转体连续梁中跨合拢移动吊架施工工法探讨

转体连续梁中跨合拢移动吊架施工工法探讨

冯永起

中铁六局集团北京铁路建设有限公司北京100036

摘要：转体连续梁合拢段施工安全要求高、天窗时间紧,采用移动吊架施工不仅能保证吊架施工质量,而且能准确保证合拢吊架施工时间(仅在天窗内完成吊架行走、锚固即可)。中铁二局四公司总结形成的转体连续梁中跨合拢移动吊架施工工法,由行走系统、悬吊系统、模板系统、防护系统组成。该工法系我公司在上跨既有线施工中首次采用移动吊架。

关键词：转体连续梁；跨合拢；移动吊架；施工

目前国内外对于大跨度现浇连续梁施工，均采用了支架和挂篮施工。作为紧临既有线的桥梁施工，如按平常的施工方法，需从桥梁基础开始到主体工程竣工的各个施工阶段，考虑施工对运输的影响，皆涉及营业线或邻近营业线施工，工程可能干干停停，受运输生产的影响较大。桥梁转体施工技术将最关键的跨线施工转移到既有线外侧，大大减少了对运输的影响。某特大桥利用这一技术，既保证了繁忙的客专线正常通行，又便于梁主体结构的施工生产组织，对于加强施工安全和工程质量，有较好的作用。工程自开工以来，针对该线跨客专特大桥的施工，对施工方案进行了深入细致的研究。

1工法特点以及原理介绍

1.1工法特点

该工法具有如下特点：①能有效保证上跨既有线施工安全;②可以有效提高合拢段施工时间;③防电、临边防护措施直接附着在吊架上,不增加吊架行走时间;④吊架行走系统利用隧道单车道辅助坑道二衬台车行走系统,行走安全、行走时间易控制。转体连续梁中跨合拢移动吊架施工工法适用于跨既有线连续梁施工的中跨合拢段。

1.2工艺原理

(1)移动吊架由行走系统、悬吊系统、模板系统、防护系统组成。(2)工作原理。移动吊架模板系统、防护系统在桥梁下部场地分块拼装完成,行走系统在梁面1#块位置拼装完成,模板系统、防护系统安装完成后通过4根中犯精轧螺纹钢与行走系统连接,提升时采用四条5t链条葫芦,吊架行走时整体行走。移动吊架在梁部1#块位置拼装、验收,行走时根据吊架与接触网线高度考虑行走过程中是否进行吊架提升。

2施工工艺流程及操作特点

2.1施工工艺流程

施工工艺包含多步程序。

2.2操作要点

2.2.1吊架设计及安装要点

①吊架设计。行走系统利用隧道单车道辅助坑道台车行走系统,上横梁采用双工45a工字钢,下横梁通过4根中犯精轧螺纹钢与上横梁连接。模板系统利用挂篮悬灌段模板。防护系统由全封闭2mm钢板与10mm绝缘板组成,顺桥向高度2.4m,横桥向高度0.3m;②行走系统安装。根据施工图位置铺设轨道,纵向间距4.5m安装行走小车,纵向用双工40b工字钢连接成整体,铺设两根双工45a工字钢,横梁间设置3组剪刀撑;③模板系统安装：底模、侧模利用挂篮悬灌段模板;④防护系统安装：2mm钢板固定完成后,绝缘板采用螺栓连接,螺栓间距1.5xl.5m,螺栓外露部分采用环氧树脂粘贴10x10cm绝缘板,绝缘板与绝缘板间用环氧树脂密封;⑤悬吊系统安装：上下横梁采用4根中犯精轧螺纹钢连接,均设置双螺帽;⑥吊架检查：各组成系统是否严格按照方案及交底进行,绝缘板材质是否合格,防护平台、绝缘板是否安装牢固,经项目部检查合格后方可进行底模平台提升及试行走。

2.2.2吊架走行

①试行走。吊架安装完成后经项目部验收合格方可进行试行走。试行走检验吊架是否安全;确定吊架垂直提升、下降速度,纵向移动速度,确保正式移动时在天窗时间作内完成业。吊架行走至距离既有线防护栅栏lm;②正式移动。按已批复的方案及天窗计划点提前做好相关准备。移动吊架,吊架到位后进行吊点转换。锚固吊点并进行检查,完成吊架移动;③驻站联络员,现场安全员须经培训考试合格;④吊架移动时统一指挥,做到分工细化,责任明确。

2.2.3合拢段施工

①吊架移动到位后,设置悬臂端配重水箱,安设临时刚性连接;②临时刚性连接设置后,绑扎合拢段钢筋骨架,张拉合拢段临时钢绞线,对其实施临时锁定,锁定之后立即浇筑混凝土;③当混凝土强度、弹性模量达到100%且养护龄期不小于10天,按设计要求张拉钢束及风镐凿除中墩墩顶临时固结措施。

