淺談某跨鐵路預應力混凝土橋轉體施工質量控制

摘要：某跨鐵路預應力混凝土橋施工跨度為71m+71m，轉體總重量約為7083噸，采用自平衡體系的平面轉體施工工法。文章對橋梁轉體施工的施工工藝，轉體施工測量放線，球鉸加工安裝、上轉盤施工，現澆梁體支架搭設及堆載預壓，試轉體、正式轉體施工等各主要環節質量控制進行了分析總結。

關鍵詞：跨鐵路;預應力;混凝土橋;轉體;施工質量;質量控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2015）02-0110-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0152

1 工程概況

北京地鐵某跨鐵路橋采用主跨為84m的預應力混凝土連續T構，橋梁全長168m，施工跨度為71m+71m，以470m曲線半徑、38.89°的斜交角度跨越既有六條鐵路線。采用自平衡體系的平面轉體施工工法，轉體總重量約為7083噸，偏心距達1153mm，轉體角度33.46°，跨越鐵路且轉體總重量之大在北京地鐵尚屬首次。地鐵橋與鐵路線位置關系如圖1所示：

圖1 地鐵橋與鐵路線位置關系圖

轉體橋梁結構組成：基礎及下部結構為樁基、承臺、實心獨柱墩，上部結構采用變截面單箱單室連續箱梁。

2 橋梁轉體施工工藝

2.1 轉體施工流程

轉體施工流程如圖2所示：

圖2 轉體施工工藝流程圖

2.2 轉體結構組成

轉體結構由轉動系統（現澆箱梁、柱墩、牽轉臺等）、轉體系統（球絞、上下轉盤、牽引體系等）兩部分組成。施工質量控制重點是球鉸及撐腳、環形滑道等的安裝。轉動系統為球面轉動體系。球面轉動體系中心轉盤球面半徑為8.5m，上球鉸直徑為3.9m，下球鉸直徑為3.5m，定位中心軸鋼銷直徑為270mm。

牽引系統由2臺ZLD200型連續頂推千斤頂（公稱牽引力2000kN）、2臺ZLDB液壓泵站組成、兩束（17根/束）牽引鋼索（fpk=1860MPa、Φ15.24鋼絞線）。

2.3 牽引力及鋼索安全系數驗算

2.3.1 牽引力計算：

首先進行轉體結構摩擦力計算，采用公式：

F=W×μ

式中：W——轉體重量（70828kN）;μ——球絞摩擦系數（μ靜=0.1，μ動=0.06）。

則：

然后計算牽引力，采用公式：

式中：R——球鉸平面半徑（175cm）;D——轉臺直徑（850cm）。

則：

啟動時牽引力

轉動時牽引力

牽引力儲備系數為2000kN/972.1kN=2.06

2.3.2 安全系數驗算：

牽引鋼索的安全系數：2000kN/972.1kN=2.06，鋼索的容許牽引力滿足要求。

3 橋梁轉體施工質量控制

3.1 測量精度控制

本轉體橋位于圓曲線上，以半徑470m、角度38.89°跨越既有豐沙鐵路;承臺中心同球鉸中心偏離1153mm;轉體前墩柱中心同承臺中心偏離636mm、同球鉸中心偏離962mm，轉體完成后墩柱中心與承臺中心重合，因此施工精度控制要求高。過程中采用導線復核、放樣復核、混凝土澆筑前位置復核“三步核查法”確保測量精度。

3.2 球鉸加工安裝質量控制

球鉸是橋梁轉體施工的關鍵結構，從加工和安裝兩方面對其進行質量控制。

3.2.1 球鉸加工精度要求：球面光潔度≮▽3，球面各處曲率半徑之差±0.5mm，邊緣各點的高程差≯1mm，橢圓度≯1.5mm;同一球面上四氟板頂面誤差≯0.2mm;球鉸的形心軸與轉動軸中心要重合。

3.2.2 安裝精度控制：球鉸螺栓孔和安裝骨架上的螺栓位置要逐一對應，球鉸中心安裝偏差要能夠使下球鉸頂面圓周誤差≯1mm。

3.2.3 聚四氟乙烯滑動片頂面應處于同一球面上（誤差≯0.2mm）。對于槽口深度與設計偏差大于0.1mm的部位，四氟滑板要按照實際偏差制作、標識并對應安裝。

3.3 上轉盤施工質量控制

3.3.1 撐腳安裝。為保證撐腳的均衡受力，對稱的兩個撐腳之間的中心線與上盤縱向中心線重合。撐腳與下轉盤滑道間隙的設置尤為關鍵，撐腳與滑道間“若即若離”是最理想的狀態，但實際施工中由于不平衡重及施工誤差等因素影響很難達到，綜合分析后確定間隙控制在6～10mm之間。

3.3.2 牽引索安裝。牽引索應逐根順序沿著既定索道排列纏繞，固定端采用P錨錨于上轉盤內，在索道上環繞不少于3/4周且錨固長度不小于2.5m;沿上轉盤切線方向進入牽引反力座。

3.3.3 混凝土分期澆筑。為提高結構尺寸精度、減小施工難度，上轉盤混凝土采用兩期澆筑，Ⅰ期澆筑上球鉸內及80cm厚的轉臺，Ⅱ期澆筑2m高的上轉盤。重點做好混凝土基面處理、撐腳與滑道間距檢查。

