“T構(gòu)”轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝施工工藝

汪 亞 克，　汪 昱 君，　張 方 彪

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

“T構(gòu)”轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝施工工藝

汪 亞 克，汪 昱 君，張 方 彪

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：轉(zhuǎn)體橋作為跨越峽谷、河流、鐵路、公路等不能做支撐部位的一種橋梁，可以將障礙上空的作業(yè)轉(zhuǎn)化為岸上或近地面的作業(yè)，在鐵路系統(tǒng)已有較多的利用。以G108國(guó)道青白江段改擴(kuò)建工程B段(大件路東繞線)工程轉(zhuǎn)體橋?yàn)槔?，介紹了轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)盤(pán)系統(tǒng)安裝的施工方法。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體系統(tǒng)；球鉸；安裝；施工

1工程概述

G108國(guó)道青白江段改擴(kuò)建工程B段(大件路東繞線)起于青白江大道與川陜復(fù)線交叉口，止于青南大道，全長(zhǎng)10.455 km，其中K0+556.5～K1+854.5段為主線上跨達(dá)成鐵路立交橋段，該橋在北環(huán)線里程K13+313.52位置處斜跨北環(huán)、達(dá)成鐵路，道路與鐵路交角73.85°，橋下為電氣化鐵路，通過(guò)的火車(chē)密度大，孔跨布置為2×45 m“T構(gòu)”單幅橋，橋梁全長(zhǎng)90 m。轉(zhuǎn)體段長(zhǎng)度為83 m，轉(zhuǎn)體重量為8 513 t，轉(zhuǎn)體角度為76°。

2轉(zhuǎn)體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

該“T構(gòu)”轉(zhuǎn)體采用的是平轉(zhuǎn)法施工的轉(zhuǎn)動(dòng)體系，轉(zhuǎn)體主要依靠轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下盤(pán)、球鉸、上轉(zhuǎn)盤(pán)、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)等組成。牽引體系主要包括牽引鋼絞線、牽引千斤頂及輔助設(shè)備。轉(zhuǎn)體過(guò)程一般通過(guò)千斤頂對(duì)拉牽引索形成旋轉(zhuǎn)力偶實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體(圖1)。

下轉(zhuǎn)盤(pán)由環(huán)行滑道、球鉸、牽引體系等組成，

圖1　轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖

為支承轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)全部重量的基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)體完成后，與上轉(zhuǎn)盤(pán)共同形成基礎(chǔ)。撐腳與滑道之間稍留間隙，千斤頂反力座用于轉(zhuǎn)體的啟動(dòng)、止動(dòng)和姿態(tài)微調(diào)等。為保證滑道的平整度、粗糙度，施工時(shí)將預(yù)埋滑道頂面鋼板的勁性骨架用螺栓連接鋼板與勁性骨架，精確調(diào)平后再灌注鋼板下的混凝土。

上轉(zhuǎn)盤(pán)由主墩上承臺(tái)、撐腳、球鉸、牽引系統(tǒng)等組成，轉(zhuǎn)動(dòng)體系的重量由球鉸傳遞給下轉(zhuǎn)盤(pán)，滑道僅起穩(wěn)定作用。上轉(zhuǎn)盤(pán)附著在下轉(zhuǎn)盤(pán)上安裝，固定成型后試平轉(zhuǎn)運(yùn)行，檢查無(wú)誤后在支架上綁扎上轉(zhuǎn)盤(pán)鋼筋、立模板、澆注混凝土，完成轉(zhuǎn)動(dòng)體系的施工。

轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸是整個(gè)轉(zhuǎn)體的核心，制作和安裝時(shí)要求精度很高，需要精心制作、精心安裝。上下球鉸安裝要保證球面的光潔及橢圓度，球鉸安裝頂口務(wù)必水平；上下球鉸間按設(shè)計(jì)位置鑲嵌聚四氟乙烯片，四氟片間涂抹硅脂等潤(rùn)滑劑，上下球鉸中心穿直徑為260 mm的45#煅鋼作為定位鋼銷(xiāo)，精確定位。最后，將上下球鉸吻合面外周用膠帶纏繞密實(shí)。

3轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝施工工藝流程

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的施工工藝流程為：安裝下滑道、澆注底盤(pán)→設(shè)置定位軸→下球鉸施工→安裝球鉸面板、勁性骨架、上球鉸施工→細(xì)磨上下球鉸→施工上轉(zhuǎn)盤(pán)、調(diào)試轉(zhuǎn)體設(shè)備→轉(zhuǎn)體上部結(jié)構(gòu)施工、轉(zhuǎn)體就位→封盤(pán)。

4轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工

4.1球鉸的加工制造

球鉸由上下兩塊鋼質(zhì)球面板組成，上面板為凸面，通過(guò)圓錐臺(tái)與上部的牽轉(zhuǎn)盤(pán)連接，上轉(zhuǎn)盤(pán)就位于牽轉(zhuǎn)盤(pán)上；下面板為凹面，嵌固于下轉(zhuǎn)盤(pán)頂面。上下面板均為由30 mm厚的鋼板壓制而成的球面，上球鉸直徑3 700 mm，下球鉸直徑3 000 mm，背部設(shè)置肋條，防止其在加工、運(yùn)輸過(guò)程中變形并方便球鉸的定位、加強(qiáng)以及與周?chē)炷恋倪B接。

鋼球鉸是轉(zhuǎn)體施工之轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的核心，是轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，制作及安裝精度要求很高，必須精心制作，精心安裝。其制造精度控制如下：

球鉸和接觸球面的光潔度不小于▽3，表面粗糙度不大于Ra25 μm；

球面各點(diǎn)處的曲率應(yīng)相等，其曲率半徑之差為±0.9 mm；

球鉸邊緣各點(diǎn)的高程差≯1 mm；

水平截面橢圓度≯1.5 mm；

下球鉸內(nèi)球面各個(gè)鑲嵌四氟板頂面應(yīng)位于同一球面上，其誤差≯1 mm；

球鉸上、下球面形心軸與球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸務(wù)必重合，其誤差≯1 mm；

與上下球鉸相焊接的鋼管中心軸務(wù)必與轉(zhuǎn)動(dòng)軸重合，其誤差≯1 mm，鋼管務(wù)必鉛垂，其傾斜度≯1%。

鋼球鉸面在工廠制造加工，在下球鉸面上按設(shè)計(jì)位置銑鉆四氟板鑲嵌孔，同時(shí)在下球面上設(shè)置適量的混凝土振搗孔，以方便球鉸面下部的混凝土施工。

4.2球鉸各構(gòu)件的安裝

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)球鉸各構(gòu)件的安裝順序?yàn)椋合罗D(zhuǎn)盤(pán)球鉸及外滑道安裝→中心定位銷(xiāo)軸安裝→下球鉸聚四氟乙烯滑片安裝→上球鉸安裝→上轉(zhuǎn)盤(pán)撐腳安裝→上轉(zhuǎn)盤(pán)安裝。

4.2.1下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸安裝

下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸采用Q345qC鋼材制作，直 徑 為

3 000 mm，厚度為30 mm，下設(shè)角鋼支撐架，總重量為2.87 t。下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸采用在承臺(tái)混凝土澆注時(shí)預(yù)留槽口、轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸調(diào)整固定后進(jìn)行二次澆注混凝土的施工方式。

(1)安裝順序。

下轉(zhuǎn)盤(pán)安裝按槽口清理→拼裝下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸→初步定位→綁扎槽口內(nèi)鋼筋→安裝調(diào)整固定架→精確定位及調(diào)整→固定→澆注混凝土的順序進(jìn)行。

