轉(zhuǎn)體施工橋梁球鉸安裝精確控制施工技術(shù)

韓誠(chéng)善

摘 要：近年來(lái)我國(guó)高速鐵路迅速發(fā)展，長(zhǎng)大橋梁工程越來(lái)越多，跨越既有線(xiàn)的施工也相對(duì)增加，而在跨越既有線(xiàn)施工中安全工作最為重要，各鐵路局在選擇跨越既有線(xiàn)的橋梁形式時(shí)優(yōu)先選擇了對(duì)既有線(xiàn)安全影響較小的轉(zhuǎn)體施工工法，因而轉(zhuǎn)體施工工法對(duì)我國(guó)的鐵路建設(shè)安全工作將起到極大的重要作用。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體梁 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu) 球鉸

1.引言

傳統(tǒng)跨越既有鐵路施工的橋梁一般為T(mén)梁、鋼桁架梁或連續(xù)梁。T梁小角度形式跨越既有線(xiàn)一般采用門(mén)式墩通過(guò)，天窗點(diǎn)內(nèi)施工任務(wù)眾多，既有線(xiàn)安全難以保證；大角度跨越既有線(xiàn)則受跨度影響，一般不能預(yù)留其他線(xiàn)路；鋼桁架梁跨越既有線(xiàn)一般采用頂推法施工，既有線(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)較大；連續(xù)梁跨越既有線(xiàn)一般采取懸灌法施工，需要設(shè)置安全防護(hù)棚架，受施工空間限制，一般棚架很難拆除。

2.工程概況

青榮城際鐵路即墨上行聯(lián)絡(luò)線(xiàn)跨濟(jì)青高速公路特大橋與膠濟(jì)鐵路上、交角分別為23°44′00″及23°53′00″，采用（60+100+60）m預(yù)應(yīng)力混凝連續(xù)梁上跨通過(guò)。采用轉(zhuǎn)體法施工，轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)98m，41#墩轉(zhuǎn)體重量為5870t，轉(zhuǎn)角23°44′，42#墩轉(zhuǎn)體重量為6139t，轉(zhuǎn)角23°53′。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由下轉(zhuǎn)盤(pán)、球鉸、上轉(zhuǎn)盤(pán)、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成。下轉(zhuǎn)盤(pán)尺寸為 14.6m×14.6m×3.0m；上轉(zhuǎn)盤(pán)為八角形，高2.0m，轉(zhuǎn)臺(tái)直徑為7.6m，高度為0.8m，上轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸直徑4.2m，下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸直徑3.0m，厚度均為40mm。上下轉(zhuǎn)盤(pán)均采用C50混凝土。如圖1、2所示。

3.施工難點(diǎn)分析

（1）球鉸是梁體轉(zhuǎn)體過(guò)程中豎向方向唯一受力的構(gòu)件，其混凝土澆筑的密實(shí)程度決定了轉(zhuǎn)體過(guò)程是否能夠順利實(shí)現(xiàn)；

（2）球鉸安裝的三維精度直接決定轉(zhuǎn)體結(jié)束后橋梁的線(xiàn)性，梁體轉(zhuǎn)體完成的三維線(xiàn)性是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求也是判斷轉(zhuǎn)體的成敗的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)；

（3）球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，受水平摩擦力影響，其摩阻的大小直接決定是否能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)體。

4.球鉸的加工及驗(yàn)收

（1）球鉸的加工

球鉸系統(tǒng)由下球鉸定位支撐架、下球鉸、銷(xiāo)軸、四氟乙烯塊、上球鉸五部分組成，委托河南洛陽(yáng)725船舶研究所加工制造。

（2）球鉸的驗(yàn)收

球鉸在運(yùn)輸過(guò)程中，為了保證球鉸各構(gòu)件不變形，按結(jié)構(gòu)圖組裝運(yùn)輸（四氟塊不安裝）。

a 外觀檢查

全面進(jìn)行外觀檢查，檢查內(nèi)容為：各構(gòu)件是否齊全、是否按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸開(kāi)孔；各構(gòu)件是否有明顯變形、各焊縫是否飽滿(mǎn)、是否有松動(dòng)跡象。

