公路桥跨营业线铁路转体施工技术

樊晓晶FAN Xiao-jing

（中铁十二局集团第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

跨沪蓉、麻武铁路立交工程是整个麻安高速麻城东段的控制性工程，项目建成后，将有效改善武麻、大广以及麻安等高速公路之间的衔接转换，便利沿线人民群众出行，直接服务于沿线城镇及工业园区的发展，助推大别山革命老区振兴。由于桥梁转体重量达到21000 吨，自重较大，故对营业线大型桥梁转体施工技术进行了研究，增加了安全技术保障措施、提高施工质量、有很显著的经济和工期效益。

1 工程概况

麻安高速公路麻城东段跨沪蓉、麻武铁路立交工程位于麻城市宋埠镇范围内，高速公路桥与沪蓉高铁下行线对应里程为K729+167.8，采用2×65mT 型箱梁上跨沪蓉高铁，整幅桥全宽34m，根据地形采用支架法现浇T 型梁，完成后转体61.7°就位，浇筑合拢段成桥，转体重量21000 吨。

2 施工方案

2.1 上部结构

上部结构主梁全长130m，为2×65mT 构。上部结构采用节段支架现浇施工，形成T 构后进行转体，与边墩现浇段结合形成整体。分段为20m（0#节段）+13m（1#节段，左右对称各一个）+13m（2#节段，左右对称各一个）+13m（3#节段，左右对称各一个）+13m（4#节段，左右对称各一个）+3m（现浇合拢段，左右对称各一个），转体长度为2×62m。

整幅主梁采用单箱五室直腹板断面。主梁平行于沪蓉高铁公路大里程侧支架现浇施工，转体梁段预制时，梁体边缘距相邻铁路中心线的最小净距为12.49m。转体梁段转体就位（顺时针转体61.7°）后，与边跨3m 现浇段合拢。

2.2 下部结构

T 构主墩为矩形实心墩，采用墩梁固结。墩顺桥向宽6.0m，横桥向宽16.5m，墩高1.0m。主墩处承台总厚度为9.0m，分为上转盘、球铰、下转盘。其中上转盘长17.5m，宽14.1m，厚2m；转台直径Φ12.5m，高1.0m；球铰平面直径4.5m，厚度0.9m，在转体施工完成后现浇固结球铰部分，固结后尺寸与上转盘相同。混凝土下转盘直径为12.7m，厚0.6m。承台厚4.5m，顺桥向长18.8m，横桥向宽24.0m，承台下共有20 根Φ2.0m 的钻孔灌注桩，桩的中心距为5.2m，按摩擦桩设计，承台两侧设置转体施工牵引索反力座平台。