2.2.4吊架拆除

①吊架移动前合拢段预应力张拉、压浆完成,并清理完合拢段施工时所用机具、杂物等;②拆除合拢段底板、顶板锚固体系,确定无约束情况下降吊架并走行吊架至1#块位置;③用5t链条葫芦将防护系统下降至地面,逐一进行拆除,清理场地。

3其他相关措施

3.1安全措施

采用的安全标准为《铁路桥涵工程施工安全技术规程》(TB10303一2009)。采取的措施及安全预警事项：①严格按跨既有线施工相关要求执行;②所有施工人员必须经营业线施工安全作业教育及培训合格方可上岗作业,掌握作业流程并按技术交底操作;③严格按已批复方案的防护系统施作;④清除桥面杂物及不稳定设备、构件等;⑤桥面中心位置划出2m宽区域作为钢筋、模板、混凝土的运输通道,并设专人值班;⑥吊架移位、混凝土浇筑等按已批复的天窗作业时间进行施工;⑦选择无雨、无风或微风的环境下进行作业;⑧吊架向跨中移动时在梁体另一端进行平衡配重。

3.2环保措施

本工法采用的标准和依据为《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染防治法》。施工中环保措施及施工中的注意事项①施工时在红线范围内作业,尽量避免占地面积;②工程完工后及时清理钢料、废料,做到工完料净。

3.3梁体转体合龙监理控制要点

所有张拉完成后，经监理检查批准后满堂支架方可进行拆除。督促施工单位进行梁体不平衡力测试及配重。有关如转体过程控制中的液压及电器设备进场前要进行测定和标定，并现场进行试运转。拆除上下转盘间的固定装置及支垫，清理滑道，检查滑道与撑脚间的间隙是否满足转体需要。检查设备安装及设备空载试运行情况。检查牵引索，微调及控制设备安装，督促施工单位做好各种监控标志，标明桥轴线位置。检查技术准备（技术交底、记录表格，各点观测人员分工，控制信号、通讯联络等）以及各种设备调试工作。预紧钢绞线进行试转，采集试转各项数据。检查施工单位人员分工及安全防护，监控要点封锁施工。转体结束后检查梁体轴线、标高偏差是否满足要求。

4应用实例

4.1工程概况

称沟骚特大桥在DK962+011一DK962+l67处上跨既有陇海铁路,上部结构为(40+56+40)m预应力混凝土连续梁,下部结构为圆端形桥墩,钻孔桩基础。既有陇海铁路为工级双线电气化铁路,宝兰客运专线与既有陇海铁路线夹角为85“。为保证既有线运营安全,减少施工过程中既有线运营干扰和加快施工进度,连续梁采用转体施工,即在21号、22号墩处平行于既有陇海铁路挂篮浇筑悬灌段施工,待施工至最大悬臂状态后,结合既有线运营,施工要点及天气等因素,择机实施转体施工。将梁体及桥墩逆时针旋转85“,转体到位后再进行合拢段施工。连续梁主跨跨越陇海铁路双线长度13.3m,宝兰铁路梁底距离陇海铁路轨面10.89m,距接触网线顶面2.735m。

4.2应用效果

称沟骚特大桥吊架加工及试走行时间7天(2014年8月6日一2014年8月14日),吊架移动到位1小时,中跨合拢8天,吊架移出45分钟。本工法在转体连续梁中跨合拢施工中得到了运用,效果良好。

5转体施工

5.1转体段桥面附属施工及支架拆除

在转体前，完成桥梁附属施工，拆除全部支架，将转体构件的重量全部转移于球铰之上。

5.2清理滑道及临时锁定设施

1）清理环道，清除环道表面由于施工产生的污染物，并清除环道与撑脚之间的钢板，环道表面清理干净后，涂抹黄油四氟粉，尽可能的减少转动时的摩阻力。

2）解除临时锁定设施。转体前，对预埋的临时锁定装置进行割除。

5.3牵引动力系统。连续梁每个主墩转体分别单独成为一套牵引系统。牵引动力系统两台连续千斤顶分别水平、平行、对称的布置于转盘两侧，千斤顶的中心线与上转盘外圆相切，中心线高度与上转盘预埋钢绞线的中心线水平。千斤顶放置于配套的反力座上，反力座预埋型钢深入承台内，牵引反力座槽口位置及高度精确放样，准确定位。将调试好的牵引动力系统设备运到工地进行对位安装后，重新进行系统调试，使动力系统的同步性和连续性达到最佳状态。

1）牵引索上转盘

牵引索上转盘设置两束牵引索，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕3/4圈以后穿过千斤顶。用千斤顶对牵引索钢绞线预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。牵引索安装完到使用期间注意保护，防止电焊打伤或电流通过、防潮防淋避免锈蚀。

