上跨高速铁路特大桥转体施工技术应用研究＊

王丰仓，赵香玲，王安东

(陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714000)

近年来，随着国内经济的高速发展，国家高速铁路发展迎来了新的发展机遇，高速铁路网络不断组网，大量涌现出新建铁路桥梁需跨越既有线路。为解决此类问题，已有诸多学者为此做出研究。胡义新[1]等研究了运用信息技术控制T 构转体桥全过程精细化施工技术；文艳芳[2]等将BIM 技术应用到跨包茂高速大桥设计施工阶段，解决了转体桥模板施工、脚手架搭设等施工技术难题；张雪[3]等提出了利用灰色模糊物元分析和LEC 评价法相结合的转体桥施工安全风险评估方法；李俞凛[4]等研发的高程自调节滚轮式撑脚系统，简化了转体桥施工工艺，降低施工安全风险；许超[5]等研究了转体桥施工过程中临时支座的抗扭受力，提出了临时支座稳定性验算分析的方法。诸多学者研究转体桥施工更多关注施工过程安全风险评估、施工精确控制等，而针对转体结构部分的施工研究较少，本文借助实际工程实例研究转体桥转体部分的施工工艺介绍。

1 工程背景

某特大桥连续梁桥全长4350.64m，其跨越某铁路五号桥，该桥与某铁路上行线和下行线，交角分别为41°12′00″和41°09′00″。某连续梁桥，桥墩基础采用钻孔桩，其中93#-97# 桥墩承台为矩形。梁体结构体为单箱单室、变高度、变截面直腹板结构。梁体使用C55 混凝土浇筑，其封端处使用干硬性补偿收缩C55 混凝土。桥梁转体前，95#墩转体梁与既有线路最处相距23.24m，承台边缘与既有线路最近处相距17.6m。转体后15#与上行线之间垂直距离仅有3.59m，96# 墩体梁与既有铁路下行线最近处仅18.84m。

2 转体结构施工

桥梁下部转体系统由上转盘、下转盘、球铰和转体牵引系统四部分组成。下转盘承载转体结构的全部载荷，转体结构部分施工完成后，转体部分与上转盘共同构成转体桥基础部分。在转体系统设计中将撑脚环形滑道、下球铰、转体牵引和助推千斤顶反力座等结构均设置在下转盘之上。

2.1 球铰的加工运输验收

球铰是采用平转法转体施工的转动系统，同时其又是转动系统的核心结构。转动球铰由上、下球铰、下球铰定位架及固定球铰钢销轴等结构组成。球铰施工是转体桥施工的关键工序，并且其制作与安装严格控制精度。考虑此桥转体结构特点，转体球铰运输须使用专用运输托架和专用车辆运输。

2.2 下球铰安装

承台基坑开挖之后，绑扎各种预埋钢筋并立模浇筑至承台顶面以下1.3m（如图1 所示）处。浇筑承台混凝土施工完成后，对其养护使其达设计强度后，方可进行下球铰精确安装施工。下转盘混凝土浇筑前，应根据设计要求预埋定位架的定位型钢和钢筋。下球饺安装前应先在定位架底部放置调平垫板，然后再进行定位架吊装，并使用定位钢筋和定位型钢将其焊接牢固如图2 所示。

图1 下转盘分次浇筑示意图

图2 定位架安装图

首先需要对下转盘球饺面进行表面椭圆度等进行检验，判定其结构是否满足结构设计要求，如符合设计要求再进行后续安装按图3 进行。利用高精度仪器，精调下转盘球铰，同时复查下转盘球铰中心、表面平整度及高程等数据。检验其合格后，借助调整螺栓将下球饺与横梁固定，同时焊接定位架与下球铰。

图3 下球铰安装图

2.3 滑道安装

滑道安装采用与下球铰定位架安装相同的施工方法。撑脚下部安装可调式环形滑道，环形滑道宽1.1m 直径9.3m。环形滑道安装采用现场分节段拼装，使用调整螺栓将各段进行固定安装。多节段滑道必须安装在同一水平面，各段高差控制在0.5mm 以内，如此才能保证转体桥在转体过程中整体结构平稳。

2.4 下转盘混凝土浇筑

下转盘混凝土浇筑前，先埋设预埋件。转体桥后期施工中，为了防止水或杂物进入上、下球铰间，将下转盘混凝土顶面降低2cm。为了使得下转盘球铰混凝土不受混凝土收缩性影响。在下转盘球铰面上设置16 个混凝土振捣孔和40 个排气孔，下部混凝土浇筑从中心向周围分块各自浇筑。通过钻孔压浆的方法，处理因混凝土收缩产生的间隙。

2.5 上球铰安装

上球铰安装前，应参照图4 清理下球铰球表面，先在中心销轴套管中放入黄油聚四氟乙烯粉，再将中心销轴放入套管中，并且精确调整垂直度及周围间隙。按销轴编号在下球铰凹面上由中心向四周，安装聚四氟乙烯滑动片，精确定位滑动片位置，确保其位处于同一球面，将误差控制在1mm 以内。

图4 销轴安装、下球铰球面清理

2.6 撑脚和砂箱安装

在环形滑道上对应位置处安装高1.6m、6 对Ф800×36mm 撑脚，并且在撑脚钢管内灌注C50 微膨胀混凝土。为了使撑脚与滑道之间不发生相互挤压，转体施工前临时支撑选用12 个Ф800×20 mm砂箱砂箱。为克服由曲梁引起横向弯矩，在上下转盘之间设置156 根Ф32 精轧螺纹钢与4 根40b 工字钢将上下转盘临时固结。

2.7 上转盘施工

先安装上承台底层钢筋，再安装两束14-7Ф5钢绞线定位牵引索。使用P 型锚具将牵引索锚固在混凝土预埋端，两束牵引索锚须固端应在同一条直线上，每根牵引索埋入上转盘长度控制在3 m 以上,每对索出口应以转盘为中心对称布置。

上转盘按照纵、横、竖向布置预应力筋，纵、横向分别布置24 束12-7Ф5 预应力钢绞线，竖向布置20根Ф32 预应力混凝土用螺纹钢筋。纵、横向钢绞线仅单向张拉，钢绞线张拉端与锚固端应错位布设。

纵横筋张拉时，采用对称间隔张拉50%纵、横向钢绞线，后进行注浆锚固。待纵、横向管道内浆体强度达设计强度后，张拉剩余纵、横向钢绞线。

上承台施工时在上承台避开预应力筋位置预留21 个后封混凝土振捣孔及排气孔，采用φ12mmPVC 管，两头采用胶带封堵，避免进浆。上承台浇筑C50 混凝土至设计标高，振捣至混凝土不再下沉、表面泛浆及水平面有光泽放可缓慢抽出振捣棒。

3 转体系统安装精度控制

转体结构系统施工关键部位精度控制见表1。

表1 转体施工关键部位精度控制表

4 结论

通过对跨已有铁路转体桥，转体部分施工技术的研究，表明转体结构的施工作为桥梁转体能否顺利实施的关键部分，因此其施工精度的控制对其后期施工至关重要。通过对其施工技术的研究，在其施工过程借助高精度仪器对其进行施工精度控制，为类似施工提供了一定的借鉴。