縱坡偏心T構(gòu)橋轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)分析

付 巍，蔣靈敏

1.中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司總承包分公司，北京 100000

2.中交第二航務(wù)工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430000

1 工程概況

鄭州至四川高速鐵路（河南段）上行聯(lián)絡(luò)線采用T型連續(xù)剛構(gòu)橋梁形式跨越京廣高速鐵路，該橋梁全長(zhǎng)147.4m，橋跨布置采用（73+73）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T型剛構(gòu)箱梁，主墩為60號(hào)墩，邊墩為59號(hào)、61號(hào)墩。線路位于曲線半徑為2500m的平曲線上，沿大里程方向縱坡坡度為8.9‰?？缭轿恢貌捎?0°夾角上跨通過(guò)，跨越部位既有高鐵橋面至地面高差約為17.2m，主墩承臺(tái)與既有高鐵梁邊水平凈距為19.5m。

2 轉(zhuǎn)體相關(guān)臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 千斤頂反力座設(shè)計(jì)

反力座設(shè)置于主墩下承臺(tái)，宜為直角T型塊，采用預(yù)埋鋼筋、原位現(xiàn)澆法施工。設(shè)計(jì)布置位置應(yīng)沿上承臺(tái)切線方向，端部安裝連續(xù)千斤頂，使?fàn)恳摻g線從凹槽處穿過(guò)連接轉(zhuǎn)盤(pán)，為整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體系的轉(zhuǎn)動(dòng)牽引提供支撐。在受力計(jì)算中，除了考慮反力座底部所受最大彎矩和剪切應(yīng)力作用，還應(yīng)進(jìn)行牛腿模型中的混凝土抗裂計(jì)算。計(jì)算荷載應(yīng)考慮初始牽引時(shí)不使用助推千斤頂和臨近轉(zhuǎn)動(dòng)歸位時(shí)僅用連續(xù)千斤頂?shù)淖畈焕闆r。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，牽引反力座水平最大拉力按1000kN進(jìn)行計(jì)算，確保受彎、抗剪、抗裂計(jì)算滿(mǎn)足要求。

2.2 轉(zhuǎn)盤(pán)臨時(shí)鎖定設(shè)計(jì)

上、下轉(zhuǎn)盤(pán)臨時(shí)鎖定采用砂箱加精軋螺紋鋼均勻布置的結(jié)構(gòu)形式，用12個(gè)砂箱均勻布置于環(huán)道圓心上，在砂箱外側(cè)直徑為9.8m的圓環(huán)處均勻布置46根φ32cm的精軋螺紋鋼，兩端分別預(yù)埋在上、下轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)。

2.3 牽引索布置

轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)布置，牽引索采用11根φ15.2cm鋼絞線。牽引索預(yù)埋于上轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)，預(yù)埋索端頭采用P11-17型錨具錨固于上轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)，預(yù)埋索預(yù)埋于1/4圓周上轉(zhuǎn)盤(pán)，預(yù)埋索纏繞上轉(zhuǎn)盤(pán)約17～18圈。

3 轉(zhuǎn)體施工方案

3.1 確定轉(zhuǎn)體施工參數(shù)

施工前應(yīng)全面熟悉并核對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)文件和技術(shù)資料，充分了解設(shè)計(jì)意圖；審核圖紙與各組成部分之間有無(wú)矛盾和錯(cuò)誤、技術(shù)要求是否正確。該梁體采用平轉(zhuǎn)法施工，根據(jù)計(jì)算分析，得出主要技術(shù)指標(biāo)如下：平轉(zhuǎn)角度為50°，平轉(zhuǎn)角速度ω≤0.016r/min，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)主梁端部水平線速度υ≤ 1.2m/min。

3.2 千斤頂布置

通過(guò)計(jì)算，在轉(zhuǎn)盤(pán)中心兩側(cè)布置8臺(tái)800t千斤頂，可控制最大不平衡彎矩110000kN·m，實(shí)際配重后，所需最大微調(diào)力矩為100000kN·m，單頂反力為7246kN；牽引千斤頂采用ZLD-350B型連續(xù)平轉(zhuǎn)千斤頂，轉(zhuǎn)體時(shí)以牽引反力座為牽引千斤頂提供支反力；助推千斤頂采用100t液壓千斤頂，在滑道內(nèi)外側(cè)設(shè)有反力座，在兩個(gè)反力座上安裝分配梁作為助推千斤頂?shù)氖芰ψ饔弥c(diǎn)，然后再通過(guò)助推千斤頂給撐腳水平方向助推力以抵消梁體啟動(dòng)時(shí)動(dòng)摩擦力和靜摩擦力的差值，完成轉(zhuǎn)體的啟動(dòng)[1]。

