跨既有線T構轉體施工關鍵技術研究

蘆凱捷

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

1 工程概況

T構橋總長約5.57 km，上跨既有線，梁體截面為單箱單室，總長約113.1 m，中支點和梁端高分別為6.0 m、3.3 m，頂、底板寬分別為12.2 m和6.7 m。由于該橋上跨既有線，所以轉體難度較大，屬控制性工程，必須引起高度重視，根據工程實際情況，結合轉體要求，確定各項施工關鍵技術。

2 施工技術

2.1 轉盤施工

轉體施工開始前，應先進行轉盤施工。該工程的轉盤最初采用球面，施工控制應達到精確，同時還需要進行反復打磨，確保上下盤球面達到光滑與密合。這樣一來，施工工序將變得十分繁瑣，而且質量也很難保證。對此，征得相關專家的意見后，根據現場具體情況，將轉盤更改成平面，使用40 mm厚鋼板制作上下盤，使加工后平整度不超過0.2 mm，同時保證鋼板自身物理性能[1]。

對橋跨中間橋墩進行施工時，先根據軸線位置對橋墩基礎進行澆筑，將橋墩的中心點作為圓心對圓形厚鋼板進行安裝，使圓形鋼板和基礎形成一個整體，作為下轉盤。在外露的鋼板表面與轉軸處均涂抹一層潤滑劑，然后蓋上上轉盤，期間采取必要措施避免雜物進入。將鋼板的接觸面作為界面，在其上部分別澆筑上轉盤與牽引盤，并盤內埋設鋼絞線。在預埋件的支持下使上下盤達到臨時定位，防止混凝土澆筑過程中上盤發(fā)生位移，并將牽引盤作為基礎，在與橋梁軸線為73°角的方向進行支架搭設，用于墩身和箱梁的混凝土澆筑，以此形成兩個轉體單元[2]。

2.2 施工準備

在轉體施工開始前，應先做好以下各項準備工作。

(1)對承臺進行混凝土澆筑施工時，沿預設牽引方向在與承臺邊緣靠近的地方埋設工字鋼，以此為反力座提供可靠的斜撐。

(2)對牽引反力臺混凝土進行澆筑，并埋設好工字鋼，為反力座提供可靠的豎向支撐。

(3)加工頂鐵與弧形板，做好水平助推前的各項準備工作。加工弧形板主要目的在于和上下盤支撐之間達到緊密結合，確保助推力處于同一條直線。

(4)將千斤頂安裝到臺座上，并使鋼絞線從千斤頂中穿過，使千斤頂處在正常的工作狀態(tài)當中[3]。千斤頂型號與技術參數如表1所示。

表1 千斤頂型號與技術參數

(5)對牽引及其自動控制系統(tǒng)進行安裝與必要的調試。

(6)將上下盤之間的支墊和臨時連接拆除，連接鋼筋可采用燒割的方法拆除。

(7)將上下盤之間存在的垃圾和雜物清理干凈，并對滑道進行清理，檢查確定滑道和支腿之間的縫隙是否存在對轉動有妨礙的雜物。

(8)沿水平方向設置助推千斤頂，以此在主牽引體系無法正常啟動時提供助推力，確保轉體系統(tǒng)得以正常啟動。

(9)按梁段澆筑時的編號在箱梁的左中右三個位置做好標記，在轉體過程中對各點的高程及其變化進行動態(tài)觀測，并在兩端軸線處設置水平觀測標尺，以此對水平方向轉動速率和距離進行動態(tài)追蹤，實現對整個轉體過程的有效控制[4]。

2.3 轉體階段

(1)1#轉體單元：從啟動開始共經歷了90 min的時間，啟動轉動時壓力表讀數及牽引力情況為：啟動時壓力表的讀數為18.5 MPa，牽引力為814 kN；壓力表讀數變化8 MPa時，牽引力為352 kN；壓力表讀數變化10 MPa時，牽引力為440 kN；壓力表讀數變化13 MPa時，牽引力為572 kN；壓力表讀數變化14 MPa時，牽引力為616 kN；壓力表讀數變化21 MPa時，牽引力為924 kN；壓力表讀數變化26 MPa時，牽引力為1 144 kN；合攏時壓力表的讀數為27 MPa，牽引力為1 188 kN。

從以上結果可知，實際的水平方向牽引力和設計基本相符；剛啟動時水平方向牽引力相對較大，這說明啟動時受到的靜摩擦力比轉動時受到的動摩擦力略大；伴隨時間不斷延展，牽引力持續(xù)增加，這說明轉體過程中上下盤之間有越來越大的摩擦系數，其具體原因還需要通過進一步的探討確定[5]。

測量組隨時對水平標尺讀數進行觀測，在讀數即將達到50 cm時，控制臺立即停機，并按照點動法實施精確定位。在定位完成后，用楔塊楔緊支撐腿，使其位置達到固定，同時對上下盤的連接鋼筋進行焊接，避免轉體單元發(fā)生位移。

(2)2#轉體單元：剛啟動時，壓力表的讀數為23 MPa，連續(xù)轉動一段時間以后，壓力表的實際讀數達到了33 MPa，隨即停止轉動，開啟備用千斤頂，使轉體得以繼續(xù)。剛開始時千斤頂可以提供600 kN左右的水平方向推力，伴隨轉體不斷進行，水平方向推力不斷增加，直到最大值。

