转体桥施工控制要点分析

2013-11-20姚海涛

交通运输研究 2013年2期

关键词：砂箱精调转体

姚海涛

（中铁十一局集团第一工程有限公司，湖北襄阳 441104）

0 引言

要取得转体桥的成功修建，除了正确的转动体系结构设计、正确的施工程序和可靠的转体设备外，关键是要如何落实转体桥梁中心承重平衡转体施工要点的控制。下面以武咸城际铁路跨武广高铁连续梁转体施工为例论述中心承重平衡转体施工要点控制。

1 总体介绍

转体桥梁主要由基础、转动系统、牵引系统、结构主体等构成（如图1所示）。

2 基础施工

目前桥梁基础大部分由承台和桩基构成，施工工艺比较成熟，但在承台施工时，考虑转体球铰的安装，承台分上、下两部分施工，下部按正常工艺施工，上部须在球铰、滑道等预埋件安装完成后，方可施工。

3 转动系统施工

转动系统主要由滑道、撑腿、反力孔、球铰组成。

图1 转体结构构成图

3.1 球铰安装

球铰由上、下球铰、定位销轴和定位骨架组成（如图2所示）。

3.1.1 下球铰面板安装

图2 球铰构成图

用全站仪精确放出上承台中心十字线，安装定位骨架，用电子水准仪测量定位骨架顶面高程，调整后将其与预埋钢筋焊接牢固。接着安放下球铰面板，使下球铰的面板凹面朝上，露出下承台表面（如图3所示）。调整下球铰面板位置，使中心销轴的套管竖直，利用定位骨架与球铰之间调整螺栓对下球铰面板顶面进行微调，当顶面高差在0.01mm以内时，对下球铰面板进行锁定，然后绑扎钢筋，浇筑C50微膨胀砼。

图3 下球铰精确定位

在下球铰安装的过程中要注意以下两个方面的问题。

3.1.1.1 下球铰的中心要和转体部分的重心对应

下球铰的中心一定要和转体部分的重心对应，当桥梁处在水平直线时，重心和形心重合；当桥梁处在水平曲线时，重心和形心不重合，就要计算桥梁重心的位置，确保球铰中心和重心重合。

3.1.1.2 要尽量保证下球铰水平

要尽量保证下球铰水平，即沿中心销轴为中心的各个同心圆尽量处于同一水平面，尽管在转动的过程中，球铰可以自动找平，但考虑到销轴空隙有限，可能会对转体造成一定的影响，所以安装时应保证球铰水平。

3.1.2 上球铰面板安装

下球铰砼达到设计强度后，打开下球铰面板上的覆盖物，将整个球面及滑块安装槽内的杂物清理干净，按照编号将圆柱体滑块安放在下球铰面板的凹槽中。在滑块之间、下球铰面板顶面，转轴表面均匀地涂上黄油与四氟粉混合料（按质量比120∶1），然后准确地将凸形上球铰面板安装在下球铰面板上（如图4所示）。

图4 上球铰安装

在上球铰安装的过程中，圆柱体滑块上下不可以颠倒，并要注意上下球铰接触面的洁净，同时不能混入杂物，在安装好后要将上球铰试转动几圈，以利于黄油与四氟粉混合料均匀地分布在接触面上。

3.1.3 球铰的防护

球铰在运输，存放过程中，上下面板一旦分离，应立即在上下球面各包一层塑料布以保其不受污染。球铰安装完毕，用胶带纸严格密封上下铰之间的缝隙，防止施工污染。

3.2 滑道和撑脚安装

滑道由支撑骨架、环形面板、调节螺栓组成，先将支撑骨架精确定位后，通过调节螺栓调节环形面板的平整度，面板的平整度高差控制在±2mm内，然后浇筑砼（如图5所示）。

图5 滑道安装

撑脚一般采用圆形无缝钢管砼柱，撑脚的大小和数量由设计确定，撑脚环形分布在球铰的四周，与滑道相对应并与其保持在同心圆上。撑脚埋设于上承台中，施工时，用全站仪在下承台顶面准确放出撑脚走行内外边线及安装位置，保证撑脚走板与滑道顶面之间有3～4cm的间隙。转盘的部分主筋水平穿过钢撑脚与上承台钢筋焊接，然后撑脚与上承台一起浇筑砼。

基于“中心承重平衡转体”的设计构想，撑脚仅是一个保险装置，在转体过程基本不压在环道上，因而滑道仅采用普通钢板，不需要采用不锈钢板，也不需要对钢板进行刨光处理。撑脚与下承台的顶面距离保持在3～4cm，主要考虑是脱架后，由于主体结构压缩及变形等因素影响，撑脚会下移，距滑道顶面可能会只有1～2cm空隙。

