南廣鐵路獨屋特大橋連續梁跨既有線轉體施工

陽克文

（中鐵二十五局集團柳州公司，工程師，廣西 柳州 545007）

新建南廣鐵路黎塘至肇慶東段工程，起自黎塘西站（不含），終至肇慶東站（不含），正線全長401.6 km。獨屋特大橋位于YD1K44+193.815～YD1K45+728.879，全長為1 535.064 m。主橋為（60+100+60）m連續梁，為單箱單室變高度箱型梁。24～25#主墩分別位于鐵路兩側邊坡上，主跨連續梁于YD1K+055處跨越I級雙線黎湛鐵路，與既有線交角為18.1°，對既有線的影響里程長度為200 m。由于南廣鐵路斜交跨越既有黎湛鐵路跨度大，對既有線施工干擾大，無法長時間封鎖既有線進行施工，連續梁必須采用轉體施工。為此，進行連續梁跨越既有線轉體施工工藝的探討。

1 轉體系統

獨屋特大橋在既有黎湛鐵路兩側24#、25#主墩上下承臺之間安裝球鉸，完成墩身、連續梁施工后形成2個平行于既有黎湛線的T形結構（簡稱T構），構成轉體系統。最后在牽引裝置的牽引下，旋轉完成轉體、合攏。轉體系統由轉動結構、牽引裝置組成。

1.1 轉動結構轉動結構由下承臺、上承臺、球鉸、鋼管混凝土撐腳、滑道、墩身、連續梁組成。下承臺以上能夠轉動的上球鉸面板、轉盤、墩身、連續梁組成轉動體單元。轉動結構見圖1。

圖1 轉動結構圖（單位：cm）

轉體球鉸位于上下承臺之間，由上下球鉸板、上套筒、下套筒、銷軸、下球鉸支撐骨架組成。球鉸為轉動結構的關鍵部位，起到支撐及轉動的作用。球鉸構造見圖2。

圖2 球鉸構造圖（單位：mm）

1.2 牽引裝置牽引裝置由連續千斤頂、助推千斤頂、牽引反力座、張拉牽引控制臺組成。張拉連續千斤頂對轉體結構形成牽引力偶。牽引力偶布置完成后，解除上下盤臨時錨固系統，啟動牽引裝置，在助推千斤頂的推力作用下，連續千斤頂通過牽引反力支座拉動牽引索外露端，帶動轉盤、上承臺、墩身、T構繞下承臺中心位置的鋼軸轉動。牽引力偶布置見圖3。

圖3 牽引力偶布置圖（單位：cm）

2 轉體施工工藝

24#和25#主墩連續梁平行既有線對稱進行懸臂灌注成2個T構后，在牽引裝置作用下平面旋轉18.1°至既有黎湛鐵路線上空，用吊架進行中跨合攏后再進行邊跨合攏施工。在轉體施工過程中，球鉸安裝采用了全站儀放樣監控、試轉體、轉體后精調等關鍵控制技術〔1〕。

轉體施工流程：下承臺施工→球鉸安裝→上承臺施工→墩身澆筑及墩梁固結→連續梁施工→實施轉體→鎖定與固結封鉸

2.1 下承臺施工用全站儀在尺寸為8.9 m×12.1 m的承臺封底混凝土表面，放出下承臺角鋼等各種預埋件的位置。安裝下承臺各種預埋件及綁扎下承臺鋼筋，按設計要求預埋助推反力支座、牽引反力支座、滑道、下球鉸定位支架的鋼筋，上下承臺之間設置8根φ32精軋螺紋鋼，臨時鎖定轉動結構。在下承臺預埋HW200型鋼作為限位擋塊，限位擋塊與鋼撐腳之間布置Q345d擋板，并用鋼楔子楔緊。下承臺混凝土澆筑施工采取先澆筑C40混凝土130 cm，后澆筑C55混凝土70 cm。為防止球鉸預埋件移動，澆筑過程中嚴禁振動棒觸碰定位鋼筋支架或其預埋件。待下承臺混凝土達到設計強度后，在下承臺頂面以球鉸中心為圓心，鑿出半徑為285 cm、深度3 cm、寬度60 cm的圓盤滑道槽口，平整度控制在±2 mm范圍。滑道槽口用環氧樹脂將厚度為3 cm滑道鋼板粘為一體。滑道鋼板由工廠刨平，加工精度為3級。滑道上鋪設聚四氟乙烯復合滑板，四氟滑板頂面高差控制在1 mm以內。為保證轉體過程四氟乙烯板不產生翹曲鼓起，四氟板滑道每隔1.5 m斷開5 mm。

