連續梁轉體施工中T構轉體工序的關鍵技術

李季峰

（中鐵十九局集團第五程有限公司 遼寧大連 116000）

連續梁轉體施工中T構轉體工序的關鍵技術

李季峰

（中鐵十九局集團第五程有限公司 遼寧大連 116000）

介紹新建石家莊至濟南鐵路客運專線站前工程SJZ-3標段跨石德鐵路特大橋中，一聯（48＋80＋48）m連續箱梁采用轉體法施工跨越石德鐵路時T構轉體工序的關鍵技術。

橋梁施工 連續梁轉體法施工 T構轉體工序

新建鐵路施工中，在跨越既有鐵路時往往會采用連續梁轉體施工的方法進行跨越，以減少新建鐵路施工對既有鐵路運營的干擾。我們在石濟客運專線跨石德鐵路特大橋施工中運用了連續梁轉體施工技術，成功地將一聯（48＋80＋48）m連續箱梁跨越了石德鐵路，取得了一些經驗。

由于連續梁轉體施工的關鍵技術內容比較多，本文僅對連續梁橋轉體施工中T構轉體工序的關鍵技術加以介紹。

1 工程概況[1]

圖1 跨石德鐵路特大橋轉體連續梁與石德鐵路平面關系圖

新建石家莊至濟南鐵路客運專線站前工程SJZ-3標段跨石德鐵路特大橋在跨越既有的石德鐵路時設計一聯（48＋80＋48）m連續箱梁，采用轉體法施工。連續梁的起止里程是改DK100+485.80～改DK100+663.30，跨石德鐵路特大橋與既有石德鐵路交叉點在改DK100+566.400（新建線）和K102+964.500（既有線）處，交角29°56′。既有的石德鐵路是雙線電氣化鐵路，上、下行線并行，線間距4.6m，斜交段處在直線上。連續梁橋兩個轉體主墩分別為240#、241#，主墩上T構的轉體長度78m,，轉體重量54200KN，轉體梁段中0#塊在墩頂支架上現澆，其余梁段采用懸臂法澆筑。跨石德鐵路特大橋轉體連續梁與石德鐵路的平面關系見圖1。

2 連續梁轉體施工中T構轉體工序施工工藝流程

轉體施工的準備工作→解除轉體結構臨時固結→試轉動→封鎖要點開“天窗”→“自動”狀態下啟動轉體→“手動”狀態下點動操作→精確調位→封固轉體系統→合攏段施工。

3 連續梁轉體施工中的關鍵技術

3.1 轉體施工的準備工作

3.1.1 牽引動力設備的配置與安裝

每個主墩上配置一套牽引動力設備，具體設備見表1。

表1 每個主墩上配置的牽引動力設備表

表2 Z LD200自動連續張拉千斤頂技術性能表

2臺ZLD200型連續張拉千斤頂分別水平、對稱地布置在上轉盤兩側的同一個平面內，千斤頂的中心線必須與上轉盤外圓相切，并要與牽引索的中心線重合。兩臺千斤頂到上轉盤切點的距離應該相等，且要≥5m[2，3]。

千斤頂安裝在反力架上，反力架用電焊固定在反力墩上。主控臺應放置在能夠全面觀察現場情況的位置上。

將預埋好的鋼絞線牽引索繞過上轉盤后順著牽引方向穿入千斤頂，并用千斤頂的夾緊裝置夾持住；先用小噸位千斤頂以5～10MPa的拉力對每一根鋼絞線進行預緊，再用2～3MPa油壓頂推千斤頂對這束鋼絞線整體預緊，使牽引索中的每根鋼絞線持力基本一致。

3.1.2 轉體結構穩定性計算

（1）轉體結構偏心值計算

T構箱梁在試轉前需要進行稱重平衡試驗，測試轉體T構箱梁的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系數等參數，實現橋梁轉體的配重要求。

為保證連續梁轉體施工過程中能夠保持穩定，要求上轉盤轉動體系的重心必須基本落在下轉盤支承系統的中心上。但是，由于T構箱梁結構自身的不對稱和施工中各種因素的不確定，“重心”和“中心”之間發生一些偏差是不可避免的，因此，在轉體施工前必須測量出轉動結構的偏心值，通過梁上配重將偏心值控制在規范允許的范圍內（5～15cm）[2,3]。

