市政高架轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)關(guān)鍵施工技術(shù)

王 潔

（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300459）

某市政橋工程設(shè)計(jì)路面寬30.5m，設(shè)計(jì)行車速度60km/h。全線設(shè)大橋1座，中心樁號K1+129.00，起點(diǎn)K0+481.88，終點(diǎn)K1+631.88，路線總長為1150m，橋梁全長828.1m，兩側(cè)引道總長321.9m。其中施工重點(diǎn)為（68+116+118）m雙轉(zhuǎn)體現(xiàn)澆梁，轉(zhuǎn)體重量為14000t，是由55m連續(xù)鋼構(gòu)主墩樁基74根，18m連續(xù)鋼構(gòu)防護(hù)樁基132根，主墩承臺2個，轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝2套，主墩墩身2肢，（68+116+68）m連續(xù)轉(zhuǎn)體現(xiàn)澆梁，40m連續(xù)鋼構(gòu)邊墩樁基32根，承臺4個，墩身4個，蓋梁4片組成。本橋梁的轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工為本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，現(xiàn)就轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工做簡要介紹。

1 主要施工步驟

彈線→搭設(shè)腳手架→綁筋、支?！鷿仓炷林猎O(shè)計(jì)預(yù)留槽口→養(yǎng)護(hù)、鑿毛→安裝下球鉸、滑道定位支架及下球鉸、滑道→第二次澆筑混凝土→安裝上球鉸、撐腳→立模、澆筑上轉(zhuǎn)盤混凝土→養(yǎng)護(hù)、鑿毛→澆筑反力座［1］。

2 轉(zhuǎn)盤大體積混凝土澆注

混凝土采用商品混凝土，輸送車運(yùn)輸，用料斗輸送入模。主墩承臺由于體積較大，按大體積混凝土施工工藝進(jìn)行施工：選用低水化熱水泥，摻加適量緩凝劑、粉煤灰，降低水泥用量，減少水泥水化熱，降低混凝土內(nèi)部熱量。在溫度較低時進(jìn)行澆筑，降低混凝土的入模溫度。首次澆筑時分層進(jìn)行，每層厚度不大于0.3m，澆筑時注意預(yù)埋二次澆筑連接鋼筋，同時預(yù)留下球鉸定位支架槽、滑道定位支架槽及定位支架預(yù)埋件［2］。

3 下球鉸、滑道安裝

首次澆筑完成后對混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，然后在已預(yù)埋好的預(yù)埋件上安裝下球鉸定位支架和滑道定位支架、綁扎鋼筋，精確安裝下球鉸后立模澆注第二次混凝土。

（1）上、下球鉸直徑為3.9m，厚度均為4.0cm，分上下2片，是轉(zhuǎn)體施工的核心轉(zhuǎn)動體系，其制作及安裝精度要求高，必須精心制作，精心安裝。球鉸制造精度控制如下：球面光潔度不小于3；球面各處的曲率應(yīng)相等，其曲率半徑之差±0.5mm；邊緣各點(diǎn)的高程差≯1mm；水平截面橢圓度≯1.5mm；各鑲嵌四氟板塊頂面應(yīng)位于同一球面上，其誤差≯0.2mm；球鉸上、下形心軸、球鉸轉(zhuǎn)動中心軸務(wù)必重合；與上下球鉸相焊鋼管中心軸務(wù)必與轉(zhuǎn)動軸重合，其誤差≯1mm；鋼管務(wù)必鉛垂，其傾斜度≯3%。

圖1 下盤結(jié)構(gòu)圖

鋼球鉸在專業(yè)工廠制造，先加工胎形，后進(jìn)行點(diǎn)壓成型，再用數(shù)控車床精加工銑出球面，在下球鉸面上按設(shè)計(jì)位置銑鉆Ф60mm×18mm鑲嵌四氟滑動片孔以及Ф100mm振搗孔，再用熱處理校正變形。為了避免其在運(yùn)輸、吊裝過程中變形，在球鉸反面加勁肋上設(shè)置桁架并在運(yùn)輸汽車上設(shè)專用固定支架［3］。

（2）拼裝下轉(zhuǎn)盤球鉸。下轉(zhuǎn)盤球鉸運(yùn)到現(xiàn)場后進(jìn)行檢查，主要對下轉(zhuǎn)盤球鉸表面橢圓度及結(jié)構(gòu)檢查是否滿足設(shè)計(jì)加工要求。下轉(zhuǎn)盤球鉸的現(xiàn)場組裝主要是下轉(zhuǎn)盤球鉸的錨固鋼筋及調(diào)整螺栓的安裝；此部分為螺栓連接，其它構(gòu)件均在廠內(nèi)進(jìn)行焊接組裝完成。下盤結(jié)構(gòu)見圖1。

