鐵路T 構(gòu)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋施工關(guān)鍵技術(shù)

李良釗

(中鐵二十四局集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330000)

1 工程概況

陽泉至大寨鐵路桃河大橋?yàn)閱尉€鐵路橋，跨越桃河、石太上下行線，其中5 號橋墩采用T 構(gòu)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體箱梁結(jié)構(gòu)，跨度為(56+56)m，邊支座中心線至梁端0.70m，一聯(lián)全長112.0m，全橋長350.81m。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)總重量4800 噸，轉(zhuǎn)臺直徑7.6 米，球鉸直徑4.2 米，連續(xù)梁懸臂長度52.5 米，轉(zhuǎn)體角度為順時針方向旋轉(zhuǎn)69°。

2 轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動系絞施工

轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動系統(tǒng)球絞及滑道施工是其中關(guān)鍵的工序，只有做好了轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的球絞及滑道精度定位及安裝質(zhì)量，才能夠保證了球鉸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)在轉(zhuǎn)體過程中保持平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。

2.1 下轉(zhuǎn)盤及板滑道安裝

2.1.1 定位測量：建立獨(dú)立的平面高程控制點(diǎn)，精確對承臺軸線及六角定位，并確定球鉸及滑道型鋼支架的位置。

2.1.2 下轉(zhuǎn)盤下部支架預(yù)埋件施工：下承臺澆筑第一次部分鋼筋混凝土施工位置，低于球鉸滑道型鋼支架底部5cm 左右，并在指定位置預(yù)埋球鉸鋼支架定位預(yù)埋角鐵(見圖1)。

圖1 下承臺第一次澆筑混凝土位置(單位cm)

2.1.3 下球鉸安裝：下球鉸及骨架吊裝到位后,對其使用普通水平儀然后用精密電子水準(zhǔn)儀整調(diào)水平,使其球鉸面各點(diǎn)相對誤差≯1mm，把調(diào)整螺栓固定死。

2.1.4 滑道鋼板安裝：鋼板滑道和定位骨架，由廠家分別按8 塊1／8 圓弧塊分塊定制，運(yùn)送到工地再分塊進(jìn)行吊裝到位后，對鋼板滑道在精準(zhǔn)定位，利用千斤頂調(diào)整支架高程，再用電子水準(zhǔn)儀復(fù)核達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，保證頂部局部水平誤差不大于1mm，把8 塊鋼板滑道焊接拼裝到位，然后再把支架與預(yù)留鋼筋進(jìn)行固結(jié)焊接[1]。

2.1.5 下轉(zhuǎn)盤上部部分施工：下轉(zhuǎn)盤盤下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了保證下轉(zhuǎn)盤混凝土的密實(shí)性，混凝土澆筑前泵送砼配比請監(jiān)理工程師審批；澆筑時分層澆筑，每層在30cm-40cm 左右，下承臺第二次澆筑混凝土面最終高度位置，要低于下球鉸面及滑道鋼板面1.5cm左右。下球鉸在加工時留有8 個孔，作為排氣孔和振搗孔，當(dāng)混凝土澆筑到位，在排氣孔和振搗孔內(nèi)搗固密實(shí)，到混凝土周邊有氣泡冒出且搗固不下沉為止(見圖2)。

圖2 下承臺第二次澆筑混凝土位置(單位cm)

2.2 上轉(zhuǎn)盤安裝

2.2.1 下轉(zhuǎn)盤及滑道安裝后，先將下球絞頂面雜物清理干凈并用高壓氣槍將球面吹干。將直徑7cm 定位鋼銷軸插入下球鉸中間預(yù)留孔中，其誤差：順橋向±1mm。橫橋向±1.5mm；四氟乙烯片安裝由內(nèi)到外按編號安放在下轉(zhuǎn)盤凹球面預(yù)留孔內(nèi)，其位于頂面同一球面上，誤差≯0.2mm。合格后，在下球鉸面及滑動片之間上人工均勻抹涂黃油四氟乙烯粉，并略高于滑動片使滑動片面有一層黃油[2]。

