淺析上跨鐵路既有線轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)及質(zhì)量控制

摘要 為提高橋梁轉(zhuǎn)體的施工質(zhì)量，減少施工過程中的安全事故，文章結(jié)合高速公路擴(kuò)容上跨鐵路工程成都入城復(fù)線段的工程實(shí)例，對橋梁工程轉(zhuǎn)體施工技術(shù)方案進(jìn)行了總結(jié)，從施工工藝流程、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工、轉(zhuǎn)體專項試驗、轉(zhuǎn)體施工封鎖、轉(zhuǎn)體牽引施工和頂升施工等環(huán)節(jié)分析了施工的技術(shù)要點(diǎn)，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。結(jié)果表明，此施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施可有效保證該橋梁轉(zhuǎn)體工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 橋梁轉(zhuǎn)體；轉(zhuǎn)動體系；球鉸；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

中圖分類號 U445.465 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0112-03

0 引言

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，橋梁建設(shè)的需求不斷增加。在鐵路既有線路上方建設(shè)橋梁時，需要考慮不影響既有線路的正常運(yùn)營，同時還要保證施工安全和質(zhì)量。因此，上跨鐵路既有線轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為一種具有廣闊應(yīng)用前景的橋梁建設(shè)方法。該文旨在全面分析上跨鐵路既有線轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)的原理、應(yīng)用范圍、優(yōu)勢以及質(zhì)量控制措施，為該技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供實(shí)踐指導(dǎo)。

1 轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)概述

1.1 轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)的概念及原理

轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)是一種利用力學(xué)原理，通過轉(zhuǎn)動施工的方式完成橋梁建設(shè)的方法。該技術(shù)的基本原理是將橋梁的主體結(jié)構(gòu)在施工時進(jìn)行現(xiàn)場預(yù)制，并在合適的位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以完成橋梁的合龍。

轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)的核心在于轉(zhuǎn)動體系的構(gòu)建。這個體系主要由轉(zhuǎn)動軸、轉(zhuǎn)動支撐、牽引系統(tǒng)等部分組成。轉(zhuǎn)動軸是連接橋梁主體和轉(zhuǎn)動支撐的關(guān)鍵部件，通常由高強(qiáng)度鋼材制成，具有極高的耐磨性和耐壓性。轉(zhuǎn)動支撐則起到支撐橋梁主體、承受載荷的作用，通常采用摩擦型或軸承型支撐結(jié)構(gòu)。牽引系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)橋梁主體轉(zhuǎn)動的動力源，通過鋼絲繩或液壓裝置等設(shè)備提供轉(zhuǎn)動所需的牽引力[1]。

1.2 轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)作為一種先進(jìn)的橋梁建設(shè)方法，具有以下顯著優(yōu)勢[2]：

（1）施工簡便、高效。轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)通過現(xiàn)場預(yù)制橋梁主體結(jié)構(gòu)并在合適的位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)合龍，簡化了施工過程，提高了施工效率。

（2）安全可靠。轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)在預(yù)制橋梁主體結(jié)構(gòu)時，可在穩(wěn)定的地面進(jìn)行施工，降低了施工現(xiàn)場的安全風(fēng)險。

（3）對周圍環(huán)境影響小。由于轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)在旋轉(zhuǎn)過程中不需要使用大型起重設(shè)備和其他施工機(jī)械，因此對周圍環(huán)境的影響較小。

（4）適應(yīng)性強(qiáng)。轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)具有廣泛的適應(yīng)性，適用于不同跨度、結(jié)構(gòu)形式和材料類型的橋梁建設(shè)。

（5）經(jīng)濟(jì)效益好。轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)能夠降低施工成本和材料消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)的實(shí)施過程

