棗菏高速跨京九鐵路轉(zhuǎn)體橋施工控制要點分析

胡拔香 蘇琨林 李東斌

（1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714000 ；2.中國鐵路昆明局集團(tuán)有限公司，云南 昆明 65001 1）

橋梁轉(zhuǎn)體施工主要應(yīng)用于上跨峽谷、河流、鐵路等不能做支撐的情況，在設(shè)計軸線位置不便于施工時，將橋梁結(jié)構(gòu)在便于施工的場地澆注或拼接成形后，通過轉(zhuǎn)體就位到設(shè)計軸線位置的一種施工方法。橋梁轉(zhuǎn)體方法分為豎向轉(zhuǎn)體施工法、水平轉(zhuǎn)體施工法以及豎轉(zhuǎn)與平轉(zhuǎn)相結(jié)合的方法，其中以平轉(zhuǎn)法應(yīng)用最多。 轉(zhuǎn)體橋的轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由上、下轉(zhuǎn)盤、球鉸、滑道和牽引系統(tǒng)等組成，轉(zhuǎn)體過程一般通過千斤頂對拉牽引索，形成旋轉(zhuǎn)力偶而實現(xiàn)轉(zhuǎn)體。

1 工程概況

棗菏高速公路在主線K151+793 處與既有京九鐵路相交，交叉角度約67度。京九鐵路為雙線電氣化鐵路，跨線橋位置處京九鐵路上、下行線段為路基段，路基填高約4m，具體位置見圖1。

圖1 棗菏高速跨京九鐵路轉(zhuǎn)體橋工程地理位置圖

跨鐵路橋采用整幅轉(zhuǎn)體T 構(gòu)，通行凈寬滿足鐵路通行限界要求，即通行凈高≥8.5m（實際最小凈高9.16m）。順京九鐵路方向采用滿堂支架現(xiàn)澆轉(zhuǎn)體梁段，待橋面防撞護(hù)欄施工完成及防護(hù)網(wǎng)安裝完成后，采用逆時針旋轉(zhuǎn)67°平轉(zhuǎn)法施工，轉(zhuǎn)體T 構(gòu)長120m（60+60m），轉(zhuǎn)體重量17300T，平轉(zhuǎn)角速度≤0.02rad/min，轉(zhuǎn)體時間59min， 球鉸設(shè)計最大靜摩擦系數(shù)0.1，最大動摩擦系數(shù)0.06，交叉處橋梁平面及立面布置見圖2 和圖3。

圖2 橋位處平面布置圖

圖3 橋位處立面布置圖

2 施工要點與難點

本工程施工的重點、難點及核心部分是橋梁T 構(gòu)水平轉(zhuǎn)體施工。為了保證施工安全、順利的完成，需要解決水平轉(zhuǎn)體基本原理、施工工藝流程、水平轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備、轉(zhuǎn)體施工預(yù)案、轉(zhuǎn)體施工應(yīng)急預(yù)案等問題。

2.1 轉(zhuǎn)體基本原理

箱梁主體施工完成后，抽掉墩柱與上球鉸間的墊板將梁體全部重量轉(zhuǎn)移到上球鉸上，上球鉸通過球絞間的四氟乙烯傳遞至下球鉸和下轉(zhuǎn)盤；利用預(yù)先埋設(shè)在上轉(zhuǎn)盤的牽引索、轉(zhuǎn)體持續(xù)作用千斤頂，克服上下球鉸之間及撐腳與下滑道之間的動摩擦力矩，使箱梁橋體轉(zhuǎn)動到設(shè)計軸線位置，這就是轉(zhuǎn)體橋施工的基本原理。

水平轉(zhuǎn)體施工工藝流程，如圖4 所示：

圖4 轉(zhuǎn)體施工操作工藝流程圖

2.2 轉(zhuǎn)體工作準(zhǔn)備

2.2.1 轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)

