京滬上行線跨京滬高鐵特大橋2×56mT構跨既有線轉體施工技術

任金生

摘要：本文結合京滬上行線跨京滬高鐵特大橋主跨上構采用轉體法施工實例，闡述了轉體法施工時的球鉸安裝、滑道及撐腳安裝、牽引系統設計、稱重、轉體及控制等關鍵技術。

Abstract： This article combines the construction of the upper structure of the main span of the Beijing-Shanghai high-speed rail bridge across the Beijing-Shanghai upstream line using the swivel method to explain the key technologies， including the installation of the spherical hinge， the installation of the slide and the support， the design of the traction system， the weighing， and the swivel and control.

關鍵詞：轉體梁;球鉸安裝技術;稱重;轉體控制

Key words： swivel beam;spherical hinge installation technology;weighing;swivel control

中圖分類號：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）25-0152-03

0 ?引言

國內第一座梁體采用轉體法施工的橋梁為1977年的遂寧建設橋，此后得到迅速發展，至今成功采用轉體法施工的橋梁已逾百座。轉體梁施工的噸位也從最初的幾百噸，一再刷新至現在已超過萬噸。同時，橋梁轉體法施工在鐵路、公路、市政等不同領域;在拱橋、梁橋等不同橋型;在平轉、豎轉等不同類型的轉體法施工方面均得到了廣泛應用。由于轉體噸位不斷刷新及為了將轉體法推廣在更大的范圍內應用，故對于轉體技術的研究、創新和發展總在持續進行中。

1 ?工程簡介及轉動體系簡介

京滬上行線跨京滬高鐵特大橋于 L2DK2+170 與京滬高鐵相交，相交角度 44°，采用 2×56mT 構跨越，主墩為56#、57#。2×56mT構梁體為箱梁，采用單箱單室、變高度、變截面結構。梁頂寬 4.9m，底寬 3.2～4.0m，高 3.0～6.0m。主跨的橋墩設計為單線圓端形實體墩，采用鉆孔灌注樁作橋墩基礎。

2×56mT 構采用偏位支架法現澆后平轉就位法，平轉體系結構由環道滑道、球鉸及牽引系統等構成。其中球鉸由下球鉸鋼骨架、下球鉸（與承臺共同構成下轉盤）、球鉸間聚四氟滑動片、上球鉸（與橋墩共同構成上轉盤）及聯結上下球鉸的銷軸構成;環道滑道由滑道、雙筒支撐腳構成;牽引系統由牽引反力座、鋼鉸線、助推反力座等構成。平轉體系結構如圖1所示。

2 ?轉體橋施工技術研究及質量控制

2.1 核心部件（球鉸）制造及質量驗收

2.1.1 球鉸制造廠的選擇

對于轉體梁而言，轉動體系的核心結構無疑是球鉸，是本項目T構成功轉體的關鍵，故其制造質量是否符合規范及設計要求決定了轉體能否成功的基礎，必須嚴格保證球鉸的制造精度和現場安裝質量，本項目委托了代表國內最高水平的中國船舶重工集團公司第725研究所進行球鉸的制作，從根本上確保球鉸的制造質量。

2.1.2 嚴格球鉸的質量驗收

根據規范及設計要求，對廠家生產的球鉸實行嚴格質量驗收，驗收指標控制如表1所示。

2.2 球鉸安裝質量控制

2.2.1 下球鉸的鋼骨架安裝

下球鉸的鋼骨架不僅要起到固定、定位下球鉸的作用，還需具有調整球鉸高程的功能，故鋼型骨架的功能設計及安裝質量是保證下球鉸安裝質量的前提。

嚴格按設計進行鋼骨架的安裝和預留聯接下球鉸的螺栓位置，骨架安裝完畢，經驗收合格后，安裝緊固螺母。為了調整下球鉸標高，在骨架上安裝精調精度0.5mm為M20×0.5的細牙螺桿。

2.2.2 安裝下球鉸

用汽吊將下球鉸吊裝至鋼骨架上，先調整下轉盤中心至設計位置。隨后通過上下轉動細牙螺桿，以精調下轉盤標高。調整時采用全站儀、電子水準儀（量測精度為0.01mm）及銦鋼尺進行量測及復核。

下球鉸調整合格后，擰緊調整螺栓上的螺母，以固定下球鉸橫梁，使下球鉸在豎向得以固定。再利用承臺上預埋型鋼對下轉盤進行橫向固定。

由于盤下結構復雜，且上覆大面積的下球鉸，混凝土澆筑質量控制難度大，砼密實情況是下球鉸安裝成敗的關鍵。本項目在下球鉸面上均勻布設了4處直徑15cm的混凝土振搗孔，同時均勻布設足夠數量的排氣孔。砼澆筑時按從下轉盤中心依次向外的順序搗固，在采取水平方向伸入轉盤下搗固的同時，由振搗孔插入振搗器進行盤下砼的搗固。以砼面不再下沉，且有較多水泥漿從周邊排氣孔冒出為好，確保搗固密實。