2.2 球鉸安裝球鉸安裝按照先下球鉸面板，后上球鉸面板，再托盤及轉盤施工的順序進行。

2.2.1 下球鉸面板安裝 用全站儀準確放出上承臺中心十字線，安裝定位架，用水準儀測出定位架頂面高程。通過預埋鋼筋將下球鉸定位架焊接牢固，下球鉸面板為φ300 cm的圓面，安裝下球鉸面板時，使下球鉸面板的凹面朝上，露出下承臺表面；調整下球鉸面板位置，使中心銷的套管豎直。利用定位架與球鉸之間連接螺栓對下球鉸面板頂面進行微調，當頂面高差在1 mm以內時，對下球鉸面板進行鎖定。2.2.2 上球鉸面板安裝 下承臺混凝土達到設計強度后，打開下球鉸面板上的覆蓋物，將整個球面及滑塊安裝槽內的雜物清理干凈。按照編號將386個圓柱四氟滑塊安裝在下球鉸面板的凹槽內，在滑塊之間、下球鉸面板頂面、銷軸表面均勻地涂上黃油與四氟粉混合料（質量比120∶1）。銷軸直徑為φ270 mm，上球鉸面板為φ3 000 mm的圓面，用拉鏈葫蘆微調上球鉸位置，使之水平并與下球鉸外圈間隙一致，去除被擠出的多余黃油。上下球鉸型心軸、轉動軸務必重合，其誤差不大于1 mm，球鉸平面相對高差小于0.5 mm。

2.2.3 托盤及轉盤施工 球鉸上面板通過錐臺托盤與上部的轉盤連接。綁扎鋼筋之前，為保證封鉸部分的有效空間，便于填充體的拆除，隔離空間及轉盤的底模支撐需用預制混凝土磚砌筑。在預制混凝土周邊均勻抹上M20水泥砂漿，防止雜物及污水進入球鉸內部，影響轉體。利用固定在底層鋼筋上的定位鋼板，確定鋼絞線的平面位置、高度，以便安裝牽引索鋼絞線。監控設施預埋件亦按設計位置埋好，并將其連接線引出模板外側。全部鋼筋綁扎完畢后，在托盤、轉盤及撐腳鋼管內澆筑C55微膨脹混凝土，并及時加強養護。

2.3 上承臺施工綁扎上承臺鋼筋，預埋墩身鋼筋，布設φ100 mm的豎向振搗預留孔、立上承臺模板。為保證上承臺外觀質量，采用組合鋼模，經監理工程師檢驗合格后澆筑C55混凝土。混凝土澆筑過程中要避免振動棒觸碰定位鋼筋及預埋件，混凝土澆筑完畢要加強養護。

2.4 墩身澆筑及墩梁固結墩身為C40高性能混凝土。墩身施工采用整體式鋼模板，鋼筋一次綁扎成型，混凝土澆筑時，入模溫度控制在30℃以內，坍落度控制為17～19 cm，采用輸送泵一次澆注完成。模板拆除后，及時進行混凝土灑水養護。墩身混凝土澆筑前，安裝墩頂的C40混凝土墩梁臨時固結支座鋼筋。臨時支座澆筑前，需預先墊一層油毛氈以便固結支座拆除。在箱梁腹板處按照設計要求布設φ32 mm精軋螺紋鋼將墩梁臨時固結，使墩身承受連續梁施工及轉體時產生不平衡荷載的壓、拉力〔2〕。

2.5 連續梁施工24#、25#主墩連續梁0#塊件采用支架現澆施工。底模支架系統由8根φ63 cm×1.2 cm、長度8.5 m鋼管柱筒及柱筒上的橫向雙拼I36工字鋼分配梁組成；側模支架系統由6根φ63 cm×1.2 cm、長度8.5 m鋼管柱筒、柱筒上縱向雙拼I36工字鋼分配梁組成，以確保支承系統穩固。其余1～12#塊件采用三角形掛籃對稱懸臂澆筑，施工過程中加強連續梁線形控制。邊跨段采用膺架法施工。梁部主體為C50高性能混凝土，0#塊件現澆段及1～12#塊件均采用輸送泵一次澆筑完成。混凝土入模前，測定混凝土的溫度、坍落度和含氣量等性能，只有混凝土拌和物性能符合設計和配合比要求時，方可入模澆筑，以確保連續梁施工質量。

