無(wú)合龍段T構(gòu)橋轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)研究

■ 馬明路 彭逸群

1 工程概況

新建鄭萬(wàn)鐵路河南段在Z W S L D K2+229．01—ZWSLDK2+245．57處上跨京廣客專，線路夾角50°，跨越處線路平曲線半徑2 500 m，縱坡度8．9‰。京廣客專是我國(guó)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中“八縱八橫”高速鐵路的重要“一縱”，線路上運(yùn)行列車繁多，如何保證京廣客專的運(yùn)營(yíng)安全成為鄭萬(wàn)鐵路河南段設(shè)計(jì)、施工的重點(diǎn)。因此，跨越點(diǎn)位設(shè)計(jì)方面采用了（73+73）m無(wú)合龍段T構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)形式，先平行于京廣客專進(jìn)行支架現(xiàn)澆施工，之后進(jìn)行轉(zhuǎn)體就位。T構(gòu)橋總體布置見圖1。上部結(jié)構(gòu)采用單箱單室直腹板截面，中支點(diǎn)截面梁高7．5 m，梁端中心梁高4．0 m，全橋箱梁頂寬7．6 m、底寬5．0 m。上部結(jié)構(gòu)采用支架法施工，節(jié)段劃分為：A節(jié)段長(zhǎng)42．0 m，B/B'節(jié)段長(zhǎng)24．0 m，C/C'節(jié)段長(zhǎng)28．7 m。梁體采用縱向預(yù)應(yīng)力體系。T構(gòu)橋中墩采用矩形直坡空心墩，墩高23．5 m；邊墩采用圓端形收坡實(shí)體墩；主墩承臺(tái)采用雙層承臺(tái)，下承臺(tái)為矩形，上承臺(tái)為圓柱形，上下之間設(shè)有轉(zhuǎn)體系統(tǒng)；基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。主梁采用支架分節(jié)段現(xiàn)澆后通過轉(zhuǎn)體體系轉(zhuǎn)動(dòng)上跨京廣客專。

圖1 T構(gòu)橋總體布置

2 總體施工方案與施工控制重點(diǎn)

2.1 總體施工方案

總體施工流程：樁基采用鉆孔灌注樁。主墩下承臺(tái)施工時(shí)預(yù)埋滑道、安裝球鉸及固結(jié)設(shè)施；上承臺(tái)施工時(shí)預(yù)埋撐腳、砂箱。主墩采用翻模法施工。組合支架法施工T構(gòu)A節(jié)段；A節(jié)段施工完成后拆除A節(jié)段支架，搭設(shè)B、B'節(jié)段支架并對(duì)稱施工B、B'節(jié)段；拆除B、B'節(jié)段支架并對(duì)稱施工C、C'節(jié)段；橋面附屬設(shè)施施工并拆除C、C'節(jié)段支架。拆除上下轉(zhuǎn)盤之間的臨時(shí)固結(jié)，對(duì)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行稱重、配重，試轉(zhuǎn)體確定轉(zhuǎn)體參數(shù)，天窗時(shí)間內(nèi)正式轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體就位后對(duì)梁體姿態(tài)進(jìn)行微調(diào)，鎖定上下轉(zhuǎn)盤并進(jìn)行固封。梁體兩端施加上頂力，安裝梁端支座、施工墊石后成橋。

2.2 施工控制重點(diǎn)

（1）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)無(wú)合龍段T構(gòu)橋?qū)κ┕ぶ械倪^程控制要求較高，施工中需加強(qiáng)梁體尺寸控制，盡量減小轉(zhuǎn)體前的配重。

（2）轉(zhuǎn)盤球鉸的安裝和轉(zhuǎn)體施工，球鉸安裝精度要求高，轉(zhuǎn)體施工要做好稱重工作，配置好平衡重，確保平穩(wěn)轉(zhuǎn)體。

