轉體施工技術在跨高速公路上的運用

葉劍

摘要：轉體施工在梁橋、斜拉橋、剛構等橋型的上部結構施工中應用較廣，取得了較好的技術經濟效益。本文介紹轉體施工的關鍵結構---磨心、磨蓋、環道的施工要點。

關鍵詞：轉體;施工工藝;預應力混凝土;橋梁

1概述

淮安市開發區東西片區通道工程，海口路東延工程跨京滬高速公路大橋總長926.8m，與京滬高速公路順時針斜交102°。主橋采用5+75+47.5m三跨預應力變截面混凝土連續箱梁橋。主橋箱梁采用直腹板型式的單箱三室結構，箱底寬 17.0m，兩側懸臂 2.5m。箱梁橫橋向底板保持水平，頂面設 2%橫坡，由箱梁兩側腹板變高度形成。箱梁根部梁高2.1m，箱梁高度距墩中心 3.6m處到合攏段處按 1.6次拋物線變化。箱梁在主墩墩頂 0號塊梁段設置了兩道厚 1.5m的橫隔板。箱梁采用雙向預應力體系。

主梁連續箱梁采用支架分段現澆法施工。各單“T”箱梁除 0、1號塊外分為 6對梁段，箱梁縱向長度分為 6×5.0m。0、1號塊總長 12.0m，其中 0號塊長 5.5m，1號塊為 2×3.25m，中跨和邊跨合攏段長度均為 3.0m，邊跨現澆段長度為 8.42m。

設計院在設計時主橋設計采用平面轉體施工的工藝，對兩個單“T”構進行分段現澆，然后轉體 78°，再進行中跨、邊跨的合攏。

2轉體法

橋梁轉體施工是指將橋梁結構在非設計軸線位置制作（澆注或拼接）成形后，通過轉體就位的一種施工方法。它可以將在障礙上空的作業轉化為岸上或近地面的作業。根據橋梁結構的轉動方向，它可分為豎向轉體施工法、水平轉體施工法（簡稱豎轉法和平轉法）以及平轉與豎轉相結合的方法，其中以平轉法應用昀多。橋梁轉體法施工與傳統施工方法相比，具有如下優點：（1）施工所需的機具設備少、工藝簡單、操作安全。（2）具有結構合理，受力明確，力學性能好。（3）轉體法能較好地克服在高山峽谷、水深流急或經常通航的河道上架設大跨度構造物的困難，尤其是對修建處于交通運輸繁忙的城市立交橋和鐵路跨線橋，其優勢更加明顯。（4）施工速度快、造價低、節約投資。

水平轉體法的轉動支承系統是平轉法施工的關鍵設備，由上轉盤和下轉盤構成。上轉盤支承轉動結構，下轉盤與基礎相聯。通過上轉盤相對于下轉盤轉動，達到轉體目的。轉動支承系統必須兼顧轉體、承重及平衡等多種功能。按轉動支承時的平衡條件，轉動支承可分為磨心支承、撐腳支承和磨心與撐腳共同支承三種類型。無論是何種支承類型，轉動橋體的重心在水平轉動過程中均無移動即支承面的形心與轉動體的重心重合，位于橋梁縱軸線上。本橋設計采用水平轉體工藝，支承方式為磨心主要支承、環道控制轉動平穩。

