太和特大橋轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)

吳鵬

摘 要：結(jié)合商合杭高速鐵路太和特大橋上跨漯阜鐵路的工程特點(diǎn)，為確保鐵路運(yùn)營安全，減少或消除對既有鐵路的影響，用以確保工程項(xiàng)目能夠安全、高效、高質(zhì)量的完成施工結(jié)合工程項(xiàng)目的特點(diǎn)選用采用轉(zhuǎn)體橋施工方案。即先進(jìn)行承臺(tái)、球鉸及牽引系統(tǒng)施工，并搭設(shè)支架澆筑墩身、連續(xù)梁，然后在封鎖要點(diǎn)后進(jìn)行轉(zhuǎn)體，在鐵路上方合攏。文章以該工程為例對轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)與控制要點(diǎn)探討，旨在對今后類似工程上跨既有鐵路提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路上跨鐵路；轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)；分析

中圖分類號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）06-0065-02

Abstract： In view of the engineering characteristics of the Luo-Fu railway overpass across the Taihe Grand Bridge of Shang-He-Hang High-speed Railway， and in order to ensure the safety of railway operation and reduce or eliminate the influence of the construction on the existing railway， so that the project can achieve a safe， efficient， and high-quality completion of the construction， we take advantage of the characteristics of the project and adopt the idea of bridge rotation construction technology， that is， we start with the construction of bearing platform， spherical hinge， and traction system going first， and set up the support to cast piers and continuous beams， and then rotate after blocking the key points， and close up above the railway. This paper takes this project as an example to discuss the bridge rotation construction technology and control points， in order to provide reference of experience for similar projects across existing railways in the future.

Keywords： railway overpass across high-speed railway； bridge rotation construction technology； analysis

1 工程概況

太和特大橋DK161+186.90～DK161+408.60段跨越漯阜鐵路，跨越結(jié)構(gòu)采用（60+100+60）m轉(zhuǎn)體連續(xù)梁，主墩編號(hào)為215#墩、216#墩。位于界牌和小梁莊區(qū)間，歸屬武漢鐵路局漯阜公司管轄。

梁體現(xiàn)澆原設(shè)計(jì)采用懸臂法施工，因工期原因變更為支架現(xiàn)澆法施工，梁體共分2個(gè)T構(gòu)進(jìn)行，每個(gè)T構(gòu)分2次澆筑，第一次澆筑長度為29.50m（A0#塊），第二次澆筑A1#及B1#塊長34.25m，其中A1#塊與B1#塊對稱同時(shí)澆筑?，F(xiàn)澆完成后采用水平轉(zhuǎn)體法施工，轉(zhuǎn)體重量6688.1t，轉(zhuǎn)體角度34°。

2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)分析

本工程特點(diǎn)及難點(diǎn)為上跨既有漯阜鐵路，為避免對鐵路正常運(yùn)行造成影響施工方案需要與武漢鐵路局方面進(jìn)行溝通協(xié)商審核批準(zhǔn)，施工時(shí)需武漢鐵路局相關(guān)部門進(jìn)行配合，并改移影響施工的相關(guān)鐵路設(shè)施。在選用轉(zhuǎn)橋施工方案時(shí)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤（承臺(tái)）、球鉸、滑道、助推反力座、拽拉反力座、上轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)體底座）、撐腳、墩柱、主梁、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)體重量6688.1t，通過設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)，順時(shí)針同步轉(zhuǎn)動(dòng)上轉(zhuǎn)盤34°至合攏段位置，和橋軸線重合。而轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸是轉(zhuǎn)動(dòng)體系的關(guān)鍵工作，制作及安裝精度要求高，委托有資質(zhì)的生產(chǎn)廠家加工。

3 轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)

轉(zhuǎn)體橋總體施工步驟為：樁基→承臺(tái)基坑支護(hù)→承臺(tái)（轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤）施工，并安裝球鉸下盤及滑道→球鉸四氟乙烯片安裝，同時(shí)進(jìn)行反力座施工→球鉸上盤安裝，保險(xiǎn)撐腳安裝→轉(zhuǎn)臺(tái)及轉(zhuǎn)體底座（轉(zhuǎn)體上轉(zhuǎn)盤）施工→墩身施工→轉(zhuǎn)體連梁施工→轉(zhuǎn)體實(shí)施→合攏→封盤。轉(zhuǎn)橋施工方案中的關(guān)鍵部分在于轉(zhuǎn)體體系及轉(zhuǎn)體施工。

