复杂环境跨线连续梁转体施工关键技术

贺文波(广州铁路(集团)公司工程质量安全监督站，广东 广州 510000)



复杂环境跨线连续梁转体施工关键技术

贺文波
(广州铁路(集团)公司工程质量安全监督站，广东 广州 510000)

为了探讨新建桥梁跨越既有线、河流等复杂环境下的转体施工问题，以广清城际铁路中的银盏河大桥连续梁施工为例，对主墩承台基坑止水及防护、转体称重配重试验及转体操作工艺等方面进行了论述。考虑到该项目周边环境复杂，最终采用帷幕注浆解决了渗水土止水问题，采用钢筋混凝土围堰防护等措施保障了桥梁下部结构、转体结构、连续梁及转体的顺利施工，同时保障既有线的安全运营。

复杂环境；连续梁；转体；关键技术

0 引 言

随着桥梁施工技术的飞速发展，新建桥梁主跨在跨越既有线、河流的复杂环境下的施工，多采用转体或者顶推等新施工方法[1-5]。广(州)清(远)城际铁路GQZH-2标中的银盏河特大桥的连续梁桥全长129.5 m，跨越既有京广铁路，主墩一侧紧邻银盏河，另一侧则紧邻既有京广铁路，作业面非常狭窄；该桥主墩处水文地质条件复杂，地下水位高，地表依次下伏素填土、砾砂和粗砂等渗水土，渗流量大，对施工干扰大；雨季银盏河水位幅度变化很大，洪水位比设计基坑顶面高5 m。这些都对现场施工技术和防护提出了更高要求。

1 总体施工方案

该桥连续梁部分跨越既有京广线，采用常规的悬臂灌注施工保证不了既有京广线的运营安全，且安全防护要求高，不确定安全因素居多。为此，在承台和墩身连接部位设置转体结构，施工先挂篮悬臂浇筑，再利用设置的墩底转体结构，在既有京广线封锁要点的时间内旋转整个梁体至设计位置就位，临时固结；同步施工边跨现浇段，待转体就位后，浇筑边跨合龙段，完成该桥主跨结构的施工。该桥主跨段位于曲线上，在转体前应合理配重以保证桥梁主跨转体施工安全，并保障既有线运营安全。

2 关键施工技术

2.1 基坑止水及支护结构工程措施

根据主墩的实际情况，采取止水帷幕与钢筋混凝土围堰的方式进行基坑止水及防护施工，以提供基础、转体体系及转体的施工场地。

2.1.1 河道止水措施

在靠近银盏河一侧基坑围堰外设置3行16列止水帷幕，呈梅花状布置；止水帷幕设置后，渗流量大幅减小，效果显著。

2.1.2 基坑防护措施

由于基坑深度较大，又要应对银盏河涨水后的威胁，故在基坑外设置钢筋混凝土围堰，壁厚0.5 m，并按计算进行配筋。计算钢筋混凝土围堰时，应考虑最大水位与围堰顶面平齐的最不利情况时周边土压力的作用，可利用MIDAS软件进行计算，以满足承台、墩身及主跨施工需要。

2.2 既有线施工防护措施

应严格按照与各设备管理单位签定的安全协议组织施工，封锁计划由安全总监和现场生产经理共同把关、上报，按照批准的封锁施工计划进行组织施工。安全监督体系成员随时跟踪检查、督促。根据工程进展情况及时申请铁路封锁要点计划，要点施工期间营业线上方的接触网应进行断电。转体施工过程中，除梁体外所有作业设备及人员均在铁路限界外。成立安全防护领导小组，对现场作业人员进行既有线施工安全学习和安全教育，并做好相应记录，对学习者进行考核，合格后方可进行施工。设置转体现场防护员和转体两侧远端防护员，转体施工区域设置警戒线、警示牌及警示标志，禁止非施工人员进入转体施工区域[6-8]。

