連續梁橋墩底轉體施工技術

孫 健

(中鐵十九局集團第二工程有限公司， 遼寧 遼陽 111000)

1 工程概況

某鐵路連續梁上跨高速公路，單線橋寬度為7 m，先懸臂澆筑的T構總長為27 m。孔跨組成為(40+56+40) m，和公路之間形成了111°的夾角。在施工中選擇采用轉體施工技術，并在墩底位置處安裝轉體體系，整個轉體約重3 500 t。使用單箱單室作為連續梁的主梁，主墩梁與跨中梁的高度分別為4.0 m與2.8 m。

2 連續梁橋墩底轉體施工要點

2.1 轉動結構體系施工技術

2.1.1 結構組成

在該工程的轉動結構體系中，組成部分分為上下轉盤、球鉸以及牽引系統。其中上下轉盤分別位于上承臺與下承臺，高度分別為2.5 m和1.7 m，分別負責對整個轉體結構以及橋墩、主梁提供必要支撐。轉盤直徑為8.5 m，在整個轉體中，球鉸作為重要構件之一，其主要結構組成包括上下球鉸、轉軸等，其安裝控件高度與球體直徑分別為0.8 m和10 m。牽引系統中千斤頂和牽引束作為其最重要的組成部分，牽引上轉盤繞球鉸轉軸轉動。

2.1.2 施工工藝

在該工程轉動結構體系的實際施工中，首先在橋梁下承臺位置處預留出邊長為8.3 m的正方形空間，便于下轉盤作業以及安裝球鉸。此后需要將預制好的角鋼，根據施工要求現場拼裝成型鋼骨架，以便為球鉸、滑道板提供固定支撐。再將可微調的螺母系統安裝在頂面，并預留出用于滑道板與球鉸牢固固定的螺栓孔后，即可安裝下滑道板與下球鉸。要求下球鉸以及同型鋼骨架焊接聯成后的高程偏差均不得超過±1 mm，同時下承臺混凝土頂面與下層滑道板和下球鉸的外緣標高需完全一致。所采用的滑道板由兩塊厚度為10 mm的鋼板拼接而成。依次安裝上球鉸與上滑道板之后，需要將適量黃油四氟粉和黃油均勻涂抹在耐磨板表面與轉軸安裝孔的表面位置處，對準安裝孔后進行轉軸安裝。其高程偏差值不得超過±1 mm，最后按照施工要求規范安裝撐腳、砂箱和鋼絞線。在工程中所使用的鋼絞線為15.2 mm環氧鋼絞線，每墩各有長度為25 m的兩束鋼絞線，在使用專業錨具將其一端錨固后直接埋入轉盤當中，另外一端則與轉體牽引千斤頂相接。

2.2 稱重與不平衡配重實驗

2.2.1 稱重實驗

在進行橋梁轉體之前需要開展稱重實驗，通過對偏心距、摩擦系數等各項關鍵參數進行有效測定，從而為后續轉體橋梁配重提供切實可靠的參考依據。在稱重實驗中，首先需要豎向轉動球鉸，對不平衡力矩進行測定。在豎向轉動球鉸的過程中，施加在承臺的頂力不斷增大時，球鉸會受力發生相應轉動。因此，施工人員首先將四個測試球鉸微小轉動的百分表分別布設在轉盤底四周，隨后將千斤頂布置在于球鉸中心相距3.8 m的位置處，在進行適當調整后，對千斤頂逐級加力，當百分表明顯存在突變情況時，即可對頂升力進行測算。此時頂升力與克服最大靜摩擦力矩荷載最大值相一致。通過稱重實驗所確定的主要數據如表1所示。

表1 稱重實驗結果統計表

在計算摩阻系數與偏心距時分別使用如下公式：

摩阻系數=MZ/0.98RN

偏心距=MG/N

其中R與N分別代表著球鉸球體半徑以及轉體重量。在結合稱重實驗相關參數后，該工程施工中最終選擇使用300 t千斤頂。另外考慮到梁體落架后撐腳無法同滑板道相接觸，因此屬于懸空狀態。這也意味著梁體并沒有出現繞球鉸作剛體轉動的情況，球鉸摩阻力距與轉動體不平衡力矩共同維持梁體的整體平衡。

2.2.2 不平衡配重

由于該工程施工中的轉體重量只有3 500 t，因此為了保障轉體施工具有更高的安全性和穩定性，施工人員選擇使用不平衡轉體配重的方式。即通過避免梁體與球鉸出現中心完全重合的情況，在轉體轉動中讓體系傾向一側，球鉸與撐腳共同構成兩點豎向力負責為整個轉體結構提供所需支撐。通過結合工程實際施工需要，配重后的偏心距應當在2.5～10 cm之間且偏向邊跨側。在實際配重過程中，通過先將水箱設置在主梁邊跨側與梁端相距4 m的位置處，隨后向水箱注水即可。在完成轉體之后如果梁橫向出現不平衡現象，則需要施工人員及時使用千斤頂進行相應調整。