2.1 項目概況

高速公路擴(kuò)容工程成都入城復(fù)線段起于金堂縣二繞成德南樞紐互通，止于成華區(qū)龍?zhí)督值例埜勐贰Ｗ缶€、右線結(jié)構(gòu)中心線位于鐵路交叉處，左線和右線平面部分位于緩和曲線上，部分位于圓曲線上，左右線曲線半徑均為R=1 520 m。單線橋面寬度為18.5 m，左線、右線均涉及兩次跨越鐵路，跨越鐵路主橋均采用（2×45 m）T形剛構(gòu)。

2.2 與既有鐵路線位置關(guān)系

涉鐵段共有成渝成都北聯(lián)絡(luò)線、成渝疏解線、成渝線共三股鐵路與新建橋梁相交。

新建橋梁的上跨鐵路線，在平面投影上與既有鐵路線相交，相交情況如表1所示。

2.3 橋梁轉(zhuǎn)體施工方案

2.3.1 橋梁轉(zhuǎn)體施工工藝流程

根據(jù)該橋特殊的結(jié)構(gòu)形式及橋位地形特征，主橋采用轉(zhuǎn)體法施工，施工技術(shù)復(fù)雜、施工精度要求高。制定的該項目橋梁轉(zhuǎn)體施工工藝流程如圖1所示[2]。

2.3.2 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工

（1）球鉸加工。球鉸為轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動中心，承受并傳遞全部重量，由上球鉸（凸面，平面半徑為3.7 m）、下球鉸（凹面，平面半徑為3.0 m，球面半徑為6 m）、定位銷軸、型鋼定位骨架和聚四氟滑板等組成。球面板采用30 mm厚的Q355鋼板，加強(qiáng)肋板為30 mm厚的Q235鋼板，銷軸為45#鍛鋼。聚四氟滑板容許壓應(yīng)力不小于100 MPa，滑動摩擦系數(shù)不大于0.08（脂潤滑）。球鉸制造采用工廠加工制作，應(yīng)在加工完成并經(jīng)檢驗合格后，再進(jìn)行工廠的試拼裝[3]。

（2）球鉸保護(hù)及運(yùn)輸。該項目工地位于成都市，轉(zhuǎn)鉸設(shè)備共4套，根據(jù)以往轉(zhuǎn)鉸運(yùn)輸經(jīng)驗，每套設(shè)備擬采用2輛25 m拖車進(jìn)行運(yùn)輸。運(yùn)輸前由生產(chǎn)廠家對轉(zhuǎn)鉸設(shè)備進(jìn)行包裝處理，防止運(yùn)輸過程中出現(xiàn)碰撞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損。

（3）球鉸系統(tǒng)安裝。下球鉸需預(yù)埋骨架，角鋼頂面高差lt;5 mm，應(yīng)通過螺母調(diào)整校平，平面高差lt;0.5 mm，中心誤差lt;1 mm。上球鉸安裝時，要求形心軸、轉(zhuǎn)動軸重合，誤差≤1 mm，平面高差lt;0.5 mm。

球鉸系統(tǒng)安裝過程中，最大吊裝重量為上球鉸6.24 t，并采用80 t汽車吊進(jìn)行吊裝，作業(yè)半徑為18 m，臂長26.8 m的有效起重量為9.2 t。

2.3.3 轉(zhuǎn)體專項試驗

該橋采用轉(zhuǎn)體施工工藝跨越運(yùn)營鐵路，安全控制因素眾多、風(fēng)險大。為確保轉(zhuǎn)體與鐵路運(yùn)營安全，需進(jìn)行轉(zhuǎn)體專項試驗，圍繞轉(zhuǎn)鉸質(zhì)量與結(jié)構(gòu)平衡開展，包括摩擦系數(shù)、平整度、平衡、靜置、試轉(zhuǎn)等測試，以驗證轉(zhuǎn)體系統(tǒng)性能是否滿足要求。

2.3.4 轉(zhuǎn)體施工封鎖

封鎖施工作業(yè)內(nèi)容主要為試轉(zhuǎn)體施工、正式轉(zhuǎn)體施工。

封鎖施工流程：辦理封鎖手續(xù)—封鎖地點(diǎn)確定—駐站聯(lián)絡(luò)員、現(xiàn)場防護(hù)員到位—人員機(jī)具材料就位—進(jìn)行施工—封鎖結(jié)束前進(jìn)行各項檢查及撤離工作—檢查合格—登記結(jié)束封鎖—開通封鎖的線路。