3.3 監(jiān)控測(cè)量布置

基本方案：（1）轉(zhuǎn)體施工定位放樣采用三維坐標(biāo)法。用全站儀進(jìn)行水平控制，用水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行高程控制，嚴(yán)格交叉計(jì)算復(fù)核，保證轉(zhuǎn)體施工各環(huán)節(jié)萬(wàn)無(wú)一失。（2）監(jiān)控點(diǎn)采用埋置式金屬觀測(cè)樁，埋設(shè)于T構(gòu)主梁兩端中線部位、肋梁部位、翼緣板端頭、轉(zhuǎn)體承臺(tái)等部位。（3）觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)控連接，與數(shù)控系統(tǒng)互通，形成轉(zhuǎn)體模型三維實(shí)況圖像，確保準(zhǔn)確反映轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)情況。

3.4 試轉(zhuǎn)體

經(jīng)方案論證確定試轉(zhuǎn)體角度為1.5°，梁端線位移為1.91m。試轉(zhuǎn)體前需要組織各方召開(kāi)轉(zhuǎn)前協(xié)調(diào)會(huì)，確保現(xiàn)場(chǎng)組織合理、作業(yè)有序。認(rèn)真檢查各控制傳感器安裝，確保通信線連接通暢；認(rèn)真檢查測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)，確保觀測(cè)點(diǎn)通視無(wú)遮擋，并對(duì)原始高程、空間位置進(jìn)行記錄；認(rèn)真檢查數(shù)控系統(tǒng)、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的工作情況；對(duì)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)關(guān)鍵部位如撐腳、滑道、球鉸、鋼絞線、液壓泵站進(jìn)行末次驗(yàn)收，確保無(wú)異常情況發(fā)生。

3.5 試轉(zhuǎn)體總結(jié)

試轉(zhuǎn)體過(guò)程中應(yīng)記錄最大啟動(dòng)力和平衡狀態(tài)動(dòng)力，為正式轉(zhuǎn)體提供參考值，測(cè)定摩擦系數(shù)；記錄啟動(dòng)時(shí)間、停止時(shí)間、啟動(dòng)和制動(dòng)距離，為正式轉(zhuǎn)體時(shí)間、速度和停止位置提供參考；記錄整體平衡狀況，為正式轉(zhuǎn)體穩(wěn)定性及精確調(diào)整做準(zhǔn)備；監(jiān)測(cè)整體結(jié)構(gòu)的受力、變形及位移，通過(guò)整體分析各項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，評(píng)判整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體系和轉(zhuǎn)體設(shè)備的性能。

3.6 正式轉(zhuǎn)體

正式轉(zhuǎn)體應(yīng)遵循以下步驟進(jìn)行：（1）分級(jí)加載助推千斤頂，每增加一級(jí)對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)物各部位進(jìn)行觀察，持荷10～20s無(wú)異常情況后繼續(xù)進(jìn)行。（2）轉(zhuǎn)體系統(tǒng)在克服靜摩擦力的過(guò)程中，繼續(xù)分級(jí)加載連續(xù)千斤頂，直至完全消除靜摩擦力至梁體轉(zhuǎn)動(dòng)。（3）繼續(xù)加載連續(xù)千斤頂使梁體按設(shè)計(jì)線速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，過(guò)程中要對(duì)梁端中線、翼緣板邊、肋板、上轉(zhuǎn)盤(pán)的刻度線及撐腳與滑道之間的空隙進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)，實(shí)時(shí)記錄觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)轉(zhuǎn)體施工。（4）認(rèn)真做好控制信號(hào)的監(jiān)控和記錄工作，如有異常情況及時(shí)反饋至指揮中心，必要時(shí)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。（5）轉(zhuǎn)體接近尾聲時(shí)，根據(jù)測(cè)量觀察，在梁端距轉(zhuǎn)體設(shè)計(jì)位置相差2m左右時(shí)開(kāi)始放緩，牽引連續(xù)千斤頂由連續(xù)作業(yè)變更為點(diǎn)動(dòng)操作，并啟動(dòng)轉(zhuǎn)體制動(dòng)裝置，盡可能利用自身慣性轉(zhuǎn)體至設(shè)計(jì)位置，減少因超過(guò)設(shè)計(jì)位置而反向調(diào)整作業(yè)量。（6）轉(zhuǎn)體至最后一道撐腳位置后，立刻安排操作人員快速安裝限位裝置；轉(zhuǎn)體至設(shè)計(jì)位置后，對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)復(fù)測(cè)，確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)位置軸線偏差符合設(shè)計(jì)要求。經(jīng)確認(rèn)無(wú)誤后，由作業(yè)人員鎖定連續(xù)平轉(zhuǎn)千斤頂下錨，正式轉(zhuǎn)體施工順利完成。

