橋梁轉(zhuǎn)體球鉸的定位及安裝

李春玉

中鐵建工集團(tuán)有限公司 山東 青島 266061

近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的日益發(fā)展，橋梁跨越既有線的施工也越來(lái)越多，為了減小施工對(duì)既有線的影響，在選擇跨越既有線的橋梁形式時(shí)，會(huì)優(yōu)先選用轉(zhuǎn)體施工工法。轉(zhuǎn)體橋施工的特點(diǎn)是利用承臺(tái)上的轉(zhuǎn)體系統(tǒng)，在保證鐵路安全運(yùn)行的前提下，將沿鐵路外側(cè)施工好的梁體直接上跨鐵路轉(zhuǎn)動(dòng)至設(shè)計(jì)位置，而球鉸作為轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的樞紐結(jié)構(gòu)，既是上部結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)，又是轉(zhuǎn)體橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)的紐帶。球鉸的定位精度和安裝質(zhì)量對(duì)后續(xù)轉(zhuǎn)體施工能否順利完成起到至關(guān)重要的作用[1-4]。本文以青島國(guó)際機(jī)場(chǎng)南進(jìn)場(chǎng)路轉(zhuǎn)體橋?yàn)槔?，?duì)轉(zhuǎn)體橋施工過(guò)程中球鉸定位及安裝施工技術(shù)進(jìn)行分析和研究。

1 工程概況

青島國(guó)際機(jī)場(chǎng)南進(jìn)場(chǎng)路轉(zhuǎn)體橋與膠濟(jì)鐵路線相交夾角為54.6°。橋梁在跨越膠濟(jì)鐵路處分成東西2幅轉(zhuǎn)體橋，分別為Z13、Z14，Z13跨徑為（53＋53） m，Z14跨徑為（53＋48） m。Z13、Z14采用相同形式的下部結(jié)構(gòu)，主橋墩為C50鋼筋混凝土墩，形式為雙薄壁墩，壁厚1.5 m。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由下轉(zhuǎn)盤、球鉸系統(tǒng)、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成。球鉸由工廠生產(chǎn)轉(zhuǎn)體成品運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，上下球鉸直徑均為3.9 m。上轉(zhuǎn)盤尺寸為9.6 m×9.6 m，厚度3.0 m，下轉(zhuǎn)盤尺寸為13.75 m×13.75 m，厚度4.8 m，上下轉(zhuǎn)盤均采用C50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式。

2 施工難點(diǎn)分析

1）球鉸安裝的精度直接決定轉(zhuǎn)體完成后橋梁的線形，梁體轉(zhuǎn)體完成的線形是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求是判斷轉(zhuǎn)體成敗的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。

2）球鉸施工過(guò)程中，混凝土澆筑的密實(shí)程度決定了轉(zhuǎn)體基礎(chǔ)是否穩(wěn)固可靠，是影響轉(zhuǎn)體橋梁耐久性的重要指標(biāo)。

3）球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，受水平摩擦力影響，其摩阻的大小是轉(zhuǎn)體能否順利實(shí)現(xiàn)的重要影響因素。

3 球鉸定位及安裝施工技術(shù)

3.1 總體施工方案

依據(jù)設(shè)計(jì)情況，下承臺(tái)混凝土分成2次進(jìn)行澆筑：

1）第1次混凝土澆筑高度取決于下球鉸定位支架及滑道定位骨架位置，內(nèi)圈混凝土澆筑頂面高程距離下球鉸定位支架2 cm，外圈混凝土澆筑頂面高程距離滑道定位骨架2 cm。混凝土澆筑完成后進(jìn)行下球鉸和滑道的定位安裝和固定。

2）第2次混凝土澆筑高度取決于下球鉸外沿標(biāo)高和滑道頂面標(biāo)高，混凝土澆筑頂面標(biāo)高比其低1 cm，混凝土施工過(guò)程中要保證下球鉸和滑道的穩(wěn)定牢固性和混凝土澆筑的密實(shí)性?；炷翝仓瓿珊筮M(jìn)行滑道不銹鋼板和下球鉸聚四氟乙烯滑片的安裝，安裝完成并涂抹黃油后進(jìn)行銷軸和上球鉸的安裝。

3.2 球鉸進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收

球鉸進(jìn)場(chǎng)之后，需檢查球鉸出場(chǎng)合格證、質(zhì)量檢測(cè)證書，然后進(jìn)行外觀尺寸檢測(cè)。球鉸由工廠加工完成后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，直徑3.9 m。

制造精度為：球面表面粗糙度≤12.5 μm；球面曲率半徑誤差≤±0.5 mm；邊緣各點(diǎn)的高程差≤1.0 mm；上球鉸水平截面橢圓度≤1.5 mm，下球鉸球面各點(diǎn)偏差≤0.9 mm；下球鉸內(nèi)球面鑲嵌聚四氟乙烯板塊頂面務(wù)必位于同一球面上，安裝完成后頂面誤差≤0.2 mm；上下球鉸中心軸與轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸務(wù)必重合，誤差≤1.0 mm；與上下球鉸相焊的鋼套筒中心軸應(yīng)與轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸重合，誤差≤1.0 mm，鋼套筒應(yīng)鉛垂，其傾斜度≤0.3%。