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況：在轉(zhuǎn)橋轉(zhuǎn)體的選擇上選用轉(zhuǎn)盤球鉸直徑φ4100mm，下轉(zhuǎn)盤球鉸直徑φ3800mm，厚度均為40mm。對于轉(zhuǎn)體上轉(zhuǎn)盤撐腳部分設(shè)計(jì)采用每個(gè)上轉(zhuǎn)盤左右對稱各6組撐腳，每組撐腳采用為雙圓柱形外形結(jié)構(gòu)，在撐腳下設(shè)30mm厚鋼板用以確保撐腳的穩(wěn)固性?；谵D(zhuǎn)體時(shí)保險(xiǎn)腿受力分析，轉(zhuǎn)臺(tái)兩保險(xiǎn)腿應(yīng)分布在同一中心線上，且6個(gè)保險(xiǎn)腿應(yīng)以轉(zhuǎn)體中軸線為分割形成左右各3組的分布。在撐腳的下方（即下盤頂面）設(shè)有1.1m寬的滑道，滑道中心線半徑4.5m，轉(zhuǎn)體時(shí)保險(xiǎn)腿可在滑道內(nèi)滑動(dòng)，以保持轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)。球鉸系統(tǒng)組成如圖1所示。

在球鉸系統(tǒng)中，上轉(zhuǎn)盤將在轉(zhuǎn)體系統(tǒng)中承擔(dān)重要的作用，其在運(yùn)行的過程中受到多向、立體力的作用，為確保上轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度其上縱、橫及豎向都密布著預(yù)應(yīng)力鋼筋用以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。轉(zhuǎn)臺(tái)與球鉸、撐腳及上轉(zhuǎn)盤部分相連且在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中牽引力將直接作用在其上。在轉(zhuǎn)體的牽引驅(qū)動(dòng)上將采用2臺(tái)ZLDK主控臺(tái)、4臺(tái)ZLDB液壓泵站、4臺(tái)ZLD200智能連續(xù)轉(zhuǎn)體千斤頂所組成的系統(tǒng)來提供旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。該系統(tǒng)分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式分別應(yīng)對正常轉(zhuǎn)體和距離運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)體部分將采用24根直徑為Φ15.2mm的鋼絞線所組成，單根鋼絞線的拉伸強(qiáng)度能夠達(dá)到1860MPa。牽引索的一端埋入上轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土內(nèi)，作為固定端，外露端逐根順次沿著既定索道排列纏繞后，穿過ZLD200型連續(xù)轉(zhuǎn)體千斤頂作為張拉牽引端。在對于轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)體下盤（轉(zhuǎn)體大承臺(tái)）進(jìn)行施工時(shí)，將采用C50混凝土來作為施工的重要材料，由于轉(zhuǎn)體下盤在轉(zhuǎn)體過程中將承受主要的轉(zhuǎn)體橋（約6688.1噸）的重量，并在轉(zhuǎn)體完成后與轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)盤構(gòu)成轉(zhuǎn)體橋的支撐結(jié)構(gòu)。在對轉(zhuǎn)體大承臺(tái)的混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)將按照以下施工工序進(jìn)行：（1）首先完成轉(zhuǎn)體大承臺(tái)主體鋼筋結(jié)構(gòu)的綁扎，而后進(jìn)行混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)。在施工完成后的轉(zhuǎn)體大承臺(tái)第一層混凝土結(jié)構(gòu)頂面上預(yù)埋滑道和下球鉸骨架安裝角鋼。（2）在下滑道骨架和下球鉸骨架的安裝時(shí)注意控制兩者之間的相對高差≤5mm，骨架中心和球鉸中心的同心度需要控制在1mm以內(nèi)。（3）而后進(jìn)行預(yù)留槽兩側(cè)鋼筋的綁扎施工并進(jìn)行模板的安裝，模板安裝完成后進(jìn)行轉(zhuǎn)體大承臺(tái)的二次澆注，澆注過程中注意控制好預(yù)留槽混凝土高度。（4）為保障轉(zhuǎn)體橋的轉(zhuǎn)體效果，對于滑道鋼板的安裝平整度

≤0.5mm且相相對高差≤5mm，對于水平的調(diào)整依靠調(diào)整螺母來調(diào)整。第三次澆筑預(yù)留槽混凝土（下滑道鋼板下部和下球鉸預(yù)留槽），澆筑千斤頂反力座和轉(zhuǎn)體牽引反力座混凝土。

