京滬上行線跨京滬高鐵特大橋2×56mT構(gòu)跨既有線轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

任金生

摘要：本文結(jié)合京滬上行線跨京滬高鐵特大橋主跨上構(gòu)采用轉(zhuǎn)體法施工實例，闡述了轉(zhuǎn)體法施工時的球鉸安裝、滑道及撐腳安裝、牽引系統(tǒng)設(shè)計、稱重、轉(zhuǎn)體及控制等關(guān)鍵技術(shù)。

Abstract： This article combines the construction of the upper structure of the main span of the Beijing-Shanghai high-speed rail bridge across the Beijing-Shanghai upstream line using the swivel method to explain the key technologies， including the installation of the spherical hinge， the installation of the slide and the support， the design of the traction system， the weighing， and the swivel and control.

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體梁;球鉸安裝技術(shù);稱重;轉(zhuǎn)體控制

Key words： swivel beam;spherical hinge installation technology;weighing;swivel control

中圖分類號：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）25-0152-03

0 ?引言

國內(nèi)第一座梁體采用轉(zhuǎn)體法施工的橋梁為1977年的遂寧建設(shè)橋，此后得到迅速發(fā)展，至今成功采用轉(zhuǎn)體法施工的橋梁已逾百座。轉(zhuǎn)體梁施工的噸位也從最初的幾百噸，一再刷新至現(xiàn)在已超過萬噸。同時，橋梁轉(zhuǎn)體法施工在鐵路、公路、市政等不同領(lǐng)域;在拱橋、梁橋等不同橋型;在平轉(zhuǎn)、豎轉(zhuǎn)等不同類型的轉(zhuǎn)體法施工方面均得到了廣泛應(yīng)用。由于轉(zhuǎn)體噸位不斷刷新及為了將轉(zhuǎn)體法推廣在更大的范圍內(nèi)應(yīng)用，故對于轉(zhuǎn)體技術(shù)的研究、創(chuàng)新和發(fā)展總在持續(xù)進行中。

1 ?工程簡介及轉(zhuǎn)動體系簡介

京滬上行線跨京滬高鐵特大橋于 L2DK2+170 與京滬高鐵相交，相交角度 44°，采用 2×56mT 構(gòu)跨越，主墩為56#、57#。2×56mT構(gòu)梁體為箱梁，采用單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。梁頂寬 4.9m，底寬 3.2～4.0m，高 3.0～6.0m。主跨的橋墩設(shè)計為單線圓端形實體墩，采用鉆孔灌注樁作橋墩基礎(chǔ)。

2×56mT 構(gòu)采用偏位支架法現(xiàn)澆后平轉(zhuǎn)就位法，平轉(zhuǎn)體系結(jié)構(gòu)由環(huán)道滑道、球鉸及牽引系統(tǒng)等構(gòu)成。其中球鉸由下球鉸鋼骨架、下球鉸（與承臺共同構(gòu)成下轉(zhuǎn)盤）、球鉸間聚四氟滑動片、上球鉸（與橋墩共同構(gòu)成上轉(zhuǎn)盤）及聯(lián)結(jié)上下球鉸的銷軸構(gòu)成;環(huán)道滑道由滑道、雙筒支撐腳構(gòu)成;牽引系統(tǒng)由牽引反力座、鋼鉸線、助推反力座等構(gòu)成。平轉(zhuǎn)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 ?轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)研究及質(zhì)量控制

2.1 核心部件（球鉸）制造及質(zhì)量驗收

2.1.1 球鉸制造廠的選擇

對于轉(zhuǎn)體梁而言，轉(zhuǎn)動體系的核心結(jié)構(gòu)無疑是球鉸，是本項目T構(gòu)成功轉(zhuǎn)體的關(guān)鍵，故其制造質(zhì)量是否符合規(guī)范及設(shè)計要求決定了轉(zhuǎn)體能否成功的基礎(chǔ)，必須嚴(yán)格保證球鉸的制造精度和現(xiàn)場安裝質(zhì)量，本項目委托了代表國內(nèi)最高水平的中國船舶重工集團公司第725研究所進行球鉸的制作，從根本上確保球鉸的制造質(zhì)量。

