上跨既有線鐵路轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)研究

劉付軍

（中交二公局鐵路建設有限公司,陜西 西安 710028）

0 引言

我國的基礎設施建設不斷投入，新建的橋梁無法規(guī)避跨越既有的鐵路、公路等。若采用原有的上跨既有線施工方法，整體施工安全性相對較低，容易影響工程的順利進行。轉(zhuǎn)體施工方法能解決上述問題，在地形復雜地區(qū)非常適用，能在一定程度上降低對既有線路的影響。

1 工程概況

10號線高架區(qū)間上跨處鐵路為路堤，現(xiàn)狀正線雙線鐵路，左側(cè)增設一股道聯(lián)絡線?，F(xiàn)狀正線實測軌面標高373.34，聯(lián)絡線軌面標高371.89，路基坡腳間距為40.6 m，兩側(cè)外擴10 m為鐵路保護區(qū)。貨北環(huán)鐵路路基北側(cè)敷設架空貫通線，塔頂高程382.529~383.913。在轉(zhuǎn)體之后需加強對梁底的控制，確保梁底與供電線之間保持0.4 m以上的距離。橋總體跨BR51—BR53：線路上跨貨北環(huán)鐵路，現(xiàn)狀路堤坡腳寬度40.6 m，兩側(cè)保護范圍各10 m，10號線和鐵路交角73.2°。橋梁跨度采用（70+70）m，結(jié)構(gòu)承臺不侵入路堤坡腳，滿足鐵路安全運營要求。貨北環(huán)鐵路運輸繁忙，行車密度大，該設計采用轉(zhuǎn)體方式一次跨越貨北環(huán)鐵路。如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)體橋墩位置圖

2 橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)要點

2.1 轉(zhuǎn)體施工流程

橋梁轉(zhuǎn)體施工中，其結(jié)構(gòu)主要包括上下轉(zhuǎn)盤、環(huán)形滑道等，其中，下轉(zhuǎn)盤以及球鉸是整體結(jié)構(gòu)中的重要部分，可有效支撐轉(zhuǎn)體的全部重量。在橋梁轉(zhuǎn)體后，以球鉸與上轉(zhuǎn)盤為主，且在轉(zhuǎn)體系統(tǒng)中涵蓋多個部件，如，助推反力支座、下球鉸等。球鉸是轉(zhuǎn)體施工當中最為重要的結(jié)構(gòu)，也是平動法施工的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)[1]。

施工順序：現(xiàn)澆梁體施工完成后→拆除臨時固結(jié)→割除上下承臺連接精軋螺紋鋼→平衡稱重試驗→配重→滑道清理、安裝四氟乙烯板→安裝連續(xù)千斤頂并預緊牽引索→試轉(zhuǎn)→正式轉(zhuǎn)體成橋。

