復雜環(huán)境跨線連續(xù)梁轉體施工關鍵技術

賀文波(廣州鐵路(集團)公司工程質量安全監(jiān)督站，廣東 廣州 510000)

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復雜環(huán)境跨線連續(xù)梁轉體施工關鍵技術

賀文波
(廣州鐵路(集團)公司工程質量安全監(jiān)督站，廣東 廣州 510000)

為了探討新建橋梁跨越既有線、河流等復雜環(huán)境下的轉體施工問題，以廣清城際鐵路中的銀盞河大橋連續(xù)梁施工為例，對主墩承臺基坑止水及防護、轉體稱重配重試驗及轉體操作工藝等方面進行了論述?？紤]到該項目周邊環(huán)境復雜，最終采用帷幕注漿解決了滲水土止水問題，采用鋼筋混凝土圍堰防護等措施保障了橋梁下部結構、轉體結構、連續(xù)梁及轉體的順利施工，同時保障既有線的安全運營。

復雜環(huán)境；連續(xù)梁；轉體；關鍵技術

0 引 言

隨著橋梁施工技術的飛速發(fā)展，新建橋梁主跨在跨越既有線、河流的復雜環(huán)境下的施工，多采用轉體或者頂推等新施工方法[1-5]。廣(州)清(遠)城際鐵路GQZH-2標中的銀盞河特大橋的連續(xù)梁橋全長129.5 m，跨越既有京廣鐵路，主墩一側緊鄰銀盞河，另一側則緊鄰既有京廣鐵路，作業(yè)面非常狹窄；該橋主墩處水文地質條件復雜，地下水位高，地表依次下伏素填土、礫砂和粗砂等滲水土，滲流量大，對施工干擾大；雨季銀盞河水位幅度變化很大，洪水位比設計基坑頂面高5 m。這些都對現(xiàn)場施工技術和防護提出了更高要求。

1 總體施工方案

該橋連續(xù)梁部分跨越既有京廣線，采用常規(guī)的懸臂灌注施工保證不了既有京廣線的運營安全，且安全防護要求高，不確定安全因素居多。為此，在承臺和墩身連接部位設置轉體結構，施工先掛籃懸臂澆筑，再利用設置的墩底轉體結構，在既有京廣線封鎖要點的時間內(nèi)旋轉整個梁體至設計位置就位，臨時固結；同步施工邊跨現(xiàn)澆段，待轉體就位后，澆筑邊跨合龍段，完成該橋主跨結構的施工。該橋主跨段位于曲線上，在轉體前應合理配重以保證橋梁主跨轉體施工安全，并保障既有線運營安全。

2 關鍵施工技術

2.1 基坑止水及支護結構工程措施

根據(jù)主墩的實際情況，采取止水帷幕與鋼筋混凝土圍堰的方式進行基坑止水及防護施工，以提供基礎、轉體體系及轉體的施工場地。

2.1.1 河道止水措施

在靠近銀盞河一側基坑圍堰外設置3行16列止水帷幕，呈梅花狀布置；止水帷幕設置后，滲流量大幅減小，效果顯著。

2.1.2 基坑防護措施

由于基坑深度較大，又要應對銀盞河漲水后的威脅，故在基坑外設置鋼筋混凝土圍堰，壁厚0.5 m，并按計算進行配筋。計算鋼筋混凝土圍堰時，應考慮最大水位與圍堰頂面平齊的最不利情況時周邊土壓力的作用，可利用MIDAS軟件進行計算，以滿足承臺、墩身及主跨施工需要。

2.2 既有線施工防護措施

應嚴格按照與各設備管理單位簽定的安全協(xié)議組織施工，封鎖計劃由安全總監(jiān)和現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)理共同把關、上報，按照批準的封鎖施工計劃進行組織施工。安全監(jiān)督體系成員隨時跟蹤檢查、督促。根據(jù)工程進展情況及時申請鐵路封鎖要點計劃，要點施工期間營業(yè)線上方的接觸網(wǎng)應進行斷電。轉體施工過程中，除梁體外所有作業(yè)設備及人員均在鐵路限界外。成立安全防護領導小組，對現(xiàn)場作業(yè)人員進行既有線施工安全學習和安全教育，并做好相應記錄，對學習者進行考核，合格后方可進行施工。設置轉體現(xiàn)場防護員和轉體兩側遠端防護員，轉體施工區(qū)域設置警戒線、警示牌及警示標志，禁止非施工人員進入轉體施工區(qū)域[6-8]。

