淺析懸臂施工的工法研究

胡金波

(中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司,陜西西安　401443)

淺析懸臂施工的工法研究

胡金波

(中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司,陜西西安401443)

懸臂工法就節(jié)塊生產(chǎn)方式的差異性,可分為場(chǎng)鑄節(jié)塊工法及預(yù)鑄節(jié)塊工法。場(chǎng)鑄工法之預(yù)力混凝土箱梁節(jié)塊,是在橋址位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑄造;預(yù)鑄工法之節(jié)塊,則于橋址附近的預(yù)鑄場(chǎng)先行鑄造生產(chǎn),待節(jié)塊養(yǎng)護(hù)完成后,再將節(jié)塊運(yùn)搬至橋址處進(jìn)行吊裝接合。一般而言,預(yù)鑄節(jié)塊工法的施工時(shí)間較短,質(zhì)量較佳,且施工較不受天候影響,但須投入較多的機(jī)具、設(shè)備及場(chǎng)地費(fèi)用。場(chǎng)鑄工法的施工設(shè)備較為簡(jiǎn)單,主要為懸臂工作車,節(jié)塊的施工作業(yè),較易受天候與環(huán)境的影響,質(zhì)量與時(shí)間均較不易管控。除此之外,基于施工設(shè)備的考量,預(yù)鑄懸臂工法較常用于等斷面箱型梁;場(chǎng)鑄懸臂工法則以變斷面箱型梁為主。

懸臂施工工法研究

1　施工規(guī)劃

場(chǎng)鑄懸臂工法主要是利用懸臂工作車，進(jìn)行主梁節(jié)塊鑄造作業(yè)，包含組模、組筋及混凝土澆置等工作。依據(jù)制式化工作車的設(shè)計(jì)承載能力，一般標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊的分割長(zhǎng)度在3～5米之間。若節(jié)塊長(zhǎng)度超過5米，則工作車一般須特別制造?；诠ぷ鬈嚦休d能力的考量，一般節(jié)塊的分割長(zhǎng)度，亦受橋?qū)捙c梁深的影響。

考量懸臂工法的施工特性，主梁除了包含標(biāo)準(zhǔn)懸臂節(jié)塊外，亦包含柱頭節(jié)塊、閉合節(jié)塊及邊跨非懸臂段節(jié)塊，如圖1。柱頭節(jié)塊規(guī)劃之目的，主要在于提供安裝工作車所需的空間。節(jié)塊位于墩柱頂部，兩側(cè)連接標(biāo)準(zhǔn)懸臂節(jié)塊，一般長(zhǎng)度約在9至12米之間。若針對(duì)特殊設(shè)計(jì)的工作車，亦可能縮短至3米。邊跨非懸臂段節(jié)塊規(guī)劃的目的，主要是基于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)或線形配置的需求，節(jié)塊長(zhǎng)度視邊跨設(shè)計(jì)構(gòu)想而定。閉合節(jié)塊主要用于連接相鄰兩箱梁懸臂段，亦可能用于連接邊跨的懸臂段節(jié)塊與非懸臂段節(jié)塊，一般規(guī)劃長(zhǎng)度約在2～5米之間。

2　施工方式

圖1　懸臂工法的節(jié)塊分割

圖2　懸臂工法橋施工單元作業(yè)分割

圖3　懸臂工作車組立示意圖

懸臂工法橋之施工方式，可分為單懸臂施工與雙懸臂施工。前者，較常用于單跨的剛構(gòu)橋，主要以橋臺(tái)提供抵抗懸臂段施工所造成的負(fù)彎矩;后者，則以多跨配置的變斷面箱型梁橋?yàn)橹鳎蓸蚨諆蓚?cè)懸臂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊對(duì)稱施工，兩側(cè)懸臂段于施工過程中，盡量維持長(zhǎng)度相等，以避免差異長(zhǎng)度對(duì)橋墩彎矩的影響。對(duì)于單一節(jié)塊的施作步驟，前述兩種施工方式，可說約略相同。