2.3 轉體球鉸安裝

球鉸制造完畢后，需先在工廠進行預拼裝，檢驗合格后運往工地安裝。球鉸運輸過程中，應確保球鉸受力均勻，防止產生變形。下球鉸安裝要求精確、牢固，應先安裝其骨架。骨架定位采用“十字線”對中法；高程調整時，可在骨架四角各設置1個5 T手動螺旋千斤頂進行微調。骨架安裝精度規范和設計無要求時，可參照中心位置偏差≯1 mm、高程誤差(-5，0) mm控制，以便精確安裝下球鉸。

骨架安裝固定后將下球鉸吊裝于其上，通過骨架上的調平螺栓進行定位，精確對位后鎖定。安裝精度規范和設計無要求時，下球鉸中心位置偏差≯1 mm，邊緣各點的高程差≯1 mm。

下球鉸安裝前，下球鉸中心的預埋銷軸套管應提前焊接好，并將底部封堵，確保焊接嚴密、位置精確。下球鉸安裝完成后將圓柱鋼錠放入，然后插入銷軸，注意銷軸表面應涂滿黃油，上端牢系Φ5 mm鋼絲繩，并從銷軸套管頂端引出，以便轉體后拔出銷軸。下球鉸安裝完成后，將球面清理潔凈，對號入槽安裝滑塊。滑塊頂面應位于同一球面上，球面誤差≯0.2 mm。檢查合格后，在球面上各滑塊頂面及滑塊間均勻滿涂黃油四氟粉，注意不得掉進雜物。

上球鉸安裝前，在凸球面上涂抹一層黃油四氟粉，然后將上球鉸吊起對準中心銷軸輕落至下球鉸上，用拉鏈葫蘆微調上球鉸位置，使之水平并于下球鉸外圈間隙一致，安裝水平位置誤差≯1 mm。去除被擠出的多余黃油四氟粉，并用寬膠帶紙將上下球鉸邊緣的縫隙密封，嚴禁泥沙或雜物進入球鉸面。上球鉸安裝就位后，在上球鉸腔內灌注C50微膨脹混凝土(宜在上球鉸安裝前完成)，確保混凝土密實，達到要求強度后，吊裝夾層鋼板、鋼護筒，對中后采用高強螺栓將上球鉸、夾層鋼板、鋼護筒連接牢固。

2.4 轉體施工準備與試轉體

2.4.1 轉體施工準備

通過結合國家相關標準要求以及工程實際情況，在該連續梁橋墩底轉體施工中，設計靜摩擦系數與動摩擦系數分別為0.1和0.06，設計啟動和轉體轉動需要的牽引力最大值分別為2×500 kN以及2×300 kN。結合之前稱重實驗中獲得的相關參數數值，可知1#墩與2#墩的靜摩擦系數均比設計摩擦系數值小。因此通過進一步計算可知二者在實際啟動時需要的牽引力最大值分別為2×99 kN以及2×89 kN。以此為基礎，在轉體施工準備階段，施工人員選擇使用兩臺張拉力與張拉行程分別為1 193 kN與200 mm的千斤頂、智能控制臺等機械設備為后續實際轉體施工提供良好的設備保障。

2.4.2 試轉體

為保障鐵路連續梁墩底轉體施工得以有效落實，在正式轉體之前需要進行試轉體。在試轉之前施工人員需要確保上轉盤刻度標注清晰，并將刻度指針按照要求埋設在下轉盤上。以便能夠對轉動距離、轉速進行實時控制，隨后通過空載試運行的方式對設備性能進行有效檢驗，在確保設備性能要求與規定標準要求相符后，使用5～10 kN的力依次預緊每一根鋼絞線，并將整機運行至50kN，此時如果無任何異常發生則表明設備可以正常運行。在實際試轉過程中，主要對鋼絞線拉伸長度值進行嚴格控制，同時結合具體情況對牽引力進行相應控制，以便能夠達到有效控制轉速，試轉體可以勻速轉動的效果。

2.5 正式轉體施工技術要點

在鐵路連續梁橋墩底轉體施工過程中，如果現場風速不超過4級，且轉體結構與設備在經過全面、嚴格的檢驗之后均與規定標準要求相符后，施工人員需要將滑道上的雜物等一并清除干凈，并涂抹適量黃油以使得滑道的摩擦阻力能夠降至最低。在啟動轉體時，需要緩慢增加牽引力。在該工程施工中，1#墩和2#墩千斤頂采用分次加力的方式,加力分別為140 kN與115 kN、138 kN與125 kN。在轉動轉體時，需將四氟板填充在撐腳位置處，轉動角速度需控制在1°/min到1.2°/min，每當轉動5°后施工人員便需要將轉體狀態實時報告至控制臺。在橋面兩端中心軸線水平距離接近200 mm時需要點動轉體，直至其基本就位。此時施工人員需要參照設計標高，對梁體端部標高等進行優化調整，在確保轉體完全就位后需要將其焊接鎖死，并依次進行鋼筋綁扎與混凝土澆筑操作。

3 結語

在開展鐵路連續梁橋墩底轉體施工時，施工人員需要立足工程實際情況，遵循相關標準要求，依照具體施工方案規范完成轉動結構體系施工、稱重實驗和不平衡配重等操作。并在實際轉體施工之前進行試轉體，最后通過規范啟動轉體并對其進行連續轉動、點動，直到其完全就位后將其鎖死，有效完成全部轉體施工。