上跨铁路桥梁转体(平转)施工关键技术

冯全信

摘要：本文根据蒙自绕城高速芦槎冲特大桥上跨玉蒙铁路转体桥施工工程实例，结合工程实际采用定量分析的方法，介绍桥梁平转施工最为核心的关键技术或关键工序，希望能为云南地区更多的桥梁转体设计和施工控制提供参考、借鉴。

【关键词】桥梁转体；施工；关键技术

1.工程概况

蒙自绕城高速芦槎冲特大桥主桥在玉蒙铁路K135+070处上跨，上跨段桥梁位于曲线上，公路与铁路交角为78°。既有玉蒙铁路作为我国西南地区一条重要的国际通道，铁路客货运输繁忙，根据昆明铁路局批复的相关技术文件要求，为减小施工对既有玉蒙铁路的运营干扰，确保营运安全，采用转体法施工。通过采用转体施工工艺，充分体现了其不同于传统施工工艺的优越性，在施工过程中仅中断铁路交通45分钟，施工工期6个月，对铁路交通运输的影响最小。若采用传统施工工艺（如架桥机架梁），需中断铁路交通达18个小时左右（根据中国铁路总公司及昆明铁路局有关文件计算，包含搭设、拆除防护棚架时间及架梁时间），且施工难度大，工期长，风险高。

转体T构梁转体长度为68m，就位后两侧各浇筑5.92m的后浇段，整体全长79.84m；转体结构宽24.5m。经过计算，转体梁的整体重约为7800吨，故施工中球铰采用承受重量达9000t吨的ZTQZ-1-90000型球铰。

2.工艺特点

转体施工工艺对既有铁路运输影响小，申请中断铁路行车时间短，施工期间铁路列车正常通行。

桥梁转体主要是通过结构自身来实现旋转就位，使用的机械设备简单，施工中可大大减少支架材料的用量；转体结构及工艺具有承载力大、安全稳定、性能合理、简易高效等特点。

施工工艺在转体过程中时仅需简单的液压设备和牵引钢绞线即可在较短时间内实现上部结构的转体就位，有较高的推广价值。对比挂篮施工，本工法施工分段相对较长，对应的施工速度将会大大提高，锚具耗用量明显降低，同时挂篮施工均为高空作业，安全风险高。另一方面，就对转体结构所跨越的河道、公路、铁路的影响来说，本工艺也明显小于挂篮施工。

3.适用范围

此技术适用于繁忙的铁路、公路干线，特别是封锁交通困难的铁路运输干线，且工期紧，安全要求高的桥梁工程。同时，对于跨深谷等施工受限的特殊桥梁施工及跨径较大混凝土桥梁施工也适用。

4.工艺原理

本工法工艺原理即在以往跨线桥梁施工基础上，在承台上增加一个转动中心球面铰—磨心和转体滑动轨道—滑道。本转体桥的转体系统包含下转盘、球铰、上转盘以及牵引系统、滑道等部分组成，而球铰则是由上球铰、下球铰以及摩擦副、銷轴等组成。通过上球铰相对于下球铰转动，达到转体目的。

5.转体施工法的关键技术

桥梁转体法的转动体系主要有转动支承系统、转动牵引系统和平衡系统。

5.1转动支承系统是转动体系的重要组成，具有承重、平衡以及转体等功能。

一般由上转盘和下转盘构成，它是转体施工的关键设备。下转盘通过承台与群桩基础相联接，上转盘则起到支承上部转动结构的作用。上转盘通过球绞相对于下转盘进行转动，从而实现转体的目的。同时，转动支承按平衡条件可分为三种类型，即磨心支承、撑脚支承和磨心与撑脚共同支承。蒙自绕城高速芦槎冲特大桥上跨玉蒙铁路转体桥（以下简称本项目）采用第一种支撑类型——磨心支承。