懸臂工法橋的工作面規(guī)劃，主要是以施工單元為主，進(jìn)行作業(yè)分割。施工單元?jiǎng)t以橋墩為中心，以兩側(cè)懸臂段節(jié)塊為施筑重點(diǎn)，如圖2所示。懸臂段節(jié)塊均以工作車配合進(jìn)行施工作業(yè)，當(dāng)相鄰施工單元完成后，即以閉合節(jié)塊進(jìn)行接合。邊跨非懸臂段常為另一個(gè)施工單元，一般較常采用全面場(chǎng)鑄方式，進(jìn)行箱梁節(jié)塊施筑。但若邊跨非懸臂段長(zhǎng)度較短，亦有延續(xù)相鄰懸臂段，施筑至伸縮縫端的橋墩。為避免橋墩兩側(cè)懸臂段長(zhǎng)度差異太大，或懸臂施工長(zhǎng)度太長(zhǎng)，邊跨標(biāo)準(zhǔn)懸臂段尾端下方，需設(shè)置一臨時(shí)支撐架。

一般而言，懸臂工法橋的施作順序，依序是柱頭節(jié)塊施工、懸臂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊施工、相鄰施工單元閉合節(jié)塊施工及邊跨非懸臂段節(jié)塊施工。亦有先進(jìn)的邊跨非懸臂段節(jié)塊施筑，再施作相鄰跨的閉合節(jié)塊。兩者之間的主要差異，應(yīng)在于邊跨支撐架的使用時(shí)間與主梁拱度控制作業(yè)的復(fù)雜度。若先施筑邊跨非懸臂段節(jié)塊，并拆除下方臨時(shí)支撐架。則全段重量將造成邊跨與相鄰主跨產(chǎn)生較大的變形，將不利于拱度控制作業(yè)的執(zhí)行;相對(duì)地，若先施筑閉合節(jié)塊，則邊跨非懸臂段的重量所引起的變形量，應(yīng)相對(duì)較小，支撐架須使用較長(zhǎng)的時(shí)間。

3　平衡與不平衡施工方式之比較

場(chǎng)鑄懸臂工法的施工重點(diǎn)，主要在于懸臂段的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊的施筑，均是由柱頭節(jié)塊向兩側(cè)逐漸展開，一般可采平衡施工方式或不平衡施工方式。平衡施工方式的理念，是橋墩兩側(cè)懸臂段的施筑長(zhǎng)度，一直維持相等。即代表左右相對(duì)稱的懸臂節(jié)塊須同時(shí)完成，才能將工作車前進(jìn)至下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊。不平衡施工方式，則是允許橋墩兩側(cè)懸臂段的施筑長(zhǎng)度，可不須完全一致。一般而言，差異常規(guī)劃為半個(gè)節(jié)塊長(zhǎng)度，以減少不平衡重量對(duì)柱體所造成的彎矩效應(yīng)。由于橋墩左右允許半個(gè)節(jié)塊的差異重量，亦表示左右兩側(cè)懸臂段相對(duì)應(yīng)節(jié)塊(非對(duì)稱節(jié)塊)，可不需同時(shí)完成節(jié)塊施筑作業(yè)。通常，左右兩側(cè)懸臂段會(huì)以交遞方式，依序完成節(jié)塊鑄造的工作項(xiàng)目。

就施工觀點(diǎn)而言，懸臂工法采平衡施工法與不平衡施工法的主要差沒有異，可包含三個(gè)部分，分別為柱頭節(jié)塊的規(guī)劃長(zhǎng)度、主要人力與機(jī)具的應(yīng)用及箱梁節(jié)塊拱度值的管控。

由于柱頭節(jié)塊的施筑，常須利用重型鷹架進(jìn)行支撐，為減少支撐鷹架的組立面積。故柱頭節(jié)塊的規(guī)劃長(zhǎng)度，須盡量縮短。

4　結(jié)語(yǔ)

以往，若采平衡施工方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塊施筑，柱頭節(jié)塊的需求長(zhǎng)度約在 9～12 米之間;但若采不平衡施工法，因只需先架設(shè)一部工作車，柱頭節(jié)塊的長(zhǎng)度可縮短至9米以下。就柱頭節(jié)塊設(shè)計(jì)長(zhǎng)度而言，不平衡施工法以往可具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)，此優(yōu)勢(shì)，已因懸臂工作車制造技術(shù)的提升漸不存在。

圖3所示，懸臂工作車之柱頭處工作車組立示意圖，配合安裝兩部工作車的柱頭節(jié)塊長(zhǎng)度只需 3米，已大幅度縮減以往所需的柱頭節(jié)塊長(zhǎng)度。因此可說，平衡施工法與不平衡施工法對(duì)于柱頭節(jié)塊規(guī)劃長(zhǎng)度需求的差異性已不顯著。

[1]楊敏.淺談大橋懸臂施工質(zhì)量控制措施[J].科技信息,2010(1 3).