一、工程概況及掛籃設(shè)計(jì)方案比選
1 工程概況
西江特大橋位于珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)外環(huán)公路江門至肇慶段高速公路的G13標(biāo)段，是江肇高速公路項(xiàng)目的關(guān)鍵性控制工程。
江肇西江特大橋主橋?yàn)椋?28+3×210+128）m四塔五跨連續(xù)的單索面預(yù)應(yīng)力混凝土矮墩、矮塔斜拉橋，主橋長(zhǎng)為886 m。主橋上部構(gòu)造為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，對(duì)稱軸為中跨中心處的豎垂線。其結(jié)構(gòu)為墩、塔、梁固接的五跨連續(xù)剛構(gòu)體系。
主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土為C60混凝土。主梁采用變高度斜腹板單箱三室寬幅箱梁斷面，其頂板寬為38.3 m。翼板寬8.15m，其中翼板后澆帶寬5.15m。底板寬度從0#截面處的16m變化到16#截面處的19.072m，16#截面到30#截面底板寬度保持不變均為19.072m?？缰辛焊邽?.8 m，主塔根部梁高為6.8 m。
墩塔單側(cè)懸臂澆筑分節(jié)數(shù)量為24節(jié)、長(zhǎng)度為2×3.5m+22×4.0m。按全斷面考慮，懸臂澆筑節(jié)段的最大重量達(dá)到432t，其中翼板重37t。有索區(qū)為7＃～22＃塊，無索區(qū)為1～6＃塊、23＃塊、24塊。每節(jié)段在距離前端1m處設(shè)一橫隔板，無索區(qū)橫隔板為中空環(huán)狀設(shè)計(jì)，有索區(qū)為全封閉設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)橫隔板位置翼板設(shè)橫向加勁肋，斜拉索錨頭置于橫隔板處。
圖1 箱梁結(jié)構(gòu)圖
2 掛籃設(shè)計(jì)方案比選
2.1掛籃結(jié)構(gòu)形式選擇
掛籃結(jié)構(gòu)形式采用菱形掛籃，其受力結(jié)構(gòu)體系為：后錨的拉力和懸澆塊自重、掛籃底籃及模板自重等由吊帶傳至掛籃前端的作用力，通過前支點(diǎn)支撐相互平衡，達(dá)到掛籃整體穩(wěn)定的狀態(tài)；在穩(wěn)定狀態(tài)下，桁架各構(gòu)桿件為二力桿，主要承受拉，壓力。菱形掛籃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、受力明確，橋體硬化并達(dá)到足夠的強(qiáng)度后，液壓裝置把掛籃向前推進(jìn)，然后再澆筑新的一段橋體，施工方便。
2.2兩種澆注方案比選
根據(jù)西江特大橋主橋箱梁構(gòu)造特點(diǎn)，擬定兩種備選掛籃澆注方案。
2.2.1方案一
翼板后澆筑方案：將箱梁結(jié)構(gòu)分為主體和翼板兩部分，掛籃施工中只澆筑主體部分及3m寬翼板，其余5.15m寬翼板作為后澆筑部分。
2.2.2方案二
全斷面澆筑方案：將主橋箱梁主體部分和翼板部分在掛籃施工中一次澆筑成型。
可以解決現(xiàn)澆塊與后澆塊的齡期差問題，有利于控制線形及外觀，有利于翼板實(shí)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的控制。
2.3 掛籃設(shè)計(jì)方案選定
經(jīng)綜合考慮及比選、設(shè)計(jì)院復(fù)核計(jì)算，滿足受力情況下，選用全斷面澆筑方案，箱梁主體部分和翼板部分一次性澆筑成型。這樣能有效降低人員、設(shè)備、材料的投入，減少安全隱患，簡(jiǎn)化了施工工序、加快施工進(jìn)度，有利于施工質(zhì)量的控制。
掛籃設(shè)計(jì)基本參數(shù)：
1、掛籃主體結(jié)構(gòu)按澆注砼塊件最大重量為440t設(shè)計(jì)，采用4片主桁。
2、掛籃適應(yīng)澆注砼塊件長(zhǎng)度2.5～5m，澆筑高度3.0~7.0 m，最大澆注頂板寬度38.3m、底板寬度19.072m。
3、掛籃起步長(zhǎng)度規(guī)定：掛籃連體起步長(zhǎng)度9m，分體起步長(zhǎng)度14m。
4、掛籃采用間歇式前移，每行程1.1m，時(shí)間約2分鐘。
二、大懸臂寬幅掛籃設(shè)計(jì)需解決的難點(diǎn)