①初步定位：確定下轉(zhuǎn)盤球鉸中心十字線，放出錨固螺栓位置。

②綁扎槽口內(nèi)鋼筋：按照設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求進(jìn)行鋼筋的綁扎。當(dāng)普通鋼筋與下轉(zhuǎn)盤球鉸錨固螺栓發(fā)生沖突時，應(yīng)適當(dāng)移動普通鋼筋。

③精確定位及調(diào)整：利用已預(yù)埋好的定位支架及調(diào)整螺栓將下轉(zhuǎn)盤球鉸懸吊，調(diào)整中心位置，確保平面位置準(zhǔn)確及球鉸中心軸的預(yù)埋套筒定位精確，然后依靠固定調(diào)整螺桿上下轉(zhuǎn)動調(diào)整標(biāo)高。

④固定：精確定位及調(diào)整完成后，對下轉(zhuǎn)盤球鉸的中心、標(biāo)高、平整度進(jìn)行復(fù)查；中心位置利用全站儀檢查，標(biāo)高采用高精度精密水平儀進(jìn)行多點(diǎn)復(fù)測，經(jīng)檢查合格后對其進(jìn)行固定；豎向利用調(diào)整螺栓擰緊固定，橫向采用在承臺上預(yù)埋型鋼，利用型鋼固定。

圖2 滑道結(jié)構(gòu)圖

⑤滑道（見圖2）：環(huán)形滑道為鍍鉻鋼板，背面焊接加工后，頂面由工廠刨平，粗糙度6.3級，鍍鉻后再拋光，預(yù)埋環(huán)道角鋼頂面相對高差小于2mm。澆筑滑道前環(huán)道鋼板由螺母調(diào)整校平，頂部局部平整度小于0.5mm，安裝完環(huán)道鋼板后再澆筑預(yù)留槽。

（3）澆注混凝土?；炷恋臐沧㈥P(guān)鍵在于混凝土的密實(shí)度、澆注過程中下轉(zhuǎn)盤球鉸應(yīng)不受擾動、混凝土的收縮不至于對轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生影響。為此特采取以下措施：利用下轉(zhuǎn)盤球鉸上設(shè)置混凝土澆注及排氣孔分塊單獨(dú)澆注各獨(dú)立肋板區(qū)，混凝土的澆注順序由中心向四周進(jìn)行；下球鉸面混凝土灌注前，應(yīng)埋設(shè)測試混凝土應(yīng)力的元件。

4 上球鉸、撐腳安裝、制作上盤

上轉(zhuǎn)盤是轉(zhuǎn)體的重要結(jié)構(gòu)，由上盤、轉(zhuǎn)臺和撐腳組成。上盤（見圖3）邊長14m，高3m；轉(zhuǎn)臺直徑10.8m，高度0.8m。轉(zhuǎn)臺是球鉸、撐腳與上盤相連接的部分，又是轉(zhuǎn)體牽引力直接施加的部位。轉(zhuǎn)臺內(nèi)預(yù)埋轉(zhuǎn)體牽引索，預(yù)埋端采用P型錨具，同一對索的錨固端在同一直徑線上并對稱于圓心，確保每根索的預(yù)埋高度和牽引方向一致。每根索埋入轉(zhuǎn)盤長度大于250cm，每對索的出口點(diǎn)對稱于轉(zhuǎn)盤中心。牽引索外露部分圓順的纏繞在轉(zhuǎn)盤周圍，互不干擾地?cái)R置于預(yù)埋鋼筋上，并作好保護(hù)，防止施工過程中鋼絞線損傷或嚴(yán)重生銹。

圖3 上盤結(jié)構(gòu)圖

（1）安裝上球鉸。

聚四氟乙烯滑動片安裝：下球鉸混凝土澆注完成后，將轉(zhuǎn)動中心軸Φ270mm的鋼棒放入下轉(zhuǎn)盤預(yù)埋套管中。然后進(jìn)行下球鉸聚四氟乙烯滑動片和上球鉸的安裝。聚四氟乙烯滑動片安裝前，先將下球鉸頂面清理干凈，球鉸表面及安裝聚四氟乙烯滑動片的孔內(nèi)不得有任何雜物，并將球面吹干［3］。根據(jù)聚四氟乙烯滑動片及混凝土振搗孔法蘭蓋的編號將其安放在相應(yīng)的鑲嵌孔內(nèi)，聚四氟乙烯滑動片中心需鉆小孔以便安裝時排除空氣。球鉸共布置934塊Φ6cm的聚四氟乙烯滑動片，總面積為20668cm2，聚四氟乙烯滑動片設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度不小于100MPa。

