上跨高速鐵路橋梁工程轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

張宏志

（中鐵三局集團第六工程有限公司，山西 晉中030600）

1 工程概況

新建贛州至深圳鐵路客運專線禮亨跨京九鐵路特大橋14#墩～深圳臺設(shè)計為80m+80m T構(gòu)。于DIK122+380.85～DIK122+461.7處與京九鐵路相交，（京九鐵路里程為K2003+440，施工區(qū)間為K2003+359.25～K2003+520.75），與京九鐵路線夾角為56°，T構(gòu)位于直線段，縱坡坡度為5.3‰；T構(gòu)0#段、懸臂段分別采用托架、掛籃施工。

2 上跨高速鐵路橋梁工程轉(zhuǎn)體施工要點及工序

2.1 施工要點

旋轉(zhuǎn)連續(xù)梁的球形鉸鏈安裝在上、下支承平臺之間。具體操作如下：

1）應(yīng)預(yù)埋牽引反力座，并澆筑第一層承臺混凝土。

2）應(yīng)安裝球形鉸鏈支架、下球形鉸鏈和輔助千斤頂反力座，并澆筑混凝土。

3）安裝上部球形鉸鏈，澆筑上部承臺混凝土。

4）應(yīng)進行墩身施工。施工過程中要注意使用φ32mm精軋螺紋鋼制作預(yù)埋托架預(yù)埋件及托架預(yù)壓。由于梁是旋轉(zhuǎn)施工，為了保證梁體達到旋轉(zhuǎn)精度和設(shè)計線形目標，委托華東交通大學(xué)在施工過程中對橋梁線形進行監(jiān)控、檢測、控制，并提供預(yù)拱度數(shù)據(jù)，對主梁施工各階段的撓度進行動態(tài)監(jiān)控，預(yù)測、控制后續(xù)施工段狀況，確保梁體線形滿足工程建設(shè)標準要求。

2.2 施工工序

施工準備→平轉(zhuǎn)系統(tǒng)施工→墩身、梁體施工完成→上下轉(zhuǎn)盤臨時鎖定拆除→自平衡承重→平衡牽引系統(tǒng)安裝、助力系統(tǒng)安裝→平衡微調(diào)→試轉(zhuǎn)→正式轉(zhuǎn)體→轉(zhuǎn)體完成。

3 上跨高速鐵路橋梁工程轉(zhuǎn)體施工技術(shù)分析

3.1 施工準備

橋梁轉(zhuǎn)體前需要開展一系列的轉(zhuǎn)體施工裝備，主要內(nèi)容包括：承臺（球鉸）施工、墩身施工、梁體施工、橋面鋪裝成橋。承臺施工采用分層澆筑的原則，埋設(shè)冷卻循環(huán)系統(tǒng)，避免大體積混凝土溫度變化和收縮導(dǎo)致混凝土開裂。本T構(gòu)采用140 000kN球鉸，按照設(shè)計要求安裝下球鉸、滑道及球鉸鋼筋等，并澆筑下球鉸混凝土。承臺施工時注意按照要求預(yù)埋牽引反力座和輔助千斤頂反力座，為轉(zhuǎn)體施工提供支持。承臺施工完成之后，施工主墩墩身混凝土，主墩墩高分為20.55m，在墩身施工時注意預(yù)埋托架預(yù)埋件。轉(zhuǎn)體混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成后，安裝轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)稱重反力架的反力傳感器，對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)觀察、監(jiān)測2h以上。澆筑邊墩墩頂不等高頂帽加高部分，架設(shè)相鄰簡支梁進行橋面鋪設(shè)等工作整理場地，完成主梁施工【1】。

3.2 平轉(zhuǎn)系統(tǒng)施工

承臺共分4次澆筑：其中，下轉(zhuǎn)盤分2次澆筑，第一次預(yù)留空間后澆混凝土，兩側(cè)牽引反力座同時進行澆筑；第二次安裝滑道骨架、滑道以及下球鉸骨架、下球鉸并預(yù)埋輔助千斤頂反力座；第三次澆筑上轉(zhuǎn)盤，并安裝上球鉸、撐腳；第四次澆筑為轉(zhuǎn)體后上下轉(zhuǎn)盤進行封鉸。

滑道委托專業(yè)廠家進行加工，現(xiàn)場分節(jié)段拼裝成整體。第一次澆筑時根據(jù)骨架結(jié)構(gòu)形式確定下盤情況，在下轉(zhuǎn)盤第一次澆筑后開始安裝定位骨架，安裝中采用型鋼或鋼筋進行加固，調(diào)整螺栓精確調(diào)平滑道平面，整個滑道面在一個水平面上，滑道安裝后要注意保護，防止擊打、碰撞。

球鉸由上球鉸、下球鉸、摩擦副、上套管、下套管、銷軸、下球鉸鋼骨架組成，是轉(zhuǎn)體施工轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的核心，制作及安裝精度要求很高。球鉸的制作由專業(yè)廠家生產(chǎn)，并派人進行現(xiàn)場安裝技術(shù)指導(dǎo)。球鉸到場后先進行檢查與打磨，吊裝下球鉸使其放在骨架上，人工對其進行對中和調(diào)平。利用固定調(diào)整架及調(diào)整螺栓將下球鉸懸吊，調(diào)整中心位置，然后依靠固定調(diào)整螺桿上下轉(zhuǎn)動調(diào)整標高。

上轉(zhuǎn)盤共設(shè)有6組撐腳，撐腳在工廠整體加工后運進現(xiàn)場，在上球鉸安裝就位時即安裝撐腳。安裝撐腳時確保撐腳與下滑道的間隙滿足標準要求，為確保上部結(jié)構(gòu)施工時轉(zhuǎn)盤、球鉸結(jié)構(gòu)不發(fā)生移動，用鋼楔將撐腳與滑道之間填充密實。

