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合拢段吊架法施工工法

中交第一公路工程局有限公司
张志新 李建

1 前言
悬臂施工的桥梁的合拢段是该种桥梁的关键部位之一，其施工质量决定了成桥内力是否与设计相符；该部位施工处于关键线路，其施工速度对总工期有重要影响；合拢段施工属于高空作业，施工方法对于安全管理和效果有重大影响。我公司一直重视合拢段施工，不断研究优化施工方法，在总结多座桥梁的合拢段吊架法施工经验的基础上，形成本工法。本工法经实际应用，具有安全可靠，经济合理，速度快的优点。
2 工法特点
（1）结构简单，安装方便；
（2）安全可靠；
（3）可以提高桥梁工程质量。
3 适用范围
本工法适用于悬臂施工的公路桥梁的合拢段施工。
4 工艺原理
合拢段施工的一般要求：1、使用劲性骨架将悬臂两端固结，做到在混凝土浇筑期间不变形、不位移；2、混凝土浇筑前要配重，保持混凝土浇筑期间的平衡；3、根据合拢期间的温度及后期梁的收缩徐变，对合拢间隙进行预顶开作业；4、合拢期间尽量减小附加荷载影响，如吊架重量、临时机具材料重量；5、合拢段固结（劲性骨架焊接）、混凝土浇筑应在低温时进行，并且宜快速、连续完成。
结合上述要求，合理设计吊架、控制吊架重量是合拢段施工的内容之一。原理是在悬臂端的节段上预留竖向孔洞，将两横梁分别吊在前后悬臂端之下，然后在横梁上搭设纵梁形成吊架，再在其上铺装钢模板，形成底模平台。以底模平台为基础，安装侧模和内模，直至完成整个合拢段。整个合拢段施工以吊架为支撑，故吊架必须有足够的强度和刚度。吊架的安装要求结构简单、构件重量轻、采用简单连接。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 工艺流程
合拢段常规施工工艺流程如图5.1所示，如果设计有要求，则按设计要求执行。
5.2 操作要点
5.2.1 施工准备
1 吊架设计与加工
吊架的结构见图5.2-1所示。吊杆的数量和位置根据吊杆强度、横梁的刚度确定，并避免与混凝土内预应力管道位置冲突。
验算项目：（1）底横梁的强度和刚度；（2）顶板、底板纵梁的前度和刚度；（3）吊杆和吊点的强度；（4）模板的强度和刚度；（5）拉杆的强度；（6）顶板、翼板支架的强度和刚度。
按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）进行设计验算。吊点材料的容许应力不得提高。设计文件中应提供：（1）吊架各构件、连接的构造和组装图；（2）安装作业流程及操作要点；（3）安全操作要点和安全保护设施和措施；（4）加工、安装的质量检验方法和标准。

图5.1 施工工艺流程图

(a)吊架横断面图

图5.2-1 吊架结构图
(b)吊架纵断面图

加工吊架的材料应符合该产品的国家标准。
2 预留孔与预埋件
（1） 吊杆孔。距悬臂端不小于30cm。吊杆孔宜设成沿桥梁方向的长方形，以便留出合拢段顶开时吊杆的活动余量。预留孔应竖直，误差小于1%。
（2） 劲性骨架预埋件。设计有要求时按照设计要求设置。对于体内劲性骨架，一般有两种预埋连接形式，图5.2-2。设置成预埋钢板（b）形式，可避免顺直度和扭转偏差引起的焊接困难，比预埋型钢（a）形式便于保证连接质量。
图5.2-2 预埋形式图
(a)
(b)

对于体外劲性骨架，除了设置水平预埋钢板之外，还应在后端设置型钢挡块，以更好的传递劲性骨架的压力。
3 配重
采用水箱配重时，应预先将水箱设置好，并做好计量标记。水箱底部设可以控制流量的出水口。采用沙（土）袋时，应预先装好沙袋待用。
4 现场准备
清理合拢段作业场地，清除杂物，测量放样。自悬浇结束开始，连续测量24h气温和日照对合拢段长度、悬臂挠度的影响。建立作业现场管理制度，进行现场技术交底。
5.2.2 吊架安装
安装底横梁 安装吊杆 安装纵梁 安装底模板 安装安全防护设施