2.3 轉動體系結構施工技術

2.3.1 轉動體系構造

轉動體系主要由轉動支承系統(tǒng)、頂推牽引系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)組成。轉動支承系統(tǒng)由上、下轉盤和轉動球鉸構成，上轉盤支承轉體結構，下轉盤與樁基承臺相連；利用安裝在反力架上的千斤頂張拉預埋在上轉盤內(nèi)的鋼絞線，使上下轉盤產(chǎn)生相對轉動，達到轉體目的[9-11]。頂推牽引系統(tǒng)由牽引設備、牽引反力支座和助推反力支座構成。平衡系統(tǒng)由結構本身以及8對鋼管混凝土啞鈴型撐腳構成。轉動體系平面示意見圖1，立面示意見圖2。

2.3.2 球鉸的安裝

球鉸是轉動體系的關鍵設備，其施工質量對轉體的影響巨大。安裝精度要求為：球面曲率半徑之差為±0.5 mm，邊緣各點的高程差不大于1 mm，橢圓度不大于1.5 mm。球鉸轉動中心允許安裝誤差為：順橋向±1 mm，橫橋向±1.5 mm。球鉸安裝頂面任意兩點誤差不大于1 mm。

下球鉸安裝前必須檢查球鉸表面橢圓度及結構是否滿足設計要求，安裝時以下轉盤球鉸的錨固鋼筋及調整螺栓為主。球鉸及其骨架均采用吊車吊裝粗調就位，人工使用千斤頂、撬棍精調安裝，將下承臺架立角鋼與骨架預留鋼筋焊接牢固，最后綁扎鋼筋，立模澆注下球鉸骨架混凝土。

上球鉸安裝前清理上、下球鉸面；在中心銷軸套管中放入黃油四氟粉，將中心銷軸放到套管中，調整好垂直度與周邊間隙；在下球鉸凹球面上由內(nèi)到外安裝聚四氟乙烯滑板，用黃油四氟粉填充聚四氟乙烯滑板之間的間隙，使黃油面與四氟滑板面相平；將上球鉸吊裝到位，套進中心銷軸內(nèi)，用倒鏈微調上球鉸位置，使之與下球鉸外圈間隙水平一致；球鉸安裝完畢后對周邊進行防護，上、下球鉸之間用膠帶纏繞包裹嚴密，確保雜質不進入摩擦面內(nèi)。

2.3.3 轉體頂推用鋼絞線的布置

轉體張拉鋼絞線提前預埋在墩身設計的預埋位置，對其表面(至少包括轉體長度范圍內(nèi))進行除油、除銹等清理工作，并將鋼絞線按順序排列整齊，依次穿入張拉千斤頂?shù)腻^具孔內(nèi)，使各根鋼絞線受力均勻，轉動過程平穩(wěn)；在轉體張拉千斤頂尾端留出足夠的操作空間，用于鋼絞線的順直切割等操作。鋼絞線布置見圖3。

圖3 轉體頂推用鋼絞線布置

2.4 轉體作業(yè)的稱重配重試驗

2.4.1 稱重配重試驗目的

銀盞河大橋轉體段梁長(53+53)m，轉體質量約7 000 t，轉體角度為69°，實現(xiàn)轉體封鎖時間為75 min。轉體前的稱重配重工作是為了得到轉體橋梁的相關參數(shù)，如轉動體部分的不平衡力矩、摩阻力矩、偏心距及摩擦系數(shù)等，并據(jù)此進行配重，保證轉體結構易于轉動、安全穩(wěn)定。

2.4.2 試驗方法

稱重前，對施加頂力的千斤頂和油壓表進行配套標定；編制加載的分級情況。前期荷載較小時，級差可適當增大，以縮短試驗時間；后期荷載較大時應精細分級，以得到較準確的試驗數(shù)據(jù)。試驗過程中要緩慢施加頂力，尤其到理論摩阻力矩附近時更需注意；每次施加荷載完成后，待結構靜止不動再進行讀數(shù)。

2.4.3 稱重配重試驗結果

根據(jù)試驗情況，考慮到配重力臂的限制，以及轉體的安全平穩(wěn)，在橫橋向臨近鐵路側距橋梁中線3 m處配重10 t，縱橋向20 m處配重30 t。配重后的偏心距分別為5 cm和3 cm，滿足要求。

2.5 轉體施工準備及實施

2.5.1 轉體施工準備

轉體施工之前需進行拆除砂箱、清理滑道、稱重配重、穿鋼絞線、試轉體等工作[12-13]。試轉體之前，需對轉體牽引力進行計算，以確定轉體設備尤其是千斤頂?shù)膰嵨?，保證轉體牽引滿足要求。