2.1.2 嚴(yán)格球鉸的質(zhì)量驗收

根據(jù)規(guī)范及設(shè)計要求，對廠家生產(chǎn)的球鉸實行嚴(yán)格質(zhì)量驗收，驗收指標(biāo)控制如表1所示。

2.2 球鉸安裝質(zhì)量控制

2.2.1 下球鉸的鋼骨架安裝

下球鉸的鋼骨架不僅要起到固定、定位下球鉸的作用，還需具有調(diào)整球鉸高程的功能，故鋼型骨架的功能設(shè)計及安裝質(zhì)量是保證下球鉸安裝質(zhì)量的前提。

嚴(yán)格按設(shè)計進行鋼骨架的安裝和預(yù)留聯(lián)接下球鉸的螺栓位置，骨架安裝完畢，經(jīng)驗收合格后，安裝緊固螺母。為了調(diào)整下球鉸標(biāo)高，在骨架上安裝精調(diào)精度0.5mm為M20×0.5的細牙螺桿。

2.2.2 安裝下球鉸

用汽吊將下球鉸吊裝至鋼骨架上，先調(diào)整下轉(zhuǎn)盤中心至設(shè)計位置。隨后通過上下轉(zhuǎn)動細牙螺桿，以精調(diào)下轉(zhuǎn)盤標(biāo)高。調(diào)整時采用全站儀、電子水準(zhǔn)儀（量測精度為0.01mm）及銦鋼尺進行量測及復(fù)核。

下球鉸調(diào)整合格后，擰緊調(diào)整螺栓上的螺母，以固定下球鉸橫梁，使下球鉸在豎向得以固定。再利用承臺上預(yù)埋型鋼對下轉(zhuǎn)盤進行橫向固定。

由于盤下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且上覆大面積的下球鉸，混凝土澆筑質(zhì)量控制難度大，砼密實情況是下球鉸安裝成敗的關(guān)鍵。本項目在下球鉸面上均勻布設(shè)了4處直徑15cm的混凝土振搗孔，同時均勻布設(shè)足夠數(shù)量的排氣孔。砼澆筑時按從下轉(zhuǎn)盤中心依次向外的順序搗固，在采取水平方向伸入轉(zhuǎn)盤下?lián)v固的同時，由振搗孔插入振搗器進行盤下砼的搗固。以砼面不再下沉，且有較多水泥漿從周邊排氣孔冒出為好，確保搗固密實。

2.2.3 安裝聚四氟滑動片及上球鉸

安裝順序及操作要點：①將兩個球鉸的球面清理干凈;②將黃油四氟粉裝進中心銷軸套管中;③把聚四氟乙烯滑板放入下球鉸凹坑內(nèi)，并在四氟乙烯滑板之間的空隙填滿黃油四氟粉;④上球鉸采用25t汽吊吊裝，將中心銷軸對準(zhǔn)銷軸套管后緩緩落下，進行上球鉸精確對位;⑤球鉸安裝完畢后人工施力試轉(zhuǎn)動，最后采取鎖定措施。

完成下轉(zhuǎn)盤的砼澆筑后，在預(yù)埋的套管中插入轉(zhuǎn)動銷軸。沖洗干凈球鉸表面及滑片鑲嵌凹坑上沾附的砼塊及雜物，并吹干。根據(jù)四氟乙烯滑片編號裝入對應(yīng)的鑲嵌凹坑上，裝好的滑片頂面標(biāo)高應(yīng)處于同球面上，控制其誤差在1mm內(nèi)。