2.2.2 下球鉸滑道安裝完成后進(jìn)行第二次澆筑混凝土，澆筑完成達(dá)到強(qiáng)度后安裝上球鉸，調(diào)試完成后進(jìn)行人工試轉(zhuǎn)上下球鉸，沿順時針方向及逆時針方向各轉(zhuǎn)3 圈以上，使球鉸面接觸完全黃油擠壓分布均勻，把球鉸邊緣油清理干凈后，再用膠帶把上下球鉸縫隙密封，防止雜物進(jìn)入內(nèi)。

2.3 撐腳及沙箱安裝

2.3.1 撐腳安裝在鋼板滑道位置，撐腳是支撐保險腿，撐腳轉(zhuǎn)體時在滑道上滑動，保證轉(zhuǎn)動平穩(wěn)的。撐腳在工廠定制造，在上球鉸安裝就位時同時進(jìn)行撐腳安裝[3]。

2.3.2 砂箱設(shè)在每兩組撐腳之間，主要作用是支撐上下轉(zhuǎn)盤重量并在轉(zhuǎn)體前進(jìn)行臨時固結(jié)穩(wěn)定。砂箱安裝前對砂箱石內(nèi)填充英砂預(yù)壓密實(shí)，在后期澆筑轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)承重時，保證砂箱沉降不發(fā)生較大變化[2]。

3 T 構(gòu)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋線形及內(nèi)應(yīng)力控制技術(shù)

3.1 梁體監(jiān)控原則及方法

3.1.1 監(jiān)控原則：(1)受力要求：包括受力結(jié)構(gòu)截面的應(yīng)力或內(nèi)力符合設(shè)計要求；(2)線形要求：包括順橋向平面曲線及主梁的梁頂標(biāo)高符合設(shè)計要求；(3)穩(wěn)定要求：穩(wěn)定要求指的是轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)在澆筑及轉(zhuǎn)體過程當(dāng)中不能發(fā)生傾覆。

3.1.2 監(jiān)控方法：單T 構(gòu)轉(zhuǎn)體施工過程中的監(jiān)控內(nèi)容較多，單主要的是線形及應(yīng)力測量。在線形與內(nèi)力兩項(xiàng)內(nèi)容中以線形監(jiān)控為主，應(yīng)力監(jiān)控為輔。應(yīng)力監(jiān)控它用以防止結(jié)構(gòu)應(yīng)力超限，從而保證橋梁施工的安全；而線形是可以通過參數(shù)的優(yōu)化重新計算并能進(jìn)行預(yù)測調(diào)整進(jìn)而無限逼近設(shè)計線形的。因此，T 構(gòu)轉(zhuǎn)體施工監(jiān)控的核心內(nèi)容是線形監(jiān)控。

3.2 監(jiān)控主要工作內(nèi)容

3.2.1 理論分析：是對施工各個階段的變形和內(nèi)力，在材料的荷載、參數(shù)、邊界條件下預(yù)測分析，研究分析的主要對象是主梁和轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)部分，以求得各施工階段相關(guān)截面的應(yīng)力和變形值。值得注意的是，由于懸臂結(jié)構(gòu)的施工誤差容易累積，在理論分析時必須引入?yún)?shù)識別技術(shù)，依據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析。

3.2.2 施工監(jiān)測：施工監(jiān)測是施工的重要組成部分。本橋施工過程中的監(jiān)測工作主要包括：施工監(jiān)控控制網(wǎng)的建立和復(fù)測；結(jié)構(gòu)線形監(jiān)測，如主梁施工中的標(biāo)高及軸線偏位、轉(zhuǎn)體過程中的主梁剛體偏移等；基礎(chǔ)沉降監(jiān)測；應(yīng)力監(jiān)測，主要是主梁控制截面的應(yīng)力；溫度監(jiān)測，含大氣及典型混凝土斷面的溫度監(jiān)測；預(yù)應(yīng)力摩阻損失測試，含錨頭、喇叭口以及孔道摩阻損失測試；轉(zhuǎn)體稱重測試；混凝土強(qiáng)度、彈性模量、鋼材性能等等。