(3)只考慮起動與轉動時各種摩阻系數下的安全儲備如表2所示。

表2 只考慮起動與轉動時各種摩阻系數下的安全儲備

2.4 轉體產生的情況與原因

轉體時產生了以下兩種情況：

(1)伴隨轉體時間不斷增加，需要的水平方向推力不斷增加，這說明只要推力可以達到要求，就可以繼續(xù)進行轉體，轉盤并沒有被破壞。

(2)因水平方向助推千斤頂在達到一定行程之后需要設置頂鐵，故每次啟動都要克服靜摩擦力，而且伴隨啟動次數不斷增多，靜摩擦力會得到很大程度的提高，不建議繼續(xù)進行助推。

導致以上情況的原因為：

(1)因轉體重量相對較大，且轉盤基本全部承壓，所有轉動時盤內溫度大幅上升，導致潤滑劑由于變質而失效，使摩擦力明顯增加。

(2)由于啟動的次數過多，導致盤內潤滑劑實際分布無法達到均勻，進而使摩擦力變大。

針對以上問題，應采取有效措施來補充潤滑劑，降低摩擦施系數，具體可采用以下方法：

(1)在承臺頂面，即下盤周圍砌筑一個圓環(huán)，其直徑按320 cm控制，圓環(huán)和鉸盤的外緣可以形成密封儲存槽[6]。

(2)在儲存槽中添加潤滑油，使鉸盤被完全淹沒，之后浸泡12 h的時間。

(3)由于潤滑油有很強滲透能力，所以能使鉸盤之間重新被潤滑劑填滿，使摩擦力明顯減小。另外，由于潤滑油還能起到熱傳遞作用，所以還能降低盤內的溫度。

采用以上措施后重新啟動系統(tǒng)，對其效果予以驗證。實踐表明，在兩個轉動單元密切協(xié)調與配合下，達到預期轉體要求，潤滑油在其中發(fā)揮了重要作用。

2.5 封盤、合攏

完成轉體與精確定位后，由測量組進行觀測。經觀測可知，轉體后高程與軸線偏位都能達到設計要求。封盤澆筑后，對合攏段支架進行懸拼，并加強防護，通過支模對合攏段的混凝土進行澆筑，最終順利完成合攏。

2.6 特殊情況與緊急情況處理

(1)無法正常起動

比如首次起動牽引系統(tǒng)的兩臺千斤頂，將其加載到140 t，并將助推系統(tǒng)的四臺千斤頂加載到50 t時或在平轉時停止重新起動時撐腳所在位置沒有足夠足夠反力座進行助推千斤頂的安裝使系統(tǒng)無法正常起動，此時可使用備用千斤頂進行確定，采用手動控制的方式加載到280 t，由此起動后轉為自動運行方式。

(2)結構重點位置開裂、變形

比如在平轉時通過觀察發(fā)現轉體結構重要位置產生焊縫開裂或明顯的變形，此時應采取有效措施加以補強處理。

(3)箱梁兩端施與橫橋向翼緣板高差突然變化

當監(jiān)控人員借助水平儀監(jiān)控發(fā)現箱梁兩端與橫橋向翼緣板高差突然發(fā)生變化時，首先應判斷其成因，一般為轉盤產生異常變形。然后通過全面檢查確定具體原因，最后采取針對性措施加以處理。

(4)牽引索斷絲、滑絲

斷絲與滑絲是牽引索相對常見的問題，一旦發(fā)生斷絲或滑絲，應立即對鋼絞線進行更換，然后重新張拉。

(5)牽引系統(tǒng)結構應變異常

當通過監(jiān)測發(fā)現牽引系統(tǒng)的應變不正常時，應通過檢查確定異常部位產生開裂或變形的原因，如材質問題、制作與安裝質量較差等，然后針對開裂或變形的原因，進行針對性處理。

2.7 安全措施與注意事項

(1)轉體施工日期以氣象部門預報為準確定，選擇5 d內沒有大風天氣的時間段進行，要求施工時風速不超過10 m/s。

(2)在結構上進行電焊作業(yè)時，應注意防止和牽引索鋼絞線觸碰。

(3)轉體開始前認真檢查結構每根電纜，確定安防位置是否滿足要求，避免絕緣保護因轉體遭到破壞產生漏電。

(4)轉體結束后，盡快對上盤與承臺上的連接筋進行焊接，在焊接完成后還應盡快進行混凝土澆筑。

(5)除必須使用的工具儀器，結構上不可堆放其它物件。

(6)在施工現場設立安全警報系統(tǒng)，并在作業(yè)區(qū)范圍內設置安全標志與警示牌。

(7)對全體作業(yè)人員實施集中的崗前教育與培訓。

3 結 語

綜上所述，轉體施工是T構橋施工重要環(huán)節(jié)，轉體效果直接影響整個橋梁的質量。目前，該T構橋轉體施工已經順利完成，且經檢查確認各項指標都能達到規(guī)范與設計提出的要求，說明以上轉體施工技術合理可行，值得類似跨既有線T構橋參考借鑒，解決轉體施工難題。