3.4 現澆梁體支架搭設、堆載預壓質量控制

3.4.1 地基處理做好地基處理范圍與深度、地基承載力、高程及平整度、排水措施檢查。

3.4.2 支架搭設檢查支架的平面和空間位置是否能夠保證結構物的位置和形狀滿足設計要求;支架桿件的間距、位置、節點連接是否按照論證方案確定的間距、位置及搭設方式實施。

3.4.3 堆載預壓。堆載預壓重量不小于方案確定的重量，安全系數不小于最大施工荷載的1.1倍。按照方案確定的加荷順序及荷載分布圖進行堆載預壓，每級荷載持荷時間不少于10min，滿載后持荷時間不少于24h，進行堆載預壓過程沉降觀測及觀測成果整理。

3.5 試轉體質量控制

3.5.1 防傾斜控制措施。為使球鉸承擔轉體結構全部重量時不因意外情況出現傾斜，在轉盤上設置輔助撐腿和調整傾斜的千斤頂。為保證轉體結構穩定，在轉動過程中由球鉸及其后兩鋼撐腳形成三點支承，當轉體重心位置偏差過大時通過梁上堆載調整。

3.5.2 限位控制措施。為控制和調整轉體結構就位偏差，設置水平偏轉及橫向傾斜限位與調整裝置。水平偏轉限位與調整，用2臺QCD-1200型及2臺YCD600型千斤頂，以下轉盤上設置的8對反力座作為支點，頂推上轉盤下撐腳調整轉體軸線偏位，就位后將撐腳與反力座間用鋼梁固定。橫向傾斜限位與調整，將4臺QCD6000型千斤頂對稱設置在滑道外側距橋中線3.3m處，在橫向傾斜調整后將上下轉盤間、撐腳與滑道間用型鋼固定。

3.5.3 清理滑道滑道內清理完成后，在轉盤撐腳與滑道間鋪墊四氟乙烯板（9mm）并均勻涂抹黃油。

3.5.4 試轉前進行不平衡稱重采用手動千斤頂和位移傳感器相結合的方式進行，稱重時通過位移傳感器和千斤頂對梁端撓度進行應力和應變雙控，在位移傳感器讀數一致的情況下，測得的千斤頂儀表值之差即箱梁兩側懸臂重力差。

3.5.5 設備安裝調試。按正式轉體要求安裝動力設備、監測設備等并預緊鋼絞線，用2臺千斤頂同時施力（在結構不能轉動時用輔助頂推千斤頂同時出力）啟動橋梁轉動。

3.5.6 檢查關鍵受力部位是否出現變形開裂等異常情況、轉體結構是否處于平衡穩定狀態。

3.5.7 分析試轉體運行結果（每分鐘轉速、點動方式控制時懸臂端每次所轉動水平弦線距離等），確認運轉是否正常、是否還需優化改進，確保設備處于最佳狀態。

3.6 正式轉體質量控制

3.6.1 轉體準備工作。施工組織及人員分工，通訊設備、監測設備與控制信號測試，安全技術交底與記錄等方面。轉體設備（平轉千斤頂、輔助千斤頂、微調千斤頂）及控制設備安裝、調試完成，助推千斤頂及反推梁已安裝完成，環形滑道清理干凈、已潤滑并做好防塵處理。牽引各束鋼絞線平直、不打絞、扭結。作好轉體軸線位置、各項監控標志;靜置24h，復核各項監測數據，確認其是否處于平衡狀態。

3.6.2 轉體實施。啟動同步張拉牽引千斤頂，若達到設計頂力而轉體仍然未動時啟動助推千斤頂，在監測到撐腳出現水平位移時記錄啟動靜摩阻力。啟動后進入平轉狀態，同步張拉牽引索勻速平轉，重點監控主梁端部線速度、角速度及高程變化。轉體結構接近設計位置（距離根據試轉測試結果確定）時讓結構先借助慣性運行，然后將動力系統調整為“手動”狀態下點動操作，根據試轉體測試結果與實際點動走行現狀數據監測，控制結構軸線精確就位。

3.6.3 轉體就位。轉體就位后校核箱梁梁端中心與支墩上的中心線是否重合，進行轉體就位軸線、就位后梁端頂面高程觀測，符合設計要求后利用合攏段支墩及時對轉體進行支護、將撐腳與滑道鋼板焊接鎖定，保證轉體單元不再產生位移。

3.6.4 轉盤合體。用空壓機和高壓水清洗下轉盤上表面，焊接預留鋼筋，澆筑封固混凝土（C50微膨脹混凝土），使上、下轉盤連成一體。

4 結語

橋梁轉體施工具有結構合理、受力明確、工藝簡便、安全可靠、施工周期短、適用范圍廣等特點，具有良好的經濟和社會效益。通過對地鐵跨鐵路預應力混凝土橋轉體施工各環節質量的嚴格把控，確保了該橋施工質量符合設計及驗收規范要求。

參考文獻

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[2] 中華人民共和國鐵道部.鐵路橋涵工程施工質量驗收標準（TB10415-2003）[S].

[3] 周廣偉，黃龍華.橋梁轉體施工技術[J].華東公路，2007，（3）.

基金項目：北京市教育委員會科技發展計劃面上項目資助，項目編號：KM201410009011。

作者簡介：王濤（1976-），男，北京人，就讀于北方工業大學建筑工程學院，高級工程師，研究方向：土木工程。

（責任編輯：陳 倩）