1 吊架安装分预拼整体吊装和现场单件拼装两种方法，本工法以现场单件拼装为例说明。现场单件拼装顺序为：

吊架安装过程示意图见图5.2-3。
2 操作要点
（1） 临时纵梁及支腿应焊接牢固，并固定于箱梁顶板上。
（2） 安装横梁的吊绳应根据横梁重量选用。其两侧长度应能使横梁距箱梁底面50cm左右，并能使横梁水平，否则在安装吊杆时比较困难。吊绳与横梁连接牢固，并在自然下垂时不致使横梁偏斜、扭转，以利于吊杆安装。吊杆上螺母的钢垫板应保持水平。
（3） 考虑合拢顶推时的位移，吊杆安装后，应移靠到吊杆孔的距合拢段远的一侧。横梁下的分配梁、吊杆螺母应在横梁移到箱梁下之前安装在横梁下相应的准确位置。
（4） 纵梁平面位置应保持准确。
（5） 底模板准确定位后临时与纵梁连接。底模板安装完毕，调整吊架高度，使底模板与箱梁底面间有5cm左右间隙。在箱梁底面边缘贴止浆胶条。
（6） 按照设计安装安全护栏、通道、爬梯等安全设施，焊接点应牢固。安全设施和警示牌应有醒目的颜色。
5.2.3 外模安装
（1） 外模吊装就位的方法同吊架安装。如果采用较轻的构件，也可用人工就位。
（2） 注意吊杆安装时也靠吊杆孔距合拢段远的一侧。
（3） 外模和翼缘板模板就位后，调整使之与箱梁间留5cm间隙。在箱梁边缘贴止浆胶条。
5.2.4 底、腹板钢筋、预应力管道安装
（1） 底、腹板纵向钢筋安装时只焊接一端，另一端待顶推完成后焊接或帮扎连接，但须调整到位。设置竖向预应力钢筋。
（2） 底板的预应力管道安装后亦留伸长间隙，待事后连接；在合拢段中部位置安装排气孔。
（3） 仅安装底板竖向钩筋，腹板水平钩筋待劲性骨架就位后安装。
5.2.5 劲性骨架安装、合拢束临时张拉

图5.2-3 吊架安装过程示意图

（1） 劲性骨架就位后，先焊接一端，待顶推完成后焊接另一端。首端焊接时应根据预测的梁端变形对劲性骨架位置予以调整，防止顶推时劲性骨架随之变形使得另一端的连接超出预留的富余范围，造成连接失败。
（2） 顶推作业时，应按照设计要求的位置设置千斤顶，按照设计要求的力或顶开量施顶。顶开作业时，选择箱梁温度较恒定的时间进行，一般选择晚上十时之后进行。
（3） 顶推应分级完成。发现异常应立即停止分析原因，问题解决后方可继续进行。
（4） 顶推达到设计要求后立即进行劲性骨架的焊接，并以最快的时间完成。焊缝长度和厚度应符合设计要求。
（5） 顶推完成后即可连接底、腹板纵向钢筋和预应力管道；调整吊架的吊杆，使垂直受力。
（6） 劲性骨架焊接完成后，立即进行合拢临时束的张拉。预先可将千斤顶安装好，以节约时间。
5.2.6 内模安装
（1） 先安装箱内侧模，再安装内顶模。内顶模安装时需留人孔。
（2） 设置竖向预应力钢筋。
5.2.7 顶板钢筋安装
（1） 预先将普通钢筋、预应力钢筋下料加工。
（2） 按照要求安装顶板普通钢筋和预应力钢筋。调整固定竖向预应力钢筋。
（3） 按照规范要求进行普通钢筋连接、预应力钢筋定位。
5.2.8 加配重
（1） 将两水箱内加水，各个水箱与水的重量等于合拢段混凝土重量的一半。
（2） 配重重量误差控制在5%以内。
5.2.9 浇筑混凝土
（1） 合拢段混凝土应设计成低收缩混凝土。
（2） 浇筑混凝土之前，对合拢段两端的混凝土面凿毛处理；紧固吊架和模板的拉杆，使模板贴紧老混凝土表面。
（3） 混凝土浇筑应选择在温度变化小、气温较低时进行。应一次性完成整体浇注。浇筑混凝土的同时，等重量地排出水箱内的水，减少配重。
（4） 先浇筑底板，然后浇筑腹板和顶板。
（5） 当有体内劲性骨架时，腹板内空隙小，应特别注意振捣工作，使混凝土充满、密实。
（6） 留试件并做同条件养生，以作张拉依据。
5.2.10 混凝土养生、纵向预应力筋安装
（7） 混凝土浇注完成后，及时收面，并覆盖养生，直到达到设计强度。
（8） 在混凝土等强期间，即可开始进行纵向预应力筋安装工作。合拢段的预应力钢筋较多，穿束作业耗时较多，故应按照张拉的顺序分批穿束，以形成流水作业。
（9） 短束可单根穿束，长束宜整体穿束。应防止钢绞线在管道内的交叉、扭曲。
5.2.11 预应力施加
（1） 根据设计的张拉顺序进行预应力施加作业。设计未规定时，按照先长束后短束的顺序，分批对称张拉。对理论伸长量进行复核计算。
（2） 所用千斤顶应事前进行标定。
（3） 待砼强度达到张拉强度，并满足张拉龄期后立即张拉底板束、横向束。
（4） 按照设计要求进行预应力施加作业。采用拉力控制方法张拉，以伸长量值校核。当有异常时，应立即停止，分析原因，解决问题后方可继续进行。
5.2.12 预应力管道注浆、封锚
（1） 纵向预应力张拉完毕后，立即进行管道注浆工作。
（2） 注浆材料、配合比应符合设计或规范要求。
（3） 立模板浇筑封锚混凝土。封锚混凝土须振捣密实。
5.2.13 吊架拆除
（1） 待混凝土强度达到设计要求后，方可落架。
（2） 采用人工拆除内模，将构件从人孔运到箱梁顶面。
图5.2-4 吊架整体降落示意图
（3） 吊架和外模采用整体降落的方法，图5.2-4。
先松落底横梁吊杆，使底模板离开混凝土面10～15cm，然后松落翼缘板吊杆，设置临时支撑，使翼缘板和腹板模板支撑在底横梁上，图5.2-4（1）；拆除翼缘板吊杆，将卷扬机的钢丝绳通过吊杆孔连接在底横梁上；启动卷扬机，将底横梁提升3～8cm，拆除底横梁吊杆，再次启动卷扬机，将吊架整体缓慢降落到地面，图5.2-4（2）。
（4） 提升底横梁时，卷扬机可依次启动作业；降落时，须保证基本同步，避免吊架倾斜。
（5） 卷扬机钢丝绳与底横梁连接时，应捆绑牢固，防止滑动和松脱。
（6） 在地面上将吊架分解拆除。
（7） 整体落架前，应将地面平整，并清理杂物；落架过程中，下方禁止有人作业、禁制通行。
6 材料与设备
本工法采用的材料、机具设备见表6。
表6 材料、机具设备表
机械类别
名称
型号
单位
数量
用途
吊架材料
底横梁
双25号槽钢
根
2

