謝旺軍 劉振華 張彭云

橋梁轉(zhuǎn)體施工具有較多優(yōu)勢，是橋梁跨越較大障礙物時的常用方法。文章結合長塘大橋工程實例，介紹了跨鐵路大跨徑連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工方案，研究了該工程球鉸及轉(zhuǎn)盤施工、墩（臺）身及連續(xù)梁施工、轉(zhuǎn)體施工關鍵技術，為類似橋梁施工提供參考。

鐵路橋梁;連續(xù)梁橋;轉(zhuǎn)體施工;橋梁轉(zhuǎn)體;施工技術

U448.21+5A180643

0 引言

橋梁轉(zhuǎn)體法施工最早是豎向轉(zhuǎn)體，出現(xiàn)于20世紀40年代的法國，隨后1976年出現(xiàn)了橋梁平轉(zhuǎn)體施工。我國的轉(zhuǎn)體施工起步較晚，1977年正式完成了第一座平轉(zhuǎn)體橋梁施工[1-3]。橋梁轉(zhuǎn)體施工對較大障礙物的干擾小，同時具有施工速度快、造價低、工藝簡單、操作方便等一系列優(yōu)勢，因此轉(zhuǎn)體法廣泛地應用在跨越鐵路、公路等障礙物的橋梁施工中，得到了橋梁工程建設的高度認可[4-5]。

近年來，我國高速鐵路科技水平已經(jīng)達到了世界一流水平，引領了世界高鐵的發(fā)展。在高速鐵路中橋梁與隧道占比越來越大，甚至超過了90%，橋梁的跨徑也一直在刷新紀錄，能夠更好地滿足橫跨既有線鐵路、公路的空間需求。本文就某新建鐵路下行聯(lián)絡線長塘大橋的轉(zhuǎn)體法施工流程與技術進行歸納和分析，為今后其他類似工程項目建設提供參考。

1 工程概況

本工程為某新建鐵路下行聯(lián)絡線長塘大橋，橋梁孔跨布置為（40 m+72 m+40 m）連續(xù)梁+（4×24 m+4×32 m）簡支T梁，橋梁全長397.21 m。大橋的連續(xù)梁處跨越衡茶吉鐵路，上下行線與長塘大橋夾角分別為20°和30°，為減少鐵路橋梁施工對衡茶吉鐵路正常通行的影響，（40+72+40） m連續(xù)梁設計采用平面轉(zhuǎn)體法施工。連續(xù)梁主墩為1#墩和2#墩，轉(zhuǎn)體橋主墩樁基礎均采用鉆孔樁基礎，樁徑為1.8 m，靠近鐵路四周需施工鉆孔灌注樁進行防護，橋墩采用圓端形實體橋墩，連續(xù)梁段采用單箱單室連續(xù)梁。

2 總體施工方案

轉(zhuǎn)體采用平面轉(zhuǎn)體方式，轉(zhuǎn)體部分為2個70 m“T構”，連續(xù)梁T構在衡茶吉鐵路旁利用支架現(xiàn)澆進行施工，轉(zhuǎn)體時兩側(cè)T構順時針轉(zhuǎn)動20°、30°，理論轉(zhuǎn)體重量為35 000 kN，理論轉(zhuǎn)體時間為150 min。

主梁為變高單箱單室直腹板截面梁，梁高為二次拋物線變高。采用順時針同時同步進行平轉(zhuǎn)工藝。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由安放在下承臺內(nèi)的球鉸滑道骨架、球鉸滑道、內(nèi)千斤頂反力座、牽引力反力座、轉(zhuǎn)臺、撐腳、牽引索等組成。環(huán)形滑道中心直徑為7 m，寬度為0.8 m，球鉸直徑為2.5 m;設2個牽引力反力座，轉(zhuǎn)臺直徑為8.4 m，高度為1.0 m;設8組撐腳，牽引索為4根普通鋼絞線，埋入轉(zhuǎn)臺內(nèi)5 m。

3 球鉸及轉(zhuǎn)盤施工方法

長塘大橋轉(zhuǎn)體施工中球鉸的安裝總結了工程經(jīng)驗，最后確定安裝順序為：預埋件及滑道定位→澆筑下轉(zhuǎn)盤混凝土→安裝下球鉸→中心定位軸鋼銷安裝→上球鉸安裝→支撐腿安裝→上轉(zhuǎn)盤施工。

3.1 安裝精度

下轉(zhuǎn)盤的精度對于轉(zhuǎn)體施工較為重要，因此在完成精確定位、調(diào)整后，將重新檢查下轉(zhuǎn)盤的三維坐標和平整度。通常情況下采用全站儀核查坐標，精密電子水準儀核查高程，水準儀的精度為0.01 mm，檢驗合格后，將其固定。

