连续梁转体施工中T构转体工序的关键技术

李季峰

（中铁十九局集团第五程有限公司 辽宁大连 116000）

连续梁转体施工中T构转体工序的关键技术

李季峰

（中铁十九局集团第五程有限公司 辽宁大连 116000）

介绍新建石家庄至济南铁路客运专线站前工程SJZ-3标段跨石德铁路特大桥中，一联（48＋80＋48）m连续箱梁采用转体法施工跨越石德铁路时T构转体工序的关键技术。

桥梁施工 连续梁转体法施工 T构转体工序

新建铁路施工中，在跨越既有铁路时往往会采用连续梁转体施工的方法进行跨越，以减少新建铁路施工对既有铁路运营的干扰。我们在石济客运专线跨石德铁路特大桥施工中运用了连续梁转体施工技术，成功地将一联（48＋80＋48）m连续箱梁跨越了石德铁路，取得了一些经验。

由于连续梁转体施工的关键技术内容比较多，本文仅对连续梁桥转体施工中T构转体工序的关键技术加以介绍。

1 工程概况[1]

图1 跨石德铁路特大桥转体连续梁与石德铁路平面关系图

新建石家庄至济南铁路客运专线站前工程SJZ-3标段跨石德铁路特大桥在跨越既有的石德铁路时设计一联（48＋80＋48）m连续箱梁，采用转体法施工。连续梁的起止里程是改DK100+485.80～改DK100+663.30，跨石德铁路特大桥与既有石德铁路交叉点在改DK100+566.400（新建线）和K102+964.500（既有线）处，交角29°56′。既有的石德铁路是双线电气化铁路，上、下行线并行，线间距4.6m，斜交段处在直线上。连续梁桥两个转体主墩分别为240#、241#，主墩上T构的转体长度78m,，转体重量54200KN，转体梁段中0#块在墩顶支架上现浇，其余梁段采用悬臂法浇筑。跨石德铁路特大桥转体连续梁与石德铁路的平面关系见图1。

2 连续梁转体施工中T构转体工序施工工艺流程

转体施工的准备工作→解除转体结构临时固结→试转动→封锁要点开“天窗”→“自动”状态下启动转体→“手动”状态下点动操作→精确调位→封固转体系统→合拢段施工。

3 连续梁转体施工中的关键技术

3.1 转体施工的准备工作

3.1.1 牵引动力设备的配置与安装

每个主墩上配置一套牵引动力设备，具体设备见表1。

表1 每个主墩上配置的牵引动力设备表

表2 Z LD200自动连续张拉千斤顶技术性能表

2台ZLD200型连续张拉千斤顶分别水平、对称地布置在上转盘两侧的同一个平面内，千斤顶的中心线必须与上转盘外圆相切，并要与牵引索的中心线重合。两台千斤顶到上转盘切点的距离应该相等，且要≥5m[2，3]。

千斤顶安装在反力架上，反力架用电焊固定在反力墩上。主控台应放置在能够全面观察现场情况的位置上。

将预埋好的钢绞线牵引索绕过上转盘后顺着牵引方向穿入千斤顶，并用千斤顶的夹紧装置夹持住；先用小吨位千斤顶以5～10MPa的拉力对每一根钢绞线进行预紧，再用2～3MPa油压顶推千斤顶对这束钢绞线整体预紧，使牵引索中的每根钢绞线持力基本一致。

3.1.2 转体结构稳定性计算

（1）转体结构偏心值计算

T构箱梁在试转前需要进行称重平衡试验，测试转体T构箱梁的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系数等参数，实现桥梁转体的配重要求。

为保证连续梁转体施工过程中能够保持稳定，要求上转盘转动体系的重心必须基本落在下转盘支承系统的中心上。但是，由于T构箱梁结构自身的不对称和施工中各种因素的不确定，“重心”和“中心”之间发生一些偏差是不可避免的，因此，在转体施工前必须测量出转动结构的偏心值，通过梁上配重将偏心值控制在规范允许的范围内（5～15cm）[2,3]。