轉(zhuǎn)體的具體流程如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)體施工流程圖

2.2 轉(zhuǎn)體前的準備工作

（1）轉(zhuǎn)體重心位置的確定。

（2）保證環(huán)形滑道清潔，做好相關間隙的檢查工作，并將四氟乙烯板鋪設在滑道上。

（3）根據(jù)轉(zhuǎn)體標準合理標定千斤頂。

（4）做好各項裝置的安裝以及調(diào)試工作，如牽引索、泵站等，并對束鋼絞線加以調(diào)整，使其保持平直。

（5）助推千斤頂安裝。

（6）科學安裝調(diào)控設備，根據(jù)要求做好標志，確定橋梁軸線位置。

（7）在有關位置安裝相應監(jiān)控標志。

（8）各關鍵部位再次檢查，確認簽字。

（9）做好技術(shù)交底工作，記錄好相關數(shù)據(jù)，結(jié)合觀測點數(shù)量合理進行人員分工，開展信號把控以及通信等各項工作。

（10）轉(zhuǎn)體后需靜置1 d，隨后將測量數(shù)據(jù)匯總，明確橋梁轉(zhuǎn)體后的平衡狀況。

（11）上限位裝置合理布置在橋墩、臨時墩處，并清理好轉(zhuǎn)體范圍內(nèi)的雜物。

（12）轉(zhuǎn)體的氣候條件要求。

（13）轉(zhuǎn)體施工前墩身混凝土強度須達到設計強度的100%，連續(xù)梁混凝土強度達到設計強度的75%時進行轉(zhuǎn)體施工。

除此之外，在轉(zhuǎn)體前準備工作中，還應當查詢天氣狀況，了解施工區(qū)域的氣象條件，根據(jù)氣象情況選擇合適的時間拆除轉(zhuǎn)盤支撐，在拆除時根據(jù)整體結(jié)構(gòu)恰當保留部分支撐，以確保結(jié)構(gòu)安全。同時，支架拆除直到結(jié)構(gòu)鎖定過程中，應避免惡劣天氣施工。施工時應當確保當天天氣無雨、風力在5級以內(nèi)，風速應在于8.0~10.7 m/s之間，并準備好測風儀，充分為轉(zhuǎn)體施工作業(yè)開展提供保障。

2.3 牽引系統(tǒng)及設備測試

2.3.1 牽引動力系統(tǒng)

ZLD200自動連續(xù)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)中通常包括主控臺、千斤頂?shù)炔糠?，牽引系統(tǒng)則放置在轉(zhuǎn)盤兩側(cè)，以保持平行對稱狀態(tài)，促使千斤頂中位線與上轉(zhuǎn)盤外圓相切，其中心線高度需與上轉(zhuǎn)盤鋼絞線的中心位置保持水平，并在反力座上合理設置千斤頂，確保預埋型鋼插入轉(zhuǎn)盤中，并做好槽口放樣工作，精確牽引反力座高度，明確其具體定位，以此保證其能夠承受較大的反作用力。同時，還需科學調(diào)試動力系統(tǒng)，并將有關設備運送到施工現(xiàn)場，完成一系列的安裝工作。貯滿油泵箱內(nèi)的液壓油，將油路以及電路進行合理連接，加強系統(tǒng)設備的調(diào)試，確保其能夠達到正常運行的狀態(tài)，充分發(fā)揮動力系統(tǒng)連續(xù)工作的最佳狀態(tài)。

2.3.2 牽引設備測試

（1）橋梁轉(zhuǎn)體施工中在引進各類設備時需展開全面測試，根據(jù)測試結(jié)果做好相應標定。

（2）將設備運送至施工場地后對其加以安裝，根據(jù)施工現(xiàn)場的平面圖在規(guī)定位置上將其安裝就位，隨后連接各個部分的信號線，并將泵站以及千斤頂間的油路加以銜接，一系列設備連接后進行設備調(diào)試以及檢查工作，保證設備順利運轉(zhuǎn)。

（3）設備測試時需采取空載運行方式加以檢測，結(jié)合千斤頂施力值，如，啟動牽引力靜摩擦系數(shù)標準為0.1，動摩擦力系數(shù)為0.06，以此詳細計算泵站油壓值，根據(jù)相關數(shù)值合理調(diào)整泵站油壓，確保其處于規(guī)定范圍內(nèi)。

黃藻是一種生長于濕地的藻類植物，俗稱“黃苔”“青泥苔”或者“水綿”。由于湖區(qū)水體富營養(yǎng)化，氮、磷等幾種營養(yǎng)鹽比例失調(diào)，這類植物一般出現(xiàn)在淺水區(qū)，并且在磷含量較高的條件下最容易發(fā)生。開始時在淺水處萌發(fā)，為綠色細絲狀，一縷縷綠色“細絲”附著在水底或者像網(wǎng)一樣懸浮在水中大量繁殖，為數(shù)極多的絲聚集成團，顏色呈暗綠色，經(jīng)陽光照射后，放出的氧氣常聚于絲團中，使之漂浮于水面，當接合孢子成熟時，老化的水綿由綠色變成黃色，呈團狀漂浮在水面。

2.4 配重方案

稱重單位在完成稱重工作后需結(jié)合轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)相關數(shù)值，如不平衡力矩、觀測值等各項數(shù)據(jù)信息，據(jù)以制定科學合理的配重方案。