底纵梁
16号槽钢
根
12

吊杆
32精轧螺纹钢
根
14
配螺母
木板
5cm厚

若干
脚手板
钢丝绳
直径25mm
m
若干
吊绳
分配梁
双16号槽钢
个
若干
吊点传力
模板
钢模板

m2
若干

支撑材料
顶板纵梁
双16号槽钢
根
6

临时纵梁
双16号槽钢
根
2
吊架安装
翼缘板顶板支架

片
8

内顶板支架

片
4

钢柱
双16号槽钢
根
4
临时支撑
吊架安装拆除设备
卷扬机
5t
台
4
起吊、拖预应力钢束
千斤顶
30t
台
8
吊架提升
钢筋施工设备
钢筋调直机

台
1

切断机

台
1

电焊机

台
6

混凝土施工设备
强制式搅拌机

台
1

混凝土搅拌运输车
6m3
台
3

振捣器
插入式
台
3

空压机
3m3
台
1

混凝土泵

台
1

预应力张拉设备
纵向张拉千斤顶

套
2

横向张拉千斤顶

套
1

竖向张拉千斤顶

套
1

千斤顶
根据需要确定
套

顶推
施工测量设备
水准仪

台
1

全站仪

台
1

7 质量控制
7.1.1 质量控制标准
本工法执行《公路工程质量检验评定标准 JFG F80/1-2004》和《公路桥涵施工技术规范 JTJ 041-2000》等质量标准。
吊架构件加工质量标准见表7.1.1-1。
表7.1.1-1 吊架构件加工允许偏差表
序号
项目
允许偏差
检查频率
检查方法
1
梁的顺直度（mm）
3
1处/5m
钢尺
2
长度（mm）
0，+10
100%
钢尺
3
孔径/间隙（mm）
-2，+2
100%
钢尺
4
孔间距（mm）
-2，+2
100%
钢尺

吊架安装质量标准见表7.1.1-2。
表7.1.1-2 吊架安装允许偏差表
序号
项目
允许偏差
检查频率
检查方法
1
吊杆垂直度（mm）
2%
100%
吊锤法
2
吊杆均匀受力
螺母无松动
100%
用扳手检查
3
螺母垫板斜度（mm）
-2°，+2°
100%
水平尺
4
纵梁的平面位置（mm）
-2，+2
100%
钢尺
5
梁的间距（mm）
-5，+5
100%
钢尺
6
吊杆孔平面位置（mm）
-5，+5
100%
钢尺

劲性骨架构件加工质量标准见表7.1.1-3。
表7.1.1-3 吊架构件加工允许偏差表
序号
项目
允许偏差
检查频率
检查方法
1
杆的顺直度（mm）
3
1处/5m
钢尺
2
杆的长度（mm）
-5，0
100%
钢尺
3
缀板尺寸（mm）
-2，+2
50%
钢尺
3
缀板间隙（mm）
-2，+2
100%
钢尺
4
杆间距（mm）
-2，+2
100%
钢尺