2.6 實施轉體

2.6.1 試轉體 正式轉體施工前要進行試轉體演練。演練目的：一是檢驗轉體方案的使用性和可靠性；二是檢驗現場整體指揮系統的協調性；三是檢驗操作人員是否明確自己的崗位職責和協同反應能力；四是通過演練取得經驗并查找不足，以便進一步改進預定的轉體方案；五是為了測試連續千斤頂加載后的工作性能，并確定合理轉速、油泵控制參數和停止牽引后轉動體在慣性作用下可能產生的轉動距離。2.6.2 正式轉體 按照鐵路管理部門批準的施工方案利用2 h“天窗”時間封鎖既有線路行車，進行正式轉體施工。轉體施工前，做好各項準備工作，接到鐵路調度命令后方能正式轉體。根據試轉體的成果指導轉體，在兩側的牽引反力支座上各布置1臺ZLD200型連續千斤頂，張拉千斤頂轉動4 600t的T構形成2 760 kN.m牽引力偶，2臺1 000kN螺旋千斤頂作為助推千斤頂。單個T構在連續千斤頂的牽引作用下，端部按水平線速度V=0.98 m/min轉動16 min。當轉動到T構梁端部的橫斷面中心線與設計橋位縱軸線相差0.33 m時應停止牽引，利用慣性就位。然后在監控測量指揮下，利用主力千斤頂逐步將轉動結構頂推到設計線位置。為防止轉動過位，當轉動結構快到設計位置時，迅速將2臺1 000 kN螺旋千斤頂、型鋼、鋼板對稱地安放到助推反力支座上作為限位裝置，防止轉體到位后繼續前行。限位裝置可作為轉動單元微調裝置。通過觀察上承臺軸線上懸掛的錘球與下承臺軸線的差值以及測量人員量測的數據，調整助推千斤頂的頂推速度。采用全站儀校正T構端部中線指揮轉動體就位，中線偏差不大于20 mm。轉動體單元就位后，利用備用的型鋼、螺旋千斤頂、鋼楔子將轉盤固定，防止風或其他因素引起轉動體發生位移。獨屋特大橋轉體從準備到轉體到位實際用時58 min，中線偏差為8 mm，高差為6 mm，滿足設計要求，達到預期效果。轉體前后橋位對比見圖4。

圖4 轉體前后橋位對比圖

2.6.3 轉動體單元精調 精調的目的是為保證轉體后橋體符合設計要求。在下承臺頂面于縱橫橋向較低位置分別安放2臺4 000 kN千斤頂，對橋體的縱橫方向高程進行調整。整個精調過程中，利用電子水準儀對縱橫橋向高程進行準確測量；利用全站儀對橋梁軸線進行跟蹤監測。在梁頂高程、縱軸線符合設計要求后，在鋼撐腳下均楔入4個小鋼楔子，完成T構精調。精調過程中應控制頂升力不超過設計限值，并在千斤頂頂面和上承臺底面之間設置2根I32型鋼、30 mm的鋼板以擴散局部應力，防止混凝土局部壓裂。

2.7 鎖定與固結封鉸精調結束后，立即在鋼撐腳與內外助推反力支座之間安放型鋼反力架，對轉動單元進行鎖定。然后清洗滑道上的潤滑劑，清理底盤表面上的臟物，焊接上下承臺間的預埋鋼筋、鋼件，綁扎鋼筋，立模澆筑C50微膨脹封鉸混凝土和進行孔道壓漿，并加強養護，使承臺形成一體。

3 結束語

獨屋特大橋連續梁跨越既有黎湛線采用平面轉體施工工藝及全站儀控制轉體球鉸安裝精度、試轉體、轉體精調等關鍵控制技術，從而有效地減少了施工對既有黎湛鐵路行車運營的影響，降低了安全風險，加快了施工進度，取得了良好的經濟和社會效益，可為今后類似工程的施工提供參考和借鑒。

〔1〕寶成德.橋梁轉體施工工藝的研究與應用〔J〕.遼寧交通科技，2003（9）：15-16.

〔2〕何國鋒.“平面轉體法”橋梁施工技術〔J〕.科技創新導報，2008（8）：92-95.