3.7 精確定位

轉(zhuǎn)體就位后，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面測(cè)量復(fù)核，重點(diǎn)觀測(cè)梁端合攏段中心線、翼緣板邊線、肋板邊線，若出現(xiàn)誤差超出允許偏差的情況，應(yīng)采用微調(diào)系統(tǒng)、限位裝置協(xié)調(diào)配合，將橋梁結(jié)構(gòu)軸線偏差調(diào)整至允許范圍，確保梁體精確就位。微調(diào)應(yīng)謹(jǐn)慎有序，采用點(diǎn)動(dòng)操作，利用千斤頂先將橋梁中心軸線對(duì)正，最后利用轉(zhuǎn)盤(pán)間的微調(diào)千斤頂將橋梁縱坡、曲線橫坡調(diào)整至設(shè)計(jì)要求。

3.8 轉(zhuǎn)盤(pán)封固

橋梁微調(diào)精確定位完成，經(jīng)驗(yàn)收合格后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)盤(pán)封固。首先在轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)撐腳位置打入鋼楔塊進(jìn)行固定，保證橋梁結(jié)構(gòu)整體不再產(chǎn)生位移；在下轉(zhuǎn)盤(pán)承臺(tái)上事先精確定位預(yù)埋鋼板，然后在撐腳進(jìn)行牢固焊接確保轉(zhuǎn)盤(pán)穩(wěn)固；逐一拆除上下轉(zhuǎn)盤(pán)間千斤頂、限位梁等臨時(shí)裝置，拆除過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)，如發(fā)生位移，應(yīng)立即停止；采用高壓水槍清洗底盤(pán)表面并做好必要的排水措施，焊接預(yù)留鋼筋使其連成整體，安裝模板并澆筑高強(qiáng)度封固混凝土，使上轉(zhuǎn)盤(pán)與底盤(pán)連成整體；混凝土澆筑按照一般要求振搗密實(shí)，以保證上下盤(pán)牢固密實(shí)。

3.9 支座安裝

利用4個(gè)千斤頂在梁端臨時(shí)支墩處施加向上的頂力，施作時(shí)注意4個(gè)腹板受力應(yīng)同步、緩步進(jìn)行。上頂力施加完畢后，主梁梁端標(biāo)高應(yīng)等同于設(shè)計(jì)標(biāo)高。

設(shè)置臨時(shí)受壓支撐，臨時(shí)支撐設(shè)置于墩頂腹板底部。臨時(shí)支撐應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。臨時(shí)支撐安放完畢后，撤走千斤頂，使主梁落在臨時(shí)支撐上。墊石混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度、彈性模量要求后，安裝支座，然后拆除臨時(shí)支撐，轉(zhuǎn)換為永久支座受力[2]。

4 重點(diǎn)控制內(nèi)容

4.1 轉(zhuǎn)體控制系統(tǒng)

（1）控制2臺(tái)連續(xù)千斤頂?shù)挠蛪汉臀灰瓶刂茀?shù)，其誤差應(yīng)在5%以下。（2）連續(xù)千斤頂?shù)男谐绦枰恢拢ㄟ^(guò)控制系統(tǒng)PID控制程序自動(dòng)調(diào)節(jié)。（3）控制方式均采用以位移控制為主、以壓力控制為輔的方式（壓力誤差控制在一定范圍內(nèi)），保證同步性和可調(diào)性。

4.2 梁體施工監(jiān)控

為保證轉(zhuǎn)體施工能夠順利進(jìn)行，要嚴(yán)格控制模板安裝的精度，減少不平衡重的誤差。在施工過(guò)程中還應(yīng)控制混凝土的澆筑，控制好頂面高程。

4.3 不平衡重調(diào)整

為控制不平衡力的產(chǎn)生，保證轉(zhuǎn)體施工能夠順利進(jìn)行，在施工過(guò)程中要控制好混凝土的澆筑，不得超澆筑，并控制好頂面高程。轉(zhuǎn)體前，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反算轉(zhuǎn)體梁偏心距，如在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)可實(shí)施轉(zhuǎn)體，否則應(yīng)通過(guò)配重減小轉(zhuǎn)體梁在恒載作用下的不平衡彎矩，給轉(zhuǎn)體施工創(chuàng)造良好的條件。調(diào)整措施可采用水箱壓重法和千斤頂配合進(jìn)行操作[3]。

5 結(jié)論

（1）應(yīng)通過(guò)理論計(jì)算確定合理的輔助臨時(shí)結(jié)構(gòu)及參數(shù)；（2）應(yīng)借鑒國(guó)內(nèi)類(lèi)似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，確定轉(zhuǎn)體主體施工流程；（3）應(yīng)結(jié)合該橋梁設(shè)計(jì)工況和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定轉(zhuǎn)體過(guò)程中關(guān)鍵施工參數(shù)，如轉(zhuǎn)動(dòng)速度、轉(zhuǎn)體時(shí)間、牽引力等；（4）在施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)不平衡重進(jìn)行精確控制，科學(xué)監(jiān)控量測(cè)橋梁受力結(jié)構(gòu)，確保該特殊復(fù)雜大橋轉(zhuǎn)體施工得以順利完成，并總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。