(2)安裝。

① 槽口清理：首先根據(jù)設(shè)計(jì)位置采用精確測(cè)量放樣對(duì)槽口進(jìn)行檢查，對(duì)不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的地方進(jìn)行處理；然后對(duì)槽口內(nèi)的混凝土面進(jìn)行鑿毛處理；最后將槽口內(nèi)及鋼筋上的碎渣、水泥漿清除干凈。

② 拼裝下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸：下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行檢查，主要對(duì)下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸的表面橢圓度及結(jié)構(gòu)檢查其是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)加工要求。下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸的現(xiàn)場(chǎng)組裝主要是下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸的錨固鋼筋及調(diào)整螺栓的安裝；該部分為螺栓連接，其它構(gòu)件均在廠內(nèi)進(jìn)行焊接組裝。

③ 初步定位：確定下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸中心十字線，放出錨固螺栓位置。下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸初步定位的目的是保證槽口內(nèi)鋼筋與轉(zhuǎn)盤(pán)的錨固鋼筋不發(fā)生沖突。

④ 綁扎槽口內(nèi)鋼筋：在準(zhǔn)備工作完成后，按照設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求進(jìn)行鋼筋的綁扎。此項(xiàng)施工時(shí)必須注意：當(dāng)普通鋼筋與下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸錨固螺栓發(fā)生沖突時(shí)，應(yīng)適當(dāng)移動(dòng)普通鋼筋。

⑤ 精確定位及調(diào)整：利用固定調(diào)整架及調(diào)整螺栓將下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸懸吊，調(diào)整中心位置，然后依靠固定調(diào)整螺桿上下轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整標(biāo)高。

⑥ 固定：精確定位及調(diào)整完成后，對(duì)下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸的中心、標(biāo)高、平整度進(jìn)行復(fù)查；中心位置采用全站儀檢查，標(biāo)高采用精度0.01 mm的精密水準(zhǔn)儀及鋼銦尺多點(diǎn)復(fù)測(cè)，經(jīng)檢查合格后對(duì)其進(jìn)行固定；豎向利用調(diào)整螺栓與鋼骨架橫梁之間擰緊固定，橫向利用預(yù)埋在承臺(tái)上的型鋼進(jìn)行固定。

4.2.2滑道的安裝

圖2　下轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸安裝示意圖

在撐腳的下方(即下轉(zhuǎn)盤(pán)頂面)設(shè)有0.95 m寬的滑道，滑道中心的直徑為6.45 m，采用Q345qC鋼材制作，厚度為24 mm，滑道鋼板采取分節(jié)段拼裝，在盤(pán)下利用調(diào)整螺栓調(diào)整固定，分節(jié)段澆注混凝土。轉(zhuǎn)體時(shí)應(yīng)保證撐腳可在滑道內(nèi)滑動(dòng)，以保持轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)。要求整個(gè)滑道面在同一水平面上，滑道骨架頂面角鋼相對(duì)標(biāo)高差≯5 mm，滑道頂面局部平整度≯0.5 mm，其相對(duì)高差不大于2 mm。

4.2.3球鉸、聚四氟乙烯滑片的安裝

上轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸采用Q345qC鋼材制作，直 徑 為

3 700 mm，厚度為30 mm，單件重2.62 t(圖3)。

下球鉸表面布置552塊φ60×20 mm和4塊φ150×20 mm四氟乙烯滑板，其中φ60四氟乙烯滑片呈圓形均布下球鉸表面，共12排，四氟乙烯滑片總面積為16 371 cm2。聚四氟乙烯片處于高壓應(yīng)力狀態(tài)，平均計(jì)算壓應(yīng)力為48.4 MPa，其設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為100 MPa。上下轉(zhuǎn)盤(pán)間安裝有φ260銷(xiāo)軸，長(zhǎng)度為1 250 mm，采用45號(hào)煅鋼制作。

