新寨大橋轉體剛拱施工技術

李俊平

(唐山市豐南區交通運輸局　唐山　063300)

新寨大橋轉體剛拱施工技術

李俊平

(唐山市豐南區交通運輸局唐山063300)

摘要轉體施工是橋梁無支架施工新工藝中的一種。文中以實際工程為背景，介紹了背墻及拱架預制的施工安全保障措施，指出了轉體施工控制原則，提出了轉體施工工藝、施工步驟，探討了轉體施工控制要點。

關鍵詞轉體剛架橋拱架轉體

新寨大橋位于廣東省連山壯族瑤族自治縣三水鎮，扼省道1960線，跨越三水電站水庫。橋址處為“兩山夾一水”地形，兩岸山高坡陡，但因水庫調節，水深一般穩定在12 m左右。

本橋為一座有平衡重的平面轉體單跨剛架拱橋。橋寬 12 m，凈跨80 m。矢跨比1∶8，每半跨拱架由拱片和橫系梁組成，重2 700 t。大橋半跨橋式見圖1。

圖1　新寨大橋轉動體系構造圖

1背墻施工

新寨大橋目前其下部結構的基礎、轉盤部分、橋臺的上下底盤均已完成，在已完部分交接后，即進行空心背墻及附屬結構施工。在上下底盤的后端之間焊制安裝4個鋼支架并加以抄墊，以承受背墻混凝土澆筑時產生的偏心重力，并及時張拉背墻豎向預應力束，確保背墻上部截面的抗剪安全。

2拱架預制

全橋拱架包括8片拱片(每半跨4片)，114片橫系梁(每半跨57片)，混凝土等級C40。拱片拉桿為每拱片2束預應力鋼絞線束，每束由7Φ15-7鋼絞線組成，每束內部張拉力660 kN。為了防止拱片產生裂紋，保證拱片預制標高和位置的準確性，降低工程成本、滿足地基承載力的要求，從以下4個方面進行控制。

(1) 充分結合當地的交通地質環境，降低工程成本。鑒于當地交通不便但木材資源豐富、價格便宜的特點，變滿堂鋼支架方案為滿堂木支架方案，就地取材，減少運費。且木材使用后尚可作為二手材料就地出手轉讓，回收部分成本，同時利用兩岸山坡地勢作為預制拱片澆筑地基,大大降低木材使用量。

(2) 處理地基，滿足承載力的需要。將山坡地基處理成臺階地形，加固護住邊緣，在橋寬范圍內臺階平面澆注5～10 cm厚的20號混凝土保護層，保證地基承載力的需要。

(3) 嚴格控制標高和位置。為保證拱片預制標高和位置的準確性，在已鋪設拱片底模的部分支架上預堆砂袋，模擬混凝土澆筑荷載，進行標高及沉降觀測，以此作為預拱度設置的參照指標。

(4) 混凝土收縮和支架不均勻沉降的控制措施。為防止因混凝土收縮和支架不均勻沉降而使拱片產生裂紋，將拱架分2次進行澆筑。第1次澆筑拱片上弦桿、主次拱腿下段部分及拱片外端部分及其附屬橫系梁混凝土，第2次澆筑拱片上弦桿、主次拱腿下段部分與拱片外端部分三者的結合部位及其附屬橫系梁。

3轉體施工控制原則

轉體是本橋施工的關鍵環節，其特點是轉體重力大[1]。要把2 700 t的轉動體系順利、穩妥地轉到設計位置上，必須著重控制以下幾點。

(1) 先進的牽引驅動體系與適當的經營成本相統一。傳統的牽引驅動系統，通常由卷揚機(鉸車)、倒鏈、滑車組、普通千斤頂等機具組成。這種轉動體系操作方式原始，費工、費時，勞動強度大。且不利于統一指揮和協調，轉動速度和過程不易控制，操作起來具有一定風險性。如采用先進的自動連續頂推系統作為轉體動力設備，使轉體能夠連續同步、勻速平穩、一次到位，且結構緊湊、占地少、施工方便。但這樣做一次性采購設備的投入較大，且由于機具用途的專業性，勢必長期閑置。而將轉體過程的機具操作部分承包給專業錨具公司，可以避免幾十萬元購置設備的花費，也省去了因人員需要持證培訓給緊張的工期帶來的不利影響。

