節(jié)段拼裝箱梁橋轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

朱曉健

（中國鐵建國際集團有限公司，北京 100855）

1 工程概況

該項目需要通過短線匹配法預制759 片節(jié)段箱梁。型號為（2.5～3.0 m）×（11.0～14.0 m）×2.5 m 和（2.5～3.0 m）×（11.0～14.0 m）×3.0 m 的節(jié)段箱梁數(shù)分別為319 片、440 片。計劃將預制工廠建立在廣東省惠陽區(qū)，預制完成之后，通過專用的運輸車輛將其輸送到節(jié)段箱梁的臨時存放處。

2 節(jié)段箱梁架設(shè)難點

該工程在架設(shè)節(jié)段箱梁過程中，存在以下兩個難點：

1）橋梁全線總長度和跨度比較大。該工程共有10 座橋梁，左、右線的長度分別為1 963.98 m、1 436.24 m。建設(shè)過程中需使用到節(jié)段箱梁拼裝法和現(xiàn)場懸臂澆筑施工工藝。該項目的重點橋梁橫跨東鐵線主跨84 m+110 m+88 m+80 m、40 m+100 m+96 m、64 m+80 m+80 m+76 m+60 m，因此，將懸臂澆筑和轉(zhuǎn)體結(jié)合起來共同完成施工。由于轉(zhuǎn)體橋技術(shù)操作難度較大，且是第一次被應用在香港，所以，要根據(jù)實際情況科學施工。

2）所需節(jié)段箱梁較多，制架梁施工組織十分重要。該工程共需預制759 片（11.7～14 m）×（2.5～3.5 m）×2.5 m 的節(jié)段箱梁，數(shù)量頗多。為了確保節(jié)段箱梁在架設(shè)時能夠順利銜接上、下工序，在組織制架梁施工時要重點關(guān)注3 點：一是科學選擇預制工廠所在地；二是合理制定輸送線路，使用專用的施工裝置；三是合理安排架梁順序，確定施工工藝。

3 轉(zhuǎn)體體系構(gòu)造與施工

3.1 磨心和磨蓋的施工

磨心點徑3.0 m，曲面半徑10 m，球面矢高26.6 cm，該部分與下承臺同步施工，即一次澆筑成型。模板選用的是鋼模板，根據(jù)磨心尺寸合理加工模板，利用經(jīng)緯儀交匯法精準測定鋼柱的位置并將其預埋到位。提前制作半徑一致的刮尺，待混凝土澆筑完成后，隨即利用該工具刮除高出的部分，遇局部凹陷情況時利用同性質(zhì)材料填補，使面層具有平整性與完整性。待混凝土達到終凝狀態(tài)后在圓弧面上作經(jīng)緯線，檢查圓弧面各方向的曲率。加強對圓弧面外觀質(zhì)量的檢查，遇不圓滑的部位時由人工操作砂輪機予以打磨處理，直至同緯度的高程差不超過2 mm 為止，否則不可進入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。

3.2 磨心和磨蓋的磨合

施工所使用的C50 混凝土要求軸心抗壓強度為27.0 MPa?？紤]到穩(wěn)定性要求，磨心支撐完全承擔所有的轉(zhuǎn)體重量，在此條件下求取磨心的平均應力，即隨著混凝土的逐步凝固其強度有所增加，待上轉(zhuǎn)盤的實測值達到設(shè)計強度的80%時組織吊裝作業(yè)，以便高效清理隔離層，待該處恢復潔凈狀態(tài)后緩慢下放。磨心和磨蓋的磨合宜采用水磨法，根據(jù)下承臺上磨心的結(jié)構(gòu)特點，在其周邊設(shè)水池，向內(nèi)部注水，直至磨合面可浸入水中為止。在現(xiàn)場適配2 臺卷揚機，通過設(shè)備的聯(lián)合作業(yè)推動磨蓋沿橋梁轉(zhuǎn)體方向轉(zhuǎn)動。經(jīng)磨合處理后吊起磨蓋并清理磨合期間所產(chǎn)生的磨渣，恢復潔凈后再次下放并磨合按照此方式循環(huán)操作多次。

經(jīng)前述操作后，若滿足如下幾方面的要求則表明磨合效果良好：（1）摩擦力。達到1 個普通工人用距磨心中心3 m 長的推桿即可使磨蓋旋轉(zhuǎn)360°的目標。（2）高程。磨蓋轉(zhuǎn)動期間其高程未發(fā)生變化，換言之始終維持在同一水平面，單點高程在各方向的誤差均要被控制在5 mm 以內(nèi)，否則，不滿足要求（若超出，在轉(zhuǎn)體就位后則容易出現(xiàn)梁體線形不達標的情況）。（3）光滑度及磨合面。檢查方法是將磨蓋吊起，詳細檢查磨合面達到光滑狀態(tài)的面積，要求占到總量的70%以上。

