大跨度雙幅曲線不平衡懸澆梁同步轉(zhuǎn)體施工控制

摘要 轉(zhuǎn)體施工是橋梁跨越較大障礙物時(shí)的常用方法，大型T形剛構(gòu)轉(zhuǎn)體過程中對梁端撓度的控制要求嚴(yán)，是轉(zhuǎn)體后能否精確合龍的關(guān)鍵所在。同時(shí)，雙幅同步轉(zhuǎn)體也是轉(zhuǎn)體過程控制的難點(diǎn)，若兩幅轉(zhuǎn)體橋不能同步啟動，且在轉(zhuǎn)體就位前兩幅橋梁轉(zhuǎn)動的時(shí)間差大于設(shè)定時(shí)間時(shí)，兩幅箱梁將會發(fā)生碰撞，導(dǎo)致整個(gè)轉(zhuǎn)體T形剛構(gòu)傾斜等后果。文章結(jié)合英紅特大橋工程實(shí)例，介紹了跨鐵路大跨度雙幅曲線不平衡懸澆梁同步轉(zhuǎn)體的施工方案，研究了該工程球鉸和轉(zhuǎn)盤施工、墩身及連續(xù)梁施工、轉(zhuǎn)體施工等關(guān)鍵技術(shù)，為類似橋梁施工提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞 大跨度；雙幅曲線不平衡轉(zhuǎn)體；懸澆梁；同步；轉(zhuǎn)體施工

中圖分類號 U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0104-03

0 引言

近年來，采用平轉(zhuǎn)法施工的懸澆梁在土木工程行業(yè)中應(yīng)用比例逐步增多。平轉(zhuǎn)法施工干擾小的優(yōu)勢十分明顯，可大幅度提高施工進(jìn)度，減短施工工期[1]。但對于雙幅曲線不平衡懸澆梁同步轉(zhuǎn)體施工而言，如何安全、平穩(wěn)地順利完成同步轉(zhuǎn)體施工成為一項(xiàng)亟待解決的施工技術(shù)難題，該文旨在依托英紅特大橋主橋雙幅曲線不平衡懸澆梁（75＋75） m同步轉(zhuǎn)體的施工過程，分析轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵工序，進(jìn)而提出相應(yīng)的解決措施。

1 轉(zhuǎn)體工程概述

英紅特大橋主橋轉(zhuǎn)體懸澆梁位于平曲線上，曲線半徑R=1 450 m，在公路里程K217+757.682 處與京廣高鐵相交，相交點(diǎn)鐵路里程為K2 139+803.989（設(shè)計(jì)里程為DK2046+522.277），且位于京廣高鐵馬鞍山特大橋廣州側(cè)的115#和116#墩之間，公路與鐵路的斜交角度為78.14°，左幅轉(zhuǎn)體角度為77.78°，右幅轉(zhuǎn)體角度為78.24°（如圖1所示）。該橋設(shè)計(jì)采用2×90 m的雙幅T形鋼構(gòu)變截面連續(xù)箱梁的同步轉(zhuǎn)體施工，其中轉(zhuǎn)體半徑為75 m，分為20個(gè)節(jié)塊，2個(gè)主墩（L39#和R41#）的轉(zhuǎn)體重量均13 500 t。

2 轉(zhuǎn)體前施工控制

對于此大跨度雙幅曲線不平衡懸澆梁，轉(zhuǎn)體前球鉸、撐腳、滑道安裝的精度、稱重，試轉(zhuǎn)等施工工序的質(zhì)量及精度的把控是決定橋梁轉(zhuǎn)體是否成功的主要因素，尤其是橋梁轉(zhuǎn)體過程中轉(zhuǎn)體對接的精度控制。結(jié)合類似工程的成功經(jīng)驗(yàn)，該工程的施工控制劃分為轉(zhuǎn)體前控制和轉(zhuǎn)體過程中控制，其中轉(zhuǎn)體前控制主要包括梁體線形及標(biāo)高、轉(zhuǎn)盤安裝、反力架安裝、球鉸及滑道的精度；轉(zhuǎn)體過程中控制主要包括施工人員管理、配重體系控制、牽引系統(tǒng)精度控制。

