珠三角城际铁路广清线狮岭连续梁施工转体的施工技术
2016-07-20许辉明广东珠三角城际轨道交通有限公司
◎ 许辉明 广东珠三角城际轨道交通有限公司
珠三角城际铁路广清线狮岭连续梁施工转体的施工技术
◎ 许辉明 广东珠三角城际轨道交通有限公司
珠三角城际铁路广清线狮岭跨铁路和高速公路连续梁成功转体的实践,为同类转体施工提供了宝贵经验和技术支持,将城际铁路大跨度转体连续梁的设计和施工水平提升到了新的高度。本文从广清城际铁路狮岭连续梁转体工程基本情况入手,分析了连续梁转体施工技术,以供参考。
珠三角城际铁路 连续梁 转体施工
1.广清城际狮岭连续梁转体工程概况
广清城际位于广州市和清远市境内,是珠江三角洲地区城际轨道交通网的重要组成部分。广州北站(含)至清远站段线路自花都区新华镇广州北站起,向北经花都区狮岭、清远市银盏、龙塘,终至清远站,全长38.126km。
狮岭跨广清高速公路特大桥位于广州市花都区狮岭镇军田村,桥梁起讫里程为DK44+483.8~DK45+184,桥梁全长700.2m,桥梁于9#~12#墩采用一联(70+130+70)m大跨径连续梁跨越。连续梁全长270m,主墩采用15根Φ2m钢筋混凝土灌注桩,副墩采用14根Φ1.5m钢筋混凝土灌注桩,双层承台以及圆端型实心墩柱。广清高速公路改扩建后,整体向远离京广铁路侧移动20m左右,拟建狮清路路面宽度为15m,净高要求5.5m。
由于本连续梁为项目控制性工程,梁体为单箱单室,变高度、变截面结构。10#墩T构采用在墩顶预埋球铰,在墩旁施做托架,预压、浇筑0#块,拼装挂篮,在线外悬臂现浇完成后,平转至正线。11#墩T构采用原位挂篮悬臂现浇法施工的总体施工方案,采用2套(每套2幅)挂篮分段悬臂灌筑施工。先在墩身施做托架,作为0#段立模和施工平台,预压后分两次浇注0#段砼,将挂篮安装在0#段上,预压后用挂篮灌注1#梁段。完成1#段预应力施工之后,展开对称悬臂浇筑其它标准段,并让桥梁主墩的两个标准段基本同步。同时,选择适当时要进行边跨现浇段墩顶支架拼装、混凝土浇筑施工。在10#墩完成平转后,组织浇筑边跨、中跨合拢梁段混凝土。
2.转体理论依据
随着现代科技的不断发展,桥梁无支架施工新技术、新工艺不断出现,转体施工技术便是其中之一。桥梁转体施工,最适合跨越深谷、急流及公铁立交等时采用,特别是特殊桥位处采用此法最好。这种施工工艺,从技术和经济上都是可行的,具有节省费用、安全可靠、整体性好等特点。桥梁转体施工,通常分为竖直转体法和水平转体法。竖直转体法主要是在较低位置进行浇筑,此方法目前应用面较窄,一般只用于肋拱桥。当前桥梁转体施工中广泛采用水平转体法,即在桥墩(或桥台)上预制一个转动轴心,并将其下部固定,上部施工完成后整体水平旋转到设计桥位的方法。该方法应用广泛,在T构桥、拱桥、钢桁梁桥及斜拉桥等桥梁施工上均有采用。
3.转体施工关键技术
平转工艺依据转动体系不同可分为平铰法与球铰法,转动体系主要由转动支承、牵引系统和平衡系统等构成。狮岭连续梁转体工程施工采用球铰法进行,这种施工方法必须按照设计要求,在施工前对转动支承、牵引系统和平衡系统进行严密试验,对试验过程中发现的问题及时予以解决,防止正式施工中出现转动球铰承重大、曲线连续梁存在纵横向不平衡弯矩、牵引制动力大等现象。同时,为确保转体施工安全顺利,还要加强线形监控和模型分析,以便及时发现和解决施工过程中可能出现的相关问题。
3.1转动支承
所谓转动支承,其指的是平转法的应用过程中,需要采用相应设备进行支承,其是平转法中的关键设备之一。其一般由两部分构成,即上转盘和下转盘。上转盘支承与转动结构连接,下转盘与基础连接,起到固定作用。运行时,上下转盘相对转动,从而实现平转转体。而具体的转动支承方式通常有磨心支承及撑脚支承两种,也可采用磨心支承和撑脚支承共同支承的方式。磨心支承方式是以中心撑压面作为受力点,承担全部转动重量,定位销轴设置于磨心部位。狮岭连续梁转体工程所采用的是磨心支承方式。基于安全考虑,将6对撑脚设在支承转盘周围,正常转动时与滑道面无接触,在转体产生倾覆倾向时则可发挥出支承能力,滑道面高差由撑脚与滑道间隙决定,间隙大高差要求小,反之则反。而狮岭间隙为10mm~15mm,比一般的2mm~20mm小,所以要求更高。因为球铰制作、安装位置及精度直接决定了桥梁合拢精度,同时极大程度上关系到转体过程的安全性,其质量及精度要求极高。因此,施工过程中必须严格按照技术规范,确保制作质量和安装精度,保证万无一失。必须将四氟乙烯滑片按厂家编号对号安装,并将黄油四氟乙烯粉涂抹上,再进行上、下球铰试运转,使黄油四氟乙烯粉能够均匀分布,并进行蜡封,采用石蜡密封周边缝隙,以保证润滑材料的性能和杂物进入影响精度。