在上转盘上标注刻度，并在下转盘上埋设刻度指针，用以监控转动的距离。

2）牵引设备测试

牵引设备主要有：连续千斤顶、控制柜、泵站、预紧用千斤顶等，转体施工前对转体工程中的液压及电器设备进行测试和标定，保证所有的牵引设备测试标定合格，合格后方可正式使用。

5.4不平衡重称重试验及配重

转体前先进行梁体的不平衡称重试验，试验完成后根据转体结构物不平衡力矩（混凝土施工不平衡力矩+结构物产生不平衡力矩+观测分析调整值），制定配载方案。

5.5试转。待各项准备和测试工作完成后，在正式转动前两天，需进行结构转体试运转，全面检查一遍牵引动力系统是否状态良好。试转时应做好转动牵引力、动力储备系数、牵引索钢绞线的安全系数、惯性制动距离及试转角度的测试工作。

5.6正式转体

1）在转体前精确定位出转体构件端部的轴线位置的中心点位，并计算出该点的设计标高，并实测出该点的标高，在转动过程中该点标高的变化以便判断出是否由于转动过程中造成的构件的纵向倾斜。

2）在箱梁两端的边跨直线段上布设2台全站仪，进行转体就位的过程观测。在转动过程中，及时反测中心点位坐标，与设计中心点坐标比对，判断转动的水平距离是否达到设计轴线位置。

3）在连续梁两端各布设一台水准仪，用来观测T构端部就位后的梁顶高程。

4）转体时当主梁端部即将到达设计位置前10cm时，采用点动操作，与测量人员密切配合，利用试转取得的点动数据，通过测量T构端部到设计位置的实际弧线长，确定点动次数。用转体限位装置以防超转，在梁端可设置对拉倒链进行水平微调。

5）平面定位后，对转体T构进行水平校正，使用上盘下设置千斤顶和转体T构上的配重调整纵横向标高。标高调整到位后及时用钢锲块塞死撑脚下的空隙，千斤顶回油后，复测标高，如不满足要求则重复以上循环，直至标高满足要求为止。

6）精确就位后，应立即焊死撑脚，连接上下承台间钢筋，进行封盘混凝土浇筑施工，以最短的时间完成上下承台永久固结。

5.7合拢段施工及体系转换。施工步骤为：形成两个单悬臂静定体系→中跨合拢段施工→解除临时锁定和墩梁固结→边跨合拢→完成连续梁体系转换。

5.8监控措施

主要有以下几个方面：检测好梁体在脱架前转盘纵横轴线位置的重心偏移，及时调整；在转体梁面两端经过的地方防止小棱镜，方便全站仪控制梁体的轴线。注意要将小棱镜绑扎牢固，并且呈水平样。在桥墩的顶梁面重心防止水准仪，方便对其进行精调；另外要在梁面的两端放两个塔尺，并且要和钢筋绑扎牢固，保持竖直的状态；放一个转动标尺在转盘边缘，通过下转盘的指针来判断转动时角度。

加强梁体线形控制措施，梁体线形控制是大跨度桥梁施工的关键。我国在转体施工方面也有先例，如在哈大客专、沪杭高铁项目中分别采用连续梁转体技术。转体技术研究内容主要是通过梁体结构形式确定转体用球铰吨位、型号，转体牵引力及惯性计算，通过施工过程对上下承台滑道、球铰的精密控制及称重等方法进行研究，确保连续梁转体成功就位。

通过结合平转法施工建立承重系统、顶推系统、平衡系统的相互关系，研究各系统控制技术及不良因素对施工的影响，减少施工误差，达到系统控制目标。线形控制方面关键技术为施工过程的仿真计算、梁体挠度监测。根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段模拟计算，确定预留拱度及立模标高，在施工过程中根据施工监测的结果对所产生的误差进行分析、预测和调整，以保证成桥后桥面线形以及合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规范规定值，同时，保证结构内力状态符合设计要求。方法主要是通过建立平面及高程控制网及计算梁段重量误差与预应力张拉误差，来确定梁体的立模标高及平面位置。

6结论

针对本次合拢段的施工,产生了社会效益和经济效益,对以后相似施工提供宝贵的经验。社会效益：通过移动吊架施工合拢段,吊架轻巧,拼装可在既有线外进行,移动速度均匀,天窗时间缩短;由于吊架已形成半封闭体系,有力地保证了施工的安全,安全隐患大大减少;转体连续梁中跨合拢段移动吊架施工方案为跨既有线连续梁合拢段施工提供了丰富的经验。

参考文献：

[1]吕华.马家湖特大桥连续梁中跨合拢段施工[J].四川水利,2013,05：59-61.

[2]许瑞东,刘钱.浅谈梁桥转动系统制作工艺[J].黑龙江交通科技,2012,01：61+63.