本橋牽引系統(tǒng)使用兩臺4500KN 型千斤頂、由連續(xù)千斤頂、液壓泵站及控制臺組成的同步自動連續(xù)牽引系統(tǒng)，通過拽拉錨固且纏繞于直徑11m 轉(zhuǎn)臺周圍上的25 根1860MPa 級φs15.2 鋼絞線，形成水平旋轉(zhuǎn)力偶使轉(zhuǎn)體系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。助推反力座采用兩臺3000KN 型千斤頂。

2.2.2 主要設(shè)備布置

試轉(zhuǎn)體前安裝好連續(xù)千斤頂、鋼絞線，安裝2 套助推反力梁，準(zhǔn)備好3000KN 螺旋千斤頂及限位型鋼，拆除砂箱、退出鋼楔子解除約束。

2.2.3 稱重及配重試驗

轉(zhuǎn)體前，委托有資質(zhì)的第三方監(jiān)控單位對梁體進(jìn)行稱重平衡試驗，確定轉(zhuǎn)體重心位置、測試轉(zhuǎn)體梁橫向、縱向不平衡力矩、轉(zhuǎn)體姿態(tài)及摩阻系數(shù)等參數(shù)。稱重完成后根據(jù)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)物不平衡力矩，在梁上用砂袋（1×1×1m）加載配重，配重到位后，拆除撐腳與滑道間的石英砂箱；調(diào)整承臺預(yù)埋鋼筋、墩身鋼筋及箱梁端頭鋼筋；清理、檢查滑道，并安裝四氟滑板，在滑道上涂潤滑油以減小摩阻力。

2.2.4 安裝調(diào)試設(shè)備

按設(shè)備平面布置圖安裝就位ZLD 主從隨動控制液壓提升系統(tǒng)、連續(xù)千斤頂、助推千斤頂?shù)龋贿B接好主控臺與泵站、千斤頂間的信號線、油路、電源；安裝完成后，調(diào)試設(shè)備，空載試運(yùn)行，檢查設(shè)備運(yùn)行是否正常。源于助推、止動、姿態(tài)微調(diào)需要，在合適的反力座上水平、對稱地安放2 臺300t 千斤頂。

2.2.5 轉(zhuǎn)體時間計算

根據(jù)施工圖紙中要求的平轉(zhuǎn)設(shè)計角速度為≤0.02rad/min，轉(zhuǎn)動角度為62度（不含試轉(zhuǎn)體的5 度），轉(zhuǎn)體時間為62*（Π/180）÷0.02≈54 分鐘，整個過程(含轉(zhuǎn)體后精調(diào))59 分鐘內(nèi)完成。

2.3 試轉(zhuǎn)體

正式轉(zhuǎn)動之前，先試轉(zhuǎn)5°。檢測牽引體系和各個結(jié)構(gòu)體系是否能夠正常、安全可靠的完成相關(guān)動作，同時跟蹤監(jiān)測試轉(zhuǎn)體全過程，采集轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的各項初始資料，為正式實施轉(zhuǎn)體提供主要技術(shù)參數(shù)和可靠保證。

2.4 正式轉(zhuǎn)體

將T 構(gòu)逆時針轉(zhuǎn)體剩余62°至成橋位置，調(diào)整梁體線形，封固轉(zhuǎn)體系統(tǒng)上、下轉(zhuǎn)盤。

轉(zhuǎn)體過程中設(shè)置內(nèi)環(huán)保險腿和調(diào)整傾斜的千斤頂，用來防止轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)受外界條件或施工的影響出現(xiàn)傾斜。

轉(zhuǎn)體到位后如果出現(xiàn)偏差需要對轉(zhuǎn)體進(jìn)行限位和調(diào)整。在上轉(zhuǎn)盤上、下滑道外側(cè)位置對稱布設(shè)四臺千斤頂，進(jìn)行橫橋向傾斜限位與微調(diào)。調(diào)整完畢，用型鋼將上下轉(zhuǎn)盤之間抄死，滑道與撐腳間抄死。