3.3 鋼板滑道及定位骨架安裝

轉(zhuǎn)體下承臺(tái)混凝土分成2次進(jìn)行澆筑，在首次混凝土澆筑完成后，需要將混凝土完成面鑿毛處理，然后清理干凈。采用全站儀在混凝土面上精確放出滑道十字軸線4個(gè)角點(diǎn)和中心位置，并通過(guò)十字線對(duì)中法復(fù)核4個(gè)角點(diǎn)和支架中心位置，保證其中心必須位于設(shè)計(jì)位置。

鋼板滑道和定位骨架分別由4塊1/4圓弧拼塊拼裝而成，在拼裝完成后進(jìn)行整體吊裝。在平整的地面上，將滑道定位骨架通過(guò)角鋼焊接進(jìn)行拼裝，拼裝完成后保證滑道骨架頂面任意2點(diǎn)高差在5 mm之內(nèi)，然后安裝鋼板滑道，滑道鋼板通過(guò)擰動(dòng)連接螺母進(jìn)行高度調(diào)整，調(diào)整完成后平整度≤0.5 mm，之后將鋼板進(jìn)行焊接連接，整體拼裝完成后進(jìn)行吊裝。

吊裝時(shí)，在滑道支架四角拴上繩索，將滑道支架位置通過(guò)人工張拉繩索輔助調(diào)整，使其四角坐落在放出的點(diǎn)位上，并通過(guò)十字線對(duì)中法復(fù)核滑道中心位置，當(dāng)中心位置出現(xiàn)偏差時(shí)，利用滑道四角安放的小千斤頂進(jìn)行頂推，保證其中心必須位于設(shè)計(jì)位置。精準(zhǔn)定位之后，將千斤頂立起，利用4個(gè)千斤頂調(diào)整支架高程達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核，保證頂部局部平整度≤0.5 mm，標(biāo)高精調(diào)完成后通過(guò)預(yù)留鋼筋與支架進(jìn)行焊接固結(jié)。

3.4 下球鉸定位支架安裝

在吊裝前，用水準(zhǔn)儀測(cè)量下球鉸定位支架設(shè)計(jì)位置處混凝土面高程，保證混凝土面高程不高于定位支架底高程，然后采用全站儀在混凝土面上精確放出支架4個(gè)角點(diǎn)和中心位置。吊裝時(shí)，在下球鉸支架四角拴上繩索，通過(guò)人工張拉繩索輔助調(diào)整，使其四角坐落在放出的點(diǎn)位上，并通過(guò)十字線對(duì)中法復(fù)核支架位置，精準(zhǔn)定位之后，利用4個(gè)千斤頂調(diào)整支架高程達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，最后通過(guò)預(yù)留鋼筋與支架進(jìn)行焊接固結(jié)。

3.5 下球鉸安裝

安裝下球鉸前，確定好下球鉸及定位支架對(duì)應(yīng)軸線和定位螺栓位置，然后吊裝下球鉸，使定位支架的軸線位置與定位螺栓位置一一對(duì)應(yīng)，利用定位螺栓將下球鉸與定位支架頂面角鋼臨時(shí)固定，通過(guò)標(biāo)高調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整下球鉸標(biāo)高。

球鉸中心采用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)控制，同時(shí)人工拉十字線進(jìn)行對(duì)中復(fù)核；現(xiàn)場(chǎng)高程測(cè)量采用“3人測(cè)量、同步復(fù)核、邊測(cè)邊調(diào)”方式進(jìn)行控制。為保證下球鉸安裝精度，在下球鉸外沿均勻布置8個(gè)測(cè)量控制點(diǎn)，8個(gè)控制點(diǎn)兩兩對(duì)稱，控制點(diǎn)位置需與定位支架上的調(diào)節(jié)螺栓對(duì)應(yīng)，控制點(diǎn)用紅色油漆做好標(biāo)識(shí)。

將控制點(diǎn)標(biāo)高逐一調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，同步對(duì)球鉸中心進(jìn)行再次復(fù)核，全部滿足要求后旋緊緊固螺母完成精調(diào)并固定。球鉸安裝精度要求：球鉸安裝頂口必須水平，其頂面任意2點(diǎn)誤差≤1.0 mm；球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)中心必須位于設(shè)計(jì)位置，其誤差順橋向±1.0 mm、橫橋向±1.5 mm；鋼套筒應(yīng)鉛垂，其傾斜度≤0.3%。