3.2.3 施工控制：施工控制遵循以線形調(diào)控為主，應(yīng)力調(diào)控為輔的原則。其目的就是調(diào)整理論計算和測試結(jié)果之間的誤差，使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形符合設(shè)計要求，它包括以下幾個方面的內(nèi)容：(1)誤差分析；(2)設(shè)計參數(shù)識別和結(jié)構(gòu)計算。(3)預(yù)告下節(jié)段主梁標(biāo)高定位；(4)確定竣工標(biāo)高；(5)防止超轉(zhuǎn)，這主要靠轉(zhuǎn)體過程中的牽引設(shè)備控制及限位裝置作用[6]。

4 轉(zhuǎn)體不平衡力測試稱重及配重

4.1 稱重項(xiàng)目：(1)轉(zhuǎn)體的橫橋、縱橋方向不平衡力矩；(2)轉(zhuǎn)體的橫橋、縱橋方向偏心距；(3)轉(zhuǎn)體球鉸的摩擦系數(shù)及摩阻力矩；(4)進(jìn)行轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的配重工作。

4.2 測點(diǎn)布置及設(shè)備：(1) 測點(diǎn)布置在梁的上承臺底面的千斤頂和位移傳感器，實(shí)施梁的不平衡力矩測試。(2)測試設(shè)備450 噸油壓千斤頂、油泵、配套油表4 套，量程50mm 的百分表及支架共4 個。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及配重：根據(jù)4 個百分表讀數(shù)(設(shè)置位置于上轉(zhuǎn)盤下方)，連續(xù)梁轉(zhuǎn)體的撐腳都不觸碰滑道，橫向、縱向轉(zhuǎn)動力矩均小于摩阻力矩。因此，實(shí)驗(yàn)采用“轉(zhuǎn)動體不平衡力矩小于轉(zhuǎn)動體球鉸摩阻力矩”的方式進(jìn)行，得到稱重過程中的縱、橫向荷載-位移記錄表格及由此得到的位移增量／荷載梯度值和稱重過程中的縱、橫向荷載-位移曲線，得到的數(shù)據(jù)全面反映了稱重期間對應(yīng)的轉(zhuǎn)體不平衡力矩及突變點(diǎn)荷載、摩阻系數(shù)、摩阻力矩、平衡轉(zhuǎn)體以及偏心值、平衡轉(zhuǎn)體所需配重位置及配重重量指標(biāo)。

5 轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)體水平轉(zhuǎn)動牽引技術(shù)

轉(zhuǎn)體施工分試轉(zhuǎn)及正式轉(zhuǎn)體兩步進(jìn)行，轉(zhuǎn)體角度69°，其中試轉(zhuǎn)約5°正式轉(zhuǎn)體約64°，提前計算好轉(zhuǎn)體施工基本數(shù)據(jù)(見表1)。

表1 轉(zhuǎn)體施工基本數(shù)據(jù)表

5.1 施工監(jiān)測

5.1.1 監(jiān)測項(xiàng)目及范圍

本工程監(jiān)測范圍，轉(zhuǎn)體橋墩滑道沉降、位移、連續(xù)梁端沉降。監(jiān)測儀器：滑道沉降滑道位移：全站儀、精密水準(zhǔn)儀，續(xù)梁撓度：精密水準(zhǔn)儀。

5.1.2 監(jiān)測方法

(1)滑道沉降及位移沉降，測點(diǎn)布置滑道四周，間距為5米，測點(diǎn)的布置宜采用粘貼反光片的方法，采用全站儀、精密水準(zhǔn)儀監(jiān)測，監(jiān)測時間為轉(zhuǎn)體全過程監(jiān)測。(2)連續(xù)梁撓度監(jiān)測，在連續(xù)梁兩端觀測，每個梁端設(shè)置3 個測點(diǎn)，采用精密水準(zhǔn)儀對轉(zhuǎn)體全過程監(jiān)測。

5.1.3 監(jiān)測預(yù)警值

當(dāng)其中一項(xiàng)達(dá)到預(yù)警值時放慢轉(zhuǎn)體速度并進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，如繼續(xù)增大至報警值，停止轉(zhuǎn)體，立即采取補(bǔ)救措施，并經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理、建設(shè)、運(yùn)輸及鐵路相關(guān)部門分析和認(rèn)定后實(shí)施(見表2)。