2.1 球鉸、滑道、上下轉(zhuǎn)盤、反力座控制

在橋梁轉(zhuǎn)體施工過程中，轉(zhuǎn)動體系的精細(xì)化控制（反力座、上轉(zhuǎn)盤撐腳、滑道等）是控制性工序。若施工過程的精度控制不準(zhǔn)，將出現(xiàn)平面高差較大，以及中心位置、反力座的預(yù)留槽口平面高程及槽口深度不夠等情況，將對整個(gè)轉(zhuǎn)動體系產(chǎn)生不利影響，造成梁體無法順利轉(zhuǎn)動。在球鉸、滑道、反力座安裝及澆筑前，需要對作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)、案例分析、交底、現(xiàn)場指導(dǎo)，同時(shí)嚴(yán)控上述核心工序的復(fù)核和驗(yàn)收。

2.2 梁體線形和標(biāo)高控制

掛籃懸臂澆筑施工時(shí)，橋梁線形及梁端標(biāo)高控制是后期轉(zhuǎn)體施工能否成功的關(guān)鍵性指標(biāo)。每節(jié)段梁體澆筑前后，應(yīng)由施工人員對模板及澆筑后的實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行放樣和復(fù)核，確定好控制性坐標(biāo)后，對澆筑班組進(jìn)行詳細(xì)的交底，并在澆筑過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)糾偏和調(diào)整。同時(shí)，應(yīng)在工序報(bào)驗(yàn)前進(jìn)行再次復(fù)核，確保梁體高程誤差≥?5 mm且≤15 mm，軸線誤差≤5 mm。

2.3 曲線不平衡懸澆梁的不平衡稱重試驗(yàn)

2.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

由于梁體荷載經(jīng)由上下轉(zhuǎn)盤球鉸傳遞，所以球鉸的靜摩擦系數(shù)對轉(zhuǎn)體過程中牽引力矩的大小產(chǎn)生直接影響。另外，由于球鉸轉(zhuǎn)動體系的安裝誤差及梁體質(zhì)量非均勻分布的影響，橋梁零號塊兩側(cè)懸臂段的剛度及自重分布存在差異，進(jìn)而產(chǎn)生不平衡力矩。因此，在橋梁轉(zhuǎn)體前通過稱重試驗(yàn)了解轉(zhuǎn)體段的偏心距、力矩偏差等指標(biāo)，對橋梁轉(zhuǎn)體的成功具有指導(dǎo)意義[2]。

試驗(yàn)前，應(yīng)對橋梁的臨時(shí)錨固措施進(jìn)行拆除，且砂箱應(yīng)降低至少2 cm，其目的在于使球鉸體系的上下轉(zhuǎn)盤處于自由活動狀態(tài)，稱重試驗(yàn)的主要步驟包括：

（1）準(zhǔn)備工作，包括拆除臨時(shí)錨固等。

（2）測試轉(zhuǎn)體部分的縱向和橫向的偏心矩、最大靜摩擦力等。

（3）完成轉(zhuǎn)體梁的理論配重方案。

（4）理論配重完成后進(jìn)行再次測試，并靜置24 h以上，根據(jù)測試結(jié)果再次優(yōu)化配重方案。

均勻加載測試得出使轉(zhuǎn)體克服最大靜摩擦繞水平軸轉(zhuǎn)動的力矩。

表1為L39#墩稱重試驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)結(jié)果。

從表1中可以看出，L39#小里程側(cè)的兩組千斤頂（1、2）均勻同步加載，當(dāng)總荷載P1達(dá)到5 200 kN時(shí)，轉(zhuǎn)動力矩將克服球鉸的最大靜摩擦力，使梁體繞水平軸轉(zhuǎn)動；L39#墩兩組千斤頂（3、4）同樣同步均勻加載，當(dāng)荷載P2達(dá)到7 400 kN時(shí)，轉(zhuǎn)動力矩將克服球鉸的最大靜摩擦力，使梁體繞水平軸反向轉(zhuǎn)動。