3 施工控制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 箱梁大節(jié)段施工控制

梁體的不平衡重主要在施工過程中控制，要求在梁體施工過程中嚴(yán)格把控梁體鋼筋及外觀的精確度。梁體施工時(shí)對(duì)所有模板的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行核實(shí)檢查，對(duì)所有鋼筋安裝過程中設(shè)計(jì)圖紙外的輔助鋼筋全部進(jìn)行記錄，防止梁體在模板及鋼筋安裝過程中出現(xiàn)偏差，造成梁體的不平衡重過大。梁體混凝土澆筑過程中進(jìn)行對(duì)稱澆筑，所有混凝土均過磅稱重，并在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土的容重，為后期梁體的預(yù)配重提供依據(jù)。

整個(gè)梁體施工完成后，利用三維激光掃描儀對(duì)梁體的所有結(jié)構(gòu)斷面進(jìn)行掃描建模，根據(jù)所建立的梁體模型結(jié)構(gòu)計(jì)算梁體各節(jié)段體積，用以復(fù)核混凝土稱重過程中的誤差，并計(jì)算出梁體的預(yù)估不平衡重，用于梁體的預(yù)配重。

3.2 球鉸施工質(zhì)量控制

T構(gòu)橋轉(zhuǎn)體球鉸豎向承載力設(shè)計(jì)為100 000 kN，球面半徑設(shè)計(jì)為8．0 m，球鉸口直徑為3．4 m，由上球鉸、下球鉸、轉(zhuǎn)軸及耐磨板組成。球鉸質(zhì)量約10 t。梁體施工過程中，為保證T構(gòu)橋的平穩(wěn)，需要將上下轉(zhuǎn)盤臨時(shí)固結(jié)，固結(jié)采用砂箱加精軋螺紋鋼均勻布置的結(jié)構(gòu)形式。砂箱共12個(gè)，呈圓形均勻布置于滑道上（砂箱形成的圓直徑8．3 m）。滑道外側(cè)布置44根Φ40 mm精軋螺紋鋼（PSB830），兩端分別預(yù)埋在上下轉(zhuǎn)盤內(nèi)。精軋螺紋鋼也呈圓形布置，與砂箱形成同心圓，直徑9．8 m（見圖2）。球鉸的安裝質(zhì)量與轉(zhuǎn)體的精確程度直接相關(guān)，因此該過程必須嚴(yán)格控制。

3.2.1 安裝精度要求

（1）滑道鋼板相對(duì)高差≤1 mm，平整度≤1 mm/ 3 m。滑道拼裝焊接后進(jìn)行打磨處理，確保無(wú)空鼓、頓挫、鼓包[1]。

圖2 球鉸布置圖

（2）下球鉸中心位置與理論中心偏差≤1．0 mm；下球鉸安裝基準(zhǔn)面的水平度＜0．5 mm。

3.2.2 安裝控制措施

（1）下球鉸支架由型鋼焊接而成，用汽車吊將下球鉸調(diào)平支架吊入基坑。在下球鉸支架支撐角鋼底平面放置千斤頂，使用千斤頂調(diào)整支架標(biāo)高，手動(dòng)調(diào)節(jié)中心位置。支架標(biāo)高調(diào)整采用水準(zhǔn)儀及銦鋼尺多點(diǎn)復(fù)測(cè)。待支架調(diào)整完成后將下承臺(tái)預(yù)留角鋼與支架角鋼采用點(diǎn)焊方式焊接牢固。

