细的掌握挠度变化，最好每天进行观测，为下一个梁段施工提供依据。
2.2 平面位置的控制 首先要布设测量监控控制网，才能进行箱梁浇筑，另外，在控制网的布设的时候，应以变形观测能反映结构的实际变形为原则。为了保证工作基点的误差在合格的范围里，应该在每墩顶0号块的中心位置安装一个工作基点与附近的导线点形成控制网，而且要进行定期的复核。为了保证桥梁左幅的合拢误差也都控制在合格范围里，技术人员需要精心组织施工，严格施工程序，并加大监控力度。
2.3 预拱度的控制 悬臂施工的连续梁桥，需要将前后相连的快件通过预应力钢绞线连接起来，实现每一施工段的密切联系。同时必须确定每一个待浇筑块的预拱度，尽可能地让一个单跨的两个悬臂端在同一个水平面上，可以有效的保证结构在最终成桥状态时符合设计要求的各项指标。预拱度控制应根据挠度的数值确定。挂蓝弹性变形和几何变形组成了挂蓝体系的变形，通过空间有限无杆系程序，弹性变形可以近似的计算悬臂浇筑各节段作用下的挂蓝变形，之后可以绘制节段重量和挂蓝弹性变形的关系曲线，对于挂篮的几何变形可通过对挂蓝的预压消除影响。
2.4 合拢控制 合拢前根据设计合拢的措施和次序，进行桥梁变形控制计算。根据控制计算结果，提供全桥合拢施工控制标高（包括边跨合拢控制）。
3 悬浇施工质量控制
3.1 悬臂施工前准备阶段的质量控制
3.1.1 挂篮设计 使用悬臂浇筑施工配备挂篮是必要条件，现在常见的挂篮形式有：无平衡重的后支点挂篮和利用斜拉索作前支点的牵索式挂篮。以后支点挂篮为例。它主要包括：主桁架、锚固、平衡系统、行走系统及吊杆、纵横梁等部分组成。
悬臂施工成败的关键因素是挂篮结构的设计是否合理。设计要点如下：①挂篮总重。规范规定：要求主梁悬浇用挂篮应具有足够的强度与刚度，一副挂篮重量（含模架）最好不要超过140t，且挂篮总重应控制在设计限重之内。②挂篮质量与梁段混凝土的质量比值。规范规定：两者之间的质量比值最好控制在0.3-0.5之间。③施工时锚固系统的安全系数。规范规定：必须在安全系数超过2的时候才能进行施工。④行走时的抗倾覆安全系数。规范规定：在挂篮行走时的抗倾覆安全系数应该超过2。
3.1.2 挂篮试验 规范规定：挂篮拼装完毕后，必须对挂篮进行荷载试验。挂篮加载试验在平整的场地上进行，在挂篮拼装前，在场地上组装挂篮三角架，将一对三角架的纵梁相对平卧于场地上，在三角架各连接点位置用混凝土垫块架空使两三角架同高并保持水平，两三角架的纵梁间相隔100cm间距，在两三角架的立柱位置相互用型钢骨架支撑稳固，在后锚点用2根Φ32精轧螺纹钢筋锚固，在纵梁的前吊点穿入1根Φ32精轧螺纹钢筋并将一端锚固，另一端安装400T油顶进行张拉。记录每次张拉后两三角架纵梁的间距，即加载后的弹性变形量，该变形量可作为施工过程控制的参考依据。
3.2 挂篮悬臂施工阶段的质量控制 主梁挂篮悬臂施工工艺流程：挂篮行走就位→外模系统提升、锚固及标高调整→底板、腹板钢筋绑扎、预应力束及索道安装→内模安装→顶板钢筋及预应力束安装→混凝土浇筑→混凝土养护强度→内模拆除→预应力束张拉→外模卸载落篮→挂篮行走→下一个节段循环施工。应该从以下几个方面进行质量控制，才能保证挂篮悬臂施工质量。
施工中的线形控制。线形控制概述悬臂浇筑施工线形控制的目标，一是保证合拢高差满足要求，主跨能够顺利合拢；二是使成桥线形平顺、美观，符合设计要求。
在挂篮行走提升到位后，应该按照指令要求对底模的标高和轴线进行及时的调整。因为很多的因素都会使悬臂段的标高发生变化，比如梁段混凝土自重、日照温差、已成梁段的施工误差、塔柱的压缩变形、挂篮的弹性和非弹性变形等，所以桥梁的线形甚至最后的合拢都和立模标高的准确与否有着直接的关系。