2.2.3 安裝聚四氟滑動片及上球鉸

安裝順序及操作要點：①將兩個球鉸的球面清理干凈;②將黃油四氟粉裝進中心銷軸套管中;③把聚四氟乙烯滑板放入下球鉸凹坑內，并在四氟乙烯滑板之間的空隙填滿黃油四氟粉;④上球鉸采用25t汽吊吊裝，將中心銷軸對準銷軸套管后緩緩落下，進行上球鉸精確對位;⑤球鉸安裝完畢后人工施力試轉動，最后采取鎖定措施。

完成下轉盤的砼澆筑后，在預埋的套管中插入轉動銷軸。沖洗干凈球鉸表面及滑片鑲嵌凹坑上沾附的砼塊及雜物，并吹干。根據四氟乙烯滑片編號裝入對應的鑲嵌凹坑上，裝好的滑片頂面標高應處于同球面上，控制其誤差在1mm內。

在下球鉸球面上涂抹黃油聚四氟乙烯粉，使其均勻的充滿滑動片之間的空隙，并略高于頂面，涂抹完成后盡快安裝上球鉸，其間嚴禁雜物掉入球鉸內。上球鉸精確定位并臨時鎖定限位后，用膠帶嚴格包裹上下球鉸接合面，以避免雜物進入上下球鉸間。

2.3 滑道及撐腳安裝

2.3.1 滑道安裝

在支撐腳的下方設有寬110mm的環形滑道，轉體時支撐腳沿滑道滑動，以確保T構平穩轉體?；涝趯I廠家分段制作后現場拼裝，因滑道表面的平整度影響到轉體牽引力的大小及T構轉體的平穩度，故要求整個滑道面在同一水平面上，其相對高差不大于2mm（平整度要求較高，現場二次驗收）。本項目在滑道下支撐骨架上設置精度0.5mm的M20×0.5的細牙螺桿精調及固定滑道面標高。

2.3.2 撐腳安裝

在轉盤上設置了8組雙筒式懸吊撐腳（撐腳內填充微膨脹砼），在完成上球鉸安裝就位后即安裝撐腳。根據本項目T構的具體情況，撐腳與滑道的間隙按25mm設置。并于轉體前在滑道面鋪設四氟乙烯板。

為確保橋墩及梁部施工時球鉸結構均勻受力、不出現移位及便于拆除，用砂箱（經過預壓）將撐腳與環道之間塞死。

2.4 轉動牽引體系安裝

轉體系統由動力提供系統和球鉸、環形滑道、支撐腳、牽引鋼絞線等構成。動力系統又分成牽引系統和助推系統兩部分。如圖2所示。

2.4.1 牽引動力系統

本項目采用2套共4臺ZLD100型連續牽引系統進行T構的轉體，此系統由液壓泵站、電腦智能控制系統、連續千斤頂構成。經過張拉環繞在上轉盤的兩束19-ΦS15.2鋼絞線，形成水平的旋轉力偶，使T構沿球鉸轉動就位。本系統具有液壓、多千斤頂自動連續及確保兩束鋼絞線同步的優點。即電腦智能控制系統能夠確保多臺千斤頂同步不間斷勻速牽引T構旋體對位，保證T構轉體平穩、連續進行。該系統具備手動和自動兩種控制功能，在正常轉體過程時可開啟自動控制功能。在T構最終對位微調時啟用手動控制功能。

安放好的連續千斤頂中心線與上轉盤外圓相切。千斤頂在上轉盤兩側對稱布置，其中心線處于同一水平面內，且與轉盤中預埋的牽引鋼絞線同高度。采用高強螺栓把千斤頂與反力架聯結牢固，反力架與反力墩間焊接固定。

轉體時將主控臺設于視線良好，能夠通視全場的位置。

2.4.2 牽引索

牽引索采用兩束19根ΦS15.2鋼絞線，于上轉盤上對稱預埋，預埋前將鋼絞線表面的銹斑、油污需清理干凈。鋼絞線沿既定位置有序排列，圓順纏繞在上盤上，且外端穿過千斤頂。先用千斤頂依次對鋼絞線單根預緊，最后再整體預緊，需確保每根鋼絞線的預緊拉力要基本相同。

為了避免出現千斤頂施力時鋼絞線出現扭轉，并帶動千斤頂轉動的狀況。預埋鋼絞線時，使鋼絞線纏繞方向50%為順時針，50%為逆時針。

牽引鋼絞線埋入上轉盤端設P型錨固定，鋼絞線埋入轉盤砼內超5m以上，錨處設置加強筋。在鋼筋焊接過程中避免對鋼絞線造成損傷。在上轉盤砼澆筑前預埋牽引索支撐鋼筋，并在牽引鋼絞線中心線處預留25cm深的半圓形槽口。