(2) 采取適當的配重方案。因施工中設計方加大了拱片截面及增加配筋，原設計圖中的臺頂壓重方案已不能滿足轉體時的配重要求。經過慎重考慮采用了臺后背負壓重塊方案，即在臺后澆筑一個3 m×2 m×12 m的鋼筋混凝土壓重塊，頂部以8根直徑32.5 mm鋼絲繩跨越臺頂栓套在拱片根部。這樣既滿足了轉體的配重需要，又降低了配重塊的重心高度，進一步滿足了轉體過程的安全穩定要求。

(3) 考慮牽引動力的時候留有足夠的動力儲備。在轉體設計上，一方面在沿上轉盤圓周切線方向的下底盤C50鋼筋混凝土基礎上，澆筑一組(2個)同級別的鋼筋混凝土主反力墩，另一方面在主反力墩旁邊澆筑2個輔助反力墩。每個反力墩可承受1 000 kN拉力作用的水平力。安裝在一組反力墩上的千斤頂牽引纏繞在上轉盤上的鋼絞線構成一對牽引力偶，見圖2。正常情況下由一對主力偶即可提供轉體所需的牽引動力。在主力偶千斤頂外布置一對可提供1 000 kN拉力的YCW250輔助牽引千斤頂，采用同規格鋼絞線作柔性拉桿。在主力偶無法轉動拱架時，開動輔助千斤頂，與主千斤頂同時施力，以牽引拱架轉動。(盡管后來轉體過程中并未使用到這一對輔助力偶，但在轉體設計時作此設置亦不為多慮。)

(4) 以試驗測定轉動體系的平衡狀況。拱片截面和配筋量的增大，且臺身內回填天然土，這2個因素對拱架體系平衡的影響是否準確算出，對轉體能否正常進行關系甚大。用2臺2 500 kN電動油壓千斤頂組在已配重的橋臺前后2個方向、上下底盤之間的橋軸線對稱點上先后分2次加壓起頂，讀取拱架體系被頂動瞬間的油表壓力值。通過油壓讀數和張拉缸面積的關系計算出體系被頂動時該點的頂壓力，再通過力矩換算，求出轉動體系的不平衡重量。又通過加減壓重砂包的方法使其滿足轉動體系的后點重量大于前點重量，但使其差值不大于10 t[2]。

(5) 防患未然，籌措在先。為防止轉動過程中發生意外傾斜，在轉盤中心直徑10 m圓周上的下底盤頂面，等間距安裝7個鋼支架作為加設保險支腿，派專人守候隨時準備抄墊。另外，在近河側設置一轉體限位裝置，防止拱架體系最終超轉。

4轉體施工控制要點

(1) 轉體前的支架拆除及體系轉換。拱片經張拉、配重后即拆除拱架前端支架，同時在該處搭設一調整支架。在調整支架上使用千斤頂讓拱片稍受力。然后拆去其余支架，待秤重調整后，松下千斤頂。此時體系前后基本平衡。