2.3.5 轉(zhuǎn)體牽引施工

（1）轉(zhuǎn)體準(zhǔn)備。主要內(nèi)容如下：移除鋼楔塊、防水條；主梁最后懸澆節(jié)段預(yù)應(yīng)力張拉完后，可移除撐腳和滑道間的撐腳下木框內(nèi)的砂或鋼楔塊；拆除上下轉(zhuǎn)盤間的防水條；安裝百分表，讀取百分表初讀數(shù)；移除支架等臨時結(jié)構(gòu)或荷載；在轉(zhuǎn)盤上標(biāo)注轉(zhuǎn)體角度，安裝限位裝置。

（2）平衡控制。因箱梁箱室眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工過程中梁上內(nèi)模制作與安裝誤差可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)尺寸難以精確控制，加上結(jié)構(gòu)臨時荷載等不確定因素，將造成T梁兩側(cè)對轉(zhuǎn)鉸產(chǎn)生不平衡彎矩。平衡重采用混凝土塊（或其他荷載）方式進(jìn)行調(diào)整。

（3）轉(zhuǎn)體牽引。

①澆筑上轉(zhuǎn)盤時，先預(yù)埋P形錨具，牽引索埋入轉(zhuǎn)盤3.0 m以上并纏繞其上。采用2束19-φs15.2-1860鋼絞線作為牽引索，使用ZLD200型連續(xù)平轉(zhuǎn)油缸。轉(zhuǎn)體時，油缸應(yīng)固定在反力座上進(jìn)行加載。平轉(zhuǎn)需克服靜摩阻和動摩阻扭矩，均由牽引油缸的牽引力扭矩克服。施工時，應(yīng)啟動油缸分級加載至結(jié)構(gòu)啟動，連續(xù)轉(zhuǎn)動并觀測線形，控制線速度，進(jìn)行精確合龍、制動和微調(diào)定位[4]。

②平轉(zhuǎn)設(shè)備布置。根據(jù)方案，共布置8臺ZLD200型連續(xù)牽引油缸，每臺油缸可輸出牽引力200 t。根據(jù)牽引點(diǎn)具體的連續(xù)平轉(zhuǎn)油缸布置和牽引力情況，在每個牽引點(diǎn)分別布置1臺80 L雙比例液壓泵站，共使用8臺泵站。預(yù)計牽引速度最大可達(dá)15～20 m/h。在每個助拉點(diǎn)布置1臺液壓泵站，共使用8臺泵站。

在每個連續(xù)平轉(zhuǎn)油缸中，安裝2個壓力傳感器；壓力傳感器安裝在連續(xù)平轉(zhuǎn)油缸主缸的大腔側(cè)；在每個連續(xù)平轉(zhuǎn)油缸的上下錨具油缸上安裝1只錨具傳感器，同時在兩個主缸上各安裝1只油缸位置傳感器。

③設(shè)備安裝調(diào)試。將2臺連續(xù)千斤頂按水平、平行、對稱要求布置于轉(zhuǎn)盤兩側(cè)，中心線與上轉(zhuǎn)盤外圓相切，且與預(yù)埋鋼絞線中心線高度相等。設(shè)備空載試運(yùn)行時，應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)鉸摩擦系數(shù)推算牽引力，反算泵油壓值，調(diào)整泵站最大允許油壓，通過試運(yùn)行檢查設(shè)備狀態(tài)。

④防傾保險體系。通過8個撐腳起到防傾斜作用。撐腳應(yīng)與下滑道間預(yù)留2 cm的間隙，以在轉(zhuǎn)體荷載下沿滑道轉(zhuǎn)動，便于調(diào)整荷載狀態(tài)和轉(zhuǎn)體姿態(tài)。滑道需清潔并涂抹黃油四氟粉，以減小撐腳與滑道間的摩擦系數(shù)。