（2）梁体纵向倾斜配重

为了保证转体结构在转体过程中的平稳，从理论上说转体结构两端的重量对转体支点来说应该相等。但在实际施工中，转体结构两个悬臂端的绝对平衡反到会在转动过程中引发幅度较大的抖动。所以在实际施工中，一般都是采用梁体纵向倾斜的配重方案。具体方法是在转体过程中使梁体在轴线方向上略呈前倾状态，使在轴线上前端的撑脚落在滑道上。这样做的好处是使转体结构在转体过程中呈两点支承状态，以增加转动过程中的稳定。

重心位置可以采用计算和现场实测两种方法确定。计算是指利用T构箱梁悬臂浇筑时混凝土和钢筋的实际用量记录计算出转动结构的重心位置；现场实测是在上转盘下用千斤顶施加力，分别用位移计测出球铰由静摩擦状态到动摩擦状态的临界值，上转盘两侧的不平衡重量。测试的方法是在承台底布置如图1所示的4台型号为YCW350的千斤顶,4个量程为±5mm、精度1/100的应变式位移传感器。

称重设备及位置的平面布置如图2所示。

图2 称重设备及位置布置图

（3）称重前需做好以下工作：

撤除梁顶所有材料、机具、设备；

检查撑脚走板和滑道的工作状态；

安装千斤顶、位移传感器；

拆除支架、砂箱、冲洗撑脚走板与滑道之间垫的石英砂、涂抹黄油聚四氟乙烯粉；

检测转体T构箱梁是否倾斜以及其倾斜方向。

3.1.3 转体系统牵引力计算[2,3,4]

本桥每个转动体系用两台ZLD200型自动连续千斤顶同步进行张拉，通过拽拉两束20-7×φ5钢绞线形成水平旋转力偶，使得转体体系转动。

转体牵引力计算：T=2(R×G×f)/3×D

式中：T——牵引力（kN）；

G——转体总重力，G＝53135（kN）；

R——铰柱半径，R=1.50（m）；

D——牵引力偶臂，为转台直径，D=7.6（m）；

f——摩擦系数。取静摩擦系数fj=0.1,动摩擦系数fd=0.06。

启动时所需最大牵引力Tj=2(R×G×μj)/3×D=699.2KN

转动过程中所需牵引力Td=2(R×G×μd)/3×D=419.5KN

牵引力安全系数：A＝（2000KN×2）/699.2KN=5.7＞2。

3.1.4 正式转体施工时需要申请的“天窗”时间计算

规范要求，转体施工中两个T构的转体速度≯0.02rad/min，或≯1.15°/min[2,5]。

本桥两个T构各自相向旋转到位总共需要旋转29°56′，需要耗时26.1min。

试转时已经先转动了2°。实际转动时只需转动27°56′，需要耗时24.36min。

两个T构转体到位后需要约5min的时间进行精确对中、调平。

转体施工前需要提前30min要点，转体施工结束后需要30min进行既有线的安全检查，因此，正式转体施工时共需要申请“天窗”时间30+24.36+5+30=89.34min≈90min。