2.5 轉(zhuǎn)體后球鉸封盤

梁體轉(zhuǎn)體就位后，在保證轉(zhuǎn)體單元不再產(chǎn)生位移后，以最快的速度對轉(zhuǎn)盤進(jìn)行封固施工。清洗底盤上表面污垢，檢查預(yù)留壓降管道是否通暢，焊接上下轉(zhuǎn)盤預(yù)留鋼筋，安裝模板，封盤四角頂部安裝保險壓降管道，澆注、振搗密實封固混凝土（微膨脹混凝土），使上轉(zhuǎn)盤與下轉(zhuǎn)盤連成一體。因在上轉(zhuǎn)盤施工時已預(yù)留注漿管道，及后置保險壓降管道，封固混凝土后，為保證上下轉(zhuǎn)盤處封固混凝土的密實，采用相同標(biāo)號注漿水泥將其注滿。

2.6 轉(zhuǎn)體施工應(yīng)急預(yù)案

2.6.1 轉(zhuǎn)體施工前T 構(gòu)兩端重量不平衡

轉(zhuǎn)體過程中，如果出現(xiàn)梁體兩端重量不平衡，兩種解決預(yù)案：①根據(jù)量測結(jié)果再理論推算后，現(xiàn)場加砂袋調(diào)整T 構(gòu)兩端重量，使轉(zhuǎn)軸中心與結(jié)構(gòu)中心盡量重合。②在征得設(shè)計院同意的前提下，伙同設(shè)計院和現(xiàn)場監(jiān)控量測組指導(dǎo)糾偏調(diào)整橫向偏心。

2.6.2 首次不能正常起動

正常情況下兩側(cè)3000KN 型千斤頂完全可以使轉(zhuǎn)體正常起動。如果由其它原因影響不能正常起動時，可以啟動已經(jīng)安裝到位的三臺助推系統(tǒng)千斤頂均勻加力，使梁體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動。但當(dāng)牽引系統(tǒng)和助推系統(tǒng)的千斤頂一同加載仍然不能轉(zhuǎn)動時，應(yīng)檢查環(huán)道接觸處與撐角是否有雜物卡住，使環(huán)道在此處形成上坡，此時可同時起動牽引系統(tǒng)的千斤頂前、后頂，同時人為手動增加牽引力使轉(zhuǎn)動體轉(zhuǎn)動。

2.6.3 轉(zhuǎn)體前應(yīng)提前做好突然停電、暴雨、大風(fēng)等惡劣天氣的各項準(zhǔn)備和應(yīng)急措施，確保轉(zhuǎn)體橋施工安全。

3 總結(jié)

該技術(shù)在棗菏高速跨京九鐵路轉(zhuǎn)體橋成功應(yīng)用，成套技術(shù)具有創(chuàng)新性，達(dá)到國際先進(jìn)水平，對其技術(shù)及應(yīng)用特點歸納如下:

（1）京九鐵路是我國重點鐵路線路，列車運(yùn)行密度大、車速快，要跨此線路修建高速公路，必然會在施工期間受到很大限制，采用轉(zhuǎn)體橋施工方法在運(yùn)營線路旁邊建好橋梁T 構(gòu)，然后短時間封閉運(yùn)營線路，旋轉(zhuǎn)T 構(gòu)，然后在線上合攏，既節(jié)省了施工時間，也避免運(yùn)營線路產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)虧損。

（2）本橋梁轉(zhuǎn)體是依靠助推千斤頂使結(jié)構(gòu)自身旋轉(zhuǎn)就位，沒有使用吊裝設(shè)備，也沒有使用滿堂支架，節(jié)省了大量木材和鋼材，也節(jié)約了成本。

（3）本跨線橋采用混凝土軸心轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)體過程簡便易行，轉(zhuǎn)體重量全部由橋墩球面混凝土軸心承受，承載力大，施工轉(zhuǎn)動過程安全、平衡、可靠。

總之，本跨京九線轉(zhuǎn)體橋施工工藝省時省力，所用施工機(jī)械設(shè)備相對簡單，簡便易行，易于掌握，便于推廣。