在下球鉸球面上涂抹黃油聚四氟乙烯粉，使其均勻的充滿滑動片之間的空隙，并略高于頂面，涂抹完成后盡快安裝上球鉸，其間嚴(yán)禁雜物掉入球鉸內(nèi)。上球鉸精確定位并臨時鎖定限位后，用膠帶嚴(yán)格包裹上下球鉸接合面，以避免雜物進入上下球鉸間。

2.3 滑道及撐腳安裝

2.3.1 滑道安裝

在支撐腳的下方設(shè)有寬110mm的環(huán)形滑道，轉(zhuǎn)體時支撐腳沿滑道滑動，以確保T構(gòu)平穩(wěn)轉(zhuǎn)體?；涝趯I(yè)廠家分段制作后現(xiàn)場拼裝，因滑道表面的平整度影響到轉(zhuǎn)體牽引力的大小及T構(gòu)轉(zhuǎn)體的平穩(wěn)度，故要求整個滑道面在同一水平面上，其相對高差不大于2mm（平整度要求較高，現(xiàn)場二次驗收）。本項目在滑道下支撐骨架上設(shè)置精度0.5mm的M20×0.5的細牙螺桿精調(diào)及固定滑道面標(biāo)高。

2.3.2 撐腳安裝

在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置了8組雙筒式懸吊撐腳（撐腳內(nèi)填充微膨脹砼），在完成上球鉸安裝就位后即安裝撐腳。根據(jù)本項目T構(gòu)的具體情況，撐腳與滑道的間隙按25mm設(shè)置。并于轉(zhuǎn)體前在滑道面鋪設(shè)四氟乙烯板。

為確保橋墩及梁部施工時球鉸結(jié)構(gòu)均勻受力、不出現(xiàn)移位及便于拆除，用砂箱（經(jīng)過預(yù)壓）將撐腳與環(huán)道之間塞死。

2.4 轉(zhuǎn)動牽引體系安裝

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由動力提供系統(tǒng)和球鉸、環(huán)形滑道、支撐腳、牽引鋼絞線等構(gòu)成。動力系統(tǒng)又分成牽引系統(tǒng)和助推系統(tǒng)兩部分。如圖2所示。

2.4.1 牽引動力系統(tǒng)

本項目采用2套共4臺ZLD100型連續(xù)牽引系統(tǒng)進行T構(gòu)的轉(zhuǎn)體，此系統(tǒng)由液壓泵站、電腦智能控制系統(tǒng)、連續(xù)千斤頂構(gòu)成。經(jīng)過張拉環(huán)繞在上轉(zhuǎn)盤的兩束19-ΦS15.2鋼絞線，形成水平的旋轉(zhuǎn)力偶，使T構(gòu)沿球鉸轉(zhuǎn)動就位。本系統(tǒng)具有液壓、多千斤頂自動連續(xù)及確保兩束鋼絞線同步的優(yōu)點。即電腦智能控制系統(tǒng)能夠確保多臺千斤頂同步不間斷勻速牽引T構(gòu)旋體對位，保證T構(gòu)轉(zhuǎn)體平穩(wěn)、連續(xù)進行。該系統(tǒng)具備手動和自動兩種控制功能，在正常轉(zhuǎn)體過程時可開啟自動控制功能。在T構(gòu)最終對位微調(diào)時啟用手動控制功能。

安放好的連續(xù)千斤頂中心線與上轉(zhuǎn)盤外圓相切。千斤頂在上轉(zhuǎn)盤兩側(cè)對稱布置，其中心線處于同一水平面內(nèi)，且與轉(zhuǎn)盤中預(yù)埋的牽引鋼絞線同高度。采用高強螺栓把千斤頂與反力架聯(lián)結(jié)牢固，反力架與反力墩間焊接固定。

轉(zhuǎn)體時將主控臺設(shè)于視線良好，能夠通視全場的位置。

2.4.2 牽引索

牽引索采用兩束19根ΦS15.2鋼絞線，于上轉(zhuǎn)盤上對稱預(yù)埋，預(yù)埋前將鋼絞線表面的銹斑、油污需清理干凈。鋼絞線沿既定位置有序排列，圓順纏繞在上盤上，且外端穿過千斤頂。先用千斤頂依次對鋼絞線單根預(yù)緊，最后再整體預(yù)緊，需確保每根鋼絞線的預(yù)緊拉力要基本相同。