⑤試轉(zhuǎn)。試轉(zhuǎn)時間為正式轉(zhuǎn)體前1～2 d。試轉(zhuǎn)速度應(yīng)和正式轉(zhuǎn)體時保持一致。試轉(zhuǎn)時預(yù)緊鋼絞線，用千斤頂將鋼絞線逐根以5～10 kN的力進(jìn)行預(yù)緊。試轉(zhuǎn)時應(yīng)測量轉(zhuǎn)動體系的靜、動摩擦系數(shù)，測量不同行程點(diǎn)動工況下T構(gòu)轉(zhuǎn)體懸臂端的實(shí)際轉(zhuǎn)動長度，為正式轉(zhuǎn)體提供相關(guān)數(shù)據(jù)。

⑥正式轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)體前的準(zhǔn)備工作完畢后，進(jìn)行轉(zhuǎn)體。同步張拉牽引千斤頂，按10 kN逐級加力至計算的靜摩阻力。觀測撐腳走板水平位移以確定啟動，并記錄靜摩阻力。平轉(zhuǎn)時應(yīng)實(shí)時監(jiān)測梁端的高程、速度、空間位置、牽引力及剩余弧長等參數(shù)。轉(zhuǎn)體過程中球鉸可能發(fā)生豎向轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致轉(zhuǎn)體完成后梁端豎向標(biāo)高發(fā)生變化，對合龍段施工造成影響，因此應(yīng)在轉(zhuǎn)體時進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并根據(jù)測量結(jié)果確定是否需要調(diào)整姿態(tài)[5]。

（4）轉(zhuǎn)體就位姿態(tài)調(diào)整。轉(zhuǎn)體就位后，根據(jù)主梁的實(shí)測線性及位置數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)體T構(gòu)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。通過橫橋向、縱橋向精調(diào)，完成姿態(tài)調(diào)整，檢測標(biāo)高、線形的正確性。精調(diào)到位后，用專門加工的鋼楔子固定撐腳。

（5）梁體就位接收系統(tǒng)。根據(jù)轉(zhuǎn)體角度進(jìn)行測量，在撐腳上標(biāo)注轉(zhuǎn)過的位置。當(dāng)橋梁轉(zhuǎn)體即將到位時，在標(biāo)注處的滑道鋼板上焊接剛性牛腿對其限位，防止超轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)體到位后，在撐腳與滑道鋼板之間采用鋼楔塞緊并固定。

（6）轉(zhuǎn)體后球鉸封盤。梁體轉(zhuǎn)體就位后，在撐腳和滑道間加塞鋼楔塊并焊接牛腿以保證梁體的穩(wěn)定性，然后進(jìn)行封盤施工。采用二次封盤，第一次先封上、下轉(zhuǎn)盤間的混凝土，并在上轉(zhuǎn)盤頂部預(yù)埋壓漿澆注鋼管，待封盤混凝土凝固后用灌漿法填補(bǔ)因混凝土收縮留下的空隙，以保證墩身與上下盤間混凝土的整體性。

2.3.6 頂升施工

當(dāng)T構(gòu)轉(zhuǎn)體精確就位封盤后，進(jìn)行邊墩蓋梁施工。在具備支座安裝條件時，在蓋梁邊支點(diǎn)位置頂升主梁，有效總頂力6 000 kN（梁端使用液壓千斤頂進(jìn)行頂升，千斤頂數(shù)量不少于2臺），頂點(diǎn)位置位于支座中心連線且應(yīng)沿結(jié)構(gòu)中心線進(jìn)行對稱布置，頂升時應(yīng)保證千斤頂同步、均勻頂升，千斤頂頂面和底面應(yīng)加墊尺寸不小于30 cm×30 cm、厚度不小于5 cm的鋼板；頂升完成后，安裝好支座，再灌注支座墊石和擋塊，待養(yǎng)護(hù)至設(shè)計強(qiáng)度的95%后移開千斤頂，進(jìn)行落梁就位。