上球鉸安裝：聚四氟乙烯滑動片（見圖4）安裝完成后，保證其頂面位于同一球面上，誤差≯0.2mm。檢查合格后，在球面上滑動片間涂抹黃油聚四氟乙烯粉，使黃油聚四氟乙烯粉均勻充滿聚四氟乙烯滑動片之間的空間，并略高于滑動片頂面，保證滑動片頂面有一層黃油聚四氟乙烯粉。涂抹完黃油聚四氟乙烯粉后，嚴(yán)禁將雜物掉入球鉸內(nèi)，并盡快安裝上球鉸。將上球鉸的兩段銷軸套管接好，用螺栓固定牢固。將上球鉸吊起，在凸球面上涂抹一層黃油聚四氟乙烯粉，然后將上球鉸對準(zhǔn)中心銷軸輕落至下球鉸上，用倒鏈微調(diào)上球鉸位置，使之水平并與下球鉸外圈間隙一致，去除被擠出的多余黃油聚四氟乙烯粉，上球鉸精確定位并臨時鎖定限位。上下球鉸吻合面外周用膠帶纏繞密封，嚴(yán)禁泥砂或雜物進(jìn)入上、下球鉸接觸面內(nèi)［4］。

球鉸安裝要點(diǎn)：保持球鉸面不變形，保證球鉸面光潔度及橢圓度；防止混凝土漿或其他雜物進(jìn)入上、下球鉸接觸面內(nèi)；球鉸安裝頂口務(wù)必水平，其頂面任意兩點(diǎn)誤差不大于1mm；球鉸轉(zhuǎn)動中心務(wù)必位于設(shè)計(jì)位置，其誤差：順橋向±1mm；橫橋向±1.5mm。

（2）安裝撐腳（見圖5）。

上盤撐腳為轉(zhuǎn)體時支撐轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)的保險(xiǎn)腿。從轉(zhuǎn)體時保險(xiǎn)腿的受力情況考慮，轉(zhuǎn)臺對稱的2個保險(xiǎn)腿中心與球鉸中心重合，使6個撐腳均勻、對稱的分布于半徑4.9m的撐腳中心線上側(cè)。在撐腳下方（即下盤頂面，見圖1）設(shè)有1.1m寬的鋼板滑道（見圖2），滑道中心線半徑與撐腳中心線半徑相同，為4.9m，滑道上鋪設(shè)3mm厚不銹鋼板，撐腳走板與不銹鋼板間歇6mm。轉(zhuǎn)體時保險(xiǎn)撐腳可在滑道內(nèi)滑動，以保持轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)。要求整個滑道面在1個水平面上，其相對高差不大于2mm。

圖4 滑動片安裝圖

圖5 撐腳結(jié)構(gòu)圖

每個撐腳為雙圓柱形，下設(shè)40mm厚鋼走板，走板底面加工精度為3級。雙圓柱為2個Φ800mm×18mm的鋼管，全橋撐腳鋼管內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土。撐腳在工廠整體制造后運(yùn)進(jìn)工地，在下盤轉(zhuǎn)體混凝土灌注完成、上球鉸安裝就位后即安裝撐腳，并在撐腳走板下支墊6mm鋼墊板作為轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)與滑道的間隙。

（3）模板工程。

上球鉸、撐腳安裝完成后，利用加工好的弧形鋼模板立好底模。底部采用砂箱作為底模支撐，部分位置采用斜撐及木楔加固。在球鉸邊與鋼模交接處做好漏漿處理，并固定好撐腳待鋼筋綁扎完成后立側(cè)模［5］。

模板施工注意要點(diǎn)：底模要做到剛度大、支撐牢固、無沉陷，并且拆除方便；底模支撐采用的砂箱應(yīng)牢靠，不能有下沉，砂箱中應(yīng)經(jīng)過篩分、顆粒均勻的干燥砂，砂箱需經(jīng)預(yù)壓才能使用；各部位接縫嚴(yán)密不漏漿，任何雜物不得掉入球鉸接觸面。

（4）鋼筋工程。

底模鋪設(shè)安裝好后進(jìn)行鋼筋綁扎。鋼筋保護(hù)層用水泥砂漿墊塊進(jìn)行控制。骨架筋綁扎成型后同時安設(shè)計(jì)坐標(biāo)預(yù)埋牽引索并將其固定，并在轉(zhuǎn)盤上對稱預(yù)埋4個Φ15壓漿孔待轉(zhuǎn)體完成后壓漿封閉轉(zhuǎn)盤下空間。同時在套管軸銷頂預(yù)留壓漿孔、排氣孔以備轉(zhuǎn)體完成后往套管中壓入微膨脹混凝土，對應(yīng)外千斤頂反力座位置預(yù)埋連接剛筋。

