轉體橋施工控制要點分析

姚海濤

（中鐵十一局集團第一工程有限公司，湖北 襄陽 441104）

0 引言

要取得轉體橋的成功修建，除了正確的轉動體系結構設計、正確的施工程序和可靠的轉體設備外，關鍵是要如何落實轉體橋梁中心承重平衡轉體施工要點的控制。下面以武咸城際鐵路跨武廣高鐵連續(xù)梁轉體施工為例論述中心承重平衡轉體施工要點控制。

1 總體介紹

轉體橋梁主要由基礎、轉動系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、結構主體等構成（如圖1所示）。

2 基礎施工

目前橋梁基礎大部分由承臺和樁基構成，施工工藝比較成熟，但在承臺施工時，考慮轉體球鉸的安裝，承臺分上、下兩部分施工，下部按正常工藝施工，上部須在球鉸、滑道等預埋件安裝完成后，方可施工。

3 轉動系統(tǒng)施工

轉動系統(tǒng)主要由滑道、撐腿、反力孔、球鉸組成。

圖1 轉體結構構成圖

3.1 球鉸安裝

球鉸由上、下球鉸、定位銷軸和定位骨架組成（如圖2所示）。

3.1.1 下球鉸面板安裝

圖2 球鉸構成圖

用全站儀精確放出上承臺中心十字線，安裝定位骨架，用電子水準儀測量定位骨架頂面高程，調整后將其與預埋鋼筋焊接牢固。接著安放下球鉸面板，使下球鉸的面板凹面朝上，露出下承臺表面（如圖3所示）。調整下球鉸面板位置，使中心銷軸的套管豎直，利用定位骨架與球鉸之間調整螺栓對下球鉸面板頂面進行微調，當頂面高差在0.01mm以內時，對下球鉸面板進行鎖定，然后綁扎鋼筋，澆筑C50微膨脹砼。

圖3 下球鉸精確定位

在下球鉸安裝的過程中要注意以下兩個方面的問題。

3.1.1.1 下球鉸的中心要和轉體部分的重心對應

下球鉸的中心一定要和轉體部分的重心對應，當橋梁處在水平直線時，重心和形心重合；當橋梁處在水平曲線時，重心和形心不重合，就要計算橋梁重心的位置，確保球鉸中心和重心重合。

3.1.1.2 要盡量保證下球鉸水平

要盡量保證下球鉸水平，即沿中心銷軸為中心的各個同心圓盡量處于同一水平面，盡管在轉動的過程中，球鉸可以自動找平，但考慮到銷軸空隙有限，可能會對轉體造成一定的影響，所以安裝時應保證球鉸水平。

3.1.2 上球鉸面板安裝

下球鉸砼達到設計強度后，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，按照編號將圓柱體滑塊安放在下球鉸面板的凹槽中。在滑塊之間、下球鉸面板頂面，轉軸表面均勻地涂上黃油與四氟粉混合料（按質量比120∶1），然后準確地將凸形上球鉸面板安裝在下球鉸面板上（如圖4所示）。

圖4 上球鉸安裝

在上球鉸安裝的過程中，圓柱體滑塊上下不可以顛倒，并要注意上下球鉸接觸面的潔凈，同時不能混入雜物，在安裝好后要將上球鉸試轉動幾圈，以利于黃油與四氟粉混合料均勻地分布在接觸面上。

3.1.3 球鉸的防護

球鉸在運輸，存放過程中，上下面板一旦分離，應立即在上下球面各包一層塑料布以保其不受污染。球鉸安裝完畢，用膠帶紙嚴格密封上下鉸之間的縫隙，防止施工污染。

3.2 滑道和撐腳安裝

滑道由支撐骨架、環(huán)形面板、調節(jié)螺栓組成，先將支撐骨架精確定位后，通過調節(jié)螺栓調節(jié)環(huán)形面板的平整度，面板的平整度高差控制在±2mm內，然后澆筑砼（如圖5所示）。

圖5 滑道安裝

撐腳一般采用圓形無縫鋼管砼柱，撐腳的大小和數(shù)量由設計確定，撐腳環(huán)形分布在球鉸的四周，與滑道相對應并與其保持在同心圓上。撐腳埋設于上承臺中，施工時，用全站儀在下承臺頂面準確放出撐腳走行內外邊線及安裝位置，保證撐腳走板與滑道頂面之間有3～4cm的間隙。轉盤的部分主筋水平穿過鋼撐腳與上承臺鋼筋焊接，然后撐腳與上承臺一起澆筑砼。

基于“中心承重平衡轉體”的設計構想，撐腳僅是一個保險裝置，在轉體過程基本不壓在環(huán)道上，因而滑道僅采用普通鋼板，不需要采用不銹鋼板，也不需要對鋼板進行刨光處理。撐腳與下承臺的頂面距離保持在3～4cm，主要考慮是脫架后，由于主體結構壓縮及變形等因素影響，撐腳會下移，距滑道頂面可能會只有1～2cm空隙。

3.3 砂箱安裝

為保證上部結構施工時的穩(wěn)定，需在撐腳與滑道間加塞鋼楔楔緊。同時在滑道上均勻布設砂箱（數(shù)量可與撐腳保持同等），便于鋼楔拆除和整體均勻脫架，砂箱安裝要與撐腳同步完成（如圖6所示）。