表2 監(jiān)測預(yù)警值表

5.2 轉(zhuǎn)體試轉(zhuǎn)施工

5.2.1 現(xiàn)場準(zhǔn)備：布置好測量觀測點(diǎn)、關(guān)鍵受力部位的觀測點(diǎn)并進(jìn)行初始觀測；在上轉(zhuǎn)盤、下轉(zhuǎn)盤側(cè)壁上用油漆做好橋梁縱橫軸線標(biāo)記，作為轉(zhuǎn)體就位控制依據(jù)之一；作好轉(zhuǎn)體主要受力構(gòu)件的裂紋、變形、位移狀況等監(jiān)測標(biāo)志，并進(jìn)行初始觀測及記錄;清理滑道,解除撐腳約束,將滑道與撐腳間石英砂底層沖洗干凈，并在撐腳走板與滑道間隙中抄墊四氟乙烯滑動塊，并涂抹黃油四氟粉;墩身施工完成后拆除上轉(zhuǎn)盤底模，但保留上轉(zhuǎn)盤硬支撐不拆除;待滑道撐腳解除約束后上轉(zhuǎn)盤約束解除，即排出上轉(zhuǎn)盤硬支撐砂箱中砂以降落砂箱頂標(biāo)高，從而使上轉(zhuǎn)盤脫空。

5.2.2 轉(zhuǎn)盤刻度條安裝：根據(jù)轉(zhuǎn)臺角度和直徑換算轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動長度，每1 度在轉(zhuǎn)盤上為6.63cm，將制作好的刻度條釘在轉(zhuǎn)盤上，指針安可固定在轉(zhuǎn)盤外預(yù)埋鋼筋上。

5.2.3 測量定位及梁頂標(biāo)高的確定：在封鎖之前，施工場內(nèi)所有的定位樁，全部經(jīng)測量核準(zhǔn)確定，在轉(zhuǎn)體橋兩端的梁中線用劃線及豎向鋼筋并用紅白反光貼分別標(biāo)識清楚，技術(shù)人員在施工現(xiàn)場將施工現(xiàn)場將測量儀器架設(shè)完畢；施工作業(yè)人員根據(jù)點(diǎn)前劃分的施工任務(wù)，帶齊施工所需工具設(shè)備到達(dá)施工現(xiàn)場的指定位置待命。

5.2.4 試轉(zhuǎn)施工前項(xiàng)目部組織下召開施工準(zhǔn)備會，明確各施工點(diǎn)的施工內(nèi)容、影響范圍、相互有無干擾及協(xié)調(diào)配合等問題。

5.2.5 連續(xù)梁試轉(zhuǎn)體施工流程:駐站防護(hù)現(xiàn)場防護(hù)到位→施工開始→鄰近既有線施工防護(hù)設(shè)置→施工令下達(dá)→設(shè)備啟動→正式轉(zhuǎn)體試驗(yàn)→點(diǎn)動操作試驗(yàn)→檢測各部位情況→總結(jié)處理試轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)為正式轉(zhuǎn)體做準(zhǔn)備。

5.2.6 施工開始，現(xiàn)場指揮下達(dá)施工令，首先進(jìn)行設(shè)備啟動試驗(yàn)，啟動成功后記錄初始轉(zhuǎn)動位置，計劃時間10 分鐘。

5.2.7 啟動后開始試轉(zhuǎn)，平轉(zhuǎn)過程勻速轉(zhuǎn)動，試轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動角度為5°左右，轉(zhuǎn)體梁端線速度為0.916 米/分鐘,測量人員配合確認(rèn)試轉(zhuǎn)后梁端平轉(zhuǎn)弧長。試轉(zhuǎn)完成記錄好相關(guān)數(shù)據(jù)，本工序計劃時間20 分鐘。

