淺談鐵路橋梁工程中的掛籃施工技術(shù)
摘要：掛籃施工是懸臂澆筑法施工中的一種主要施工方法，它不需要架設(shè)支架，不使用大型吊機(jī)。與其他方法相比，具有結(jié)構(gòu)輕、拼制簡(jiǎn)單方便和無(wú)壓重等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于鐵路橋梁施工中。本文首先對(duì)掛籃施工技術(shù)進(jìn)行了概述，然后對(duì)其應(yīng)用前提及技術(shù)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了說(shuō)明，最后分別從掛籃設(shè)備要求、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、制作安裝、檢測(cè)及拆除幾方面詳細(xì)論述了鐵路橋梁工程中掛籃施工技術(shù)的要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：鐵路橋梁,掛籃,荷載,混凝土,安全
一、掛籃技術(shù)概述
懸臂施工中通常使用的機(jī)械設(shè)備是掛籃，按照結(jié)構(gòu)形式的不同掛籃可以分為四種形式：即桁架式、斜拉式、型鋼式及混合式。一般掛籃主要是由承重結(jié)構(gòu)、懸吊系統(tǒng)、錨固裝置、走行系統(tǒng)和工作平臺(tái)等五個(gè)部分共同構(gòu)成。作為掛籃的主要受力構(gòu)件，承重結(jié)構(gòu)要承擔(dān)所有施工設(shè)備及澆筑節(jié)段的全部重量，然后通過(guò)支點(diǎn)及錨固裝置在將荷載轉(zhuǎn)移到已經(jīng)完成施工的梁上。掛籃的行走系統(tǒng)通常采用軌道或四氟乙烯滑板，而牽引動(dòng)力大多采用電力卷?yè)P(yáng)機(jī)。另外為了保證在澆筑混凝土?xí)r掛籃可以保持穩(wěn)定性，往往會(huì)在掛籃的尾部附近設(shè)置后鋪同，可以通過(guò)在梁肋內(nèi)預(yù)埋豎向的預(yù)應(yīng)力筋來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果后錨的能力不足以維持穩(wěn)定性時(shí)，則可以在尾部采用壓重等設(shè)施。通過(guò)所用的掛籃的主要功能是對(duì)模板進(jìn)行支撐，并承受新澆筑的混凝土的重量，為工作平臺(tái)提供張拉，灌漿的場(chǎng)地等。因此不僅要確保掛籃具有足夠的強(qiáng)度，而且還要求其具有足夠的剛度及穩(wěn)定性，其次掛籃自身的重量也不能太重，這是為了保持靈活移動(dòng)的要求。
二、鐵路橋梁工程中的掛籃施工技術(shù)的應(yīng)用前提條件及技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
(一)應(yīng)用前提條件
掛籃施工不是在任何情況下都通用的鐵路橋梁工程的施工技術(shù)，它必須滿足以下前提條件才能實(shí)施：
1、大型化、大跨度的鐵路橋梁施工。因?yàn)樵谛⌒丸F路橋梁工程中，掛籃施工會(huì)影響工期而增加額外的費(fèi)用，而且沒(méi)有必要使用掛籃設(shè)備就能很好地完成橋梁工程。
2、不能斷航的河流。鐵路橋梁工程在遇到河流時(shí)，無(wú)法進(jìn)行河流的攔截或斷航要求，此時(shí)，應(yīng)用掛籃施工技術(shù)可以有效解決施工困難。
3、跨越繁忙的公路和鐵路。鐵路橋梁工程施工中，遇到繁忙的公路和鐵路路段時(shí)，不可能進(jìn)行交通隔斷的情況下，為了施工安全和施工質(zhì)量，必須采用掛籃施工技術(shù)。
4、跨越深谷下面無(wú)法搭支架或搭支架非常困難，采用掛籃施工比較方便。以上條件是鐵路橋梁工程在施工時(shí)，用普通施工技術(shù)很難達(dá)到要求，所在，選擇掛籃施工技術(shù)符合實(shí)際情況，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
(二)掛籃技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
1、新澆筑梁段混凝土重量通過(guò)斜拉帶、斜拉梁等作用在已成梁段上，因而結(jié)構(gòu)受力合理、明確，安全可靠。對(duì)于傾覆穩(wěn)定性的解決，采用箱梁豎向預(yù)應(yīng)力筋解決，減少了配重，減輕了掛籃的重量;
2、走行安全、可靠，可通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)、整體走行一次到位的方式，使得走行安全可靠，自動(dòng)化程度高;