（2）梁體縱向傾斜配重

為了保證轉體結構在轉體過程中的平穩，從理論上說轉體結構兩端的重量對轉體支點來說應該相等。但在實際施工中，轉體結構兩個懸臂端的絕對平衡反到會在轉動過程中引發幅度較大的抖動。所以在實際施工中，一般都是采用梁體縱向傾斜的配重方案。具體方法是在轉體過程中使梁體在軸線方向上略呈前傾狀態，使在軸線上前端的撐腳落在滑道上。這樣做的好處是使轉體結構在轉體過程中呈兩點支承狀態，以增加轉動過程中的穩定。

重心位置可以采用計算和現場實測兩種方法確定。計算是指利用T構箱梁懸臂澆筑時混凝土和鋼筋的實際用量記錄計算出轉動結構的重心位置；現場實測是在上轉盤下用千斤頂施加力，分別用位移計測出球鉸由靜摩擦狀態到動摩擦狀態的臨界值，上轉盤兩側的不平衡重量。測試的方法是在承臺底布置如圖1所示的4臺型號為YCW350的千斤頂,4個量程為±5mm、精度1/100的應變式位移傳感器。

稱重設備及位置的平面布置如圖2所示。

圖2 稱重設備及位置布置圖

（3）稱重前需做好以下工作：

撤除梁頂所有材料、機具、設備；

檢查撐腳走板和滑道的工作狀態；

安裝千斤頂、位移傳感器；

拆除支架、砂箱、沖洗撐腳走板與滑道之間墊的石英砂、涂抹黃油聚四氟乙烯粉；

檢測轉體T構箱梁是否傾斜以及其傾斜方向。

3.1.3 轉體系統牽引力計算[2,3,4]

本橋每個轉動體系用兩臺ZLD200型自動連續千斤頂同步進行張拉，通過拽拉兩束20-7×φ5鋼絞線形成水平旋轉力偶，使得轉體體系轉動。

轉體牽引力計算：T=2(R×G×f)/3×D

式中：T——牽引力（kN）；

G——轉體總重力，G＝53135（kN）；

R——鉸柱半徑，R=1.50（m）；

D——牽引力偶臂，為轉臺直徑，D=7.6（m）；

f——摩擦系數。取靜摩擦系數fj=0.1,動摩擦系數fd=0.06。

啟動時所需最大牽引力Tj=2(R×G×μj)/3×D=699.2KN

轉動過程中所需牽引力Td=2(R×G×μd)/3×D=419.5KN

牽引力安全系數：A＝（2000KN×2）/699.2KN=5.7＞2。

3.1.4 正式轉體施工時需要申請的“天窗”時間計算

規范要求，轉體施工中兩個T構的轉體速度≯0.02rad/min，或≯1.15°/min[2,5]。

本橋兩個T構各自相向旋轉到位總共需要旋轉29°56′，需要耗時26.1min。

試轉時已經先轉動了2°。實際轉動時只需轉動27°56′，需要耗時24.36min。

兩個T構轉體到位后需要約5min的時間進行精確對中、調平。

轉體施工前需要提前30min要點，轉體施工結束后需要30min進行既有線的安全檢查，因此，正式轉體施工時共需要申請“天窗”時間30+24.36+5+30=89.34min≈90min。