下球鉸混凝土澆注完成后，將轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸的銷(xiāo)軸放入下轉(zhuǎn)盤(pán)預(yù)埋套管中，然后進(jìn)行下球鉸聚四氟乙烯滑片和上球鉸的安裝。四氟滑片應(yīng)先進(jìn)行等載預(yù)壓，消除變形后方可安裝。

根據(jù)聚四氟乙烯滑片的編號(hào)將其安放在相應(yīng)的鑲嵌孔內(nèi)。聚四氟乙烯滑片安裝前，先將下球鉸頂面清理干凈，球鉸表面及安裝聚四氟乙烯滑片的孔內(nèi)不得有任何雜物且需將球面吹干。聚四氟乙烯滑片安裝完成后，保證其頂面位于同一球面上，誤差≯1 mm。檢查合格后，在球面上各聚四氟乙烯滑片間涂抹硅脂，使硅脂均勻充滿(mǎn)聚四氟乙烯滑片之間的空間并略高于聚四氟乙烯滑片，保證其頂面有一層硅脂。四氟乙烯滑片中心需鉆小孔以便裝入時(shí)排出空氣。整個(gè)安裝過(guò)程應(yīng)保持球面清潔，嚴(yán)禁將雜物帶至球面上。將上球鉸吊起，在其凸球面上涂抹一層硅脂，然后將上球鉸對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)軸中心輕落至下球鉸上，用倒鏈微調(diào)上球鉸水平位置，使之水平并與下球鉸外圈間隙一致，去除被擠出的多余硅脂，并用彩條布帶將上下球鉸邊緣的縫隙密封，防止雜物進(jìn)入球鉸摩擦部分。

球鉸安裝的要點(diǎn)：保持球鉸面不變形，保證球鉸的光潔度，球鉸范圍內(nèi)混凝土的振搗務(wù)必密實(shí)，防止混凝土漿或其它雜物進(jìn)入球鉸摩擦面。

圖3　上轉(zhuǎn)盤(pán)球鉸安裝示意圖

4.2.4撐腳的安裝

上盤(pán)撐腳為轉(zhuǎn)體時(shí)支撐結(jié)構(gòu)體平穩(wěn)的保險(xiǎn)腿，從轉(zhuǎn)體時(shí)保險(xiǎn)腿受力情況考慮，上轉(zhuǎn)盤(pán)共設(shè)有8個(gè)撐腳，對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)保險(xiǎn)腿之間的中心線應(yīng)重合，每個(gè)撐腳均為φ600×16 mm的雙圓柱形鋼管，采用Q345qC鋼材，撐腳由鋼管混凝土組成，下設(shè)30 mm厚鋼板，埋入上轉(zhuǎn)盤(pán)混凝土內(nèi)720 mm，下部外露876 mm，鋼管內(nèi)灌注C45微膨脹混凝土。撐腳在工廠整體制造后運(yùn)進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)，上球鉸安裝就位時(shí)即安裝撐腳，安裝撐腳時(shí)確保撐腳與下滑道的間隙符合設(shè)計(jì)要求的11 mm。轉(zhuǎn)體前，在滑道面內(nèi)鋪裝不銹鋼板，撐腳與滑道鋼板間用鋼楔塞緊(圖4)。

4.2.5上轉(zhuǎn)盤(pán)的安裝

圖4　撐腳安裝示意圖

上轉(zhuǎn)盤(pán)是轉(zhuǎn)體時(shí)的重要結(jié)構(gòu)，在整個(gè)轉(zhuǎn)體過(guò)程中處于一個(gè)多向、立體的受力狀態(tài)，受力復(fù)雜，設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。上盤(pán)邊長(zhǎng)10 m×8.5 m，高2 m，轉(zhuǎn)臺(tái)直徑為7.5 m，高度為0.8 m，轉(zhuǎn)臺(tái)是球鉸、撐腳與上盤(pán)相連部分，又是轉(zhuǎn)體牽引力直接作用部位。上轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)預(yù)埋牽引索固定端、采用P型錨具，同一對(duì)牽引索的錨固端應(yīng)在同一直徑線上并對(duì)稱(chēng)于圓心，每根索的預(yù)埋高度和牽引方向一致。每根索埋入混凝土內(nèi)的長(zhǎng)度不小于4 m，每根索的出口點(diǎn)也應(yīng)對(duì)稱(chēng)于轉(zhuǎn)盤(pán)中心。牽引索外露部分應(yīng)圓順地纏繞在上轉(zhuǎn)盤(pán)周?chē)?，互不干擾地?cái)R置于預(yù)埋鋼筋上并做好保護(hù)措施。

