跨既有线连续梁转体施工工艺

跨既有线连续梁转体施工工艺

孙海涛

中建铁路建设有限公司北京100053

摘要：随着国家对基础建设的投入，交通道路网得到了的迅速发展，在新建的公路、铁路中不可避免的会跨越既有公路、铁路等建筑物或河道，采用转体法施工能极大限度的减小了对既有线路的行车和航道的影响。目前转体法施工已得到广泛的运用。本文以宝兰客专清姜河特大桥跨宝成线转体桥施工为例，介绍桥梁转体施工工艺和施工控制要点，可为今后转体施工提供参考。

关键词：桥梁；转体；球铰；称重

1、工程简介

新建铁路宝鸡至兰州客运专线DK647+175清姜河特大桥于35#墩～兰州台段采用1-（40+64+40）m转体连续梁结构跨宝成线任家湾车站，与任家湾站铁路线路夹角85度。转体连续梁全长145.5m，平面位于R=11000m曲线上，纵断面位于i=13.5‰的纵坡上，该梁采用平行既有宝成铁路挂篮悬臂现浇，再平转后合龙的施工方法。36#、37#墩为转体梁的两个主墩，转体角度分别为逆转85°、顺转90°，转体重量分别为40306KN、42197KN。

2、转体结构

转动体系由承重系统、顶推牵引系统、平衡系统三大部分构成。承重系统由上、下转盘和转动球铰构成，上转盘支承转体结构，下转盘与桩基础相连，通过上转盘相对于下转盘转动，达到转体目的；顶推牵引系统由牵引设备（两台ZLD200B型200t连续千斤顶及两台普通YCW100型100t助推千斤顶构成）、牵引反力支座、助推反力支座构成；平衡系统由结构本身、上转盘8对Φ60cm的钢管混凝土圆形撑脚、大吨位千斤顶构成。

路线两侧各采用两台ZLD200B型200t连续千斤顶作为牵引千斤顶形成牵引力偶，两台普通YCW100型100t千斤顶作为启动助推千斤顶。牵引反力支座布置于下承台，牵引索布置于上承台底部的9.6m直径混凝土托盘上，并缠绕半周。

3、转体结构施工

3.1承台施工

承台采用分次浇筑，先浇筑于下球铰型钢骨架底端，再安装定位球铰、滑道骨架，球铰骨架等，绑扎承台钢筋，预埋千斤顶反力座、牵引力反力座竖向筋支立下球铰模板、定位轴模板、滑道模板，加固好后浇筑混凝土。

3.2球铰施工

1）球铰采用中船重工洛阳双瑞设计生产的专用50000KN级的转体球铰，分上下球铰，是转动过程中核心受力构件，下球铰球面直径2.7m，上球铰球面直径2.7m，上下球铰之间8mm差值由四氟乙烯滑块填充。

2）球铰安装步骤：预留槽凿毛清理→绑扎槽口内钢筋→吊放下球铰→精确定位及调整→固定→浇注混凝土。

3）球铰调整步骤：球铰安装在型钢骨架后，先通过螺母进行标高调整。然后通过球铰的排气孔连线确定球铰中心位置，进行球铰中心平面位置调整，调整到位后，再进行标高精确调整，到位后在符合中心坐标位置如此反复，直到球铰中心坐标和球铰边缘各点标高均满足要求。最终控制：中心坐标顺桥向+1mm、横桥向+1.5mm，球铰安装顶口务必水平，其顶面任两点误差不大于1mm。

4）球铰就位后将其固定，防止浇筑混凝土时引起标高变化。球铰加固后，浇筑C45混凝土，为了防止浇筑混凝土污染球铰，浇筑前覆盖塑料布。

5）下球铰混凝土浇注完成后，先将下球铰顶面清理干净，在销轴孔涂一层黄油，将销轴（Ф270mm）吊入孔内。根据聚四氟乙烯滑动片的编号将其安放在相应的镶嵌孔内。每个球铰布置304块φ6cm的聚四氟乙烯滑动片。

6）聚四氟乙烯滑动片安装完成后，在球面上各聚四氟乙烯滑动片间，涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使黄油聚四氟乙烯粉均匀填充满聚四氟乙烯滑动片之间的空间，并略高于聚四氟乙烯滑动片，保证其顶面有一层黄油聚四氟乙烯粉。

7）将上球铰吊起，在凸球面上涂抹一层黄油聚四氟乙烯粉，然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上，用倒链微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一致，去除被挤出的多余黄油，并用宽胶带将上下球铰边缘的缝隙密封，防止杂物进入球铰摩擦部分。

