轉體施工橋梁球鉸安裝精確控制施工技術

韓誠善

摘 要：近年來我國高速鐵路迅速發展，長大橋梁工程越來越多，跨越既有線的施工也相對增加，而在跨越既有線施工中安全工作最為重要，各鐵路局在選擇跨越既有線的橋梁形式時優先選擇了對既有線安全影響較小的轉體施工工法，因而轉體施工工法對我國的鐵路建設安全工作將起到極大的重要作用。

關鍵詞：轉體梁 轉體結構 球鉸

1.引言

傳統跨越既有鐵路施工的橋梁一般為T梁、鋼桁架梁或連續梁。T梁小角度形式跨越既有線一般采用門式墩通過，天窗點內施工任務眾多，既有線安全難以保證；大角度跨越既有線則受跨度影響，一般不能預留其他線路；鋼桁架梁跨越既有線一般采用頂推法施工，既有線安全風險較大；連續梁跨越既有線一般采取懸灌法施工，需要設置安全防護棚架，受施工空間限制，一般棚架很難拆除。

2.工程概況

青榮城際鐵路即墨上行聯絡線跨濟青高速公路特大橋與膠濟鐵路上、交角分別為23°44′00″及23°53′00″，采用（60+100+60）m預應力混凝連續梁上跨通過。采用轉體法施工，轉體轉體結構長98m，41#墩轉體重量為5870t，轉角23°44′，42#墩轉體重量為6139t，轉角23°53′。轉體結構由下轉盤、球鉸、上轉盤、轉體牽引系統組成。下轉盤尺寸為 14.6m×14.6m×3.0m；上轉盤為八角形，高2.0m，轉臺直徑為7.6m，高度為0.8m，上轉盤球鉸直徑4.2m，下轉盤球鉸直徑3.0m，厚度均為40mm。上下轉盤均采用C50混凝土。如圖1、2所示。

3.施工難點分析

（1）球鉸是梁體轉體過程中豎向方向唯一受力的構件，其混凝土澆筑的密實程度決定了轉體過程是否能夠順利實現；

（2）球鉸安裝的三維精度直接決定轉體結束后橋梁的線性，梁體轉體完成的三維線性是否達到設計要求也是判斷轉體的成敗的一個標準；

（3）球鉸轉動過程中，受水平摩擦力影響，其摩阻的大小直接決定是否能夠實現轉體。

4.球鉸的加工及驗收

（1）球鉸的加工

球鉸系統由下球鉸定位支撐架、下球鉸、銷軸、四氟乙烯塊、上球鉸五部分組成，委托河南洛陽725船舶研究所加工制造。

（2）球鉸的驗收

球鉸在運輸過程中，為了保證球鉸各構件不變形，按結構圖組裝運輸（四氟塊不安裝）。

a 外觀檢查

全面進行外觀檢查，檢查內容為：各構件是否齊全、是否按照設計圖紙尺寸開孔；各構件是否有明顯變形、各焊縫是否飽滿、是否有松動跡象。

b 單件構件尺寸檢查

檢查單件構件截面尺寸，核實角鋼材料型號是否符合設計圖紙；游標卡尺檢查鋼板厚度及銷軸直徑是否達到設計要求，誤差控制0.5mm。

c 下球鉸曲率檢查

將下球鉸定位支撐架、下球鉸、四氟乙烯塊按設計位置安裝，通過下球鉸定位支撐架定位螺栓調平下球鉸，即用電子水準儀測量使下球鉸水平。用全站儀在球鉸上放圓周點，通過同一個圓周上的點的標高差反應下球鉸的曲率誤差，允許誤差±0.5mm。

d 上球鉸曲率檢查

將上球鉸反置放于平地上后找平（測量球鉸邊線水平），用全站儀在球鉸上放圓周點，通過同一個圓周上的點的標高差反應下球鉸的曲率誤差，允許誤差±0.5mm。

5.球鉸安裝精度控制施工技術

（1）總體施工方案

依據設計情況，下承臺底高程+2.354，下球鉸定位支撐架底高程+4.175，下球鉸最低點高程+4.433，滑道定位支撐架底高程+4.450?？紤]到下球鉸及滑道三維安裝精度要求，下承臺混凝土分四層澆筑完成，如圖3所示。