2.3 转体参数

2.3.1 转体牵引力、安全系数计算（表1）

表1 转体牵引力、安全系数计算

启动时储备系数：K1=3500/2043.7=1.71；

转动时动力储备系数：K2=3500kN/1418.7kN=2.47。

考虑撑脚与滑道接触的影响，且撑脚的支撑反力N不超过2000kN，则T=2FGR/3D+fNR 撑/D。

N 为撑脚施工时撑脚的最大支撑力，N=2000kN。

R 撑为撑脚所在位置的回转半径，R 撑=5.7m。

计算结果：

启动时所需最大牵引力：T3=2f 静GR/3D+f 静NR 撑/D=2445.7kN

转动过程中所需牵引力：T4=2f 静GR/3D+f 静NR 撑/D=1509.9kN

启动时动力储备系数：K3=3500/2445.7=1.43

转动时动力储备系数：K4=3500/1509.9=2.31

满足要求。

2.3.2 钢绞线的安全系数

牵引索采用21-φs15.2 钢铰线；

标准强度为1860MPa；

每束根数：n=21；

图1 跨沪蓉高铁立面图

图2 转体桥与铁路关系图

1860 MPa 级φs15.2 钢铰线的标准破断力为260kN。钢绞线的极限承载为（按21 根钢绞线计算）21*260=5460kN。

启动时安全系数：K5=5460*0.75/2670.9=1.8

转动时安全系数：K6=5460*0.75/1602.5=2.9

千斤顶动力储备和钢绞线的安全系数均达到了施工的要求。

2.3.3 摩阻系数

摩擦系数按下式测算：μ=3M/2RG

其中M 为力矩，G 为转台总重量；设计静摩擦系数为0.1，动摩擦系数为0.06，若测出的摩擦系数较设计出入较大，分析原因，找出处理办法并处理。

2.3.4 四氟滑动片应力检算

支座反力为：210000kN。

改性超高分子量聚乙烯滑动板应力检算：

支座反力为：210000kN，每个支座布置三圈改性超高板，第一圈内径φ440mm，外径φ1700mm，第二圈内径φ1800mm，外径φ3000mm，第三圈内径φ3100mm，外径φ4300mm，总面积13615976.7mm2。该改性超高板允许设计压力为45MPa，平均应力=210000000/13615976.7=15.4MPa，安全系数：45/15.4=2.9。经检算，改性超高分子量聚乙烯板的抗压强度满足转体要求。

2.3.5 同步性的保障

转体系统采用已调到规范要求的可调柱塞泵头。因施工现场环境的差异，摩擦系数有所不同，在转体过程中，改变泵头流量调整转体速度，使转体速度达到规范要求。

2.4 转体时间的计算

按规范允许的最大转体速度0.02rad/min 即大约1.15°/min 计算，转体角度61.7°（含试转角度），则转体时间t=56/1.15=48.7min。即理论转体时间约为60min。以最大的转体角速度计算，牵引速度v1=ωr1=0.02×4.75=0.095m/min=5.7m/h。当牵引速度达5.7m/h 时，速度为v2=ωr2=0.02×62=1.24m/min。满足规范“桥体悬臂端线速度不大于1.5m/min”的要求。

转体前提前做好准备工作，不占用时间，其它工序所需时间如下：

①接触网断电时间：15min；

②转体到位时间：60min；

③精调时间15min；

④接触网通电、消点时间：15min

总计时间：15+60+15+15=105min

2.5 主要设备

采用ZLD 智能连续顶推（转体）系统，其由连续顶、液压泵站、控制系统等组成。本系统的泵站采用变频调速控制流量技术，可实现无级调速。系统采用位移传感器无线传输系统做伸长位移采集，精度可达0.1mm，与泵站油泵变频系统组成闭环控制，达到精准同步，实现压力、位移同步双重控制。

3 转体关键技术

3.1 转体系统安装

转体系统由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统组成。转体系统在下承台施工时完成。（图3）

图3 转体系统示意图

3.2 安装称重墩千斤顶并受力

T 构是完全自平衡体系，必须确保横、顺桥向对转盘中心的力矩平衡，在转体前要进行称重进行验证，如转体不平衡，则采用在梁面配重调整平衡。

3.3 箱梁质量验收及缺陷整修

转体前，对整个箱梁再一次进行全面质量检查，对箱梁结构外观、尺寸、预应力张拉及压浆情况等进行全面检查验收，对存在缺陷的部位及时进行修补。

3.4 施加理论配重荷载

为保证T 构转体时平衡稳定，现浇梁在浇筑过程中应记录浇筑方量和重量，根据已完成的结构状况提供理论配重量，实施配重。理论配重荷载施加前不允许拆除撑脚下抄垫及砂箱。

3.5 拆除撑脚与滑道间垫层并清理杂物

理论配重荷载施加完成后，拆除撑脚与滑道间垫层并清理杂物，使撑脚脱空，先拆除撑脚下抄垫外框，外框拆除后，采用高压水将砂冲洗干净，避免影响滑道摩阻力。拆除时注意对称进行拆除、使撑脚均衡受力。