3.3 環(huán)形滑道施工

環(huán)形滑道含不銹鋼板和四氟板2 部分，上、下承口的寬度分別為40 cm、50 cm，具有上窄下寬的特點，上、下承臺按直徑5.3 m 設(shè)置。下承臺制作時在其頂面預留2 cm 深環(huán)道槽口。根據(jù)設(shè)計要求，委托專業(yè)廠家生產(chǎn)質(zhì)量達標的下層不銹鋼板和四氟板，通過質(zhì)量檢驗后在現(xiàn)場拼裝成型。其中，在下承臺環(huán)道處留適量的空隙，作用在于限制四氟板，以免其在轉(zhuǎn)動期間鼓起。施工前深度清理槽口內(nèi)的雜物，隨后用環(huán)氧砂漿穩(wěn)定粘貼底層鋼板，取適量的預埋筋用于固定鋼板。加強對四氟板平面標高的檢測與控制，要求高差在0.5 mm 以內(nèi)，接縫相對高差0.2 mm。安裝階段各鋼板分別測4 個點，檢測并調(diào)整。不銹鋼板所處位置為四氟板以下，相比于四氟板的寬度，每邊加寬3～5 cm；經(jīng)焊接后與上層鋼板穩(wěn)定結(jié)合，與上承臺同步澆筑，構(gòu)成完整且穩(wěn)定的整體；前口加工成卷圓弧形，以免在轉(zhuǎn)動過程中刮板。

4 轉(zhuǎn)體施工

4.1 箱梁轉(zhuǎn)體施工

以2 臺150 t 液壓千斤頂為主要施工裝置，二者共同作用，對磨心形成力偶。千斤頂運行期間逐級給油加力（單級按50 kN 控制），待推進量達到1 個行程（150 cm）時回油安裝長度為150 cm 的頂鐵，在此基礎(chǔ)上做進一步的頂推處理，直至可以將600 cm 的頂鐵安裝到位為止。按前述方法循環(huán)施工，推進至下一個預留槽口處。

密切關(guān)注施工進程，即將接近合龍狀態(tài)時轉(zhuǎn)為慢速頂進的作業(yè)方法，并配套反力限位塊，起到控制作用，避免頂推過位。待轉(zhuǎn)體到達指定位置后，在上、下承臺的四周打入鋼楔，通過該裝置起到臨時鎖定的效果；此后支立四周模板，組織混凝土灌注施工，隨著混凝土的逐步凝固，達到永久固結(jié)的效果；最后按要求施工合龍段。若2 榀T 梁均安裝到位則做詳細的計算分析，確定梁段兩側(cè)對轉(zhuǎn)軸的力矩，由此做出判斷，即是否需采取配重措施。確定“T”形梁段兩側(cè)的力矩相等后方可拆除現(xiàn)澆支架，并清理上下轉(zhuǎn)盤之間阻礙轉(zhuǎn)體的物體[1]。

4.2 合龍段施工

掛籃法施工，掛籃的底欄高度為0.65 m，跨中設(shè)計凈高6 m，底欄安裝后凈空5.45 m，達到公路凈空為5 m 的條件。在整個掛籃安裝以及合龍段施工中，現(xiàn)狀高速公路的車輛通行秩序良好，無不良影響。后續(xù)利用整體下落的方法拆除掛籃，時間以清晨為宜，原因在于該階段的車流量較小，期間對兩側(cè)的超車道采取封閉措施，確保安全。

4.3 工藝流程

4.3.1 下承臺施工

1）首先，綁扎承臺底部及各個側(cè)面的鋼筋，并預先安裝好預埋滑道和下球鉸定位鋼架，此時可澆筑第一層混凝土；其次，保障預埋滑道及下球鉸定位鋼架的平整度至多為0.5 mm；最后，將混凝土澆筑在承臺的剩余位置上。同時，在澆筑過程中要避免混凝土的側(cè)壓力過大，否則會使定位鋼架發(fā)生偏移[2]。

2）在選擇下滑道與下球鉸骨架的安裝位置時，確保兩者的頂面之差在5 mm 內(nèi)。骨架與球鉸的兩個中心相重合，誤差≤1 mm。

4.3.2 鋼球鉸安裝

1）球鉸安裝。下球鉸骨架安裝牢靠之后將下球鉸吊放于骨架之上，然后對中并調(diào)平下球鉸。通過十字線對中法使下球鉸的中心在橫豎方向上的誤差均在2 mm 內(nèi)；先后使用普通水平儀和精密水準儀完成下球鉸的調(diào)平，調(diào)平標準為：球鉸四周頂面位置上各個點的誤差均在1 mm 以內(nèi)。

2）聚四氟乙烯片的安裝及黃油的涂抹。聚四氟乙烯滑動片必須在球鉸表面和安裝孔處于潔凈干燥狀態(tài)時才能安裝，因此，安裝前需要先清理這2 處的雜質(zhì)并吹干球面。然后依據(jù)聚四氟乙烯滑動片的編號對號入孔。