3.3上转盘施工

上转盘共设有8组撑脚，每组撑脚由2个φ600×8mm的钢管混凝土组成，下设20mm厚不锈钢板，钢管内灌注C45纤维混凝土。撑脚中心线的直径为7.4m。撑脚在工厂整体制造后运进现场，在下转盘混凝土浇注完成，上球铰安装就位时即安装撑脚，安装撑脚时确保撑脚与滑道顶面的间隙为10mm。浇筑前放置8个砂箱作为转体前临时支撑。每两个撑脚之间放置1个砂箱。预埋墩柱钢筋，钢筋、模板、检查无误后浇筑上转盘混凝土，完成转动体系施工。

3.4牵引体系施工

牵引系统采用9-7φ15.2-1860钢绞线，在上转盘内对称预埋2束，在混凝土内采用H型锚具锚固，牵引锁埋入转盘长度不小于3m，并圆顺地缠绕在转盘上。在钢绞线处上转盘处预埋φ80mm钢管，已使钢绞线顺畅传力。在承台对角侧各布置1个牵引反力支座，施工时特别注意牵引索牵引方向。

3.5墩身及梁体结构施工

转动系统施工完成后，即可按常规浇筑墩身、梁体。在浇筑梁体混凝土时，一定要考虑转体的平衡，统计每次两边浇筑混凝土方量及钢筋用量等，尽量确保转体的平衡。

4、桥梁转体

4.1施工准备

1）转体过程中的液压及电器设备进场前要进行测试和标定，并在现场进行试运转。

2）设备安装就位。按转盘平面布置图将设备安装就位，连接好主控台、泵站、千斤顶间的信号线，接好泵站与千斤顶间的油路，连接主控台、泵站电源。

3）设备空载试运行。根据千斤顶施力值（启动牵引力按静摩擦系数μs=0.1，转动牵引力，按动摩擦系数μd=0.06考虑）反算出各泵站油压值，按此油压值调整好泵站的最大允许油压，空载试运行，并检查设备运行是否正常。

4）安装牵引索。将钢绞线牵引索顺着牵引方向绕上转盘后穿过千斤顶，并用千斤顶的夹紧装置夹持固定住。

5）拆除上、下转盘间的固定装置及砂箱。拆除临时固结砂箱时，先拆除横向，后拆除纵向；清理滑道表面及撑脚下部的杂物。

6）拆除约束后，全面检查转体结构各关键受力部位是否有裂缝及异常情况。对转体结构进行静置观察、监测，时间>2h。安装好转体观测仪器，并调试正常。

7）防超转机构的准备。在平转就位处应设置限位型钢（与原来临时锁定工字钢进行连接），防止转体到位后继续往前走。

8）辅助顶推措施的准备。根据现场条件，将2台100t辅助转体千斤顶对称、水平地安放到合适的反力座上，根据需要在启动、止动、姿态微调时使用。

9）防倾覆保险体系的准备。在上转盘底面沿转动中心半径为R=370cm的圆周均匀设置8对60cm圆形钢管混凝土撑脚，当转体发生倾斜时，撑脚先支承于下转盘的滑道上，防止转体进一步侧倾。

4.2称重、配重

转体前称重的主要目的是实际测定单个转体两侧悬臂端在转体过程中的不平衡重，按照测定的结果进行配重以满足转体施工需要，并实际测定转动过程中动、静摩阻系数为正式转体时需要的牵引力提供试验数据。试验测试内容主要包括：转动体部分的纵向不平衡力矩和纵向偏心距；转体球铰的摩阻力矩及静摩擦系数；完成转体梁的配重方案。根据称重平衡试验的结果，现场选择梁体绝对平衡配重方案。

4.3试转体

正式转体前进行试转体以测定启动牵引力、正常牵引力和转体速度及转体设备是否运行正常。

1）预紧钢绞线。用200t连续千斤顶将钢绞线以1～5kN的力预紧，预紧应采取对称方式的进行，并应重复数次，以保证各根钢绞线受力均匀。预紧过程中应注意保证钢绞线平行地缠于上转盘。

2）打开主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制两台千斤顶同时施力转体。若不能转动，则施以事先准备好的辅助顶推千斤顶同时出力，以克服超静摩阻力来启动桥梁转动。

3）36号墩试转角度为3°，37号墩试转角度为5°。试转时进行相关数据的采集，36号墩重4080t，启动牵引力62t，正常运转牵引力38t。37号墩重4282t，启动牵引力79t；正常运转牵引力46t。

4.5正式转体

4.5.1同步转体控制

现场设同步启动，指挥员采用对讲机进行通讯指挥。连续千斤顶公称油压相同，转体采用同种型号的两套液压设备，转体时控制好油表压力，进行同步观测。

1）转体过程监测。采用动态位移测试法获得每个方向撑脚处在转体过程任一时刻（或状态）的竖向位移值，并据此确定转体过程中任一时刻（或状态）梁体有可能发生的竖向刚体位移。