3.6 铺设撑脚下聚四氟乙烯板

撑脚与滑道间垫层拆除后，铺设撑脚下聚四氟乙烯板，主墩转盘撑脚与滑道之间的聚四氟乙烯板按满铺配置材料并切割为32 块，每个撑脚下铺设四块。

3.7 拆除砂箱

对称拆除上下转盘间砂箱，打开出砂孔，人工掏砂或采用水枪冲洗，砂箱拆除后，采用4 台200t 千斤顶将上下转盘和钢楔快将撑脚顶住。

3.8 安装撑脚下钢楔块

采用钢楔块在撑脚下前后左右锲入4 块钢楔块进行抄垫固定；主墩转盘撑脚共配备钢楔块40 块，每个撑脚4块（共32 块），转盘备用8 块，最小厚度不大于5mm。

3.9 静置

转体段支架拆除前对各观测点进行观测并作为原始记录，若有异常，立即对结构进行检查，并进行复测。

3.10 清理打磨滑道

撑脚及砂箱拆除后，在试转前，采用钢刷或打磨机对滑道进行打磨，除去滑道面锈蚀，确保滑道面光滑，减少滑道摩阻力。

3.11 称重

转体施工前采用千斤顶、传感器等设备进行转动体称重试验。

3.12 配重

在梁体第4 段现浇梁端4 米处，梁顶部预埋“马镫筋”固定配重块，配重块底部用钢板垫平。

3.13 复称

按监控指令进行配重后，进行复称，若复称结构反映结构重心不符合要求，必要时由监控单位根据复称结构重新调整配重；最终使梁体平衡且无偏心。

3.14 锁定转体体系

配重完成后，需立即锁定转体体系，采用4 台400t 千斤顶将上下转盘抄死；同时采用钢楔块在撑脚下前后左右锲入4 块钢楔块进行固定。

3.15 转体系统设备安装及调试

转体系统由2 台ZLD450 连续千斤顶、2 台ZLDB 液压泵站和1 台ZLDK 主控台通过高压油管和电缆线连接组成1 套转体动力系统。每套连续牵引系统公称牵引力3500kN，额定油压31.5MPa，由前后两台油缸串联组成，每台油缸前端均配有锚具锁紧装置，安装完成后按照规范及测定数据进行调试。

3.16 试转

转体试运行将平行于铁路的主桥旋转至铁路安全限界边界，主要作用是检测理论牵引力的准确性，以供转体初步到位后，为进行精确定位提供操作依据。

3.17 正式转体

①正式转体前的准备检查。人员、机械、材料到位；体系平衡调整；静置后，确认其是否处于平衡状态；转体时的气象条件；转体范围内所有杂物清理等。

②正式转体。

3.18 约束锁定及封盘施工

在撑脚底面与滑道顶面预埋钢板缝隙间进行抄垫固定，同时在撑脚沿环道方向两侧采用型钢加固，保证精确就位的结构不致发生轻微偏移。立即进行封盘混凝土浇筑施工，以最短的时间完成转盘结构固结。

3.19 转体过程控制测量

①测点布置见图4。

图4 测点布置

②观测及记录阶段。

第1 阶段：在T 构张拉后、落架前。

第2 阶段：落架完成后。

第3 阶段：试转前为原始值；试转完成2h 后进行对比。

第4 阶段：转体过程中对平衡性、轴线等进行观测。

第5 阶段：转体完成后静止24 小时。

3.20 合拢段现浇施工

转体后浇段长度为2.92m，在转体前，先搭设后浇段现浇支架，梁底下支架比梁底低2m 以上，避免影响梁体转体，同时兼做转体监控人员的作业平台。T 构转体到位后，浇筑直线段混凝土，并及时压浆封锚。

4 结论

麻安高速公路立交工程采用平转施工，虽加大了桥梁一定的施工难度，但降低了对运营铁路的干扰，且转体段施工采用支架现浇法施工，缩短了桥梁工期。由此可见，跨线桥梁转体施工有很显著的工期和经济效益，值得进一步推广。