5.2.8 點(diǎn)動操作試驗(yàn)，進(jìn)行10 秒、5 秒、2 秒、1 秒各檔點(diǎn)動操作采集記錄數(shù)據(jù)。每點(diǎn)動一下，測量轉(zhuǎn)盤移動數(shù)據(jù)、梁端轉(zhuǎn)動弧線距離、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動角度一次，反復(fù)循環(huán)，共采集4 組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)各3 次。計劃點(diǎn)動操作試驗(yàn)時間20 分鐘；在試轉(zhuǎn)中，對轉(zhuǎn)盤環(huán)道及T 構(gòu)連續(xù)梁兩端高程用全站儀觀察和監(jiān)測[4]。

5.3 正式轉(zhuǎn)體施工

5.3.1 正式轉(zhuǎn)體應(yīng)重復(fù)施工開始，現(xiàn)場指揮下達(dá)施工令前準(zhǔn)備工作。

5.3.2 連續(xù)梁正式轉(zhuǎn)體封鎖施工流程:駐站防護(hù)現(xiàn)場防護(hù)到位→封鎖開始→既有線封鎖防護(hù)設(shè)置→封鎖施工令下達(dá)→千斤頂啟動→正式轉(zhuǎn)體→點(diǎn)動操作→測量梁端位置精確定位→檢測各部位情況→固定轉(zhuǎn)盤→開通線路。

5.3.3 封鎖施工開始，現(xiàn)場指揮下達(dá)封鎖施工令，操作人員啟動千斤頂調(diào)試至正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，計劃時間5 分鐘。

5.3.4 啟動后開始正式轉(zhuǎn)體，平轉(zhuǎn)過程勻速轉(zhuǎn)動，平轉(zhuǎn)基本到位，到距設(shè)計位置約2m(約2°)處停止轉(zhuǎn)動，待核對確定兩端橋墩及橋上測量人員準(zhǔn)備到位后，降低平轉(zhuǎn)速度繼續(xù)轉(zhuǎn)動距設(shè)計位置1.0m(約1°)處，采取點(diǎn)動操作。轉(zhuǎn)動過程中，梁端每轉(zhuǎn)過5m(5°)，向現(xiàn)場負(fù)責(zé)人匯報一次，在距終點(diǎn)5m 到2.0m，每轉(zhuǎn)1m(1°)匯報一次，在距終點(diǎn)2.0m 到1.0 米之間，每轉(zhuǎn)過0.1m(0.1°)匯報一次[5]。

5.3.5 點(diǎn)動操作，在終點(diǎn)1.0m 處停轉(zhuǎn)，測量軸線，根據(jù)剩余轉(zhuǎn)動距離差值，精確點(diǎn)動控制定位，每次點(diǎn)動檔位移動行程不能大于剩余轉(zhuǎn)動距離的0.5 倍，以防止超轉(zhuǎn)。此時，系統(tǒng)“暫?！保挠伞笆謩印睘辄c(diǎn)動操作，點(diǎn)動檔選擇不超過剩余梁端轉(zhuǎn)動弧線距離的50%行程檔點(diǎn)，每點(diǎn)動一次測量人員測量一次。直至精確就位。

5.4 轉(zhuǎn)體定位及控制措施

5.4.1 轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動就位后，利用千斤頂，精確地調(diào)整梁體端部標(biāo)高，并將上下轉(zhuǎn)盤用型鋼抄死；撐腳間可打入鋼楔并焊接死，防止轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)擺動[4]。

5.4.2 轉(zhuǎn)體后梁端高程超限應(yīng)對措施：在箱梁轉(zhuǎn)體就位后,如果梁端高程超限時,在超高的梁段安裝臨時水箱配重來調(diào)整超高端的高度達(dá)到設(shè)計高程。

結(jié)束語

鐵路T 構(gòu)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋施工，做好轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動系統(tǒng)球絞與滑道精確定位，T 構(gòu)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋線形及內(nèi)應(yīng)力控制，轉(zhuǎn)體不平衡力測試稱重及配重，轉(zhuǎn)體水平轉(zhuǎn)動牽引等是最重要的關(guān)鍵性施工技術(shù)，決定轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量及轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動成敗。施工中我們對以上關(guān)鍵性施工，對施工過程采取嚴(yán)格地控制措施，順利地完成了鐵路T 構(gòu)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋施工任務(wù)。鐵路T構(gòu)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋施工成功實(shí)踐的應(yīng)用，為今后類似工程提供借鑒與參考。