箱梁選擇整體一次性澆注以后，箱梁寬度達(dá)到38.3m，懸臂部分達(dá)8.15米，重量達(dá)到432噸，同時(shí)由于箱梁的斜腹板、存在橫隔梁及翼板，掛籃澆注的寬度、重量、懸臂長(zhǎng)等都達(dá)到了一個(gè)前所未有的要求，掛籃的設(shè)計(jì)難度大大加強(qiáng)。為保證掛籃的安全、便捷，需要解決一系列與常規(guī)掛籃不同的難題。
1 大懸臂寬幅掛籃設(shè)計(jì)需解決的難點(diǎn)
1.1 掛籃施工整體穩(wěn)定性及扭曲變形問題
掛籃整體穩(wěn)定性主要包含四片菱形主桁架結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性、前上橫梁與后上橫梁懸臂端的穩(wěn)定性、移機(jī)時(shí)底籃的穩(wěn)定性。如此寬的橋面（38.3m，翼板懸臂8.15m），如何保證掛籃澆注及移機(jī)時(shí)的整體穩(wěn)定性？
箱梁翼板懸臂8.15m，翼板邊緣距離斜腹板中心線為8.8m，則掛籃設(shè)計(jì)時(shí)前后上橫梁懸臂較長(zhǎng)，達(dá)到9米或以上。如何保證其不發(fā)生扭曲變形？
箱梁底板寬度從0#截面處的16m變化到16#截面處的19.072m，掛籃底籃寬度較大（后下橫梁長(zhǎng)達(dá)39.5m），移機(jī)時(shí)如何保證其不發(fā)生扭曲變形？
1.2 大懸臂翼板模板桁架受力及變形問題
翼板為大懸臂結(jié)構(gòu)，且設(shè)置有加勁肋，斜腹板與翼板施工難度大，模板桁架受力及變形難控制。
1.3 掛籃移機(jī)的同步性問題
掛籃移機(jī)時(shí)橋面上各主桁架如何保證同步、掛籃上部與底籃如何同步？掛籃移機(jī)不同步將會(huì)引發(fā)一系列問題。
1.4 如何有效控制箱梁線型、防止混凝土結(jié)構(gòu)開裂？
主橋箱梁采用全斷面一次澆注，寬度達(dá)38.3m，一次澆注長(zhǎng)度4m，施工過程中材料的性能、掛籃移動(dòng)、施工荷載、預(yù)應(yīng)力損失、孔道壓漿、混凝土收縮及徐變、溫度、濕度以及體系轉(zhuǎn)換等因素將對(duì)箱梁的線形產(chǎn)生影響。
橋梁施工跨夏、秋、冬三季。夏季高溫,受環(huán)境影響入模溫度高,混凝土絕熱溫升高；冬季氣溫低,強(qiáng)度上升慢。箱梁鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道、錨管等預(yù)埋件密集，存在傾斜面，致使砼振搗質(zhì)量難以保證；箱梁頂板寬度達(dá)38.3m，此處砼容易開裂。
C60 高強(qiáng)混凝土早期自收縮大,易產(chǎn)生收縮裂縫。混凝土絕熱溫升大、芯部溫度高、內(nèi)外溫差大、表面水分散失快,易產(chǎn)生溫度裂縫?；炷羶?nèi)部降溫,外部保溫、保濕協(xié)調(diào)困難。
1.5 如何組織大懸臂寬幅掛籃安裝及施工安全“三同時(shí)”的跟進(jìn)？
四個(gè)主墩箱梁施工同時(shí)展開，箱梁施工面臨工期緊張、施工面廣、掛籃底籃拼裝難度大等特點(diǎn)。如何統(tǒng)籌安排工、料、機(jī)的投入？如何編排掛籃底籃拼裝工藝？如何采取有效措施控制掛籃施工危險(xiǎn)源？
三、箱梁施工
圖12 主墩箱梁施工
1、箱梁混凝土懸澆施工的相關(guān)工藝
主梁為變高度斜腹板單箱三室寬幅脊梁斷面，主梁頂板寬38.3m，懸臂長(zhǎng)8.15m，兩側(cè)設(shè)5.15m寬后澆帶，跨中梁高3.8m，主塔根部梁高6.8m，梁底曲線按1.8次拋物線變化。
箱梁混凝土懸澆施工包括箱梁外模、箱梁鋼筋、預(yù)應(yīng)力安裝、內(nèi)模安裝、斜拉索錨管安裝、混凝土澆筑施工、張拉壓漿施工、斜拉索張拉施工、掛籃移機(jī)調(diào)籃施工等步驟。
1.1、主梁懸澆施工工藝流程
a 無索區(qū)節(jié)段施工工藝流程圖
b 有索區(qū)節(jié)段施工工藝流程圖
四、項(xiàng)目總結(jié)
掛籃是懸臂澆注施工的主要機(jī)具,據(jù)了解，如此大懸臂寬幅菱形掛籃一次性澆注成型在國(guó)內(nèi)使用尚屬首次。本特大型菱形掛籃在江肇高速西江特大橋主橋施工中成功使用，實(shí)現(xiàn)大懸臂寬幅箱梁整體一次性澆筑成型，能很好地控制橋梁線形及外觀，混凝土質(zhì)量得到更好的保證；