3.1.5 轉體前必須做好的幾項工作

（1）箱梁前端安裝防撞護欄和防拋網。

（2）解除上、下轉盤之間的臨時錨固和臨時支撐。

（3）滑道清理。用高壓水槍將滑道和撐腳之間填塞的石英砂清除干凈，檢查二者之間的間隙（≯20mm），均勻涂抹一層黃油四氟粉。

（4）提前標定轉體牽引千斤頂、輔助千斤頂、微調千斤頂。安裝液壓泵站和主控柜，對千斤頂進行檢驗，檢驗項目包括：

①將千斤頂平放，接通油泵和主控臺，先后啟動自動檔和手動檔對千斤頂進行伸缸、縮缸、松錨、緊錨等動作，檢驗千斤頂的功能和動作是否符合使用手冊要求。

②啟動油泵，在啟動油壓小于額定油壓4%的情況下逐步提高油壓，測量千斤頂活塞的啟動壓力，檢驗其空載時的運行性能。

③將千斤頂安裝在反力架上，啟動油泵加壓至額定油壓后停止供油，檢測油缸內油壓變化情況，是不是有泄漏。油壓若有下降，下降值在5min內≯額定油壓的5%。

④啟動油泵加壓至1.25倍額定油壓，檢查千斤頂的超載能力，檢查有無滲漏、異常變形的情況、卸載后有無殘余變形。

⑤啟動油泵，同時開動兩臺千斤頂進行伸缸和縮缸作業，檢驗千斤頂調整狀態下的控制能力。

⑥在千斤頂正常運行狀態下按下緊急停止鍵，檢查系統的急停安全性能。

⑦在千斤頂正常運行狀態下突然切斷電源，檢測工地突然停電時系統的安全性能。

（5）對轉體系統各關鍵部位再次進行檢查，包括：滑道平整度、脫架后上轉盤下降高度、撐腳與滑道的間隙高度、球鉸和牽引索等裝置。

（6）安裝微調及控制設備，作好各種測控標志，標明橋梁軸線位置。

（7）安裝牽引索，對鋼絞線進行預緊。

（8）做好人員分工、技術交底、監測數據的測量和記錄要求、聯絡信號的規定等。（9）清除轉體范圍內的各種障礙物。

3.2 試轉體

為了檢驗轉體方案是否可行、檢查轉體系統是否能夠安全運轉、運行參數是否正常、各項準備工作是否已經完備，在正式轉體施工前的1～2d應該進行試轉體。試轉角度為2°，需耗時約1.74min。試轉時要確保梁體不得侵入既有線的鐵路限界上空。

（1）預緊鋼絞線

用小噸位千斤頂將鋼絞線逐根以5～10KN的拉力預緊。預緊應采取對稱的方式進行，并要反復數次，確保每根鋼絞線受力均勻。預緊過程中應注意使20根鋼絞線平行地纏繞在上轉盤的四周。

（2）打開主控臺和泵站電源，啟動泵站，用主控臺控制兩臺ZLD200千斤頂同時施力試轉。若不能啟動，可用兩臺YDCW150千斤頂助推，若仍不能啟動則要停止試轉，究其原因，進行處理。

（3）通過試轉檢查轉體結構是否平衡、穩定。如有異常，及時查明原因，加以處置。

（4）試轉以后應根據監測的數據進行第二次配重。

（5）試轉需要監測的參數：

①測試T構的轉動角度/min和懸臂端轉動的水平弧線長度。

②精確測量點動方式操作時每點動一次懸臂端水平轉動的弧線長度，為正式轉體時進行精確定位提供操作依據。

③慣性位移值：停止牽引后梁體因慣性還要移動的長度。

④啟動時高壓油泵的壓力值和持續轉動時高壓油泵的壓力值。

3.3 正式轉體

（1）正式轉體必須在完成下列工作以后才能進行：

試轉體結束后通過對發現問題和采集參數的分析、處理，對轉體實施方案進行了修正；

準備工作全部就緒；

石德線“天窗”要點成功、配合轉體施工的鐵路相關人員到位；

氣象條件符合要求；

施工人員全部到位。

（2）轉體工作必須兩墩同步進行。因此，必須統一指揮，做好組織工作，對關鍵工序做好周密部署，指定專人負責監管。設備運行過程中，各在崗工人注意力必須高度集中，時刻注意觀察動力系統的運行情況和T構的轉體情況。發現異常立即鳴笛報告，及時處理。

（3）正式轉體施工

①在鐵路部門規定的”天窗”時間內進行轉體施工。控制好轉動速度（≯0.02rad/min或1.15°/min）和轉動角度（27°56′）。采取雙控措施（控制轉臺上標識的轉角刻度和橋面中線的轉動角度）防止欠轉或超轉情況發生。

②啟動時兩臺牽引千斤頂采取同步、分級加載的形式進行張拉。若T構未被拉動，要立即停止張拉，全面檢查轉體系統、糾偏裝置、撐腳和滑道機構等的工作狀態，按照應急預案進行處置。

③轉體過程中，當梁體中線轉至距設計位置約100cm時開始降低平轉速度，每轉動10cm向控制臺報告一次距設計位置的差值；當梁體轉至距設計位置約50cm時開始采用點動牽引法就位，當轉至距設計位置約20cm時，每1cm報告一次位置差值，5cm以內時要不停地報告位置差值。同時要在橋面上支鏡觀測橋梁中線的變化，確保中線的合攏精度。