3、主導(dǎo)梁、前橫梁等主要受力構(gòu)件全部由型鋼制作，單件構(gòu)件輕，有利于掛籃轉(zhuǎn)移和組裝，施工進(jìn)度大大加快;
4、掛籃承載力大，剛度好，有利于保證箱梁混凝土的施工質(zhì)量。
三、鐵路橋梁中掛籃施工技術(shù)要點(diǎn)
(一)掛籃設(shè)備應(yīng)滿足的技術(shù)要求
懸臂灌注施工中的主要設(shè)備清單中便有掛籃，簡(jiǎn)而言之，掛籃便是一個(gè)可以沿著軌道行走的活動(dòng)模架。并且此時(shí)懸臂則是掛在已經(jīng)完成了懸臂施工的懸臂梁段上。但進(jìn)行下一梁段的施工時(shí)，懸臂則掛在此梁段上，如此循環(huán)直到此梁段澆注全部完成。掛籃的設(shè)置除了要確�？梢赃_(dá)到強(qiáng)度要求之外，還要滿足以下幾個(gè)要求：變形程度較低、行走方便、便于拆裝、質(zhì)量較輕等。
(二)掛籃的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)
任何工程都要以設(shè)計(jì)為先，可見(jiàn)設(shè)計(jì)是掛籃施工的依據(jù)，是掛籃工程質(zhì)量和工期的關(guān)鍵性保證。具體說(shuō)來(lái)，應(yīng)從幾下幾方面重點(diǎn)把握掛籃設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。
1、設(shè)計(jì)掛籃長(zhǎng)度
設(shè)計(jì)掛籃長(zhǎng)度應(yīng)按懸臂灌注最大的分段長(zhǎng)度而定。掛籃的橫斷面布置則取決于橋梁的寬度和箱梁截面形式。當(dāng)橋梁橫截面為一個(gè)箱時(shí)，全截面用一個(gè)掛籃施工即可。當(dāng)箱梁為多箱結(jié)構(gòu)時(shí)，為了使掛籃的施工中有一定的靈活性，也可用多個(gè)掛籃分別施工。
2、掛籃的設(shè)計(jì)荷載
掛籃的設(shè)計(jì)荷載需考慮以下因素：(1)模板重量(包括側(cè)模、內(nèi)模、底模、端模等各部件)，可先按平均重0.8～1.30kPa 計(jì)，待模板尺寸確定后再進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算;(2)振動(dòng)器重及振動(dòng)力，主要是附著式振動(dòng)器，在進(jìn)行掛籃底模架設(shè)計(jì)時(shí)，可假定模板梁上的振動(dòng)為振動(dòng)器自重的4 倍;(3)施工人群荷載可按2kPa 估算;(4)千斤頂、油泵重量;(5)最大節(jié)段混凝土重量。
3、掛籃的驗(yàn)算
掛籃應(yīng)驗(yàn)算空載走行狀態(tài)下的平衡穩(wěn)定，澆筑混凝土?xí)r的傾覆穩(wěn)定。由于掛籃系可移動(dòng)的模架，又屬高空作業(yè)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有足夠的穩(wěn)定性、剛度和強(qiáng)度安全系數(shù)。掛籃重量應(yīng)和設(shè)計(jì)操作施工階段驗(yàn)算中估計(jì)的重量相符，并將實(shí)際的掛籃重量和有關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給主梁設(shè)計(jì)部門(mén)，以進(jìn)行階段驗(yàn)算。
(三)掛籃的制作安裝
掛籃各結(jié)構(gòu)部件要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙要求幾何尺寸、材質(zhì)和精度加工，不允許隨意改變?cè)O(shè)計(jì)和采用代用材料。簽認(rèn)后，方可變更。掛籃加工完畢應(yīng)在工廠組裝試拼，并做全面檢查，必須時(shí)進(jìn)行主要受力構(gòu)件的單件試驗(yàn)。
在安裝掛籃時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格確保其位置的準(zhǔn)確性，比如說(shuō)在豎向預(yù)應(yīng)力筋安裝過(guò)程中，應(yīng)保證橫向與豎向間的偏差在3mm 內(nèi)，而拼裝掛籃的前后位移也要控制在5mm 以?xún)?nèi)。在組拼完掛籃之后，為消除安全而產(chǎn)生的塑性變形，應(yīng)該就加載狀態(tài)下的掛籃彈性變形進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)組拼后的掛籃進(jìn)行加載預(yù)壓。預(yù)壓可以通過(guò)砂袋模擬重堆的形式，具體可以采用0.25、0.5、0.75、1.0、1.25 等五級(jí)加載。對(duì)每級(jí)加載的支架彈、塑性變形值進(jìn)行測(cè)量并記錄。比如說(shuō)，應(yīng)該反復(fù)進(jìn)行加載，在加載完成之后，每6 個(gè)小時(shí)應(yīng)該對(duì)其測(cè)量一次，連續(xù)兩天的沉降量都小于2mm之后，才可以分級(jí)卸載，直至非彈性變形完全消除才可停止，最后要將試驗(yàn)結(jié)構(gòu)整理為加載測(cè)試報(bào)告，以便對(duì)后續(xù)施工進(jìn)行指導(dǎo)。