2）转体加速度和速度检测。主要测试转体全过程中转动梁体的线加速度和线速度及悬臂端竖向抖动程度，包括可能出现的急起、急停情况下加速度和速度的变化。

3）精确就位：结构旋转到距设计位置约1°时应放慢转速。距设计位置相差3cm时，可停止外力牵引转动，借助惯性就位。为保证转体就位正确，预埋限位型钢且加橡胶缓冲垫，即使发生转体过位，可以利用下转盘助推反力支座，用千斤顶反推就位。

4.5.2合龙精调控制

1）就位控制：转体前在转台上设置弧长及角度观测刻度盘，转体过程中进行观测控制。根据需要转动的角度，在上转盘上粘贴弧度标尺，在下转盘上设置固定指针，在转动过程中控制转动速度。表明试转区、正常转体区、就位位置。设置防过转装置，在平转就位处应设置限位型钢，防止转体到位后继续往前走。

2）测量控制

①轴线控制：转体施工前，对单个转体上的轴线控制点进行测量放样，转体快到位时用设在边墩或台上的两台全站仪进行轴线位置贯通观测。

②梁体横桥向倾斜检测：在T构两个端部及墩顶中心线设置3个断面9个观测点，轴线调整到位后，进行桥梁横向倾斜检测，不满足要求时，在转台上沿横桥向左右两侧各布置两台千斤顶进行标高调整。

③合龙口高程控制：在2个转体结构的两端及边跨直线段上设置对应的断面观测点，横桥向倾斜情况满足要求时，准确测量各悬臂端实际标高，利用千斤顶在转台位置施力，调整各合龙口之间标高，测量无误后进行临时锁定。

3）转体临时锁定：转体精确定位后，检查转体高程、轴线偏位是否符合设计要求，无误后立即在8个撑脚处打入钢楔块，并将其锁定，保证转体单元不再产生位移。

4.5.3转盘封固

T构转体到位后，清洗底盘上表面，焊接预留钢筋，立模浇注封固C45微膨胀混凝土，使上转盘与下转盘连成一体。浇筑封固混凝土一定要振捣密实，以保证上、下盘密实连接。

转盘固结施工质量的关键在于保证上转盘下方、球铰四周、撑脚内侧、千斤顶反力座内侧混凝土的密实，避免产生空腔和缝隙，保证上下承台形成整体，无缺陷。

4.6针对可能的风险采取的应对措施

1）采取临时固结措施。由于球铰受力类似于多向活动支座，对转体结构只有竖向约束，不具备抵抗不平衡弯矩的能力，为抵抗施工荷载和施工偏差所产生的不平衡弯矩，上下转盘之间必须设置临时固结。为方便安装及拆除方便，临时固结结构选用砂箱，对称设置于环形滑道之上。

2）重视临时固结解除时的措施。由于施工荷载及施工偏差引起的不平衡荷载在临时固结拆除前，由临时固结承受，若临时固结拆除后，只能靠球铰上下盘面之间的摩擦力矩来平衡。故在临时固结解除的过程中对不平衡力矩应进行预判和预控。临时固结解除时，宜先从横桥向方向开始，最后解除顺桥向的临时固结。

3）做好转体结构的称重、配重等工作。为实际测定每个转动体结构两侧悬臂端在转体过程中的不平衡重，保证转体结构的偏心距在允许范围内，需对转体结构进行称重、配重实验，实际测定转动过程中动、静摩阻系数为正式转体时需要的牵引力提供试验数据。

4）按照要求做好试转施工。为保证转体的顺利进行，在正式转体前进行试转施工，以实际测定启动牵引力T0、正常牵引状态下的牵引力T1、单位实际转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弧线距离、转体过程中姿态变化分析及应力状况分析等内容。

5、结语

桥梁转体施工越来越多，施工工艺也日趋成熟。为确保转体顺利，转体施工控制要素较多。涉及转体的每个施工环节都必须严格控制，如球铰平整度、安装精度、摩擦系数、转体的稳定性、牵引力大小等。本文以本工程为背景，总结出转体法主要施工工艺和控制要点，为今后的桥梁转体施工提供参考。

参考文献：

［1］张联燕，程懋方，谭邦明，陈俊卿.桥梁转体施工［M］.北京：人民交通出版社，2002.

［2］罗旗帜.桥梁工程［M］.华南理工大学出版社，2006.

［3］中国铁路总公司.Q/CR9603-2015.高速铁路桥涵工程施工技术规程［S］.中国铁道出版社，2015

［4］陈宝春、孙潮、陈友杰，桥梁施工转体方法在我国的应用与发展［J］.公路交通科技，2001（04）

［5］余常俊.转体法施工转动体系设计、加工与安装技术研究［J］.铁道建筑技术，2010（06）

［6］王为凯.浅谈“平面转体法”桥梁施工技术［J］.基建优化，2006（06）