由上述測試結(jié)果可知：

不平衡力矩：

MG=P2L2?P1L1 2 =（7 400?5 200）×3.95 2 =4 345kN·m

轉(zhuǎn)動體的摩阻力矩：

MZ=P2L2+P1L1 2 =（7 400+5 200）×3.95 2 = 24 885kN·m

轉(zhuǎn)動體偏心距：

e=MG N = 4 345 13 500 = 3.22cm

偏向于大里程側(cè)；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，球鉸靜摩阻系數(shù)：

μ= MZ 0.98RN = 24 885 0.98×8×13 500 = 0.023 5

2.3.2 配重方案

根據(jù)測量結(jié)果，L39#墩梁體系原偏心距為3.22 cm，偏向大里程側(cè)。采用平衡轉(zhuǎn)體，即滿足新的重心偏移量，且偏向遠(yuǎn)離京廣高鐵側(cè)（即L39#墩偏向小里程側(cè)）。

因此，L39#墩需配重72.42 kN（如圖2所示）。在小里程側(cè)距離梁端15 m處，配置重量為72.42 kN，即7.242 t，利用2.4 t重混凝土立方體共3塊。此時(shí)，e=0 cm。

同理，R41#墩采取同樣的方法進(jìn)行稱配重。根據(jù)稱重結(jié)果對梁體實(shí)施配重后，需要靜停24 h，以檢測梁體配重的平衡度。如果梁體處于相對平穩(wěn)狀態(tài)，則證明稱配重結(jié)果正確無誤，否則需要進(jìn)行二次的稱配重試驗(yàn)，完成稱配重驗(yàn)證后則可進(jìn)行試轉(zhuǎn)，以確定轉(zhuǎn)體的摩阻系數(shù)及張拉設(shè)備的性能。

2.4 牽引動力系統(tǒng)注意事項(xiàng)

（1）牽引動力系統(tǒng)的選取建議比理論值大50 t。

（2）千斤頂應(yīng)放置于配套的反力座上，精確放樣牽引反力座的槽口位置及高度，定位的準(zhǔn)確性對鋼絞線的受力影響較大。

（3）鋼絞線應(yīng)準(zhǔn)確地進(jìn)行編組。

（4）上下轉(zhuǎn)盤之間預(yù)埋的接茬鋼筋長度不能和鋼絞線抵觸。

3 轉(zhuǎn)體施工與控制

3.1 組織機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)體前應(yīng)對管理人員進(jìn)行職責(zé)分工，制定分工表，每個(gè)組配備一臺對講機(jī)并進(jìn)行編號，同時(shí)在現(xiàn)場進(jìn)行演練，提高配合的默契程度。人員宜分為7組，主要包括現(xiàn)場指揮組、安全防護(hù)組、牽引張拉組、測量組、監(jiān)控組、觀察應(yīng)急組、后勤保障組?，F(xiàn)場指揮組下達(dá)各種指令；安全防護(hù)組負(fù)責(zé)鐵路的防護(hù)和轉(zhuǎn)體現(xiàn)場的警戒；監(jiān)控組負(fù)責(zé)對整個(gè)轉(zhuǎn)動體系關(guān)鍵部位的應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測、觀察轉(zhuǎn)盤指針讀數(shù)，記錄油頂在啟動、滑動、點(diǎn)動三個(gè)狀態(tài)下的讀數(shù)，并分析監(jiān)測成果，及時(shí)將階段成果反饋給組長，組長對發(fā)現(xiàn)的偏差和問題提出調(diào)整參數(shù)或處理建議。技術(shù)組負(fù)責(zé)通知油泵操作人員懸澆梁的轉(zhuǎn)體情況；觀察撐腳在轉(zhuǎn)體過程中與滑道的間隙變化、轉(zhuǎn)盤上鋼絞線的松弛度。監(jiān)控測量人員負(fù)責(zé)測量放樣和記錄、復(fù)核梁體的控制標(biāo)高，橋梁轉(zhuǎn)體完成后精確測量梁體中線及翼緣板處的標(biāo)高，同時(shí)橋上觀測中軸線就位后，及時(shí)通知轉(zhuǎn)動系統(tǒng)控制人員停止轉(zhuǎn)動。