3.3 砂箱安装

为保证上部结构施工时的稳定，需在撑脚与滑道间加塞钢楔楔紧。同时在滑道上均匀布设砂箱（数量可与撑脚保持同等），便于钢楔拆除和整体均匀脱架，砂箱安装要与撑脚同步完成（如图6所示）。

安装砂箱时，所选砂料一定要用干燥洁净的细砂，并具有较好的流动性。砂箱要提前压紧，确保在施工中砂箱不会压缩变形，另外砂箱的卸砂口须对外放置，便于工人操作。

3.4 牵引索及反力支座

图6 砂箱安装

在转盘内对称预埋两束钢铰线作为牵引索，钢铰线在砼内采用H形锚具锚固，牵引索外露的始端在转弯处穿入φ80mm钢管中再引出转盘，转盘以外的牵引索用塑料套包裹引出并缠绕转盘上。在上承台设计轴线两侧各布置1个牵引反力支座，当承台砼强度达到设计时，开始立模浇筑反力支座（如图7所示）。在承台表面滑道两侧设置12对助推反力支座（数量可根据情况调整），为了节约球铰四周的空间，助推反力支座的设置可待以后再施工，先在需设置的位置预留直径为φ120mm的孔洞，等以后转体时，在孔洞插入钢棒，在钢棒之间放一扁担梁即可做反力支撑了。

图7 反力支座

在安装牵引索时，一定要在上转盘中锚固好，引出转盘时一定要保持切线引出，并且长度要满足连续千斤顶作业需求。牵引反力支座要预埋足够的钢筋，并且要用全站仪定好位置，以便于反力支座的张拉面与牵引索垂直。

4 主体施工

转动系统施工完毕后，即可按常规浇筑墩身、梁体。在施工梁体砼时，一定要考虑到平衡转体的中心思想，比如挂篮施工，一定要注意每次两边浇的砼方量，钢筋用量等，尽量确保转体的平衡。

5 转体

5.1 脱落支架

主体施工完毕后，须清理掉一切杂物，在转体之前先进行支架脱落，安排工人先敲掉撑脚下的钢楔子，然后安排工人掏出砂箱的细砂，保证转体均匀脱落支架。

在支架脱落的过程中，要在上转盘的八个方向安装千分表，以观察转体的偏重情况，如果是轻微的偏重，部分撑脚仅下落1cm以内，则可视为平衡，不考虑配重。如果大于1cm，但撑脚还没有撑地，则最好配重（这种情况也有可能在转体的过程中继续平衡）。如果撑脚撑地，则必须配重，以保平衡。配重时，可以先称重，精确进行配重。也可直接在较轻的主体一端直接加重物（砂、碎石、铁块等），通过百分表观察平衡情况，这种方法要考虑动摩擦系数与静摩擦系数的影响。

5.2 牵引设备

牵引设备的选择，可采用以下两种。

5.2.1 利用牵引反力支座使用连续千斤顶，利用这种设备进行转体的优点是转体迅速，缺点就是费用高，在上跨铁路需要要点施工时、或者要对转体下面的公路、河道需封路、封航时就广泛使用这种设备进行转体。

5.2.2 靠滑道两侧设置的反力支撑，利用普通的千斤顶进行转体，利用这种设备进行转体的优点是费用低，缺点是转体速度慢。这两种设备体都比较安全可靠。由于跨武广铁路连续梁转体上上跨武广高铁，所以采用了连续千斤顶的方法，但需预留助推反力支座设置。

5.3 转体

转体前要先进行试转，试转的主要目的包括以下几个方面：

a）检验转体方案的实用性、可靠性；

b）为了测试连续式千斤顶加载后的工作性能，并确定合理转速的油泵控制参数和停止牵引后转动体在惯性作用下可能产生的转动距离；

c）测出摩擦系数，对先前按球铰厂家提供的动、静摩擦系数进行修正，精确计算出转动牵引力。

在“天窗”开通、天气条件较好等各项准备工作就序后开始正式转体。根据试转体的成果指导转体，当转动体系快到预定位置时（差2°～3°），迅速将两台1 000kN螺旋千斤顶、型钢、钢板对称地安放到助推反力支座上作为限位装置，根据观测，转动体的中心偏差在50cm时，即可初步锁定。

5.4 精调

为保证转体后梁体符合设计要求，需对转动体进行精调。先在上、下转盘间安放在四台竖向千斤顶（吨位可根据摩擦系数选定），千斤顶摆放的位置要与前后左右轴线呈45°。整个精调过程中，调整纵横向高程时，最好是低于设计高程一端的两台千斤顶同时作业，利用电子水准仪对梁体纵横向高程进行监控，在调梁体轴线时，采用连续千斤顶点动的方式进行精调，利用全站仪对梁体轴线进行跟踪监测，若轴线调整超了，则可利用辅助反力支座、千斤顶反顶回来。