劲性骨架构件安装质量标准见表7.1.1-4。
表7.1.1-4 吊架构件加工允许偏差表
序号
项目
允许偏差
检查频率
检查方法
1
焊缝厚度（mm）
0，+2
1处/5m
钢尺
2
焊缝长度（mm）
0，+10
100%
钢尺
3
预埋件位置（mm）
-5，+5
100%
钢尺
4
杆间距（mm）
-5，+5
100%
钢尺

7.1.2 质量保证措施
（1）严格执行原材料的进场检验制度，保证质量。
（2）吊架构件加工按照100%的频率检验。
（3）吊架的构件安装时，随安装随检查，确保定位准确，连接牢固。
（4）电焊工、起重工等特种技术工人要持证上岗。
（5）使用可控制推力的千斤顶顶推作业，详细记录顶推过程。
（6）对混凝土振捣、整平、养生等环节严格把关。混凝土浇筑完成后一段时间内，仔细察看表面情况，发现裂纹及时处理。
（7）合拢过程中，必须连续测量，控制合拢段在各个步骤、环节的变形。
8 安全措施
本工法执行《中华人民共和国安全生产法》和《建设工程安全生产条例》等法律法规。在施工过程中，尤应注意以下几点：
（1）对全部作业人员进行安全技术交底。
（2）在“三边”处设临时护栏，并要保证牢固；同时在护栏的侧下方还应设防落网。桥面施工人员不得随意向下仍弃物品。
（3）所有施工人员都要戴安全帽，高空作业的施工人员要系安全绳。临时用电设施要规范。
（4）夜间施工要有足够的照明设施。
（5）合拢段施工期内，设置围栏，禁止任何人员车辆随意进入下方场地。
（6）吊架安装和拆除作业时，须统一指挥，并保证指挥信号清晰、畅通传达。
9 环保措施
本工法执行《交通建设项目环境保护管理办法》等国家法规和管理办法。在施工过程中，尤应注意以下几点：
（1）施工废渣不得往桥下随地乱弃，应统一收集至规定处再集中处理，减少固体废物污染。
（2）要控制飞尘，减少空气污染：砂、石、水泥等运输车辆要覆盖；料场、施工场地及便道要经常洒水。料场等施工场地要硬化，完工后要恢复。
（3）要减少施工噪音污染，在靠近居民密集处还要限制夜间作业；多维修机械设备以减少噪音。
（4）不得随处排放施工废水，污染当地水源。
10 效益分析
与利用挂篮合拢的工艺相比，本工法施工时间较长，但降低了临时荷载（吊架）的重量，减小了桥梁的附加内力，提高了工程质量，并减少了材料使用，提高了综合效益，现从以下几点逐一分析：
10.1 经济效益分析
（1）吊架成本投入：吊架材料10t，使用成本10000元；加工安装人工费：15000元，合计25000元。挂蓝使用成本：12000元，人工费10000元，合计22000元。
（2）管理费：吊架施工比挂篮施工时间长2~3天，管理费增加10000元。
综合以上分析，吊架法比挂篮法合拢成本大，约增加13000元/个。
10.2 社会效益分析
（1）工程质量：吊架法施工可以降低施工临时荷载。吊架重量一般在8~10t左右，而挂篮重量，即使去掉主桁，一般也有30t左右。相比之下，采用挂篮法施工，桥梁合拢后在梁内增加了20t力的附加荷载。吊架法具有无可比拟的优越性：控制成桥附加内力达到最低，提高桥梁安全性。
（2）钢材料使用：吊架法使用的钢材少于挂篮法。但是当没有闲置材料可供利用，制作吊架需要重新购置时，吊架法使用的材料明显多于挂篮法。吊架施工材料为钢材，加工简单，构件可以做其它利用。
（3）环保：在能源消耗、产生废弃物方面，与挂篮法相差不多。
11 工程应用实例
陕西禹阎高速公路C07标太枣沟特大桥为80+130+2×170+100m刚构连续梁桥，最高墩高120米，合拢段共10个。合拢顺序为：第1孔、第2、3、4孔、第5孔。该桥合拢段全部采用吊架法施工，自2005年7月10日开始，到2005年8月25日结束，未发生安全事故。经验收该桥施工质量优良，得到了质检站、业主、监理、监控单位的好评。
陕西凤永高速13标封侯沟大桥为75+3×140+75m的刚构-连续梁桥，最高墩高111米，共有合拢段10个。合拢顺序为边跨、中跨、次边跨。该桥右幅合拢段（5个）采用吊架法施工，自2005年8月20日开始，到2005年10月15日结束，未发生安全事故。该桥是凤永高速上最早完成合拢的大桥。经验收该桥施工速度快、质量优良，得到了质检站、业主、监理、监控单位的好评。