3.1.5 转体前必须做好的几项工作

（1）箱梁前端安装防撞护栏和防抛网。

（2）解除上、下转盘之间的临时锚固和临时支撑。

（3）滑道清理。用高压水枪将滑道和撑脚之间填塞的石英砂清除干净，检查二者之间的间隙（≯20mm），均匀涂抹一层黄油四氟粉。

（4）提前标定转体牵引千斤顶、辅助千斤顶、微调千斤顶。安装液压泵站和主控柜，对千斤顶进行检验，检验项目包括：

①将千斤顶平放，接通油泵和主控台，先后启动自动档和手动档对千斤顶进行伸缸、缩缸、松锚、紧锚等动作，检验千斤顶的功能和动作是否符合使用手册要求。

②启动油泵，在启动油压小于额定油压4%的情况下逐步提高油压，测量千斤顶活塞的启动压力，检验其空载时的运行性能。

③将千斤顶安装在反力架上，启动油泵加压至额定油压后停止供油，检测油缸内油压变化情况，是不是有泄漏。油压若有下降，下降值在5min内≯额定油压的5%。

④启动油泵加压至1.25倍额定油压，检查千斤顶的超载能力，检查有无渗漏、异常变形的情况、卸载后有无残余变形。

⑤启动油泵，同时开动两台千斤顶进行伸缸和缩缸作业，检验千斤顶调整状态下的控制能力。

⑥在千斤顶正常运行状态下按下紧急停止键，检查系统的急停安全性能。

⑦在千斤顶正常运行状态下突然切断电源，检测工地突然停电时系统的安全性能。

（5）对转体系统各关键部位再次进行检查，包括：滑道平整度、脱架后上转盘下降高度、撑脚与滑道的间隙高度、球铰和牵引索等装置。

（6）安装微调及控制设备，作好各种测控标志，标明桥梁轴线位置。

（7）安装牵引索，对钢绞线进行预紧。

（8）做好人员分工、技术交底、监测数据的测量和记录要求、联络信号的规定等。（9）清除转体范围内的各种障碍物。

3.2 试转体

为了检验转体方案是否可行、检查转体系统是否能够安全运转、运行参数是否正常、各项准备工作是否已经完备，在正式转体施工前的1～2d应该进行试转体。试转角度为2°，需耗时约1.74min。试转时要确保梁体不得侵入既有线的铁路限界上空。

（1）预紧钢绞线

用小吨位千斤顶将钢绞线逐根以5～10KN的拉力预紧。预紧应采取对称的方式进行，并要反复数次，确保每根钢绞线受力均匀。预紧过程中应注意使20根钢绞线平行地缠绕在上转盘的四周。

（2）打开主控台和泵站电源，启动泵站，用主控台控制两台ZLD200千斤顶同时施力试转。若不能启动，可用两台YDCW150千斤顶助推，若仍不能启动则要停止试转，究其原因，进行处理。

（3）通过试转检查转体结构是否平衡、稳定。如有异常，及时查明原因，加以处置。

（4）试转以后应根据监测的数据进行第二次配重。

（5）试转需要监测的参数：

①测试T构的转动角度/min和悬臂端转动的水平弧线长度。

②精确测量点动方式操作时每点动一次悬臂端水平转动的弧线长度，为正式转体时进行精确定位提供操作依据。

③惯性位移值：停止牵引后梁体因惯性还要移动的长度。

④启动时高压油泵的压力值和持续转动时高压油泵的压力值。

3.3 正式转体

（1）正式转体必须在完成下列工作以后才能进行：

试转体结束后通过对发现问题和采集参数的分析、处理，对转体实施方案进行了修正；

准备工作全部就绪；

石德线“天窗”要点成功、配合转体施工的铁路相关人员到位；

气象条件符合要求；

施工人员全部到位。

（2）转体工作必须两墩同步进行。因此，必须统一指挥，做好组织工作，对关键工序做好周密部署，指定专人负责监管。设备运行过程中，各在岗工人注意力必须高度集中，时刻注意观察动力系统的运行情况和T构的转体情况。发现异常立即鸣笛报告，及时处理。

（3）正式转体施工

①在铁路部门规定的”天窗”时间内进行转体施工。控制好转动速度（≯0.02rad/min或1.15°/min）和转动角度（27°56′）。采取双控措施（控制转台上标识的转角刻度和桥面中线的转动角度）防止欠转或超转情况发生。

②启动时两台牵引千斤顶采取同步、分级加载的形式进行张拉。若T构未被拉动，要立即停止张拉，全面检查转体系统、纠偏装置、撑脚和滑道机构等的工作状态，按照应急预案进行处置。

③转体过程中，当梁体中线转至距设计位置约100cm时开始降低平转速度，每转动10cm向控制台报告一次距设计位置的差值；当梁体转至距设计位置约50cm时开始采用点动牵引法就位，当转至距设计位置约20cm时，每1cm报告一次位置差值，5cm以内时要不停地报告位置差值。同时要在桥面上支镜观测桥梁中线的变化，确保中线的合拢精度。