待上轉(zhuǎn)盤(pán)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行整個(gè)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)支承體系的轉(zhuǎn)換，使轉(zhuǎn)動(dòng)體系支承于球鉸上。施加轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使轉(zhuǎn)盤(pán)沿球鉸中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。檢查球鉸的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，測(cè)定其摩擦系數(shù)和平整度，為轉(zhuǎn)體施工提供依據(jù)。

若測(cè)出的摩擦系數(shù)較設(shè)計(jì)要求的出入較大，應(yīng)立即分析原因并做出相應(yīng)的處理。

4.2.6轉(zhuǎn)體上盤(pán)預(yù)應(yīng)力的施工

順橋向和橫橋向的預(yù)應(yīng)力筋均采用17-φs15.2鋼絞線，單端張拉；豎向預(yù)應(yīng)力筋采用JL32高強(qiáng)度精軋螺紋粗鋼筋，單端張拉。張拉完成后及時(shí)壓漿封錨(圖5)。

圖5　上轉(zhuǎn)盤(pán)預(yù)應(yīng)力施工示意圖

5橋梁轉(zhuǎn)體及封盤(pán)

5.1橋梁轉(zhuǎn)體

在轉(zhuǎn)體上部結(jié)構(gòu)施工完畢并完成控制系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)的調(diào)試后，在鐵路系統(tǒng)給定的天窗時(shí)間內(nèi)分別進(jìn)行試轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)體。

5.2轉(zhuǎn)體后進(jìn)行的球鉸封盤(pán)

梁體轉(zhuǎn)體就位后，在兩端利用已架設(shè)好的臨時(shí)支墩固定梁體以保證梁體的穩(wěn)定性，立即用微脹混凝土填充上下承臺(tái)間的空隙，即進(jìn)行封盤(pán)施工。采用幫條焊焊接預(yù)埋基礎(chǔ)和實(shí)體塊中的鋼筋，焊縫長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。采用二次封盤(pán)，第一次先封上、下轉(zhuǎn)盤(pán)間的混凝土，并在上轉(zhuǎn)盤(pán)頂部預(yù)埋注漿鋼管，待封盤(pán)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(pán)間混凝土的整體性(圖6)。

6結(jié)語(yǔ)

圖6　封盤(pán)施工示意圖

“T構(gòu)”轉(zhuǎn)體主要依靠轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由下轉(zhuǎn)盤(pán)、上轉(zhuǎn)盤(pán)、球鉸、滑道、牽引系統(tǒng)組成，尤其是球鉸部分，其加工、安裝精度要求均較高，筆者結(jié)合工程實(shí)例介紹了“T構(gòu)”轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)盤(pán)系統(tǒng)安裝施工工藝，可供類(lèi)似工程施工參考。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類(lèi)號(hào):TV53;TV52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1001-2184(2016)03-0015-04

作者簡(jiǎn)介:

汪亞克(1979-)，男，河南南陽(yáng)人，工程師，從事水利水電、公路與橋梁工程施工技術(shù)與管理工作；

汪昱君(1990-)，男，四川夾江人，技術(shù)員，從事水利水電工程、公路與橋梁工程施工技術(shù)與管理工作；

張方彪(1984-)，男，四川南充人，工程師，從事水利水電、公路與橋梁工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)