施工工期可控：通過對(duì)施工重要部位和關(guān)鍵工序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的、單一文字表達(dá)方式等的技術(shù)交底改變?yōu)?ldquo;一紙式”和視頻及簡(jiǎn)單動(dòng)畫的技術(shù)交底。使各項(xiàng)施工工藝達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，提高掛籃的施工效率及安全性，大大縮短了節(jié)段工期，實(shí)現(xiàn)12-13天一個(gè)工期的目標(biāo)。
節(jié)約了可觀的成本：本特大型菱形掛籃的成功設(shè)計(jì)，優(yōu)化前后上橫梁及菱形主桁架、外側(cè)模桁架等關(guān)鍵部位，單套掛籃重量約為180T（含模板），節(jié)約了大量材料；實(shí)現(xiàn)全斷面一次性澆筑成型，箱梁與翼板同時(shí)澆注，解決了原設(shè)計(jì)的齡期差問題，大大減少了人員及設(shè)備材料的投入使用，縮短了全橋施工工期，節(jié)約了可觀的施工成本。為同類橋梁施工積累了很好的施工經(jīng)驗(yàn)。
五、主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及推廣應(yīng)用價(jià)值
1 掛籃試驗(yàn)方法技術(shù)創(chuàng)新
掛籃試驗(yàn)是整個(gè)掛籃施工過程管理必不可少的一部分，是確保掛籃施工安全、減少掛籃的非彈性變形、獲取彈性變形參數(shù)、得出壓重與掛籃本身的變形關(guān)系、為掛籃施工和線性控制提供掛籃彈性撓度計(jì)算的可靠依據(jù)。
本項(xiàng)目掛籃試驗(yàn)拋棄水箱、沙包預(yù)壓底籃整體試驗(yàn)或護(hù)筒支架試驗(yàn)方法等，采用主桁平面對(duì)拉、在0#塊上預(yù)埋拉桿反拉加載整體試驗(yàn)，大大減少工、料、機(jī)的投入，縮短了試驗(yàn)時(shí)間，安全性更有保障?？蔀榻窈笙嚓P(guān)類似掛籃試驗(yàn)提供借鑒及參考。
2 掛籃標(biāo)準(zhǔn)化施工技術(shù)管理推廣
本掛籃體積龐大，施工難度高。為快速、高效、準(zhǔn)確地將技術(shù)要求及操作規(guī)程交底給工人朋友，我們將傳統(tǒng)的、單一文字表達(dá)方式等的技術(shù)交底改變?yōu)?ldquo;一紙式”和視頻及簡(jiǎn)單動(dòng)畫的技術(shù)交底。
傳統(tǒng)質(zhì)量、技術(shù)、安全交底后，補(bǔ)充“一紙式”交底，將關(guān)鍵技術(shù)控制點(diǎn)盡量壓縮在一張紙上，不僅能快速、清楚明了的表達(dá)技術(shù)和操作等控制點(diǎn)，也便于隨身攜帶，以供及時(shí)查閱。
掛籃施工視頻交底具體、生動(dòng)、形象，通過對(duì)掛籃構(gòu)造、移機(jī)、定位及安全要求等步驟進(jìn)行分解，簡(jiǎn)單化、標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范操作過程，工人一看就懂、一學(xué)就會(huì)，易于掌握。
施工過程形成以下標(biāo)準(zhǔn)化管理要求：
掛籃澆注前由工班、施工員、設(shè)備及安全員做好掛籃澆注前三檢工作，整改落實(shí)不到位不準(zhǔn)澆注混凝土。
掛籃移機(jī)前做好掛籃三檢工作，檢查整改完成后，由墩長(zhǎng)擔(dān)任總指揮控制掛籃前移，設(shè)備人員及安全員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督移機(jī)過程。工人操作定人定崗、責(zé)任明確。
掛籃施工是項(xiàng)目施工的重大危險(xiǎn)源之一，如何將掛籃施工規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，確保施工安全高效，是我們面臨的一個(gè)重大課題。本項(xiàng)目在此做了一定的嘗試，特別是在工人流動(dòng)性頻繁、熟練工人缺乏的大環(huán)境下，通過“一頁紙”、視頻交底能使工人易于接受和掌握。
這樣的管理思路嘗試，可為同類施工提供借鑒，推進(jìn)掛籃施工向管理精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。
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