④定位：梁体中线到达设计位置后，利用千斤顶进行梁体姿态调整，保证梁体精确就位。采取在撑腿和滑道之间打入铁楔的方法对T构进行紧固。

⑤转体施工结束经对运营线路进行安全检查无误后，报请铁路运输部门解除封锁，开通线路，恢复正常运营。

⑥转体过程中由第三方进行监测，对上承台，墩身、箱梁梁体进行应力、应变的监控量测。

3.4 转体过程中的应急处理预案

（1）连续梁T构转体施工过程中，抗倾覆工作至关重要。转体过程中若出现T构两端重量不平衡的现象并超出设定范围（要求实际重心与理论重心偏差要在5～15cm之间[2,5]）时，可以根据监测结果采取以下措施：

①撑脚能够承受很大的不平衡弯矩，保持撑脚的正常工作状态，为防止T构倾覆起到保护作用。

②可以在T构的梁端放置水箱，采取注水的方法消除转体过程中产生的不平衡弯矩。

（2）正常情况下2台ZLD200型连续张拉千斤顶的拉力完全可以满足T构转体的启动需求，必要时可以用2台YDCW150千斤顶助推，若仍然不能转动，应该检查转体系统出现的不正常状态，纠正以后再进行顶推。

（3）若因特殊情况转体过程中发生了中途停止，再次启动发生困难时，可以启动2台YDCW150千斤顶进行助推。

（4）转体过程中若出现擦脚的情况，可以采取拆除个别撑脚的方法进行处置。

（5）转体过程中若发现转速突然加快，应立即暂停转体，可以采取降低牵引力的方法进行处理，直至转速正常。

（6）为保证转体结构能精确到位同时又不发生超转，可以在滑道上临时焊接I50型钢做成的限位装置。

（7）为防止供电线路突然停电，施工现场要准备2台200KW柴油发电机作为备用电源。

（8）转体施工过程中不能让既有铁路沿线的信号电缆、铁通电（光）缆等受到任何损伤。施工前要和相关单位签订协议，请他们的抢修人员到现场值守，一旦发生损伤事故立即配合铁路抢修人员进行抢修。

3.5 封固上、下转盘

精确调整箱梁的中线和高程以后，立即对上、下转盘进行封固。在撑脚间打入钢楔并焊接，在反力支座之间焊接型钢支架，清理滑道上的润滑剂和脏物，将上、下转盘预埋的连接钢筋相互焊接，绑扎构造钢筋，用C50微膨胀混凝土将上、下转盘之间的缺口封固。为保证封固混凝土的密实，可以用预埋压浆管的方法进行注浆处理。

3.6 合拢段施工

按照“先边跨、后中跨”的顺序、按常规方法进行合拢段施工。

4 结语

连续梁T构的转体工序是转体施工中一道最重要的关键工序，关系到转体施工的成败，不仅是对全桥施工安全工作的一次检验，更是能否保证石德铁路正常运营的一次考量。施工过程中我们正确地完成了一系列转体控制程序，严格按照施工规范的要求施工，与相关铁路部门通力合作，顺利地完成了连续梁T构的转体施工任务。成功的经验可为同类工程参考。

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[3]余常俊,刘建明,张翔等.客运专线上跨繁忙干线铁路连续梁水平转体施工关键技术[J].铁路标准设计,2009(12).46-51

[4]周勇,许志刚,王宏伟.大跨度连续梁球铰法转体设计、施工关键技术[J].公路交通科技应用技术版,2010(4).118-122

[5]铁建设〔2010〕241号.高速铁路桥涵施工技术指南[s].北京∶中国铁道出版社,2010.131-133

Key Technology of the T-type Rotating Construction Process of the Continuous Beam Rotating Construction

LI Ji-feng
(No.5 Engineering Corporation Limited of China Railway 19th Bureau Group Co. Ltd Dalian Liaoning 116000 China)

This paper introduces the technology of the T-type rotating construction process of a (48＋80＋48)-meter continuous box beam of a large bridge across the Shijiazhuang-Dezhou Railway in the construction of the SJZ-3 section station project of the Shijiazhuang Jinan Railway Passenger Line .

bridge construction rotating construction of continuous box beam T-type rotating construction process

A

1673-1816(2017)03-0030-07

2016-06-18

李季峰（1972-），男， 工程师，本科，研究方向高铁工程施工管理工作。