安裝砂箱時，所選砂料一定要用干燥潔凈的細砂，并具有較好的流動性。砂箱要提前壓緊，確保在施工中砂箱不會壓縮變形，另外砂箱的卸砂口須對外放置，便于工人操作。

3.4 牽引索及反力支座

圖6 砂箱安裝

在轉盤內對稱預埋兩束鋼鉸線作為牽引索，鋼鉸線在砼內采用H形錨具錨固，牽引索外露的始端在轉彎處穿入φ80mm鋼管中再引出轉盤，轉盤以外的牽引索用塑料套包裹引出并纏繞轉盤上。在上承臺設計軸線兩側各布置1個牽引反力支座，當承臺砼強度達到設計時，開始立模澆筑反力支座（如圖7所示）。在承臺表面滑道兩側設置12對助推反力支座（數(shù)量可根據(jù)情況調整），為了節(jié)約球鉸四周的空間，助推反力支座的設置可待以后再施工，先在需設置的位置預留直徑為φ120mm的孔洞，等以后轉體時，在孔洞插入鋼棒，在鋼棒之間放一扁擔梁即可做反力支撐了。

圖7 反力支座

在安裝牽引索時，一定要在上轉盤中錨固好，引出轉盤時一定要保持切線引出，并且長度要滿足連續(xù)千斤頂作業(yè)需求。牽引反力支座要預埋足夠的鋼筋，并且要用全站儀定好位置，以便于反力支座的張拉面與牽引索垂直。

4 主體施工

轉動系統(tǒng)施工完畢后，即可按常規(guī)澆筑墩身、梁體。在施工梁體砼時，一定要考慮到平衡轉體的中心思想，比如掛籃施工，一定要注意每次兩邊澆的砼方量，鋼筋用量等，盡量確保轉體的平衡。

5 轉體

5.1 脫落支架

主體施工完畢后，須清理掉一切雜物，在轉體之前先進行支架脫落，安排工人先敲掉撐腳下的鋼楔子，然后安排工人掏出砂箱的細砂，保證轉體均勻脫落支架。

在支架脫落的過程中，要在上轉盤的八個方向安裝千分表，以觀察轉體的偏重情況，如果是輕微的偏重，部分撐腳僅下落1cm以內，則可視為平衡，不考慮配重。如果大于1cm，但撐腳還沒有撐地，則最好配重（這種情況也有可能在轉體的過程中繼續(xù)平衡）。如果撐腳撐地，則必須配重，以保平衡。配重時，可以先稱重，精確進行配重。也可直接在較輕的主體一端直接加重物（砂、碎石、鐵塊等），通過百分表觀察平衡情況，這種方法要考慮動摩擦系數(shù)與靜摩擦系數(shù)的影響。

5.2 牽引設備

牽引設備的選擇，可采用以下兩種。

5.2.1 利用牽引反力支座使用連續(xù)千斤頂，利用這種設備進行轉體的優(yōu)點是轉體迅速，缺點就是費用高，在上跨鐵路需要要點施工時、或者要對轉體下面的公路、河道需封路、封航時就廣泛使用這種設備進行轉體。

5.2.2 靠滑道兩側設置的反力支撐，利用普通的千斤頂進行轉體，利用這種設備進行轉體的優(yōu)點是費用低，缺點是轉體速度慢。這兩種設備體都比較安全可靠。由于跨武廣鐵路連續(xù)梁轉體上上跨武廣高鐵，所以采用了連續(xù)千斤頂?shù)姆椒ǎ桀A留助推反力支座設置。

5.3 轉體

轉體前要先進行試轉，試轉的主要目的包括以下幾個方面：

a）檢驗轉體方案的實用性、可靠性；

b）為了測試連續(xù)式千斤頂加載后的工作性能，并確定合理轉速的油泵控制參數(shù)和停止牽引后轉動體在慣性作用下可能產生的轉動距離；

c）測出摩擦系數(shù)，對先前按球鉸廠家提供的動、靜摩擦系數(shù)進行修正，精確計算出轉動牽引力。

在“天窗”開通、天氣條件較好等各項準備工作就序后開始正式轉體。根據(jù)試轉體的成果指導轉體，當轉動體系快到預定位置時（差2°～3°），迅速將兩臺1 000kN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，根據(jù)觀測，轉動體的中心偏差在50cm時，即可初步鎖定。

5.4 精調

為保證轉體后梁體符合設計要求，需對轉動體進行精調。先在上、下轉盤間安放在四臺豎向千斤頂（噸位可根據(jù)摩擦系數(shù)選定），千斤頂擺放的位置要與前后左右軸線呈45°。整個精調過程中，調整縱橫向高程時，最好是低于設計高程一端的兩臺千斤頂同時作業(yè)，利用電子水準儀對梁體縱橫向高程進行監(jiān)控，在調梁體軸線時，采用連續(xù)千斤頂點動的方式進行精調，利用全站儀對梁體軸線進行跟蹤監(jiān)測，若軸線調整超了，則可利用輔助反力支座、千斤頂反頂回來。

5.5 鎖定與封鉸

精調結束后，立即在撐腳與滑道之間用鋼楔子楔緊并焊接牢固，然后清理上、下承臺間雜物，綁扎鋼筋，立模澆筑C50微膨脹砼封鉸。

至此，轉體工作全部結束。

6 結語

轉體施工，無論是鋼球鉸還是砼球鉸，無論是大噸位還是小噸位，施工工藝都較成熟，在施工的過程中可能會遇到一些小麻煩，但是只要認真領會“中心承重平衡轉體”的轉體原理，在施工過程認真圍繞這個思路，控制好施工要點，轉體就一定會成功。