3.2 球鉸的安裝

（1）先將下球鉸用螺栓與下承臺頂預埋件的套筒固定，接著在套筒中插入球鉸的中軸進而固定，最后安裝聚四氟乙烯滑片。

（2）上述設備安裝結束后，必須要檢查表面是否處在同一球面，并且高度差應≤1 mm。在安裝上球鉸前，下球鉸面須涂抹黃油四氟粉，轉(zhuǎn)動前定位軸套內(nèi)注滿黃油。安裝時，為了達到上下球鉸水平且接觸良好，通常采用黃油四氟粉涂刷上球鉸的球面，隨后輕落至下球鉸。

3.3 上轉(zhuǎn)盤的施工

上轉(zhuǎn)盤混凝土澆筑之前，將P錨體系牽引索固定端預埋在盤內(nèi)，并且高度保持與牽引方向相同，同時要求同一對牽引索的錨固端應在同一直徑線上，相對于圓心對稱。

混凝土澆筑完成且養(yǎng)護至設計強度后，卸下支撐板以將轉(zhuǎn)臺支撐在球形鉸上，并施加旋轉(zhuǎn)力矩以使轉(zhuǎn)臺沿球形鉸鏈的中心軸旋轉(zhuǎn)，進而完成轉(zhuǎn)體施工系統(tǒng)的支承體系轉(zhuǎn)換工作。

4 墩（臺）身及連續(xù)梁施工

（1）本橋墩臺均采用定型鋼模一次性澆筑成型。

（2）（40+72+40） m連續(xù)梁施工。下行聯(lián)絡線長塘大橋連續(xù)梁先采用支架現(xiàn)澆施工后轉(zhuǎn)體?？紤]到橋梁不同部位的特點，本橋連續(xù)箱梁采用支架現(xiàn)澆法施工，采用吊架施工進行中跨合龍。施工過程中的吊架底籃及模板自行加工，邊跨現(xiàn)澆段采用支架現(xiàn)澆法施工。為了保證施工的質(zhì)量與安全，有必要在施工中對應力與線形進行監(jiān)測。

5 轉(zhuǎn)體施工

5.1 轉(zhuǎn)體結構簡述

本橋轉(zhuǎn)體部分懸臂長度為主墩每側(cè)各35 m，于1#、2#墩中心對稱。本工程在轉(zhuǎn)體施工過程中通過牽引系統(tǒng)做到兩重合，即連續(xù)梁的軸線與橋梁的設計位置重合、上下轉(zhuǎn)盤軸心重合。長塘大橋轉(zhuǎn)體平面布置如圖1所示。

轉(zhuǎn)體施工中平衡系統(tǒng)是保證施工正常進行的關鍵。本工程中通過梁體、鋼管混凝土立柱、千斤頂組成了平衡系統(tǒng)，鋼管混凝土柱由8對直徑為60 cm的圓鋼和混凝土澆筑而成，設置在上承臺處，為轉(zhuǎn)體施工提供平衡支持力。

5.2 主要技術參數(shù)的確定

根據(jù)設計和公式計算，主墩每側(cè)轉(zhuǎn)體懸臂長各35 m，橋面寬7 m，中支點梁高為6.1 m，轉(zhuǎn)盤直徑為8.4 m，球鉸直徑為2.5 m，轉(zhuǎn)體重量為3 500 t。轉(zhuǎn)體開始啟動時Fmax=2×500 kN，轉(zhuǎn)動的過程中Fmax=2×300 kN，兩端轉(zhuǎn)動弧長為π×α×R/180=3.14×35×20（30）/180=12.21 m（18.32 m），因此轉(zhuǎn)動的空間為半徑35 m、弧長分別為12.21 m和18.32 m的扇形區(qū)域。

5.3 轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)為轉(zhuǎn)體施工提供巨大的動力。本工程采用2束牽引索（每束16根）、能夠連續(xù)頂進的千斤頂、鋼筋混凝土反力架、P錨體系的錨固端共同構成了牽引系統(tǒng)。

5.4 轉(zhuǎn)體設備

同步連續(xù)牽引系統(tǒng)包括百噸連續(xù)千斤頂兩臺、主控臺兩套、泵站兩臺;助推系統(tǒng)包括50 t千斤頂4臺、電動油泵4臺。

5.5 轉(zhuǎn)體施工封鎖時間

根據(jù)施工需要，在轉(zhuǎn)體施工過程中對衡茶吉鐵路進行封鎖。封鎖時間主要依據(jù)以下參數(shù)確定：設計線速度為≤1.2 m/min，可是從連續(xù)梁在施工過程中的穩(wěn)定性和安全性考慮，結合工程經(jīng)驗，最后確定為1.0 m/min;轉(zhuǎn)體最大弧長為18.32 m，則根據(jù)線速度可以確定橋梁轉(zhuǎn)體時間為18.32 min;根據(jù)工程經(jīng)驗確定準備及試轉(zhuǎn)時間為20 min;轉(zhuǎn)體到位后懸臂端快速封閉時間為75 min。因此，轉(zhuǎn)體全過程計劃封鎖時間約為20+18.4+75=113.4 min（考慮實際情況最終取150 min）。