鋼絞線伸出上轉盤處要圓順;預留牽引長度要足夠，確保完成轉體后還有一定的余量;完成安裝后要對鋼絞線進行保護，避免電焊打傷或是電流通過鋼絞線;對外露鋼絞線抹油并包裹保護，避免受濕銹蝕。

2.4.3 反力架和錨固構件

本項目采用型鋼及鋼板制作反力架和錨固構件。在承臺上安置反力架，反力架按牽引力大小進行結構設計。承臺施工時注意預留反力架的槽口，在完成梁部施工后開始安裝反力架，精確調整至設計位置后固定，澆筑槽口處砼。

3 ?轉體過程控制

3.1 轉體施工前準備

3.1.1 氣象條件

T構擬轉體施工前1周，與氣象部門溝通，確保T構轉體施工時風力不超過3級，且無其它影響轉體施工的惡劣天氣。

3.1.2 設備調試

設備在使用前進行標定，之后對系統進行空載聯試，以確定全部設備正常運行并滿足轉體要求。

3.1.3 拆除臨時固結

完成梁部施工，且拆除腳手架后，在千斤頂的配合下，按次序將固定支撐腳的砂箱取出，在滑道上鋪設四氟乙烯板。

3.2 稱重及配重

在T構轉體前需進行稱重，測定T構兩端的不平衡力矩、偏心距、摩阻系數等，作為T構配重及牽引力計算的依據。以確保T構轉體平穩、安全進行。

據以往施工經驗，當偏心距小于5cm時，T構處于脆弱的平穩狀態，轉體過程中T構易出現大幅擺動的不安全現象，當偏心距處于5～15cm范圍內為最安全。

本項目采用千斤頂在上轉盤下施加豎向力，測定球鉸由靜摩擦狀態到動摩擦狀態的臨界值，再計算出所需參數的稱重方法。

本項目通過稱重試驗，測定出56#墩上的T構偏心距為17.5cm，采用砼塊在T構大里程端增加21t配重，將偏心距調整至10.3cm，配重如圖3所示。

測定出57#墩上的T構的偏心距為6.9cm，符合規范要求，不需進行偏心距的調整。

3.3 試轉

所有工作安排妥當后，先進行試轉，以對球鉸體系、施力體系、防傾保險體系和位移控制體系的狀態進行全面檢測，經試轉檢查無誤后方開始正式轉體。

建立球鉸轉動角速度與梁端線速度的對應關系，并在轉盤上標識對應線速度的刻度，以便將轉速控制在合理范圍內。

3.4 正式轉體

①根據試轉所獲得數據進行經驗總結，優化、調整轉體方案，檢查各種設備及滑道狀態是否良好，進一步完善正式轉體的準備工作。

②在關鍵部位，重點施工環節做好周密部署，做好人員分工與協作，編制應急預案，并做好應急準備工作。

③轉體在現場總指揮的統一指揮下，先使千斤頂達到預定噸位，在自動控制功能下啟動動力系統設備。

④兩側對稱千斤頂頂力由主控臺智能控制，確保其頂張力始終大小相同，以避免出現不衡力矩。

⑤T構轉體時，各人員均要堅守崗位，密切觀察、監控設備運行、T構轉體情況，并做好施工記錄。

⑥在轉盤上設置限位裝置，以避免T構轉動過量。

3.5 轉體精確控制

且當T構轉動接近就位時，停止系統的自動轉動功能，改為手動點動控制，以防止超轉，確保精確對位。

單次點動時千斤頂行程為1mm。每實施一次點動，均要由測量人員測報梁端轉動數據，持續點動及測報數據，直至兩個T構精確對接。

當T構出現橫向傾斜，或是對接處存在高程偏差時，采取在轉盤處設置千斤頂頂升進行調整。

3.6 固結上下轉盤

T構轉體精確對位后，即進行上下轉盤間的約束固定。

在支撐腳與滑道間的空隙內楔入鋼板抄墊固定，且鋼板與支撐腳、滑道面鋼板全面焊接聯接，避免已精確對位的T構出現輕微偏移現象。

用高壓水沖洗下轉盤表面，綁扎及焊接預留鋼筋，立模后澆筑混凝土，使上下轉盤封固成整體。封固采用微膨脹混凝土，以增強填充、封固效果。

4 ?結束語

橋梁上構采用轉體法施工，具有經濟、快速、安全等優點，施工設備省、施工簡便，適用于施工條件受限地方的施工。由于轉體施工不影響交通，在跨越既有鐵路、通航河流、城市立交橋方面，及大跨度、低凈空等方面轉體法施工將會得到更為廣泛的應用，本項目轉體橋的成功實施，可為同類的橋梁上構轉體法施工提供參考。

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