4.3.3上轉(zhuǎn)盤混凝土澆筑

1）上轉(zhuǎn)盤的建造過程。上轉(zhuǎn)盤的形狀是圓柱，因此應預埋2 束轉(zhuǎn)體牽引索。同一對牽引索的錨固端要位于同一條直線，并對稱于圓心，各條牽引索的預埋高度和牽引方向應相同，出口點也要做到與轉(zhuǎn)盤中心對稱。

2）布設(shè)上轉(zhuǎn)盤預留孔。上轉(zhuǎn)盤的底面是凸字形，且上、下轉(zhuǎn)盤之間有一定的距離，所以，當轉(zhuǎn)體結(jié)束之后極不方便澆筑封鉸混凝土。為了達到設(shè)計標準，在上轉(zhuǎn)盤澆筑混凝土之前先將適量PVC 管埋入其中，用于澆筑、振搗及排氣。為了避免混凝土產(chǎn)生氣泡而出現(xiàn)振搗不嚴密、甚至收縮現(xiàn)象，此次選用C50 微膨脹混凝土封鉸，并按照由中心向四周的順序澆筑。

4.4 轉(zhuǎn)體梁橋墩施工

1）主墩施工。采用常規(guī)方式澆筑主墩混凝土。通過人工方式完成鋼筋的綁扎，通過人機配合的方式安裝模板，通過泵車灌注混凝土。內(nèi)、外模分別選用整體鋼模、木模。澆筑過程中，混凝土自由下落的高度至多為2 m，澆筑結(jié)束之后立即包覆土工布并澆水養(yǎng)護。

2）邊墩施工。利用人工綁扎鋼筋，通過人機配合的方式安裝模板，澆筑混凝土時需一次性澆筑完成[3]。模板選用大塊整體鋼模。在綁扎完支承墊石的鋼筋預埋件之后無須澆筑混凝土，當轉(zhuǎn)體完成且高程調(diào)整好之后再澆筑。

4.5 轉(zhuǎn)體實施

1）轉(zhuǎn)體牽引體系。牽引力系統(tǒng)、牽引索、反力架、錨固部件共同構(gòu)成了該橋梁的轉(zhuǎn)體牽引力體系。選用具有全液壓、自動、可連續(xù)運動性能的裝置完成轉(zhuǎn)體的施工。該裝置可確保整個轉(zhuǎn)體過程始終保持平衡狀態(tài)，無沖擊顫動現(xiàn)象產(chǎn)生。

2）牽引索。轉(zhuǎn)盤上設(shè)有2 個牽引索。當預埋牽引索表面的銹斑和油污被清除之后可按規(guī)定順序逐根沿著設(shè)計軌道排列纏繞，穿越千斤頂。先逐根頂緊鋼絞線，再利用牽引千斤頂頂緊整體，確保同一束牽引索的所有鋼絞線具有基本相同的持力。

4.6 試轉(zhuǎn)

1）預緊鋼絞線。千斤頂需要付出5～10 kN 的力對稱預緊鋼絞線，為了使鋼絞線受力均勻，應重復多次頂緊操作，同時纏繞在轉(zhuǎn)盤上的鋼絞線應相互平行。

2）試轉(zhuǎn)時需測試2 項關(guān)鍵數(shù)據(jù)：一是每分鐘的轉(zhuǎn)速，即每分鐘主橋的轉(zhuǎn)動角度，須確保轉(zhuǎn)體速度符合設(shè)計標準；二是懸臂端所轉(zhuǎn)動的水平弦線距離，即每點動一次懸臂端所轉(zhuǎn)動的水平弦線距離，以便轉(zhuǎn)體在初步就位之后精確定位。

4.7 正式轉(zhuǎn)體

1）輔助千斤頂達到設(shè)定噸位之后開啟動力裝置，使其“自動”運行。

2）為了使轉(zhuǎn)盤上僅存在和摩擦力矩相平衡的動力偶，防止出現(xiàn)傾覆力矩，應使對稱千斤頂?shù)淖饔昧υ谵D(zhuǎn)體過程中始終處于大小相等、方向相反的狀態(tài)。

3）各個崗位的工作人員在設(shè)備運行過程中保持高度集中的注意力，實時監(jiān)測動力系統(tǒng)及轉(zhuǎn)體各部位的狀態(tài)。一旦出現(xiàn)異常立刻停機，當安全隱患被完全排除之后再重啟設(shè)備。

5 結(jié)語

轉(zhuǎn)動體系的制作是轉(zhuǎn)體橋梁的核心，必須根據(jù)設(shè)計要求和操作規(guī)定施工。由于交通流量不斷增大，交通網(wǎng)越來越密集，分體立交橋的應用也更加廣泛，因此，轉(zhuǎn)體施工具有更加廣闊的前景。該技術(shù)改變了作業(yè)地點，變高空為陸地，提高了施工安全性，還降低了施工成本，減少了交通擁擠，可取得良好的經(jīng)濟社會效益。