3.2牵引系统
平转法施工成功与否重在能否实现转动,这是一个非常关键的技术问题。为获得最大的力臂,一般将转动力安装在上转盘的外侧。提高转动力矩,是平转法施工能否顺利实施的重要因素。通常启动摩擦系数设计为0.06左右,减小摩阻力。同时,采取一半正旋和一半反旋钢绞线的措施,保证牵引索钢绞线安装施工过程中牵引索之间在转体时互不干扰。狮岭工程转体系统通过高压油管和电缆,将4 台QDCLT2000型连续顶推千斤顶、2 台LSDKC-8主控台、4台YTB液压泵站连接成2套转体牵引系统。每套千斤顶由前后两台前端配有夹持装置的千斤顶串联组成,额定油压为25MPa,公称牵引力为2000KN。将千斤顶固定于反力架上,因为受力大,需要采用满足性能要求的高强度螺栓。并与反力座固定,反力座须承受200t压力。在转盘两侧的反力座上分别布置连续顶推千斤顶,为使其处于最佳工作状态,保证其中心线与上转盘相切,同时与预埋钢绞线处于同一平面。埋设在上转盘的两束牵引索经清污、除锈后,逐根预紧钢绞线,再用千斤顶整体预紧该束钢绞线,使同一束牵引索之中的各钢绞线持力基本一致以保障其受力性能。
3.3平衡系统
在平转过程中,平衡问题是值得关注的重点问题。如果平转不平衡,则极易导致重大安全事故发生。因此,为使平转重心降低,通常围绕桥墩轴心实施转动,并将转盘设于墩底以下。由于狮岭工程连续梁位于竖曲线和圆曲线两种曲线上,会产生不平衡力矩和偏心距问题,所以在施工前必须进行反复测算和试验,对获得的相差数据进行综合分析,看是否符合转体设计要求,是否需要采取相应的配重措施。为确保T构梁卸架安全顺利,必须转盘处百分表读数进行仔细观测,如果发现较大的倾斜变化,则必须在梁体对应侧加配重来保持平衡。平衡转体在转动中上部结构必须保持平稳,特别是大型悬臂结构且无斜拉索的情况下更应该重视保持平衡,否则施工安全难以保证。同时,在转动过程中,为避免转体上部悬臂结构绝对平衡引起梁端抖动,应采用梁体纵向倾斜配重方案,使实际重心偏离理论值5cm~10cm,使转动体的平稳性和安全性在转动过程中得以增强。
3.4线形监控
转体梁在悬臂阶段是静定结构状态,如果在合拢过程中不施加额外的荷载,成桥后内力状态通常不会偏离很大,因此连续梁施工控制的主要任务是控制梁体线形。线形控制是对每个施工阶段的测量数据进行收集和分析,并将分析结果与模型预测值进行比对。如果发现比对差异,则必须查找问题及原因,为科学确定下一阶段施工预拱度提供参考。其关键是线形控制并非一次性任务,而是每节段施工周期都要进行,经测量数据、分析比对,之后对误差进行及时的调整。而且,每一阶段施工结束之后,都要对相关参数进行修正和调整,如结构模型中混凝土养护龄期和实际的弹性模量、容重、节段施工周期等。之后,再重新计算结构模型并与实测结果进行比对,看混凝土浇筑前后、梁底和梁顶、预应力束张拉前后标高是否有变化等,为数据分析提供基础和条件。狮岭工程连续梁施工监测一个周期为每节段混凝土浇筑前至预应力钢束张拉完毕。
3.5转体施工
试转是桥梁正式转体前的重要程序。主要是检查转体的各系统是否状态良好,整个系统是否安全可靠。通过试转,还可以采集初始资料,以便正式转体前发现和处理系统存在的问题。正式转体时,先将辅助千斤顶达到预定的吨位,再启动动力系统设备使其运行在“自动”状态。按规范使用对称千斤顶,保证上转盘无倾覆力产生。设备运行时要高度关注各部运行状态,如有异常应立即停机检修。最后采用点动来控制精确就位。
4.结束语
综上所述,城际铁路广清线是珠三角城际铁路的重要干线,此次狮岭连续梁采用转体的施工方法,不仅降彽了成本,提高了施工质量和效率,还大大减少了对铁路和国道行车的干扰,相对于传统的悬臂灌注法和支架现浇法更为安全、可靠。
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