轉(zhuǎn)體牽引索采用16-Φs15.2高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，預(yù)埋端采用P型錨具，2根索的錨固端在同一直徑線上并對稱于圓心，注意每根索的預(yù)埋高度和牽引力方向一致，每根索埋入轉(zhuǎn)盤長度大于2.5m，每對索的出口點(diǎn)同樣在同一直線上并對稱于圓心。牽引索外露部分圓順地纏繞在轉(zhuǎn)盤周圍，并做好保護(hù)措施，防止施工過程中鋼絞線損傷或嚴(yán)重生銹。同時預(yù)埋牽引索支撐鋼筋。

各項(xiàng)工作完成后對骨架筋，牽引索以及其它埋件等都要逐項(xiàng)進(jìn)行認(rèn)真檢查，確定無誤后再進(jìn)行側(cè)模支立。

（5）混凝土工程。

鋼筋、模板、預(yù)埋件及支架系統(tǒng)檢驗(yàn)合格后，即可進(jìn)行上轉(zhuǎn)盤混凝土澆筑。澆注前預(yù)埋冷卻管按大體積混凝土進(jìn)行施工，澆注時首先用C50微膨脹混凝土澆注上轉(zhuǎn)盤鋼箱內(nèi)和撐腳鋼管內(nèi)，然后澆注其余部分普通C50混凝土，豎向按30cm厚分層進(jìn)行，振搗采用插入式振搗器（Φ50）振搗密實(shí)?；炷翝仓校瑖?yán)格按照規(guī)范操作振搗，要對埋件進(jìn)行認(rèn)真保護(hù)，確保牽引索位置準(zhǔn)確，排氣管不致被套堵塞、破壞?；炷翝仓戤吔K凝后即進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，以防止和減少裂縫和裂紋的發(fā)生、發(fā)展。

（6）轉(zhuǎn)體上盤預(yù)應(yīng)力施工。

上盤縱、橫向預(yù)應(yīng)力筋分別采用12-ΦS15.2、15-ΦS15.2鋼絞線，采用單端張拉，張拉端采用15-12、15-15錨具，錨固端采用15-12P、15-15P錨具，張拉控制應(yīng)力為1302MPa。預(yù)應(yīng)力孔道均用波紋管制孔，波紋管用鋼筋定位網(wǎng)定位，張拉后及時封錨壓降。

豎向預(yù)應(yīng)力采用Φ32精軋螺紋鋼筋，軋絲錨，采用無粘結(jié)套管體系。在上盤頂面單端張拉，張拉控制應(yīng)力為595MPa，錨固端埋在上盤底混凝土里，錨板距底模8cm。

（7）體系轉(zhuǎn)換。

待轉(zhuǎn)盤混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，抽去撐腳走板與滑道之間的墊板，使轉(zhuǎn)臺支撐于球鉸上。施加轉(zhuǎn)動力矩，使轉(zhuǎn)臺繞球鉸中心軸轉(zhuǎn)動。檢查球鉸的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，測定其摩擦系數(shù)，為轉(zhuǎn)體施工提供依據(jù)。

摩擦系數(shù)按下式確定：μ=M/1.13G

式中 μ——摩擦系數(shù)；

M——轉(zhuǎn)動力矩（t·m）；

G——轉(zhuǎn)臺總重量（t）。

設(shè)計(jì)靜摩擦系數(shù)為0.1，動摩擦系數(shù)為0.06，若測出的摩擦系數(shù)相比設(shè)計(jì)出入較大，立即分析原因，并做出相應(yīng)處理。

本轉(zhuǎn)體部分總重113332kN，經(jīng)計(jì)算，啟動時所需最大牽引力為1455.1kN，約150t，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用1套2臺ZLD300型液壓、同步、自動連續(xù)牽引系統(tǒng)，使轉(zhuǎn)體系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。

5 施工注意事項(xiàng)

（1）轉(zhuǎn)盤大體積混凝土澆注時注意混凝土的溫度控制和后期的養(yǎng)護(hù)，避免發(fā)生混凝土開裂。

（2）下球鉸、滑道安裝時應(yīng)注意下球鉸的尺寸、標(biāo)高和中心點(diǎn)的位置控制，以及滑道的平整度和水平，避免發(fā)生偏移、歪斜和不平，影響轉(zhuǎn)體施工。

（3）上球鉸、撐腳安裝、制作上盤時，應(yīng)注意上球鉸要與下球鉸的四氟滑塊完全貼合，不得有空隙和空氣。要通過轉(zhuǎn)動將氣體排出，達(dá)到完全貼合的效果，撐腳的位置和角度不得偏移和歪斜。澆筑上盤混凝土?xí)r要做好防護(hù)，避免混凝土漏到球鉸和滑道上。

（4）準(zhǔn)備好輔助工具，如高壓清洗機(jī)、工業(yè)吸塵器等設(shè)備，保證施工現(xiàn)場的整潔和施工要求。