2.5.2 轉體牽引力的計算

根據(jù)設計說明，啟動靜摩擦系數(shù)fJ=0.1，動摩擦系數(shù)fD=0.06，則啟動牽引力

正常轉動時所需牽引力

式中：G為轉體總重力；R為鉸柱半徑；D為轉臺直徑。

張拉用的連續(xù)千斤頂可提供3 000 kN的牽引力，故啟動時的千斤頂動力儲備系數(shù)為3.8，轉動時的千斤頂動力儲備系數(shù)為6.3；實際轉體過程中，啟動轉動牽引力約為350 kN，正常轉動時的牽引力約為300 kN，說明實際摩阻系數(shù)遠小于設計值，動力儲備系數(shù)滿足相關要求，可保證正常的轉體操作。

2.5.3 轉體作業(yè)過程

轉體作業(yè)分為試轉體、正式轉體及轉體基本就位后的精調。通過試轉體可檢驗轉體結構質量，獲取轉體相關參數(shù)，為正式轉體奠定基礎；但因試轉體角度受限，即使試轉體非常順利，正式轉體過程仍需全程監(jiān)控。同步張拉2個連續(xù)作用千斤頂，通過纏繞轉體體系的鋼絞線實現(xiàn)墩身及連續(xù)梁體的整體轉動作業(yè)。轉體基本就位后，需根據(jù)測量情況對轉體結構進行精確對位，調整其水平和豎直角度，并最終進行鎖定，完成整個轉體過程。

2.5.4 轉體作業(yè)監(jiān)控方法和措施

(1)轉體速度的控制。轉體作業(yè)既要保證在規(guī)定時間內(nèi)完成，又要避免速度過快。由于轉體梁的質量較大，轉體中出現(xiàn)的非勻速轉動或急啟急停所產(chǎn)生的慣性力可能導致梁體變形，甚至產(chǎn)生裂縫，因此保持緩慢勻速轉動是轉體施工的關鍵。

(2)轉體的施工監(jiān)控。設專人實時監(jiān)測轉體過程中撐腳與滑道間距離的變化，保證滑道與撐腳間始終墊有四氟滑板，避免撐腳與滑道直接摩擦。為了防止超轉，在邊跨現(xiàn)澆段支架處設置轉體限位裝置，并在邊跨現(xiàn)澆段梁上設觀測人員；在轉體梁接近最終成橋位置時，通?？筛鶕?jù)情況預留1°～2°，然后轉體設備改為點動，每次點動完成后由測量人員根據(jù)實測結果發(fā)出指令，控制梁體精確對位。

2.6 主要施工機械設備

轉體施工主要設備配置見表1。

表1 轉體施工主要設備

3 結 語

本橋處在復雜地質和環(huán)境中，采用帷幕注漿措施解決了滲水土止水問題；采用鋼筋混凝土圍堰防護，為橋梁下部結構施工、轉體結構施工、連續(xù)梁施工及轉體作業(yè)提供條件；通過配重試驗等一系列準備工作，為連續(xù)梁及墩身結構的轉體施工提供了條件。2016年6月22日，銀盞河大橋連續(xù)梁在既有京廣鐵路封鎖要點的75 min內(nèi)，安全順利完成了轉體施工，合龍誤差為2 mm。

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[責任編輯:杜衛(wèi)華]

Key Technology for Construction Using Swing Method of Continuous Beam Across Existent Line in Complicated Circumstances

HE Wen-bo
(Engineering Quality and Safety Supervision Station of Guangzhou Railway (Group) Corporation, Guangzhou 510000, Guangdong, China )

In order to explore the construction of new bridge across the existing lines, rivers and other complex environment using the swing method, waterproof and protection of the foundation pit of main pier, the weighing test and operation process for the swing were related by taking the construction of the continuous beam of the Yinzhan River Bridge on Guangzhou-Qingyuan Intercity Railway as an example. Taking into account the complexity of the surrounding environment of the project, the curtain grouting was applied to solve the problem of water seepage. The protection of reinforced concrete cofferdam and other measures were also applied to protect the lower structure of the bridge, the swing structure, the continuous beam and make sure of the smooth construction while keeping the operation of existing lines in safety.

complex environment; continuous beam; swing; key technology

1000-033X(2017)06-0077-04

2016-11-25

賀文波(1977-)，男，湖南湘鄉(xiāng)人，高級工程師，研究方向為交通土建。

U445.46

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