监控单位不仅要考虑各种因素影响下的准确的立模标高，也要对各悬臂施工节段各工况下的线形进行监控，才能最大限度的使合拢后的桥梁线形符合设计要求，减少偏差，继续下一节段的立模标高。一旦监控不及时或数据不准确，很难补救回来，因为悬臂施工时梁体的线形变化是一个不可逆的过程，所以，为了实现对线形控制的目的，不仅要在主梁施工前对测点的布设等进行认真的研究，在施工的时候也要注意以下问题：①为了减少实际值与计算采用值之间的误差，应该严格的控制悬浇梁段的混凝土方量，尽量不要超方。②为了避免不均匀温度场的影响，应该在当日22：00～次日凌晨日出之前完成立模，同时分析观测到的成果，为调整全桥的立模标高和线形提供依据。③一旦预留位置的偏差较大时，挂篮的调整工作就会很困难，所以一定要保证挂篮预留孔位置准确。同时预留孔也要用钢筋固定牢固，可以防止混凝土振捣时预留孔的跑位。④悬臂施工时，一些临时荷载会被堆放在控制箱梁顶面，要严格的控制它们的数量和堆放位置，禁止超载、偏载。⑤应该从合拢前的2个梁段开始对合拢段两侧各梁段的标高和线形进行联测，并在其间逐步的进行调整，让合拢的精度更准确，以确保顺利合拢。⑥应该在监控点设置明显的标记，而且要妥善的保管，不要发生弯折变形的情况。
3.3 悬臂浇筑混凝土时的质量控制 最好让悬臂浇筑梁段一次成型，才能减少施工接缝，从而保证悬臂浇筑梁段的施工质量。①施工前，必须进行全面细致的技术、安全交底。为了保证混凝土浇筑能按计划有序的进行，应该在施工前就采取以下措施，划分区域给振捣工人，明确责任，同时设置专职指挥员，负责坍落度调整和混凝土分配等事宜。②浇筑前，一定要先检查一下挂篮并做好书面记录。在浇筑的过程中随时的检测，一旦发现异常，及时的调整好才能继续施工。③应该从挂篮前端开始混凝土浇筑，按照底板→横隔墙及腹板→斜腹板→顶板的顺序浇筑。同时注意要两侧对称平衡浇筑，不能让最大不平衡荷载超过设计限值20t。④混凝土的坍落度要得到随时的检测，如有异常，一定要及时的通知有关单位或个人进行调整。为了更好的控制拆模及张拉时间，现场不仅要制作标养试块，每个梁段也需要制作3～5组同条件养护的试块。⑤安装内膜的时候，选择斜腹板中部的一排模板先不要安装，等到混凝土都被振捣密实后再安装封闭，同时为了辅助振捣可以在斜腹板外模安装3台附着式平板震动器。
3.4 挂篮行走锚固的质量控制 主桁行走和后横梁行走两部分组成了挂篮行走。首先在箱梁上锚固轨道，把反力架安装在轨道前端，之后使用千斤顶通过32精轧螺纹钢筋牵引划船，并通过枕梁来调整在轨道顶面的标高。通过32精轧螺纹钢筋挂篮底模系统前横梁悬挂于主桁上并随之前移。而后横梁则通过其两端的支承在ZWY-60移运器上的C形钩悬挂在箱梁两侧的翼板上，向前滚动靠链条葫芦的牵引。在整个挂篮的施工过程中挂篮行走是很重要的一个环节，也是比较危险的一个环节，一旦有异常发生就可以导致挂篮偏位，甚至是倾覆。一定要对以下几点特别注意才能保证挂篮行走的安全。①挂篮预留孔位置一定要准确。一可以保证各吊杆不受弯不受剪，二可以保证底模位置的准确。②在挂篮行走前，必须重点检查一下轨道的锚固情况，因为后锚点小车通过滚轴和轨道连接在一起，可以抵抗挂篮行走时的倾覆力矩，所以挂篮的稳定和挂篮轨道锚固的牢靠有着直接的联系。③南、北两侧挂篮在挂篮时要保持同步对称前移，并严格制各穿心千斤顶的行程。同时后横梁行走和主桁行走也要保持同步，及时的检测位移量，一旦发现异常及时调整。④圆满完成挂篮后要锚固，但在此之前一定要先对挂篮的平面位置进行调整使其合格。为了使各吊杆受力均匀，监理应该在挂篮锚固后对挂篮前后吊杆上端的锚固情况进行检查。
4 结论
悬臂施工不需要占用很大的预制场地；逐段浇筑，易于调整和控制梁段的位置，且整体性好；不需要大型机械设备；主要作业在没有顶棚、养生设备等的挂篮内进行，可以做到施工不受气候条件影响；不需搭设支架，适于水上施工；各段施工属严密的重复作业，需要施工人员少，技术熟练快，工作效率高等。只要在施工中严格技术控制，并对桥梁的线型、质量进行重点把关，桥梁施工质量就能符合设计要求。