（1）稱重單位可根據(jù)具體稱重結(jié)果出具相關報告，針對縱向重心偏移情況，可結(jié)合實際測量結(jié)果加以推算。在施工現(xiàn)場中可利用增加砂箱的方式適當調(diào)整兩端重量，確保結(jié)構(gòu)重心與轉(zhuǎn)軸中心相互重合，在配重之后將轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的偏移距離保持在5~15 cm之間。

（2）在橫向重心偏移情況下，應當將外環(huán)道橫橋方向與轉(zhuǎn)盤中心相對稱的千斤頂加以調(diào)整，糾正其具體位置，使千斤頂能夠有效覆蓋全部轉(zhuǎn)動角度。

2.5 試轉(zhuǎn)

橋梁轉(zhuǎn)體未正式轉(zhuǎn)動前，應當進行試轉(zhuǎn)，先做好各項系統(tǒng)的檢查工作，確保牽引系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)體體系等各方面均保持良好的狀態(tài)。檢查時，若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在問題，則需及時解決，強化系統(tǒng)處理，為后期轉(zhuǎn)體起到良好的保障作用，充分確保各項系統(tǒng)的安全性以及可靠性。檢測過程中，需對其觀察一天時間，確保各個部分未發(fā)生異常變形。隨后組織相關部門對轉(zhuǎn)體前進行檢查，做好各系統(tǒng)的驗收工作，嚴格審查有關數(shù)據(jù)信息，并對檢測內(nèi)容以及結(jié)果加以分析，確保各項數(shù)據(jù)信息準確無誤后即可簽字確認，然后進行試轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)體的試轉(zhuǎn)工作主要是為了檢查牽引系統(tǒng)、電源等相關設備的運行狀態(tài)，充分了解系統(tǒng)在不同環(huán)節(jié)運轉(zhuǎn)下牽引力的具體情況，明確有關施工數(shù)據(jù)，找出轉(zhuǎn)體前設備存在的各項隱患，避免其對施工帶來不利，影響轉(zhuǎn)體的順利推進。

除此之外，工作人員應當收集轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的初始資料，以構(gòu)建橋墩轉(zhuǎn)動角速度以及梁端轉(zhuǎn)動線速度的關系，并對轉(zhuǎn)體展開全方面跟蹤，對其加強監(jiān)測，從而確保轉(zhuǎn)動速度保持在合理范圍內(nèi)，以滿足轉(zhuǎn)體要求[2]。

（1）試轉(zhuǎn)角度。試轉(zhuǎn)以梁端翼緣板投影線不侵入既有線施工安全界限為準，確定試轉(zhuǎn)角度為5°。

（3）試轉(zhuǎn)主要收集的重要數(shù)據(jù)。①前2°轉(zhuǎn)動可保持自動狀態(tài)，進行轉(zhuǎn)速測量，采集相關數(shù)據(jù)值，明確轉(zhuǎn)動時的拉力，以合理控制轉(zhuǎn)動速度；②后1°控制采取定距模式操作，分別點動測試千斤頂伸長1 s、2 s、3 s、4 s、5 s、10 s的各時段梁體轉(zhuǎn)動距離，測試點應當進行3次測試，測量數(shù)據(jù)計算平均值，確保轉(zhuǎn)體達到規(guī)定要求后，促使定位操作更加精準。

試轉(zhuǎn)時應當充分明確靜止啟動狀態(tài)下以及轉(zhuǎn)動過程中的最大牽引力，并保證轉(zhuǎn)體角速度在0.015 rad/min以內(nèi)。同時，主梁端部水平線速度也應小于0.15 m/min。

（4）試轉(zhuǎn)到位后用楔形鐵撐腳對轉(zhuǎn)體進行臨時鎖定，在正式轉(zhuǎn)體前，派專人對轉(zhuǎn)體現(xiàn)場進行24 h值守，防止外人進入轉(zhuǎn)體區(qū)域?qū)D(zhuǎn)體關鍵部位實施不安全行為，并對梁體進行測量保證其穩(wěn)固平衡。