3.6 下承臺(tái)混凝土的澆筑

轉(zhuǎn)體下球鉸直徑3.9 m，下部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為保證下球鉸下方混凝土的澆筑密實(shí)，在下球鉸上設(shè)置2圈共計(jì)12個(gè)振搗口和16個(gè)排氣孔?；炷翝仓那蜚q四周下料，利用混凝土流動(dòng)性及振搗棒振搗作用流入下球鉸轉(zhuǎn)盤下部，通過(guò)球鉸表面預(yù)留的搗固孔和排氣孔進(jìn)行混凝土加強(qiáng)搗固和排氣，搗固結(jié)束后及時(shí)封堵?lián)v固口，澆筑時(shí)泵管下料位置要避開(kāi)球鉸及定位支架。

施工時(shí)下轉(zhuǎn)盤混凝土頂面需要比下球鉸頂面低1 cm，防止水或雜質(zhì)進(jìn)入上下球鉸之間的間隙。

混凝土澆筑前需用塑料膜及土工織物對(duì)下球鉸表面進(jìn)行封閉，防止雜物及混凝土污染下球鉸表面。

3.7 銷軸、聚四氟乙烯滑塊的安裝

下承臺(tái)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，將包裹的塑料膜及土工織物拆除，之后進(jìn)行下球鉸的清理。采用鋼刷打磨上下球鉸曲面的鐵銹，之后用吹風(fēng)機(jī)及吸塵器清理銷軸及聚四氟乙烯滑塊孔內(nèi)的雜物。

銷軸安裝時(shí)，首先將黃油聚四氟乙烯粉按計(jì)算量填入銷軸孔內(nèi)，使得銷軸插入孔內(nèi)有黃油溢出，然后在露出銷軸孔外的銷軸上涂滿黃油聚四氟乙烯粉，上球鉸安裝后使黃油聚四氟乙烯粉從上下球鉸之間溢出。

聚四氟乙烯滑塊安裝時(shí)，根據(jù)聚四氟乙烯滑塊的編號(hào)將其安裝在相應(yīng)的嵌孔內(nèi)，安裝時(shí)，需要用橡膠錘輕輕敲打，保證滑塊安裝嚴(yán)密。安裝完成后，需檢查滑塊是否處于同一曲面上，誤差不大于0.2 mm?；瑝K全部檢查合格后，均勻涂抹黃油聚四氟乙烯粉，涂抹完成后略高于滑塊表面。涂抹完黃油聚四氟乙烯粉后，盡快安裝上球鉸，嚴(yán)禁雜物掉入。

3.8 上球鉸安裝

上球鉸安裝之前要將上球鉸接觸面清理干凈，然后將上球鉸用汽車吊進(jìn)行吊裝，輔助人工張拉四角繩索將上球鉸套筒插入銷軸內(nèi)。上球鉸安裝就位完成后，使用人工推動(dòng)上球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)2周，驗(yàn)證球鉸能否順利轉(zhuǎn)動(dòng)，使上下球鉸間的黃油聚四氟乙烯粉分布均勻，并將多余的黃油聚四氟乙烯粉擠出。之后檢查上下球鉸相對(duì)位置，尺寸一致說(shuō)明銷軸兩側(cè)間隙一致，誤差要求≤3 mm，如果發(fā)生偏差則要進(jìn)行調(diào)整，采用吊葫蘆進(jìn)行調(diào)整，使上球鉸與下球鉸外圈重合。

上球鉸定位完成后，將上球鉸用焊接形式與周圍鋼筋進(jìn)行固結(jié)，保證上球鉸在澆筑上承臺(tái)混凝土過(guò)程中不會(huì)偏移。用膠帶在上下球鉸外圈接合處進(jìn)行封閉，防止雜質(zhì)進(jìn)入。

3.9 上承臺(tái)澆筑及后注漿施工

轉(zhuǎn)體上球鉸混凝土與上承臺(tái)混凝土同步施工，澆筑高度最高處3.8 m，高度較大且鋼筋密集，不易振搗。為了保證球鉸處混凝土質(zhì)量，在上球鉸均勻布置4根直徑為15 cm的預(yù)埋管并伸出上承臺(tái)頂面，澆筑混凝土?xí)r振搗棒通過(guò)預(yù)埋管伸入上球鉸上部進(jìn)行振搗，在保證混凝土振搗質(zhì)量的同時(shí)，從而保證混凝土成品質(zhì)量?；炷翝仓?，將1根2 cm注漿管插入預(yù)埋管管底，混凝土澆筑完成之后四周用高強(qiáng)砂漿填充密實(shí)，待高強(qiáng)砂漿達(dá)到強(qiáng)度后，通過(guò)注漿管對(duì)上球鉸上部混凝土進(jìn)行注漿，進(jìn)一步保證混凝土質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

在T構(gòu)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝過(guò)程中，球鉸定位安裝是整個(gè)轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵，精度高、難度大，通過(guò)科學(xué)實(shí)用的測(cè)量方法進(jìn)行下球鉸定位安裝，能夠確保轉(zhuǎn)體的順利實(shí)施。青島新機(jī)場(chǎng)南進(jìn)場(chǎng)路轉(zhuǎn)體橋的球鉸定位及安裝精確控制施工技術(shù)的實(shí)踐，為后期類似工程施工提供了參考。