本项目的磨心由两块钢板直接压制而成，分上、下球铰，中心插有用于定位的销轴；转体过程中转体结构的所有重量全部由这两块钢制球面板承受。为了保证施工安全和转体安全，在支承转盘周围设有8个支撑脚和16个砂箱，支撑脚的主要作用是在转体过程中若出现倾覆倾向可对转体结构起到支承作用，施工中让上转盘与支撑脚进行固结，在正常转动时，支撑脚与滑道面不产生接触。在转体前应在下承台顶面的撑脚间安装限位梁，确保上、下转盘在转体时不发生相对位移和转动，同时，还应在限位梁与支撑脚之间加设钢支撑并采用钢楔子打紧，转体施工前，再去除钢楔子，以利转体。在施工过程中，考虑到各种施工动荷载和静荷载对球铰磨心的影响，在支撑脚下垫石英砂，让石英砂填满支撑脚和滑道间留有的间隙。同时，在16个砂箱里填满石英砂并进行预压，也对转体上部结构起临时支撑固定作用。转体前，分别从砂箱阀门和支撑脚掏出石英砂。支撑脚和滑道间隙不能太大，也不能过小。间隙太大，在有倾覆倾向时支承作用将大大降低，不利于转体安全；间隙越小，则对滑道面施工精度控制要求越高，如若滑道面的高差控制不好，可能造成擦脚不能转动。本项目的间隙设置为12mm，在砂箱拆除后，间隙为8mm；在上下球铰间同一球面上安装聚四氟乙烯滑动片，并使其误差均不大于0.3mm，滑片间采用黄油聚四氟乙烯粉进行涂抹。

在平转体施工中，最关键的技术问题是转体结构是否可以转动，而球铰的加工、安装精度是决定性因素。本项目的球铰加工由专业的生产厂家完成，在加工过程中，派专业技术人员驻厂检查验收，主要检查球铰各点处曲率半径、球铰表面光洁度、球面贴合度等指标。球铰安装过程中，严格控制球铰的安装精度，球铰平面相对高差均控制在0.3mm内。通过控制球铰的加工、安装精度，可以有效减小摩阻力，从而实现平转顺利实施。

5.2转动牵引系统主要是由主控台、液压泵站和智能连续转体千斤顶组成。

其通过高压油管和电缆线等连接组成1套转体动力系统。整个系统由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶公称牵引力为2000kN，在千斤顶前端均配置相应的夹持装置。牵引系统同时具有手动和自动两种控制方式，正常的工作过程一般以自动控制为主，其他如各千斤顶的距离运动、位置调试则主要采取手动控制。

5.3平衡系统， 转过程中的平衡问题是转体施工的关键。

转动体系必须是易于转动且安全稳定的，这是一个理想转动体系必须具有的两个基本条件。转动球铰是整个转体施工最为关键的核心构件，转体时所用的牵引力矩的大小是由其摩擦系数的大小决定的。

转体桥梁在沿梁轴线的竖平面内，一方面会在球铰体系的制作和安装过程中出现误差，另一方面梁体质量分布也存在一定的差异，以及预应力张拉的程度差异等，往往可能导致桥墩两侧悬臂梁段再质量分布以及刚度等方面出现差异，导致不平衡力矩的产生。通过在施工前的准确计算，在球铰安装过程中，考虑了0.2m偏心距，使得由偏心引起的不平衡力矩问题得以有效解决，从而在完全拆除施工支架后，通过称重试验（对转动部分的不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩、摩擦系数进行测试），使得转动体在自平衡状态下得以正常工作，对整个施工过程的安全性起到了重要的作用。

6.结束语

通过对转动支承系统、转动牵引系统和平衡系统有效管理和控制，本项目转体角度79.5°，转体实际用时45分钟。整个项目实施过程中，工期仅为6个月，在国内外都较为罕见，这充分体现了转体施工工艺的优越性，随着新技术、新工艺的不断出现以及在工程中的应用，该方法以其简洁快速、安全可靠、造价较低的特点，在桥梁建设中将发挥越来越大的作用，可产生很好的社会效益和可观的经济效益。只是，不足之处是作为转体桥梁的核心构件的球铰，一次性投入成本较高，且不能重复利用，在桥梁转体结束后，只能作为桥梁的一部分共同埋入到混凝土中。中心球铰封铰立面图，这是留给我们需要解决的技术性难题，有待所有工程技术人员去思考。

【参考文献】

[1]张联燕.桥梁转体施工[D].北京.人民交通出版社，2003（03）：56-57.

[2]上海市城乡建设和管理委员会.桥梁水平转体法施工技术规程[S].上海.同济大学出版社.2017：91-92.