(四)掛籃的檢測(cè)
為了提高工程所使用掛籃的可靠性，因此在正式使用之前，必須對(duì)安裝完畢的掛籃按安全載荷的要求進(jìn)行試壓，從而準(zhǔn)確掌握掛籃在不同載荷和不同長(zhǎng)度下的形變撓度值。試壓的載荷作用點(diǎn)應(yīng)位于主桁梁上，兩側(cè)的試壓噸位應(yīng)為最大懸澆塊重量的1.2 倍，初步擬定通過(guò)“千斤項(xiàng)加壓法”進(jìn)行試壓。該方法的主要內(nèi)容為：先在承臺(tái)上設(shè)置一定數(shù)量的預(yù)埋件，并在預(yù)埋件的上方安置能夠承受設(shè)計(jì)最大噸位的“Ω”字型鋼支架。該支架的中心應(yīng)對(duì)準(zhǔn)掛藍(lán)的受力中心，“Ω”字頭和墩身要預(yù)埋鉸接件，并與千斤項(xiàng)下的鋼絞線連結(jié)在一起，從而使千斤頂在張拉后的反作用力作用于主桁的受力中心，從而完成對(duì)掛籃的預(yù)壓。需要注意的是，在進(jìn)行第一次試壓時(shí)，要根據(jù)混凝土澆筑的重量分級(jí)加載，并在加載結(jié)束后，根據(jù)掛籃各部件的工作狀況和連接情況來(lái)決定是否繼續(xù)加載。如在第一次加載后掛籃的工作情況良好，則應(yīng)反復(fù)加載，最終測(cè)量出掛籃能承受的最大重量。
(五)掛籃的拆除
其拆除步驟為：1、底籃系統(tǒng)，利用倒鏈滑車(chē)連接在外滑梁上，解開(kāi)其他約束，通過(guò)倒鏈滑車(chē)吊放拆除。2、外滑梁及外側(cè)模，通過(guò)前后橫梁利用倒鏈滑車(chē)吊放拆除。3、前橫梁、斜拉橫梁、后橫粱及主梁采用搖頭扒桿吊運(yùn)拆除。4、內(nèi)模系統(tǒng)及內(nèi)滑梁采用人工在梁箱內(nèi)拆除，倒鏈滑車(chē)吊放。
四、掛籃施工的安全控制
(一)做好安全技術(shù)交底工作
參加掛籃懸澆施工的人員必須接受安全技術(shù)交底，熟知懸澆施工的工藝流程，嚴(yán)格執(zhí)行各自崗位及所用機(jī)具的安全操作規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行高空作業(yè)、水上作業(yè)的安全規(guī)定，戴好安全帽，系好安全帶，穿好救生衣。
(二)持證上崗
參加掛籃懸澆施工的特種作業(yè)人員必須要經(jīng)培訓(xùn)合格并持有效特種作業(yè)操作證，方能上崗操作。指揮人員與操作人員距離較遠(yuǎn)時(shí)應(yīng)用對(duì)講機(jī)指揮聯(lián)絡(luò)。
(三)嚴(yán)把掛籃設(shè)計(jì)關(guān)
掛籃系非標(biāo)設(shè)備，一般由施工方自行設(shè)計(jì)制造安裝。為安全使用，必須嚴(yán)把設(shè)計(jì)關(guān)。根據(jù)懸澆施工要求，精心設(shè)計(jì)，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，有足夠的安全系數(shù)，結(jié)構(gòu)合理，在保證安全的前提下，盡量減輕自重。
結(jié)語(yǔ)
近年來(lái)隨著我國(guó)鐵路橋梁建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，掛籃施工技術(shù)也獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步，已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于大型鐵路橋梁的施工中。因此對(duì)該施工技術(shù)的探討具有重大的顯示意義。橋梁工作者應(yīng)該在今后的實(shí)踐中繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)掛籃施工技術(shù)的實(shí)踐研究，切實(shí)提高掛籃施工的技術(shù)水平，從而從鐵路橋梁工程質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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