2.6 正式轉(zhuǎn)體

在試轉(zhuǎn)結(jié)束后，應當針對所收集的數(shù)據(jù)信息加以分析研究，合理修正轉(zhuǎn)體施工方案，才能開展正式轉(zhuǎn)體。實際轉(zhuǎn)體時通常采用人工指揮方式對其加以控制，并運用監(jiān)視系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)。指揮人員可以根據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資料合理協(xié)調(diào)指揮，并且結(jié)合轉(zhuǎn)體施工情況科學分配人員，做到嚴密部署，明確人員自身職責，在總指揮的統(tǒng)籌安排下，共同協(xié)作完成施工作業(yè)。

（1）轉(zhuǎn)體施工時卡控要點。①應盡量選擇在風和日麗的天氣進行轉(zhuǎn)體，密切關注天氣情況，提前與氣象部門溝通，獲取準確的天氣預報資料；②轉(zhuǎn)動前需拆除支座臨時裝置；③轉(zhuǎn)體過程中隨時觀察作業(yè)現(xiàn)場的風壓變化，若現(xiàn)場風速超過5級則不得進行轉(zhuǎn)體作業(yè)，同時施工單位應采取措施，確保梁體穩(wěn)定；④轉(zhuǎn)動角速度不宜大于0.015 rad/min，轉(zhuǎn)體最后階段采用點動，確保梁體精確就位，并且轉(zhuǎn)體施工只能單向運轉(zhuǎn)工作，杜絕出現(xiàn)過轉(zhuǎn)情況發(fā)生，由于過轉(zhuǎn)也不能進行逆向調(diào)整，為此要安裝限位系統(tǒng)；⑤轉(zhuǎn)體前做好稱重工作，明確轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)重量，確定重心位置；⑥轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)試轉(zhuǎn)時，需測量相關參數(shù)；⑦轉(zhuǎn)體施工時應當全方位觀測承臺以及墩身的沉降。

（2）轉(zhuǎn)體時間計算。試轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)體梁剩余轉(zhuǎn)體角度為68.2°。以轉(zhuǎn)體角速度ω=0.015 rad/min計算：根據(jù)轉(zhuǎn)體角度68.2°及上轉(zhuǎn)盤直徑7.1 m，對應弧長l=π×D×68.2÷360=3.141 59×7.1×68.2÷360=5.42 m，轉(zhuǎn)體角速度則為0.015 rad/min，轉(zhuǎn)盤線速度為0.015×5.42=0.081 3 m/min，則完成68.2°轉(zhuǎn)體所需時間t=5.42/0.081 3=66.67 min。考慮點動精調(diào)建議轉(zhuǎn)體時間不小于110 min，根據(jù)貨運北環(huán)線鐵路天窗點，計劃要點時間110 min。

（3）平轉(zhuǎn)實施。①啟動。平轉(zhuǎn)啟動時，同步張拉牽引千斤頂，其噸位應滿足動摩阻力的計算要求。同時，需助推千斤頂進行加力，按照分級方式加力，直至撐腳走板水平位移觀測確認啟動，詳細記錄靜摩阻力數(shù)值；②平轉(zhuǎn)。平轉(zhuǎn)時應當結(jié)合鐵路部門所規(guī)定的時間開展轉(zhuǎn)體作業(yè)，工作人員對軸線偏位情況加以觀測，明確梁端部位高程的具體變化。同時，平轉(zhuǎn)過程中需保持勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動到距離規(guī)定位置大約1 m位置時降低速度，并在距離0.5 m位置時進行點動操作，達到設定位置的0.15 m處則需停止轉(zhuǎn)動。此時測量軸線，結(jié)合實際差值準確定位，避免出現(xiàn)超轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)動時千斤頂所產(chǎn)生的作用力應當大小一致，方向則呈現(xiàn)相反狀態(tài)。此外，設備運轉(zhuǎn)時工作人員要集中注意力，觀察設備運行狀況，排查安全隱患。

3 結(jié)語

隨著轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)的愈發(fā)成熟，其施工技術(shù)的便捷等優(yōu)點得到充分體現(xiàn)，并逐漸應用到各類型的橋梁建設中。該技術(shù)可提升橋梁施工的質(zhì)量以及效率，并為相關單位節(jié)省大量成本，提高工程施工的安全性，通過該技術(shù)的廣泛運用推動我國橋梁建設事業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。