在球鉸安裝時(shí)將與轉(zhuǎn)體大承臺(tái)的三次澆注施工相配合進(jìn)行安裝施工：首先在轉(zhuǎn)體大承臺(tái)第一次澆注施工時(shí)完成預(yù)埋件鋪設(shè)，并在固定的預(yù)埋件上完成下球鉸定位支架的安裝。完成了支架的安裝后將在其上安裝轉(zhuǎn)體微調(diào)裝置，吊裝球鉸下盤放在定位支架上并進(jìn)行對中和調(diào)平，通過調(diào)節(jié)微調(diào)裝置精確定位球鉸下盤，球鉸下盤精定位后進(jìn)行鎖定。球鉸中心度的誤差應(yīng)當(dāng)控制在1mm以內(nèi)，對于球鉸水平的調(diào)整控制其誤差在1mm以內(nèi)。待到下球鉸底部混凝土澆筑完成后將球鉸定位銷插入球鉸下盤預(yù)埋軸套中組成球鉸定位軸。對于后續(xù)的四氟乙烯滑動(dòng)塊的安裝應(yīng)控制其誤差<0.2mm。為減小滑動(dòng)塊的摩擦需要在滑動(dòng)塊上涂抹潤黃油四氟乙烯粉。完成了球鉸下盤的安裝后需要做好球鉸上盤的吊裝，吊裝時(shí)應(yīng)確保定位銷套能夠與下盤上的定位銷上。吊裝過程中應(yīng)當(dāng)避免碰撞。完成吊裝后需要做好球鉸的密封避免雜物混入其中。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)中所采用的3組撐腳采用的是由兩根直徑600mm、高1660mm的鋼管焊在厚30mm扇形鋼板上并在其中填充微膨脹混凝土用以形成的支撐結(jié)構(gòu)。上轉(zhuǎn)盤將會(huì)承受多向、立體的力的作用，除采用預(yù)應(yīng)力鋼筋加固外還需要使用P型錨具對其進(jìn)行錨固。受力狀態(tài)，上盤布有縱、橫向預(yù)應(yīng)力筋，采用單端張拉，錨固端采用。上轉(zhuǎn)盤施工分兩步：

（1）下部為0.8m厚、直徑為10.4m的圓柱臺(tái)，其中預(yù)埋兩對對稱于轉(zhuǎn)盤中心的牽引索；

（2）上部為14×10.8×2.6m的矩形臺(tái)，結(jié)構(gòu)中心與球鉸中心重合，施工時(shí)預(yù)埋橫縱向預(yù)應(yīng)力筋，達(dá)到強(qiáng)度以后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的索引力、安全系數(shù)及轉(zhuǎn)體時(shí)間的初步計(jì)算：

轉(zhuǎn)動(dòng)過程中所需牽引力

T=2/3×（R·W·μ動(dòng)）/D=488.7KN<2000KN。

4 轉(zhuǎn)體施工實(shí)施

4.1 轉(zhuǎn)體前施工準(zhǔn)備

施工前與鐵路局簽訂安全協(xié)議，施工時(shí)成立轉(zhuǎn)體指揮小組，布置好測量觀測點(diǎn)、清理滑道，解除撐腳約束，安裝好助推千斤頂及反推梁，解除上轉(zhuǎn)盤約束，做好T構(gòu)不平衡力測試及配重，并安裝好牽引索，做設(shè)備測試，確保儀器調(diào)試正常，在封鎖要點(diǎn)后進(jìn)行施工。

4.2 試轉(zhuǎn)

在上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后，再次對轉(zhuǎn)體系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查用以確保轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的安全性。在轉(zhuǎn)體測試時(shí)做好每分鐘轉(zhuǎn)速的控制，在轉(zhuǎn)體測試過程中采用點(diǎn)動(dòng)方式操作，轉(zhuǎn)體測試時(shí)做好各項(xiàng)數(shù)據(jù)的收集和計(jì)算確保轉(zhuǎn)體的速度和準(zhǔn)確性在可控的范圍內(nèi)。

4.3 正式轉(zhuǎn)體

在轉(zhuǎn)體正式運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)按照100KN一級分級逐步加力，直至撐腳走板水平位移觀測確定啟動(dòng)。在轉(zhuǎn)體過程中控制轉(zhuǎn)體橋的轉(zhuǎn)速。將其控制在一個(gè)均勻的速度，待到轉(zhuǎn)體進(jìn)行到距離基本到位位置約1m處減速待到停止后采取點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)體的模式，在這一過程中轉(zhuǎn)體控制人員需要與測量人員進(jìn)行精確的配合，測量軸線，根據(jù)差值，精確點(diǎn)動(dòng)控制定位，防止超轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)體就位后，精確調(diào)整轉(zhuǎn)體傾斜位置，并用型鋼將上下轉(zhuǎn)盤抄死。臨時(shí)墩墩頂與梁底先行抄死。防止梁體在外力作用下擺動(dòng)。利用臨時(shí)墩墩頂上設(shè)置的千斤頂，精確地調(diào)整梁體端部標(biāo)高，并采取措施抄墊。

5 結(jié)束語

橋梁轉(zhuǎn)體施工橋梁施工中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)通過本次關(guān)鍵技術(shù)的施工控制，使整個(gè)轉(zhuǎn)體施工更加快速、簡便、安全、易控，減少對既有鐵路影響，并實(shí)現(xiàn)了該橋如期安全的轉(zhuǎn)體到位，是一項(xiàng)值得推廣的轉(zhuǎn)體工藝。

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