超大噸位斜拉橋轉(zhuǎn)體上跨鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)施工技術(shù)探析

趙元龍

摘 要：文章以超大噸位斜拉橋轉(zhuǎn)體上跨鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)施工項(xiàng)目為例，簡(jiǎn)要闡述了工藝方案，并對(duì)準(zhǔn)備、稱(chēng)重、轉(zhuǎn)體、鎖定等工藝操作要點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步探究，希望為超大噸位斜拉橋轉(zhuǎn)體上跨鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)施工提供一些參考。

關(guān)鍵詞：超大噸位 斜拉橋 轉(zhuǎn)體 上跨鐵路 營(yíng)業(yè)線(xiàn)施工

1 引言

近幾年，隨著橋梁建設(shè)范圍的逐漸擴(kuò)大，跨鐵路橋不斷增加，跨鐵路橋受橋下鐵路凈空高度、道路縱坡、鐵路接觸網(wǎng)桿等諸多因素的限制。特別是超大噸位斜拉跨鐵路橋，還面臨著橋塔尺寸大、跨度大、地形限制等一系列難題?；诖耍C合考慮橋塔塔柱巨大荷載、地面輔道通行凈空要求，探究超大噸位斜拉橋轉(zhuǎn)體上跨鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)工藝操作技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 超大噸位斜拉橋轉(zhuǎn)體上跨鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)施工項(xiàng)目

哈西大街（綏化路-規(guī)劃路）打通工程斜拉橋轉(zhuǎn)體上跨鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)施工項(xiàng)目所在地為哈爾濱市南崗區(qū)，由北側(cè)綏化路為起始點(diǎn)，上跨哈南編組站鐵路，與鐵路南側(cè)現(xiàn)狀哈西大街相接，項(xiàng)目全長(zhǎng)為1321.261m，橋梁全長(zhǎng)為843.561m?？玷F路部分為雙塔+雙索面結(jié)構(gòu)的支撐體系轉(zhuǎn)體斜拉橋 ，跨線(xiàn)橋與鐵路于哈南站王孫下行線(xiàn)K4+425.76m相交。

根據(jù)項(xiàng)目橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，跨鐵路斜拉橋主橋擬選擇預(yù)制轉(zhuǎn)體工藝操作方法，先沿著與哈南場(chǎng)地內(nèi)鐵路線(xiàn)路支架方向現(xiàn)澆，位于車(chē)輛段與王孫下行線(xiàn)之間的9號(hào)橋墩主塔、位于H1線(xiàn)與V1線(xiàn)之間的10號(hào)橋墩主塔分別逆時(shí)針轉(zhuǎn)體79.31°、順時(shí)針轉(zhuǎn)體96.12°，后邊跨、中跨現(xiàn)澆合龍。

3 超大噸位斜拉橋轉(zhuǎn)體上跨鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)的施工技術(shù)方案

技術(shù)操作者可以選擇兩臺(tái)3500kN型千斤頂與同步自動(dòng)連續(xù)牽引系統(tǒng)，構(gòu)建水平旋轉(zhuǎn)力偶，拽拉纏繞于轉(zhuǎn)臺(tái)上的φ15.2*22鋼絞線(xiàn)，為轉(zhuǎn)體系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)提供充足支持。

首先，試轉(zhuǎn)。全程封鎖15.0min，由專(zhuān)業(yè)供電方進(jìn)行地線(xiàn)的安裝，9號(hào)主橋墩、10號(hào)主橋墩分別轉(zhuǎn)動(dòng)1°、15°。

其次，開(kāi)始正式轉(zhuǎn)體準(zhǔn)備。在整體場(chǎng)地封鎖15.0min內(nèi)，由供電方安裝地線(xiàn)，并完成工藝操作準(zhǔn)備任務(wù)。