(2) 轉體角度及方向。新寨大橋轉體方向為順時針方向，轉體角度：0號臺一側拱架為90.102°；1號臺側拱架為91.712°。

(3) 轉動單元和轉體平面布置。轉動體系以半跨拱架為一單元， 轉體施工平面布置見圖2。

1-主控臺；2-泵站；3-主千斤頂；4-鋼鉸線；5-信號線；

6-油管；7-半跨拱架；8-輔助千斤頂；9-防超轉墩

圖2轉體平面布置示意圖

(4) 轉體工藝流程。轉體及輔助千斤頂的安裝調試→鋼鉸線布設→環形滑道的檢查→試轉體→轉體→合龍段鋼筋焊接→上下轉盤間混凝土澆筑→合龍段混凝土澆筑→預應力釋放。

(5) 轉體施工步驟

①轉體千斤頂安裝調試。將設備按轉體布置圖安裝就位。根據千斤頂施力計算值調好各泵站的最大允許油壓，空載試運行，檢查設備是否正常。

②鋼絞線布設。鋼絞線每束9根，一端擠壓成P形錨固定在拉錨器并鎖定在上轉盤預埋好的鋼軸上。鋼絞線沿著牽引方向繞上轉盤1周后，另一端穿入千斤頂，用夾緊裝置夾持住。纏繞于上轉盤上的鋼絞線須按順序排列，緊貼混凝土面，避免出現纏絞情況。

③滑道檢查。將環道四氟板面清理并擦洗干凈，在板上涂抹潤滑油以減小摩阻力。

④試轉體。用YDC240Q千斤頂將鋼絞線逐根以5 MPa油壓預緊，以保證9根鋼絞線受力相等且都平行纏布于上轉盤上。

啟動主控臺及泵站，由主控臺控制2千斤頂同時施力試轉。

試轉中測試拱片最前端的行進速度，并確定施力值；測試每點動1次(精確到秒的小數點后1位數)懸臂端轉動的水平弦線距離，派專人做好記錄，為轉體即將到位時的精確定位提供準確數據。

試轉過程中檢查拱架的平衡穩定及是否出現裂紋情況。

⑤正式轉體。選擇晴朗無風的天氣進行正式轉體作業。根據試轉得出的施力值重新調整好各泵站的最大允許油壓。

轉體過程為1次連續轉動到初步定位位置，即在拱片懸臂前端中心距橋中軸線弦線長約500 mm處。當拱片轉體到初步定位位置時，主控臺采用點動法控制千斤頂施力，按試轉時測得的點動1次懸臂端轉動行程確定點動次數。同時，測量組嚴密監測拱片的軸線位置，確保其與橋的中軸線基本重合[3]。

⑥拱架調整及后續工作。拱片轉體到位后，及時測量橋中線位置及標高，以千斤頂微調至滿足誤差要求。將拱片合龍段鋼筋對位焊接，澆筑臺座上下底盤間的封絞混凝土。封絞混凝土達到3 d強度后，澆筑合龍段混凝土。最終可解除拱片預應力和橋臺預應力。

5結語

新寨大橋屬平面轉體單跨剛架拱橋，為目前應用于大型拱橋的具有較多優勢的結構形式，它與拱橋轉體施工技術相結合，可充分發揮鋼筋骨架剛度大、承載力強、重量輕等優點。在施工中具體要掌握以下幾點。

(1) 轉體過程歷時較短，少則數10 min，最多不超過1 d，所以重點要考慮施工荷載的影響。

(2) 選擇在較好的自然環境中進行，保證受力在容許值內，以防結構破壞；保證錨固體系的可靠性。

(3) 轉體結構的變形控制、合龍構造與體系轉換也是轉體施工應考慮的重要問題。

參考文獻

[1]于書廣,劉聲強.淺談橋梁工程轉體施工技術[J].科技傳播,2011(7):112-113.

[2]劉勇.拱橋施工技術[J].交通世界：建養：機械,2013(9):45-46.

Detection Assessment on Bearing Capacity of the Large-span Stone Arch Bridge

ZhaoMingwei

(Shanxi Transportation Research Institute, Taiyuan 030006, China)

Abstract：A large number of stone arch bridges in our country have a long construction history and the transport operators demand is increasing. It is imperative to make accurate assessment on the bearing capacity and health situation of the old stone arch bridges. Combining with a project of stone arch bridge, we used the finite element software Midas to establish the finite element analytical model and made structure checking on bearing capacity. In addition, we conducted load test and analysis according to the existing norms, which could provide the basis for bridge maintenance department to make reasonable decisions.

Key words:stone arch; carrying capacity; structure checking; load test

收稿日期：2015-05-30

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.015