2.3 转动体系结构施工技术

2.3.1 转动体系构造

转动体系主要由转动支承系统、顶推牵引系统和平衡系统组成。转动支承系统由上、下转盘和转动球铰构成，上转盘支承转体结构，下转盘与桩基承台相连；利用安装在反力架上的千斤顶张拉预埋在上转盘内的钢绞线，使上下转盘产生相对转动，达到转体目的[9-11]。顶推牵引系统由牵引设备、牵引反力支座和助推反力支座构成。平衡系统由结构本身以及8对钢管混凝土哑铃型撑脚构成。转动体系平面示意见图1，立面示意见图2。

2.3.2 球铰的安装

球铰是转动体系的关键设备，其施工质量对转体的影响巨大。安装精度要求为：球面曲率半径之差为±0.5 mm，边缘各点的高程差不大于1 mm，椭圆度不大于1.5 mm。球铰转动中心允许安装误差为：顺桥向±1 mm，横桥向±1.5 mm。球铰安装顶面任意两点误差不大于1 mm。

下球铰安装前必须检查球铰表面椭圆度及结构是否满足设计要求，安装时以下转盘球铰的锚固钢筋及调整螺栓为主。球铰及其骨架均采用吊车吊装粗调就位，人工使用千斤顶、撬棍精调安装，将下承台架立角钢与骨架预留钢筋焊接牢固，最后绑扎钢筋，立模浇注下球铰骨架混凝土。

上球铰安装前清理上、下球铰面；在中心销轴套管中放入黄油四氟粉，将中心销轴放到套管中，调整好垂直度与周边间隙；在下球铰凹球面上由内到外安装聚四氟乙烯滑板，用黄油四氟粉填充聚四氟乙烯滑板之间的间隙，使黄油面与四氟滑板面相平；将上球铰吊装到位，套进中心销轴内，用倒链微调上球铰位置，使之与下球铰外圈间隙水平一致；球铰安装完毕后对周边进行防护，上、下球铰之间用胶带缠绕包裹严密，确保杂质不进入摩擦面内。

2.3.3 转体顶推用钢绞线的布置

转体张拉钢绞线提前预埋在墩身设计的预埋位置，对其表面(至少包括转体长度范围内)进行除油、除锈等清理工作，并将钢绞线按顺序排列整齐，依次穿入张拉千斤顶的锚具孔内，使各根钢绞线受力均匀，转动过程平稳；在转体张拉千斤顶尾端留出足够的操作空间，用于钢绞线的顺直切割等操作。钢绞线布置见图3。

图3 转体顶推用钢绞线布置

2.4 转体作业的称重配重试验

2.4.1 称重配重试验目的

银盏河大桥转体段梁长(53+53)m，转体质量约7 000 t，转体角度为69°，实现转体封锁时间为75 min。转体前的称重配重工作是为了得到转体桥梁的相关参数，如转动体部分的不平衡力矩、摩阻力矩、偏心距及摩擦系数等，并据此进行配重，保证转体结构易于转动、安全稳定。

2.4.2 试验方法

称重前，对施加顶力的千斤顶和油压表进行配套标定；编制加载的分级情况。前期荷载较小时，级差可适当增大，以缩短试验时间；后期荷载较大时应精细分级，以得到较准确的试验数据。试验过程中要缓慢施加顶力，尤其到理论摩阻力矩附近时更需注意；每次施加荷载完成后，待结构静止不动再进行读数。

2.4.3 称重配重试验结果

根据试验情况，考虑到配重力臂的限制，以及转体的安全平稳，在横桥向临近铁路侧距桥梁中线3 m处配重10 t，纵桥向20 m处配重30 t。配重后的偏心距分别为5 cm和3 cm，满足要求。

2.5 转体施工准备及实施

2.5.1 转体施工准备

转体施工之前需进行拆除砂箱、清理滑道、称重配重、穿钢绞线、试转体等工作[12-13]。试转体之前，需对转体牵引力进行计算，以确定转体设备尤其是千斤顶的吨位，保证转体牵引满足要求。