（2）通過調(diào)節(jié)螺栓初步將下球鉸定位在下球鉸定位支架上，接著調(diào)整球鉸中心位置，然后通過調(diào)節(jié)螺母位置調(diào)整下球鉸標(biāo)高，直至球鉸安裝精度滿足上述要求。精確定位并調(diào)整完成后，先對(duì)下轉(zhuǎn)盤球鉸的中心、標(biāo)高、平整度進(jìn)行復(fù)查。中心位置采用全站儀檢查，標(biāo)高采用水準(zhǔn)儀及銦鋼尺多點(diǎn)復(fù)測(cè)。經(jīng)復(fù)查合格后，擰緊調(diào)整螺母，并再次復(fù)核轉(zhuǎn)盤球鉸的中心、標(biāo)高、平整度。復(fù)測(cè)完畢后將調(diào)整螺母固定，確保后續(xù)施工球鉸位置不變。按照設(shè)計(jì)位置安裝固結(jié)精軋螺紋鋼并固定[2]。

（3）安裝滑道定位骨架，采用型鋼或鋼筋進(jìn)行加固，滑道骨架中心和球鉸中心重合。通過調(diào)整螺栓精確調(diào)平滑道鋼板。滑道拼裝焊接后進(jìn)行打磨處理，確保無(wú)空鼓、頓挫、鼓包。下球鉸混凝土施工完畢后，將不銹鋼板焊接在滑道上，焊后要求不銹鋼表面高差不大于1 mm。

（4）下轉(zhuǎn)盤混凝土施工完畢后在下球鉸球面上按由內(nèi)到外的順序安裝耐磨板。耐磨板在工廠內(nèi)安裝調(diào)試后進(jìn)行編號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)號(hào)入座。安裝耐磨板前先在下球鉸球面涂抹一層氯丁膠，然后用螺絲釘固定。在下球鉸表面涂抹黃油四氟粉，保證黃油四氟粉充滿耐磨板之間的間隙及耐磨板表面的儲(chǔ)脂槽，并使黃油四氟粉略高于耐磨板。在中心銷軸套管中放入黃油四氟粉，然后將中心銷軸輕放到套管中，放置時(shí)保證中心銷軸豎直并與周圍間隙一致。

（5）將上球鉸吊起，在凸球面上抹涂一層黃油四氟粉，然后將上球鉸對(duì)準(zhǔn)中心銷軸輕落至下球鉸上，人工旋轉(zhuǎn)球鉸3圈以上，確保上下球鉸面充分磨合無(wú)空隙，沒有頓挫感。通過手拉葫蘆微調(diào)上球鉸位置，使之水平并通過定位銷軸使其上下球鉸中心重合。上球鉸精確就位后，通過角鋼將上球鉸與承臺(tái)鋼筋焊接，防止長(zhǎng)時(shí)間放置后挪動(dòng)。球鉸安裝后對(duì)周邊進(jìn)行防護(hù)，上下球鉸吻合面四周采用膠帶纏繞密封。

（6）按照設(shè)計(jì)要求安裝撐腳、砂箱，進(jìn)行上承臺(tái)的施工。

3.3 平衡配重

梁體的稱重試驗(yàn)利用千斤頂?shù)捻斏亍⒆云胶怏w系的自重平衡力矩和球鉸的摩阻力矩三者力矩平衡的原理。

具體試驗(yàn)方法：在梁體的橫縱向4個(gè)位置分別放置提供頂升力的千斤頂，利用千斤頂對(duì)梁體施加上頂力，直至在撐腳上設(shè)置的用于測(cè)量撐腳與滑道之間間隙的千分表發(fā)生突變，則判斷為梁體球鉸發(fā)生滑動(dòng)。此時(shí)的頂升力矩已知，可分別計(jì)算出球鉸的摩阻力矩及不平衡力矩。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)稱重試驗(yàn)數(shù)據(jù)，橫橋向不平衡力矩為3 440 kN·m，縱橋向不平衡力矩為14 070 kN·m。由于橋梁寬僅為7．6 m，配重橫橋向不平衡力矩位置有限，效果不明顯，且滿足轉(zhuǎn)體施工的控制要求，所以該橋未對(duì)橫橋向不平衡力矩進(jìn)行配重，僅對(duì)縱橋向不平衡力矩進(jìn)行配重。因此，在轉(zhuǎn)體施工過程中，轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的受力必將是球鉸與2個(gè)撐腳共同參與的三點(diǎn)受力。