b 單件構(gòu)件尺寸檢查

檢查單件構(gòu)件截面尺寸，核實(shí)角鋼材料型號(hào)是否符合設(shè)計(jì)圖紙；游標(biāo)卡尺檢查鋼板厚度及銷(xiāo)軸直徑是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，誤差控制0.5mm。

c 下球鉸曲率檢查

將下球鉸定位支撐架、下球鉸、四氟乙烯塊按設(shè)計(jì)位置安裝，通過(guò)下球鉸定位支撐架定位螺栓調(diào)平下球鉸，即用電子水準(zhǔn)儀測(cè)量使下球鉸水平。用全站儀在球鉸上放圓周點(diǎn)，通過(guò)同一個(gè)圓周上的點(diǎn)的標(biāo)高差反應(yīng)下球鉸的曲率誤差，允許誤差±0.5mm。

d 上球鉸曲率檢查

將上球鉸反置放于平地上后找平（測(cè)量球鉸邊線(xiàn)水平），用全站儀在球鉸上放圓周點(diǎn)，通過(guò)同一個(gè)圓周上的點(diǎn)的標(biāo)高差反應(yīng)下球鉸的曲率誤差，允許誤差±0.5mm。

5.球鉸安裝精度控制施工技術(shù)

（1）總體施工方案

依據(jù)設(shè)計(jì)情況，下承臺(tái)底高程+2.354，下球鉸定位支撐架底高程+4.175，下球鉸最低點(diǎn)高程+4.433，滑道定位支撐架底高程+4.450?？紤]到下球鉸及滑道三維安裝精度要求，下承臺(tái)混凝土分四層澆筑完成，如圖3所示。

第一層混凝土澆筑頂面高程+4.155，距離下球鉸定位支撐架20mm；第二層周邊混凝土澆筑頂面高程+4.430，內(nèi)圈混凝土澆筑200mm，距離滑道定位支撐架20mm；第三層澆筑500mm；第四層下承臺(tái)混凝土澆筑完成。如此分層主要考慮以下幾方面原因：

a 第一層混凝土澆筑高度取決于下球鉸定位支撐架位置，以方便安裝為準(zhǔn)；

b 第二層周邊混凝土澆筑高度取決于滑道定位支撐架位置，以方便安裝為準(zhǔn)；內(nèi)圈混凝土澆筑高度主要考慮下球鉸套筒距離既有混凝土面高度僅270mm，且要保證混凝土澆筑厚度能夠保證下球鉸定位支撐架固定牢固；

c 第三層周邊混凝土澆筑高度考慮要保證滑道定位支撐架固定牢固；只澆筑周邊混凝土澆筑是考慮下球鉸下鋼筋眾多，必須一次性澆筑。

（2）下球鉸精確定位

在第一層混凝土澆筑完成后，首先復(fù)測(cè)下球鉸定位支撐架設(shè)計(jì)位置處混凝土面高程，進(jìn)而將下球鉸定位支撐架按設(shè)計(jì)要求就位。在第二層混凝土的澆筑過(guò)程中，下球鉸定位支撐架可能會(huì)有移動(dòng)，其移動(dòng)的偏差即通過(guò)下球鉸定位支撐架上8個(gè)M20螺栓精確定位，滑道定位支撐架亦同。

（3）混凝土的澆筑

下球鉸直徑300cm，為保證下球鉸下混凝土的澆筑密實(shí)，在下球鉸上設(shè)置16個(gè)排氣孔和8個(gè)振搗孔。除此之外，在澆筑過(guò)程中用橡膠錘不停擊打下球鉸，保證下球鉸下混凝土澆筑密實(shí)。