3 轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)的質(zhì)量控制措施

轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)中質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括以下內(nèi)容：

（1）設(shè)計階段的質(zhì)量控制。首先，在工程設(shè)計階段，應(yīng)對轉(zhuǎn)體橋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)動體系進(jìn)行精確計算和優(yōu)化設(shè)計，包括但不限于球鉸的設(shè)計、配重系統(tǒng)的配置以及臨時支撐設(shè)施的選擇等。此外，還需通過仿真模擬和理論分析，確保橋梁在轉(zhuǎn)體過程中的應(yīng)力分布合理，避免造成結(jié)構(gòu)損傷或破壞。

（2）預(yù)制階段的質(zhì)量控制。在橋梁構(gòu)件預(yù)制過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行操作，保證混凝土質(zhì)量和預(yù)應(yīng)力張拉效果滿足設(shè)計要求。同時，對于焊接接頭、預(yù)埋件的位置精度以及構(gòu)件間的連接構(gòu)造等方面應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗和驗收，確保轉(zhuǎn)體時各部件能夠協(xié)同工作。

（3）轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝及調(diào)試的質(zhì)量控制。球鉸是轉(zhuǎn)體橋施工的核心部件，其制造、安裝及性能測試均應(yīng)遵循嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在安裝過程中，應(yīng)確保球鉸位置的精準(zhǔn)度，以及上下轉(zhuǎn)盤間的間隙滿足設(shè)計要求。此外，牽引系統(tǒng)、平衡配重、監(jiān)控設(shè)備的安裝調(diào)試同樣重要，務(wù)必確保所有機(jī)械設(shè)備運(yùn)行正常，能夠準(zhǔn)確無誤地按照預(yù)定計劃完成轉(zhuǎn)體動作。

（4）轉(zhuǎn)體過程中的動態(tài)監(jiān)測與控制。在橋梁轉(zhuǎn)體過程中，應(yīng)利用現(xiàn)代化的監(jiān)控設(shè)備實(shí)時監(jiān)測轉(zhuǎn)體速度、角度、扭矩、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，確保轉(zhuǎn)體過程的平穩(wěn)、安全，并及時根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)調(diào)整施工策略。同時，應(yīng)設(shè)立應(yīng)急預(yù)案，對可能發(fā)生的異常情況進(jìn)行快速響應(yīng)和妥善處理。

（5）轉(zhuǎn)體到位后的連接及驗收。橋梁轉(zhuǎn)體到位后，須對梁體間對接部位的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)以及臨時支撐拆除后的穩(wěn)定性進(jìn)行全面檢查和驗收，確保轉(zhuǎn)體橋與既有結(jié)構(gòu)的有效連接和整體承載能力達(dá)到設(shè)計要求。

4 結(jié)語

上跨鐵路既有線轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)作為一種先進(jìn)的橋梁建設(shè)方法，具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文對轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)的原理、應(yīng)用范圍和優(yōu)勢進(jìn)行了深入探討，并對其施工過程中的質(zhì)量控制措施進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過研究和分析，可以得出以下結(jié)論：轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)具有施工簡便、安全可靠、對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)勢，適用于跨越深谷、河流、鐵路、高速公路等復(fù)雜地形和交通環(huán)境；同時，通過建立完善的質(zhì)量管理體系、加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督和第三方檢測等措施，可以有效控制轉(zhuǎn)體橋施工的質(zhì)量，提高橋梁的使用壽命和性能。為了進(jìn)一步推動轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，建議加大技術(shù)創(chuàng)新和研究力度，不斷完善和提升該技術(shù)的施工工藝和質(zhì)量控制水平。此外，還應(yīng)加強(qiáng)工程實(shí)踐經(jīng)驗的積累和總結(jié)，為類似工程提供更多的參考和借鑒。

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收稿日期：2024-02-18

作者簡介：張桂鑫（1990—），男，本科，工程師，從事高速公路施工管理工作。