再次，正式轉(zhuǎn)動(dòng)。過(guò)程先封鎖35.0min，控制角速度在1°/min以下，進(jìn)行9號(hào)橋墩、10號(hào)橋墩的分別轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為20.0°。然后封鎖55.0min，依據(jù)40.0°的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，進(jìn)行9號(hào)橋墩、10號(hào)橋墩的分別轉(zhuǎn)動(dòng)，控制轉(zhuǎn)動(dòng)角速度小于等于1°/min。在這個(gè)基礎(chǔ)上，封鎖75.0min，依據(jù)1°/min或小于°/min的角速度，分別轉(zhuǎn)動(dòng)9號(hào)橋墩、10號(hào)橋墩，轉(zhuǎn)動(dòng)角度均為60°。最后封鎖95.0min，設(shè)計(jì)角速度在每分鐘1°以下，完成9號(hào)橋墩的精準(zhǔn)就位與姿態(tài)調(diào)整，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為18.31°。同時(shí)完成10號(hào)橋墩轉(zhuǎn)動(dòng)，角度為20.0°。

最后，精確就位及姿態(tài)調(diào)整。封鎖120.0min，依據(jù)每分鐘1°或小于1°的標(biāo)準(zhǔn)，完成9號(hào)橋墩的精確定位與姿態(tài)調(diào)整，同時(shí)完成10號(hào)橋墩的精準(zhǔn)就位與姿態(tài)調(diào)整，10號(hào)橋墩轉(zhuǎn)動(dòng)角度為1.12°。

4 超大噸位斜拉橋轉(zhuǎn)體上跨鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)施工技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)

4.1 準(zhǔn)備

轉(zhuǎn)體前，工藝操作者應(yīng)以牽引系統(tǒng)、轉(zhuǎn)體球絞、輔助支撐體系為對(duì)象，進(jìn)行轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)檢查。具體檢查內(nèi)容如下：

在轉(zhuǎn)體發(fā)電設(shè)備準(zhǔn)備時(shí)，每主墩均配備兩臺(tái)發(fā)電機(jī)，功率為300kW，規(guī)避轉(zhuǎn)體操作過(guò)程突然停電引發(fā)的故障問(wèn)題。進(jìn)而依據(jù)系統(tǒng)布置圖進(jìn)行轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)擺放、安裝就位、調(diào)試[2]。同時(shí)順牽引方向，安裝預(yù)埋鋼絞線(xiàn)。并利用I32a工字鋼與滑道焊接的方式，將限位裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)體就位處，降低超轉(zhuǎn)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)體牽引力增加、姿態(tài)微調(diào)需求，將I32a工字鋼橫向設(shè)置在助推反力座位置，結(jié)合挑梁（I32a工字鋼位置）中心位置千斤頂?shù)姆胖茫於ê罄m(xù)工藝操作基礎(chǔ)。

4.2 稱(chēng)重

工藝操作者可以利用千斤頂稱(chēng)重系統(tǒng)確定轉(zhuǎn)體梁端不平衡重量，并進(jìn)行所需配置重量的計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在所需配重位置放置混凝土預(yù)壓塊，完成重量配置。若支撐腳、滑道之間距離差值超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以利用豎向千斤頂，進(jìn)行支撐腳、滑道距離的調(diào)整，為滑板放置提供充足空間[3]。

具體操作時(shí)，工藝操作者可以工藝支架完全拆除（已清除周邊垃圾）為節(jié)點(diǎn)，利用0-50mm的位移傳感器、千斤頂，沿兩側(cè)支撐腳位置、相鄰位置，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)體縱向偏心距、縱橋向不平衡力矩、轉(zhuǎn)體球絞摩擦阻力矩、摩擦系數(shù)的測(cè)算。測(cè)算結(jié)束后，綜合考慮球絞中心到橋跨上配重距離、啟動(dòng)牽引力、不平衡力矩等因素，確定梁側(cè)絕對(duì)平衡配重、縱向傾斜配重。進(jìn)而根據(jù)后期監(jiān)測(cè)參數(shù)，應(yīng)用現(xiàn)代控制領(lǐng)域的自適應(yīng)控制法，進(jìn)行配重的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