3.4 牽引轉(zhuǎn)體

3.4.1 試轉(zhuǎn)體

梁體試轉(zhuǎn)體的主要目的為測(cè)試梁體轉(zhuǎn)動(dòng)的最大啟動(dòng)力、記錄梁體的啟動(dòng)和制動(dòng)距離、測(cè)試梁體各時(shí)長(zhǎng)的點(diǎn)動(dòng)操作轉(zhuǎn)動(dòng)距離，為梁體的正式轉(zhuǎn)體提供必要的參數(shù)。

試轉(zhuǎn)體宜于正式轉(zhuǎn)體前1 d進(jìn)行，試轉(zhuǎn)體完成后應(yīng)盡快實(shí)施正式轉(zhuǎn)體。試轉(zhuǎn)體時(shí)牽引索的啟動(dòng)力應(yīng)分級(jí)多次進(jìn)行加載，直至梁體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)即為梁體轉(zhuǎn)動(dòng)的最大啟動(dòng)力。然后按照3、5、10 s等時(shí)長(zhǎng)多次實(shí)施點(diǎn)動(dòng)操作，并測(cè)量各時(shí)長(zhǎng)梁體的轉(zhuǎn)動(dòng)距離，測(cè)量時(shí)應(yīng)待梁體完全靜止后方可讀數(shù)。各時(shí)長(zhǎng)的點(diǎn)動(dòng)操作數(shù)據(jù)是梁體正式轉(zhuǎn)體精確就位的必要數(shù)據(jù)。試轉(zhuǎn)體現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)見表1。

3.4.2 正式轉(zhuǎn)體

正式轉(zhuǎn)體過程主要分為2個(gè)階段：第1階段為連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)階段；第2階段為點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)體階段。根據(jù)規(guī)范要求，轉(zhuǎn)體過程中梁端線速度v≤1．20 m/min，轉(zhuǎn)體角速度w≤0．02 rad/min。

正式轉(zhuǎn)體前由2個(gè)牽引千斤頂分別按照每級(jí)100 kN進(jìn)行分級(jí)加載，直至梁體開始轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)梁端線速度v≤1．20 m/min，可以推算出油缸最大線速度，并根據(jù)油缸最大線速度控制整個(gè)梁體轉(zhuǎn)動(dòng)速度。待梁體轉(zhuǎn)動(dòng)至距離設(shè)計(jì)位置1 m左右時(shí)，停止連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)操作，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)時(shí)長(zhǎng)的點(diǎn)動(dòng)操作，直至梁體中心線與設(shè)計(jì)中心相吻合。

橋梁轉(zhuǎn)體到位后，需利用千斤頂對(duì)梁體的姿態(tài)進(jìn)行精調(diào)。根據(jù)轉(zhuǎn)體完成后的測(cè)量結(jié)果，顯示轉(zhuǎn)體完成后梁體的軸線偏差僅為5 mm，滿足設(shè)計(jì)要求，所以轉(zhuǎn)體完成后無(wú)需進(jìn)行精調(diào)。

表1 試轉(zhuǎn)體現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)

施工完成后，將上下轉(zhuǎn)盤撐腳位置采用鋼板進(jìn)行焊接，防止出現(xiàn)位移。并盡快完成上下轉(zhuǎn)盤的混凝土封鉸施工，保證梁體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，跨越既有高速鐵路的橋梁施工越來越多，為減少跨線施工對(duì)既有線行車安全的影響，采用旁位現(xiàn)澆、水平轉(zhuǎn)體的施工方法是經(jīng)濟(jì)可行的方案，將發(fā)揮越來越大的作用。通過新建鄭萬(wàn)鐵路河南段（73+73）m T構(gòu)橋上跨京廣客專施工，研究總結(jié)無(wú)合龍段T構(gòu)橋轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵技術(shù)，為類似工程提供借鑒。