2.5.2 转体牵引力的计算

根据设计说明，启动静摩擦系数fJ=0.1，动摩擦系数fD=0.06，则启动牵引力

正常转动时所需牵引力

式中：G为转体总重力；R为铰柱半径；D为转台直径。

张拉用的连续千斤顶可提供3 000 kN的牵引力，故启动时的千斤顶动力储备系数为3.8，转动时的千斤顶动力储备系数为6.3；实际转体过程中，启动转动牵引力约为350 kN，正常转动时的牵引力约为300 kN，说明实际摩阻系数远小于设计值，动力储备系数满足相关要求，可保证正常的转体操作。

2.5.3 转体作业过程

转体作业分为试转体、正式转体及转体基本就位后的精调。通过试转体可检验转体结构质量，获取转体相关参数，为正式转体奠定基础；但因试转体角度受限，即使试转体非常顺利，正式转体过程仍需全程监控。同步张拉2个连续作用千斤顶，通过缠绕转体体系的钢绞线实现墩身及连续梁体的整体转动作业。转体基本就位后，需根据测量情况对转体结构进行精确对位，调整其水平和竖直角度，并最终进行锁定，完成整个转体过程。

2.5.4 转体作业监控方法和措施

(1)转体速度的控制。转体作业既要保证在规定时间内完成，又要避免速度过快。由于转体梁的质量较大，转体中出现的非匀速转动或急启急停所产生的惯性力可能导致梁体变形，甚至产生裂缝，因此保持缓慢匀速转动是转体施工的关键。

(2)转体的施工监控。设专人实时监测转体过程中撑脚与滑道间距离的变化，保证滑道与撑脚间始终垫有四氟滑板，避免撑脚与滑道直接摩擦。为了防止超转，在边跨现浇段支架处设置转体限位装置，并在边跨现浇段梁上设观测人员；在转体梁接近最终成桥位置时，通常可根据情况预留1°～2°，然后转体设备改为点动，每次点动完成后由测量人员根据实测结果发出指令，控制梁体精确对位。

2.6 主要施工机械设备

转体施工主要设备配置见表1。

表1 转体施工主要设备

3 结 语

本桥处在复杂地质和环境中，采用帷幕注浆措施解决了渗水土止水问题；采用钢筋混凝土围堰防护，为桥梁下部结构施工、转体结构施工、连续梁施工及转体作业提供条件；通过配重试验等一系列准备工作，为连续梁及墩身结构的转体施工提供了条件。2016年6月22日，银盏河大桥连续梁在既有京广铁路封锁要点的75 min内，安全顺利完成了转体施工，合龙误差为2 mm。

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[责任编辑:杜卫华]

Key Technology for Construction Using Swing Method of Continuous Beam Across Existent Line in Complicated Circumstances

HE Wen-bo
(Engineering Quality and Safety Supervision Station of Guangzhou Railway (Group) Corporation, Guangzhou 510000, Guangdong, China )

In order to explore the construction of new bridge across the existing lines, rivers and other complex environment using the swing method, waterproof and protection of the foundation pit of main pier, the weighing test and operation process for the swing were related by taking the construction of the continuous beam of the Yinzhan River Bridge on Guangzhou-Qingyuan Intercity Railway as an example. Taking into account the complexity of the surrounding environment of the project, the curtain grouting was applied to solve the problem of water seepage. The protection of reinforced concrete cofferdam and other measures were also applied to protect the lower structure of the bridge, the swing structure, the continuous beam and make sure of the smooth construction while keeping the operation of existing lines in safety.

complex environment; continuous beam; swing; key technology

1000-033X(2017)06-0077-04

2016-11-25

贺文波(1977-)，男，湖南湘乡人，高级工程师，研究方向为交通土建。

U445.46

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