4.3 臨時(shí)固結(jié)

考慮到案述工程為雙塔雙索面斜拉橋，給定剪切力的QZ球型鋼支座為主橋豎向支撐裝置，與塔梁中心相距10.85m。在轉(zhuǎn)體操作前，需要對(duì)塔梁進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)，并在轉(zhuǎn)體完成且中跨臨時(shí)鎖定后，進(jìn)行塔梁臨時(shí)固結(jié)的解除。一般塔梁臨時(shí)固結(jié)需要選擇距離塔梁中心線(xiàn)2.22m的位置，利用φ820×10mm鋼管混凝土，在每一個(gè)制作周邊進(jìn)行臨時(shí)支墩的設(shè)置。鋼管需要沿橋方向設(shè)置兩排，每一排為7根，進(jìn)而將C30混凝土填充到鋼管內(nèi)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，在梁面利用已P錨錨固的6-φs15.2無(wú)粘結(jié)鋼絞線(xiàn)張拉預(yù)應(yīng)力，促使絞線(xiàn)外露0.50m。

在梁面臨時(shí)支墩設(shè)置完畢后，選擇20mm/25mm厚鋼板，利用穿孔塞焊的方式，與φ25mm鋼筋緊固焊接，完成主梁縱向限位裝置上部結(jié)構(gòu)操作。進(jìn)而利用Q235的φ820×10mm鋼管，依據(jù)鋼管之間相距1150mm的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)4拼工45a焊接。配合底部12根M30Q345錨栓固結(jié)，完成主梁縱向限位裝置下部結(jié)構(gòu)操作。

4.4 轉(zhuǎn)體

在正式轉(zhuǎn)體前，工藝操作者可以進(jìn)行試轉(zhuǎn)體。即在確定轉(zhuǎn)體體系、牽引動(dòng)力系統(tǒng)、防傾倒保險(xiǎn)體系狀態(tài)良好的前提下，采集每分鐘轉(zhuǎn)速、10號(hào)橋墩梁底部標(biāo)高、橋梁姿態(tài)等初始資料，在主橋墩轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、梁端轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)速度之間建立聯(lián)系，全程跟蹤、控制轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)速度處于要求限度內(nèi)。需要注意的是，在試轉(zhuǎn)體期間，工藝操作者應(yīng)利用千斤頂逐根進(jìn)行鋼絞線(xiàn)的預(yù)先對(duì)稱(chēng)緊固，并通過(guò)主控臺(tái)控制兩套千斤頂在同一時(shí)刻施加壓力。

在試轉(zhuǎn)體進(jìn)入尾聲后，工藝操作者可以依據(jù)滑動(dòng)方向?qū)㈦p向鋼楔形塊放置在滑道支撐腳下方，維持橋梁固結(jié)狀態(tài)。并根據(jù)試轉(zhuǎn)體期間采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)體方案的修正。在統(tǒng)一指揮下，選擇無(wú)雨霧、風(fēng)速低于6級(jí)的天氣，協(xié)調(diào)人員分工，開(kāi)始方案實(shí)踐。其中9號(hào)橋墩主塔側(cè)轉(zhuǎn)體斜拉橋可以直接利用平衡轉(zhuǎn)體法完成平轉(zhuǎn)合龍;10號(hào)橋墩主塔側(cè)斜拉橋因下方接觸網(wǎng)橫聯(lián)距離較近（151mm左右），需要采用不平衡轉(zhuǎn)體方案。即通過(guò)配重，促使10號(hào)橋墩沿中跨側(cè)支撐腳落地，邊跨側(cè)主梁翹起，擴(kuò)大梁體地面、接觸網(wǎng)橫梁之間空間。同時(shí)促使球絞、一對(duì)支撐腳形成穩(wěn)定的支撐體系，保證轉(zhuǎn)體過(guò)程中橋梁水平旋轉(zhuǎn)姿態(tài)穩(wěn)定，穩(wěn)定后可直接合龍。