本轉(zhuǎn)體系統(tǒng)牽引索采用25根φ15.2mm環(huán)氧鋼絞線2束，每束長度80.3m，在混凝土內(nèi)采用P型錨具錨固，錨固長度不小于3m，牽引索頭部分散預(yù)埋與定位。利用預(yù)埋牽引索支撐鋼筋確定鋼絞線的平面位置和高度，牽引索轉(zhuǎn)盤上纏繞時注意互不干擾。

牽引反力座為2個鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)置承臺順橋兩側(cè)與承臺鋼筋進行固結(jié)，牽引反力座高1.55m和1.40m，長2m，寬1.45m，并于上部中間位置預(yù)留寬20cm、深40cm牽引槽口，反力座槽口位置及高度要精確放樣。下轉(zhuǎn)盤混凝土澆筑后進行牽引反力座澆筑【2】。

由于轉(zhuǎn)盤將整個承臺分隔開，整個橋梁結(jié)構(gòu)不對稱，為防止?jié)仓丈砗椭髁簳r因施工荷載和結(jié)構(gòu)恒載引起的橋塔不平衡傾覆力矩，在轉(zhuǎn)盤施工過程中墩臺和承臺必須臨時固結(jié)，并可在轉(zhuǎn)動前拆除。

3.3 轉(zhuǎn)體施工

清理下盤滑道，對稱拆除砂箱，完成上轉(zhuǎn)盤與承臺之間的軋制螺紋鋼筋。完成由砂箱和精軋螺紋鋼筋支撐的整個斜拉橋體系到稱重反力架、旋轉(zhuǎn)鉸鏈和鋼管支架共同支撐體系的首次系統(tǒng)改造。

稱重結(jié)構(gòu)安裝到位后，砂箱和上轉(zhuǎn)盤與支承平臺之間的精軋螺紋鋼筋才能拆除。根據(jù)砂箱和精軋螺紋鋼筋拆除過程中和拆除后傳感器的反作用力，計算槽梁體與轉(zhuǎn)盤中心的力矩差。

本牽引索采用25束φ15.2mm鋼絞線，用電錘在上板上相應(yīng)位置設(shè)置支撐錨桿，用預(yù)埋牽引索支撐桿確定鋼絞線的平面位置和高度，牽引索轉(zhuǎn)盤纏繞1周，纏繞時應(yīng)注意互不干擾。為了確保梁體在旋轉(zhuǎn)到位后不會向前或向后移動，提出了轉(zhuǎn)盤限位和梁端限位等有效限位措施。

3.4 試轉(zhuǎn)

轉(zhuǎn)體試轉(zhuǎn)前報施工計劃于鐵路部門，在鐵路部門允許試轉(zhuǎn)后才可進行試轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)體施工前進行試轉(zhuǎn)體，檢查平轉(zhuǎn)牽引系統(tǒng)的性能、整體平衡狀況、測定摩擦因數(shù)、最大啟動力，為正式轉(zhuǎn)體做準備。

3.5 正式轉(zhuǎn)體

轉(zhuǎn)體前應(yīng)獲取當(dāng)天當(dāng)?shù)氐臍庀笮畔?，避免可能出現(xiàn)的大風(fēng)對轉(zhuǎn)體工作產(chǎn)生危害，并采取有效防范措施。對各交通道口實施封閉，通知鐵路部門，正式轉(zhuǎn)體。正式轉(zhuǎn)體施工中要注意控制不平衡彎矩的預(yù)案，理論上，兩端受到的豎向力是平衡的，但由于兩側(cè)混凝土澆筑的不完全對稱以及施工荷載的影響（如風(fēng)荷載），會產(chǎn)生不平衡彎矩，可以通過相應(yīng)預(yù)案進行處理。

3.6 封鉸

旋轉(zhuǎn)和精確定位階段完成，檢測到平面位置和標高符合設(shè)計要求后，立即將鋼反作用架焊接在支撐腳兩側(cè)的下轉(zhuǎn)盤承載平臺上，打入鋼楔，并臨時鎖定，確保旋轉(zhuǎn)裝置不會產(chǎn)生任何位移。清理底盤上表面，焊接預(yù)留鋼筋，連接綜合接地鋼筋，在垂直模具中澆筑密封混凝土，將上下轉(zhuǎn)盤連接成一體?；炷翍?yīng)振動并壓實，以確保上下壁之間的緊密連接。澆筑上轉(zhuǎn)盤之前在其內(nèi)部預(yù)埋φ5cm PVC管，待封鉸混凝土澆筑時作為振搗通道，距下承臺50cm處開孔作為封鉸混凝土澆筑時振搗孔。

4 結(jié)語

對于上跨既有高速鐵路的橋梁施工，轉(zhuǎn)體球鉸技術(shù)相較于傳統(tǒng)掛籃施工、預(yù)制架設(shè)、頂推等工藝來說，施工安全性高、操作簡便，能夠快速部署實施，造價相對較低。已經(jīng)在我國很多鐵路橋梁、城際軌道交通橋梁建設(shè)過程中得到非常廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)體球鉸技術(shù)能力也在不斷突破，2019年7月30日河北保定樂凱大街南延工程轉(zhuǎn)體斜拉橋完成轉(zhuǎn)體，更是刷新了同類橋梁重量和跨度的世界紀錄，充分展現(xiàn)了我國轉(zhuǎn)體橋梁建設(shè)能力，也為今后的施工設(shè)計積累了經(jīng)驗，更為經(jīng)濟、社會發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。