為了避免出現(xiàn)千斤頂施力時鋼絞線出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，并帶動千斤頂轉(zhuǎn)動的狀況。預(yù)埋鋼絞線時，使鋼絞線纏繞方向50%為順時針，50%為逆時針。

牽引鋼絞線埋入上轉(zhuǎn)盤端設(shè)P型錨固定，鋼絞線埋入轉(zhuǎn)盤砼內(nèi)超5m以上，錨處設(shè)置加強筋。在鋼筋焊接過程中避免對鋼絞線造成損傷。在上轉(zhuǎn)盤砼澆筑前預(yù)埋牽引索支撐鋼筋，并在牽引鋼絞線中心線處預(yù)留25cm深的半圓形槽口。

鋼絞線伸出上轉(zhuǎn)盤處要圓順;預(yù)留牽引長度要足夠，確保完成轉(zhuǎn)體后還有一定的余量;完成安裝后要對鋼絞線進行保護，避免電焊打傷或是電流通過鋼絞線;對外露鋼絞線抹油并包裹保護，避免受濕銹蝕。

2.4.3 反力架和錨固構(gòu)件

本項目采用型鋼及鋼板制作反力架和錨固構(gòu)件。在承臺上安置反力架，反力架按牽引力大小進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。承臺施工時注意預(yù)留反力架的槽口，在完成梁部施工后開始安裝反力架，精確調(diào)整至設(shè)計位置后固定，澆筑槽口處砼。

3 ?轉(zhuǎn)體過程控制

3.1 轉(zhuǎn)體施工前準(zhǔn)備

3.1.1 氣象條件

T構(gòu)擬轉(zhuǎn)體施工前1周，與氣象部門溝通，確保T構(gòu)轉(zhuǎn)體施工時風(fēng)力不超過3級，且無其它影響轉(zhuǎn)體施工的惡劣天氣。

3.1.2 設(shè)備調(diào)試

設(shè)備在使用前進行標(biāo)定，之后對系統(tǒng)進行空載聯(lián)試，以確定全部設(shè)備正常運行并滿足轉(zhuǎn)體要求。

3.1.3 拆除臨時固結(jié)

完成梁部施工，且拆除腳手架后，在千斤頂?shù)呐浜舷拢创涡驅(qū)⒐潭ㄖ文_的砂箱取出，在滑道上鋪設(shè)四氟乙烯板。

3.2 稱重及配重

在T構(gòu)轉(zhuǎn)體前需進行稱重，測定T構(gòu)兩端的不平衡力矩、偏心距、摩阻系數(shù)等，作為T構(gòu)配重及牽引力計算的依據(jù)。以確保T構(gòu)轉(zhuǎn)體平穩(wěn)、安全進行。

據(jù)以往施工經(jīng)驗，當(dāng)偏心距小于5cm時，T構(gòu)處于脆弱的平穩(wěn)狀態(tài)，轉(zhuǎn)體過程中T構(gòu)易出現(xiàn)大幅擺動的不安全現(xiàn)象，當(dāng)偏心距處于5～15cm范圍內(nèi)為最安全。

本項目采用千斤頂在上轉(zhuǎn)盤下施加豎向力，測定球鉸由靜摩擦狀態(tài)到動摩擦狀態(tài)的臨界值，再計算出所需參數(shù)的稱重方法。

本項目通過稱重試驗，測定出56#墩上的T構(gòu)偏心距為17.5cm，采用砼塊在T構(gòu)大里程端增加21t配重，將偏心距調(diào)整至10.3cm，配重如圖3所示。

測定出57#墩上的T構(gòu)的偏心距為6.9cm，符合規(guī)范要求，不需進行偏心距的調(diào)整。

3.3 試轉(zhuǎn)