具體操作時(shí)，工藝操作者應(yīng)在轉(zhuǎn)盤(pán)上均勻布置轉(zhuǎn)體刻度的基礎(chǔ)上，以橋面邊緣、接觸網(wǎng)橫梁邊水平位置1.50m內(nèi)為控制節(jié)點(diǎn)，每間隔10.0cm進(jìn)行一次橋梁主墩垂直度、橋梁高程（左、中、右）、橋梁中位線(xiàn)方位角與支撐腳、滑道板間隙的測(cè)定，保證轉(zhuǎn)體情況的緊密監(jiān)控。進(jìn)而啟動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，選擇“自動(dòng)狀態(tài)”，配合上下盤(pán)之間連續(xù)千斤頂點(diǎn)動(dòng)控制軸線(xiàn)偏差，保證轉(zhuǎn)體軸線(xiàn)精準(zhǔn)就位。若因轉(zhuǎn)動(dòng)慣性、測(cè)量誤差已發(fā)生過(guò)轉(zhuǎn)情況，則工藝操作者可以利用2×500t千斤頂，構(gòu)建力偶助推系統(tǒng)，沿著相反的方向頂動(dòng)支撐腳，完成轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)作業(yè)。

根據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)體線(xiàn)形監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，工藝操作者可以利用4×500t千斤頂，以需調(diào)整一側(cè)塔肢下方對(duì)應(yīng)滑道為節(jié)點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)體姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。需要注意的是，在每次點(diǎn)動(dòng)千斤頂行程確定后，工藝操作者需要進(jìn)行梁端行程的換算，反復(fù)循環(huán)調(diào)整梁體整體橫橋向傾斜度與高程偏差，并將雙向限位設(shè)置在滑道助拉千斤頂反力座、上轉(zhuǎn)盤(pán)鋼管砼支撐腳之間，保證梁體兩端、邊跨現(xiàn)澆端順利連接。

4.5 鎖定封固

在轉(zhuǎn)體姿態(tài)調(diào)整完畢后，工藝操作者可以將槽鋼焊接到支撐腳兩側(cè)、滑道鋼板位置，完成轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)臨時(shí)鎖定。一般需要2對(duì)及以上槽鋼。

在鎖定轉(zhuǎn)體后，工藝操作者可以利用焊接法，將上下承臺(tái)與塔肢預(yù)留鋼筋緊密焊接，并利用壓漿管將混凝土澆筑到外側(cè)支模位置。同時(shí)利用自密實(shí)水泥注漿料灌漿法，分層填補(bǔ)外側(cè)支模、上轉(zhuǎn)盤(pán)接口位置空隙。需要注意的是，外側(cè)支模所用模板應(yīng)為背對(duì)背槽鋼加固、拉筋臨時(shí)鎖定的鋼模板。

在封固模板后，工藝操作者可以將臨時(shí)固結(jié)解除。

5 總結(jié)

綜上所述，鐵路是我國(guó)交通大動(dòng)脈，車(chē)次繁忙，密集時(shí)段平均3-4min就會(huì)駛過(guò)車(chē)輛。為盡可能減少上跨斜拉橋建設(shè)對(duì)鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)的影響，工藝操作者可以依據(jù)先稱(chēng)重后轉(zhuǎn)體的方式。即先在平行于鐵路的方向上進(jìn)行稱(chēng)重配重，進(jìn)而利用鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)“天窗點(diǎn)”進(jìn)行轉(zhuǎn)體工藝操作。同時(shí)考慮到鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)“天窗點(diǎn)”有限，工藝操作者應(yīng)嚴(yán)格控制稱(chēng)重、轉(zhuǎn)體、封固的效率與質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王利強(qiáng).鐵路轉(zhuǎn)體橋連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)[J].中國(guó)高新科技，2021（02）：106-107.

[2]張恒.興延高速上跨京包鐵路鋼箱梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2020（10）：100-105.

[3]王萌浩.客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)大跨度連續(xù)梁轉(zhuǎn)體工程中球鉸的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2021（10）：124-125.