3.2 轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備

由于該懸澆梁轉(zhuǎn)體上跨運(yùn)營鐵路線，施工前需獲得鐵路封鎖（停電）計(jì)劃并在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成[1]，計(jì)劃批復(fù)至轉(zhuǎn)體前的時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)備工作尤為重要。

（1）試轉(zhuǎn)前，應(yīng)徹底清理滑道、梁頂及箱梁內(nèi)的雜物和梁體平轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的障礙物，保證平轉(zhuǎn)過程順利進(jìn)行。

（2）解除撐腳約束。

（3）觀測牽引索各股鋼絞線持力是否一致，以及鋼線是否和張拉千斤頂中心線一致。

（4）在上轉(zhuǎn)盤安裝轉(zhuǎn)動角速度標(biāo)尺[2]。

（5）根據(jù)專家評審?fù)ㄟ^的方案中試轉(zhuǎn)的角度，進(jìn)行兩次試轉(zhuǎn)（未侵入鐵路限界），檢查轉(zhuǎn)體的初始拉力和理論拉力。

（6）通過試轉(zhuǎn)對每個(gè)人的角色進(jìn)行演練，并進(jìn)行總結(jié)。

3.3 突發(fā)情況應(yīng)對策略

考慮轉(zhuǎn)體施工的風(fēng)險(xiǎn)，施工前應(yīng)制定相應(yīng)的應(yīng)對策略：

（1）準(zhǔn)備4臺備用的連續(xù)千斤頂。

（2）邀請經(jīng)驗(yàn)豐富的專家在現(xiàn)場進(jìn)行過程技術(shù)指導(dǎo)。

（3）周邊配備相應(yīng)的應(yīng)急備用電源或發(fā)電系統(tǒng)，并確保系統(tǒng)正常工作，以應(yīng)對施工過程中突發(fā)的電力故障。

3.4 轉(zhuǎn)體施工

（1）邀請鐵路部門召開封鎖前的布置會議。

（2）轉(zhuǎn)體速度與角度的控制。

（3）張拉出的鋼絞線應(yīng)及時(shí)切除。

（4）剩余2°以考慮慣性。

（5）剩余10 mm時(shí)進(jìn)行手動點(diǎn)動以精確定位。

（6）考慮配重對水平高差的影響。

（7）軸線調(diào)整到位后，準(zhǔn)確測量各懸臂端的實(shí)際標(biāo)高，利用千斤頂在轉(zhuǎn)臺位置施加力，調(diào)整各合龍段之間的標(biāo)高[3]；當(dāng)測量達(dá)到要求后，利用鋼楔塊將鋼撐腳與滑道之間間隙塞死并焊接牢固。

（8）待人員撤離完畢，且安全防護(hù)組負(fù)責(zé)人相互交叉檢查完畢后，向現(xiàn)場施工總指揮匯報(bào)，現(xiàn)場施工總指揮通知駐站聯(lián)絡(luò)員解除封鎖，進(jìn)行銷點(diǎn)。

4 結(jié)束語

龍懷高速公路英紅特大橋上跨的京廣高鐵梁體重達(dá)13 500 t，通過施工過程的嚴(yán)密監(jiān)控及關(guān)鍵工序的精細(xì)化控制，確保懸澆梁在空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體的成功對接，為跨越京廣高速鐵路的橋梁施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。隨著我國高速公路行業(yè)的不斷發(fā)展，大跨徑橋梁跨越既有鐵路、重要航道等的工程難題將不斷增多，橋梁轉(zhuǎn)體作為我國發(fā)展成熟的高難度施工技術(shù)，將在公路建設(shè)過程中發(fā)揮舉足輕重的作用，對社會及行業(yè)的發(fā)展起到一定的推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1]鐵路橋涵工程施工安全技術(shù)規(guī)程：TB 10303—2020[S].北京：中國鐵道出版社，2020.

[2]張聯(lián)燕.橋梁轉(zhuǎn)體施工[M].北京：人民交通出版社，2003：35-62．

[3]鐵路橋涵工程施工安全技術(shù)規(guī)程：TB 10601—2009[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

收稿日期：2024-03-29

作者簡介：雷昌（1984—），男，本科，工程師，從事路橋隧、市政施工、高速鐵路技術(shù)方面的工作。