第一層混凝土澆筑頂面高程+4.155，距離下球鉸定位支撐架20mm；第二層周邊混凝土澆筑頂面高程+4.430，內圈混凝土澆筑200mm，距離滑道定位支撐架20mm；第三層澆筑500mm；第四層下承臺混凝土澆筑完成。如此分層主要考慮以下幾方面原因：

a 第一層混凝土澆筑高度取決于下球鉸定位支撐架位置，以方便安裝為準；

b 第二層周邊混凝土澆筑高度取決于滑道定位支撐架位置，以方便安裝為準；內圈混凝土澆筑高度主要考慮下球鉸套筒距離既有混凝土面高度僅270mm，且要保證混凝土澆筑厚度能夠保證下球鉸定位支撐架固定牢固；

c 第三層周邊混凝土澆筑高度考慮要保證滑道定位支撐架固定牢固；只澆筑周邊混凝土澆筑是考慮下球鉸下鋼筋眾多，必須一次性澆筑。

（2）下球鉸精確定位

在第一層混凝土澆筑完成后，首先復測下球鉸定位支撐架設計位置處混凝土面高程，進而將下球鉸定位支撐架按設計要求就位。在第二層混凝土的澆筑過程中，下球鉸定位支撐架可能會有移動，其移動的偏差即通過下球鉸定位支撐架上8個M20螺栓精確定位，滑道定位支撐架亦同。

（3）混凝土的澆筑

下球鉸直徑300cm，為保證下球鉸下混凝土的澆筑密實，在下球鉸上設置16個排氣孔和8個振搗孔。除此之外，在澆筑過程中用橡膠錘不停擊打下球鉸，保證下球鉸下混凝土澆筑密實。

（4）上球鉸的安裝

等待混凝土強度達到要求后，首先進行下球鉸的清理工作，工作內容包括：鋼絲刷打磨上下球鉸曲面的鐵銹，吸塵器清理銷軸及四氟乙烯塊孔內雜物。

a 安裝銷軸，將黃油聚四乙烯粉按計算量填充銷軸孔內，保證銷軸插入孔內后黃油溢出孔內，在露出銷軸孔外的銷軸上涂滿黃油聚四乙烯粉，保證上球鉸安裝后黃油聚四乙烯粉從上下球鉸之間溢出為準；

b 安裝四氟乙烯滑塊，根據聚四氟乙烯塊的編號將球鉸滑動片安裝的相應的嵌孔內，安裝完成后，檢查各滑動片是否處于同一球面上，誤差≯0.9mm。檢查合格后，在球面上滑動片見涂抹黃油聚四乙烯粉，使黃油聚四乙烯粉均勻充滿滑動片之間，并略高于滑動片表面，保證滑動片頂面有一層黃油聚四乙烯粉。涂抹完黃油聚四乙烯粉后，嚴禁雜物掉入球鉸，并盡快安裝上球鉸。

c 安裝上球鉸，將上球鉸清理干凈后安裝至設計位置，安裝過程中禁止碰撞上球鉸。

d 球鉸的試轉及鎖定限位，上球鉸安裝就位后，推動上球鉸轉動兩周，保證球鉸間黃油聚四乙烯粉攪拌均勻并使多余的黃油聚四乙烯粉從上下球鉸間溢出，同時驗證了球鉸能否順利轉動。試轉完成后，用鋼筋從四周固定上球鉸，保證其在澆筑上承臺過程中不再轉動。

6.球鉸安裝施工質量控制措施

（1）球鉸進場驗收時，各構件的加工尺寸嚴格按照設計圖紙驗收；

（2）下球鉸定位支撐架安裝時，需加固牢靠，保證混凝土澆筑過程中其各方向位移量≯3.0mm；

（3）下球鉸精確定位后，需要加固牢靠，保證混凝土澆筑過程中下球鉸不移動；

（4）下球鉸下鋼筋密集，澆筑過程中時刻監控混凝土的塌落度，保證混凝土塌落度控制在220±10mm范圍內；

（5）第四層混凝土澆筑時，采用無收縮混凝土澆筑，防止下球鉸出現收縮性縫隙；

（6）所有球鉸構件吊裝過程中，均采用四點吊裝，防止構件在吊裝過程中變形；

（7）上球鉸安裝過程中，要保證泥沙及雜物不能掉入球鉸內，做到隨時清理。

7.結語

2014年3月4日青榮城際鐵路轉體橋試轉成功，2014年3月6日轉體完成。在試轉及轉體過程中，監控球鉸受力正常；實際檢測靜滑動摩擦系數0.08-0.09，動滑動摩擦系數0.04-0.06，與設計相符；梁體轉動就位后，主跨軸線誤差4mm，邊跨軸線誤差2mm，高程誤差7mm，達到合攏的誤差要求。通過青榮城際鐵路轉體橋的順利合攏，其球鉸安裝精確控制施工技術的施工實踐，可為后期類似工程的施工提供借鑒。