（4）上球鉸的安裝

等待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，首先進(jìn)行下球鉸的清理工作，工作內(nèi)容包括：鋼絲刷打磨上下球鉸曲面的鐵銹，吸塵器清理銷(xiāo)軸及四氟乙烯塊孔內(nèi)雜物。

a 安裝銷(xiāo)軸，將黃油聚四乙烯粉按計(jì)算量填充銷(xiāo)軸孔內(nèi)，保證銷(xiāo)軸插入孔內(nèi)后黃油溢出孔內(nèi)，在露出銷(xiāo)軸孔外的銷(xiāo)軸上涂滿(mǎn)黃油聚四乙烯粉，保證上球鉸安裝后黃油聚四乙烯粉從上下球鉸之間溢出為準(zhǔn)；

b 安裝四氟乙烯滑塊，根據(jù)聚四氟乙烯塊的編號(hào)將球鉸滑動(dòng)片安裝的相應(yīng)的嵌孔內(nèi)，安裝完成后，檢查各滑動(dòng)片是否處于同一球面上，誤差≯0.9mm。檢查合格后，在球面上滑動(dòng)片見(jiàn)涂抹黃油聚四乙烯粉，使黃油聚四乙烯粉均勻充滿(mǎn)滑動(dòng)片之間，并略高于滑動(dòng)片表面，保證滑動(dòng)片頂面有一層黃油聚四乙烯粉。涂抹完黃油聚四乙烯粉后，嚴(yán)禁雜物掉入球鉸，并盡快安裝上球鉸。

c 安裝上球鉸，將上球鉸清理干凈后安裝至設(shè)計(jì)位置，安裝過(guò)程中禁止碰撞上球鉸。

d 球鉸的試轉(zhuǎn)及鎖定限位，上球鉸安裝就位后，推動(dòng)上球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，保證球鉸間黃油聚四乙烯粉攪拌均勻并使多余的黃油聚四乙烯粉從上下球鉸間溢出，同時(shí)驗(yàn)證了球鉸能否順利轉(zhuǎn)動(dòng)。試轉(zhuǎn)完成后，用鋼筋從四周固定上球鉸，保證其在澆筑上承臺(tái)過(guò)程中不再轉(zhuǎn)動(dòng)。

6.球鉸安裝施工質(zhì)量控制措施

（1）球鉸進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)，各構(gòu)件的加工尺寸嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙驗(yàn)收；

（2）下球鉸定位支撐架安裝時(shí)，需加固牢靠，保證混凝土澆筑過(guò)程中其各方向位移量≯3.0mm；

（3）下球鉸精確定位后，需要加固牢靠，保證混凝土澆筑過(guò)程中下球鉸不移動(dòng)；

（4）下球鉸下鋼筋密集，澆筑過(guò)程中時(shí)刻監(jiān)控混凝土的塌落度，保證混凝土塌落度控制在220±10mm范圍內(nèi)；

（5）第四層混凝土澆筑時(shí)，采用無(wú)收縮混凝土澆筑，防止下球鉸出現(xiàn)收縮性縫隙；

（6）所有球鉸構(gòu)件吊裝過(guò)程中，均采用四點(diǎn)吊裝，防止構(gòu)件在吊裝過(guò)程中變形；

（7）上球鉸安裝過(guò)程中，要保證泥沙及雜物不能掉入球鉸內(nèi)，做到隨時(shí)清理。

7.結(jié)語(yǔ)

2014年3月4日青榮城際鐵路轉(zhuǎn)體橋試轉(zhuǎn)成功，2014年3月6日轉(zhuǎn)體完成。在試轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)體過(guò)程中，監(jiān)控球鉸受力正常；實(shí)際檢測(cè)靜滑動(dòng)摩擦系數(shù)0.08-0.09，動(dòng)滑動(dòng)摩擦系數(shù)0.04-0.06，與設(shè)計(jì)相符；梁體轉(zhuǎn)動(dòng)就位后，主跨軸線(xiàn)誤差4mm，邊跨軸線(xiàn)誤差2mm，高程誤差7mm，達(dá)到合攏的誤差要求。通過(guò)青榮城際鐵路轉(zhuǎn)體橋的順利合攏，其球鉸安裝精確控制施工技術(shù)的施工實(shí)踐，可為后期類(lèi)似工程的施工提供借鑒。