5.6 轉(zhuǎn)體施工

5.6.1 轉(zhuǎn)體施工準備

（1）空載試運行。在試運行前需要計算每個泵站的油壓值，并調(diào)整每個泵站的最大允許值后，進行試運行，并檢查設備的運行情況。一般情況下油壓值的計算根據(jù)千斤頂?shù)臄?shù)值進行計算，需要考慮的摩擦系數(shù)分別為μs=0.1、μd=0.06。

完成試運行后，拆卸轉(zhuǎn)盤間的支架、支墊等約束固定裝置，檢查轉(zhuǎn)動結構是否有異常，拆除后對轉(zhuǎn)動結構進行>2 h的監(jiān)控。

（2）箱梁不平衡力測試及配重。本橋跨徑較大，兩側(cè)懸臂相同，各為35 m，在轉(zhuǎn)體施工前需要對梁體進行不平衡力的測試工作，保證轉(zhuǎn)體的順利進行。通常千斤頂在上轉(zhuǎn)盤下加力，同時采用位移計測量球鉸由靜到動狀態(tài)時的臨界值，不平衡力是上轉(zhuǎn)盤兩側(cè)的力之差。因此，往往通過沙袋調(diào)整梁的配重，以確保轉(zhuǎn)體梁兩端的重量平衡。

5.6.2 試轉(zhuǎn)

（1）鋼絞線預緊。為了確保每束中各根鋼絞線受力的均衡性，使用百噸連續(xù)千斤頂采取對稱、多次的原則進行預緊，預緊速度控制在1～5 kN的范圍內(nèi)。

（2）接通電源，啟動泵站，梁體受到兩臺千斤頂?shù)耐瑫r作業(yè)，如果梁體未動，采用輔助千斤頂?shù)窒o摩擦阻力進而使橋梁轉(zhuǎn)動。

（3）在試轉(zhuǎn)階段，必須詳細記錄梁體轉(zhuǎn)速和點動水平弧長兩項數(shù)據(jù)，也是后期保證正式轉(zhuǎn)體施工的有利數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)速指的是梁體轉(zhuǎn)動時的角速度與端部線速度，其試轉(zhuǎn)值應控制在設計范圍內(nèi)。當轉(zhuǎn)體梁接近設計位置時，為了提高就位的精度，通常采取點動操作控制模式，因此在試轉(zhuǎn)階段獲取點動水平弧長對后期的精確就位意義重大。

5.6.3 正式轉(zhuǎn)體

（1）當梁體開始轉(zhuǎn)體時，現(xiàn)場指揮人員采用可靠的通訊工具與作業(yè)人員時刻保持聯(lián)系，轉(zhuǎn)體設備技術參數(shù)完全一致，并且要確保轉(zhuǎn)體過程中的監(jiān)控。

（2）正式轉(zhuǎn)體啟動時，需要連續(xù)千斤頂以1 t/次的加載制度進行加載，直至開始轉(zhuǎn)動，此時加載設備處于自動狀態(tài)，按照設計速度勻速轉(zhuǎn)動。

（3）當轉(zhuǎn)體在轉(zhuǎn)動過程中，現(xiàn)場不同崗位的作業(yè)人員始終觀察轉(zhuǎn)體系統(tǒng)工作情況和梁體轉(zhuǎn)動情況，采取梁體每轉(zhuǎn)動5°匯報一次的報告制度。

（4）為了避免梁體結構過度轉(zhuǎn)動，超過設計軸線范圍，當梁體靠近設計軸向位置1 m左右時，通常暫停系統(tǒng)設備，利用梁體的慣性進行轉(zhuǎn)動;接著操作方式改為點動控制，現(xiàn)場人員及時報告點動數(shù)據(jù)，經(jīng)過多次重復點動，直至梁體精確就位設計位置。

5.6.4 轉(zhuǎn)體就位

（1）轉(zhuǎn)體就位通常采用平面位置和高程來控制，確保梁體位置的無誤，符合設計要求。平面位置通常采用布置于梁體兩端的全站儀來控制，將全站儀的視線方向與梁體設計方向保持一致，偏差控制在10 mm;梁體高程通過布置在兩端的高精度水準儀來控制。

（2）當梁體平面位置精確就位后，采用水準儀觀測，通過調(diào)整千斤頂在轉(zhuǎn)臺的位置來使梁體合龍段標高達到設計高程，最后將滑道縫隙填滿塞緊并且焊接固定。

長塘大橋1×（40+72+40） m共有三跨連續(xù)梁，采用先邊、后中的合龍順序進行施工，確保施工的安全、進度、質(zhì)量滿足設計要求。

6 結語

長塘大橋（40+72+40） m連續(xù)梁采用平面轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)體半徑為35 m、轉(zhuǎn)體重量為3 500 t、轉(zhuǎn)體角度為20°與30°、轉(zhuǎn)體弧長為12.21 m和18.32 m，在150 min內(nèi)順利完成了轉(zhuǎn)體施工任務，證明了橋梁轉(zhuǎn)體施工可以減少或避免對跨越的鐵路、公路等障礙物的干擾影響。本文在轉(zhuǎn)體施工中采取的一系列技術措施，保證了橋梁施工的進度、質(zhì)量及安全，可為今后的橋梁工程建設提供參考依據(jù)。

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