所有工作安排妥當(dāng)后，先進行試轉(zhuǎn)，以對球鉸體系、施力體系、防傾保險體系和位移控制體系的狀態(tài)進行全面檢測，經(jīng)試轉(zhuǎn)檢查無誤后方開始正式轉(zhuǎn)體。

建立球鉸轉(zhuǎn)動角速度與梁端線速度的對應(yīng)關(guān)系，并在轉(zhuǎn)盤上標(biāo)識對應(yīng)線速度的刻度，以便將轉(zhuǎn)速控制在合理范圍內(nèi)。

3.4 正式轉(zhuǎn)體

①根據(jù)試轉(zhuǎn)所獲得數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗總結(jié)，優(yōu)化、調(diào)整轉(zhuǎn)體方案，檢查各種設(shè)備及滑道狀態(tài)是否良好，進一步完善正式轉(zhuǎn)體的準(zhǔn)備工作。

②在關(guān)鍵部位，重點施工環(huán)節(jié)做好周密部署，做好人員分工與協(xié)作，編制應(yīng)急預(yù)案，并做好應(yīng)急準(zhǔn)備工作。

③轉(zhuǎn)體在現(xiàn)場總指揮的統(tǒng)一指揮下，先使千斤頂達到預(yù)定噸位，在自動控制功能下啟動動力系統(tǒng)設(shè)備。

④兩側(cè)對稱千斤頂頂力由主控臺智能控制，確保其頂張力始終大小相同，以避免出現(xiàn)不衡力矩。

⑤T構(gòu)轉(zhuǎn)體時，各人員均要堅守崗位，密切觀察、監(jiān)控設(shè)備運行、T構(gòu)轉(zhuǎn)體情況，并做好施工記錄。

⑥在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置限位裝置，以避免T構(gòu)轉(zhuǎn)動過量。

3.5 轉(zhuǎn)體精確控制

且當(dāng)T構(gòu)轉(zhuǎn)動接近就位時，停止系統(tǒng)的自動轉(zhuǎn)動功能，改為手動點動控制，以防止超轉(zhuǎn)，確保精確對位。

單次點動時千斤頂行程為1mm。每實施一次點動，均要由測量人員測報梁端轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)，持續(xù)點動及測報數(shù)據(jù)，直至兩個T構(gòu)精確對接。

當(dāng)T構(gòu)出現(xiàn)橫向傾斜，或是對接處存在高程偏差時，采取在轉(zhuǎn)盤處設(shè)置千斤頂頂升進行調(diào)整。

3.6 固結(jié)上下轉(zhuǎn)盤

T構(gòu)轉(zhuǎn)體精確對位后，即進行上下轉(zhuǎn)盤間的約束固定。

在支撐腳與滑道間的空隙內(nèi)楔入鋼板抄墊固定，且鋼板與支撐腳、滑道面鋼板全面焊接聯(lián)接，避免已精確對位的T構(gòu)出現(xiàn)輕微偏移現(xiàn)象。

用高壓水沖洗下轉(zhuǎn)盤表面，綁扎及焊接預(yù)留鋼筋，立模后澆筑混凝土，使上下轉(zhuǎn)盤封固成整體。封固采用微膨脹混凝土，以增強填充、封固效果。

4 ?結(jié)束語

橋梁上構(gòu)采用轉(zhuǎn)體法施工，具有經(jīng)濟、快速、安全等優(yōu)點，施工設(shè)備省、施工簡便，適用于施工條件受限地方的施工。由于轉(zhuǎn)體施工不影響交通，在跨越既有鐵路、通航河流、城市立交橋方面，及大跨度、低凈空等方面轉(zhuǎn)體法施工將會得到更為廣泛的應(yīng)用，本項目轉(zhuǎn)體橋的成功實施，可為同類的橋梁上構(gòu)轉(zhuǎn)體法施工提供參考。

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