④定位：梁體中線到達設計位置后，利用千斤頂進行梁體姿態調整，保證梁體精確就位。采取在撐腿和滑道之間打入鐵楔的方法對T構進行緊固。

⑤轉體施工結束經對運營線路進行安全檢查無誤后，報請鐵路運輸部門解除封鎖，開通線路，恢復正常運營。

⑥轉體過程中由第三方進行監測，對上承臺，墩身、箱梁梁體進行應力、應變的監控量測。

3.4 轉體過程中的應急處理預案

（1）連續梁T構轉體施工過程中，抗傾覆工作至關重要。轉體過程中若出現T構兩端重量不平衡的現象并超出設定范圍（要求實際重心與理論重心偏差要在5～15cm之間[2,5]）時，可以根據監測結果采取以下措施：

①撐腳能夠承受很大的不平衡彎矩，保持撐腳的正常工作狀態，為防止T構傾覆起到保護作用。

②可以在T構的梁端放置水箱，采取注水的方法消除轉體過程中產生的不平衡彎矩。

（2）正常情況下2臺ZLD200型連續張拉千斤頂的拉力完全可以滿足T構轉體的啟動需求，必要時可以用2臺YDCW150千斤頂助推，若仍然不能轉動，應該檢查轉體系統出現的不正常狀態，糾正以后再進行頂推。

（3）若因特殊情況轉體過程中發生了中途停止，再次啟動發生困難時，可以啟動2臺YDCW150千斤頂進行助推。

（4）轉體過程中若出現擦腳的情況，可以采取拆除個別撐腳的方法進行處置。

（5）轉體過程中若發現轉速突然加快，應立即暫停轉體，可以采取降低牽引力的方法進行處理，直至轉速正常。

（6）為保證轉體結構能精確到位同時又不發生超轉，可以在滑道上臨時焊接I50型鋼做成的限位裝置。

（7）為防止供電線路突然停電，施工現場要準備2臺200KW柴油發電機作為備用電源。

（8）轉體施工過程中不能讓既有鐵路沿線的信號電纜、鐵通電（光）纜等受到任何損傷。施工前要和相關單位簽訂協議，請他們的搶修人員到現場值守，一旦發生損傷事故立即配合鐵路搶修人員進行搶修。

3.5 封固上、下轉盤

精確調整箱梁的中線和高程以后，立即對上、下轉盤進行封固。在撐腳間打入鋼楔并焊接，在反力支座之間焊接型鋼支架，清理滑道上的潤滑劑和臟物，將上、下轉盤預埋的連接鋼筋相互焊接，綁扎構造鋼筋，用C50微膨脹混凝土將上、下轉盤之間的缺口封固。為保證封固混凝土的密實，可以用預埋壓漿管的方法進行注漿處理。

3.6 合攏段施工

按照“先邊跨、后中跨”的順序、按常規方法進行合攏段施工。

4 結語

連續梁T構的轉體工序是轉體施工中一道最重要的關鍵工序，關系到轉體施工的成敗，不僅是對全橋施工安全工作的一次檢驗，更是能否保證石德鐵路正常運營的一次考量。施工過程中我們正確地完成了一系列轉體控制程序，嚴格按照施工規范的要求施工，與相關鐵路部門通力合作，順利地完成了連續梁T構的轉體施工任務。成功的經驗可為同類工程參考。

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[5]鐵建設〔2010〕241號.高速鐵路橋涵施工技術指南[s].北京∶中國鐵道出版社,2010.131-133

Key Technology of the T-type Rotating Construction Process of the Continuous Beam Rotating Construction

LI Ji-feng
(No.5 Engineering Corporation Limited of China Railway 19th Bureau Group Co. Ltd Dalian Liaoning 116000 China)

This paper introduces the technology of the T-type rotating construction process of a (48＋80＋48)-meter continuous box beam of a large bridge across the Shijiazhuang-Dezhou Railway in the construction of the SJZ-3 section station project of the Shijiazhuang Jinan Railway Passenger Line .

bridge construction rotating construction of continuous box beam T-type rotating construction process

A

1673-1816(2017)03-0030-07

2016-06-18

李季峰（1972-），男， 工程師，本科，研究方向高鐵工程施工管理工作。