3轉動體系構造（磨心、磨蓋、環道）與施工

3.1磨心、磨蓋的施工

磨心是位于下承臺上的砼球缺面，為了保證其預埋件定位準確，下承臺與磨心分開澆筑。磨心直徑為 3m，曲面半徑為 10m，球面矢高 11.3cm。磨心施工是轉體施工的基礎，在下承臺澆筑完后安裝磨心模板前，將下承臺澆筑磨心的部位的浮漿及松散的混凝土鑿除，用高標號砂漿調整立模板處的平整度便于安裝模板。，按照磨心的半徑和相關尺寸，用鋼模板圓環作為外模，準確定位在下承臺上，根據施工需要在直徑為 3200 mm的圓周上均刀分布 30根直徑 32 mm，長度 500 mm（預埋入下承臺混凝土中 350mm）的鋼筋，作為磨心模板定位之用，模板頂面高程沿圓周方向高差不大于 1mm。同時準確定位預埋直徑 200mm的軸心鋼棒，在安裝時圓鋼的位置誤差不能超過 0.5 mm，垂直度：各方向不大于露出高度的1/1000，鋼棒露出下承臺磨心球面混凝土頂面 200mm，埋入下承臺中 600mm。磨心砼在澆筑前要把下承臺表面的接頭處砼鑿毛并且濕潤。在砼澆注到磨心頂面時，刮除掉表面的砂漿，有利于提高磨心承受集中應力的能力。澆筑完后，用事先準確加工好的母線樣板在砼終凝前反復刮制，輔以人工找平收面，確保磨心頂球面的形成。在混凝土強度達到 2.5Mpa后，在球面上從圓心到邊緣分別劃分若干個同心圓（等高線），間距 100mm，在每個同心圓上間隔 200mm畫點，然后用精密水準儀或水平尺反復測量每個圓點上的相對高差，同一圓上（等高線）各點高差若大于 0.5mm，人工用砂輪仔細打磨，確保磨心頂面的施工精度達到各點的高差不大于 0.5mm。

磨蓋是上承臺的一部分，是上承臺與磨心接觸的部分，同時也是轉體過程中上下承臺的主要接觸面，為了減少磨合過程磨蓋的重量，先澆筑的尺寸為 3.5m*3.5m*1.0m。在比磨心每邊大 250mm（在直徑昀大處）處，底模的結構：側面由 20號槽鋼制成，高度 200mm，側模圍成的面積為3500mm*3500mm。在側面鋼模間填厚度 170mm的中粗砂，用水密實。在砂上面澆筑 30mm厚的 M10水泥砂漿。底模砂漿表面的平整度高差控制在5mm內，在水泥砂漿快要失去塑性時將底模面的混凝土壓光。將水泥砂漿養生，達到強度后在底模的砂漿表面涂上脫模劑后再鋪兩層塑料薄膜，在鋪時要將塑料薄膜拉緊保持平整。在制作好的磨心頂面上沿周邊 10cm的范圍內墊二層油毛氈，目的是使該部位磨蓋與磨心頂面保持一定的間隙，以防止轉體時發生卡死現象，然后在其球面上涂一層黃油作為隔離層。在磨心的側面均刀涂上黃油（潤滑油），套上貼由 6mm厚鋼板制成的內直徑3005毫米圓箍，在圓箍的外側再涂黃油（潤滑油）后貼兩層塑料薄膜作為上承臺轉盤先澆部分與磨心側面接觸面的側模。安裝鋼筋并在軸心處埋設外徑 224mm內徑 204mm的空心鋼棒（套在磨心鋼棒上），預埋上承臺的鋼筋，立側模后直接在上面澆筑磨蓋。

3.2 磨心、磨蓋的磨合

磨心與磨蓋磨合的好壞，直接影響轉體順利的進行。待磨蓋達到一定的強度后，用手拉葫蘆提起磨蓋，用洗滌劑將磨心和磨蓋的接觸面清洗干凈，再將磨蓋安裝在磨心上，此時磨蓋的鋼棒始終套在磨心的鋼棒上，形成整體，保證磨合時轉動平穩，不會發生偏移。在磨蓋四周利用預埋的鋼筋制作成可供鋼纜繩纏繞、轉動的圓弧面，利用轉動設備拉動鋼纜繩轉動磨蓋，使磨蓋和磨心頂面吻合、密貼轉動靈活。在磨合過程中，通過預埋在磨蓋頂面的進水管進水，以便起到減少磨擦力，同時沖掉磨渣。上下轉盤平穩磨轉，直至接觸面達到要求，即上下轉盤接觸面面積達到 70%以上，才算合格。再將磨心、磨蓋的接觸面徹底清洗干凈，并在磨心球頂面上均刀涂抹 3-5mm厚的普通潤滑脂，蓋上磨蓋，然后澆注上承臺。

除了以上施工措施外，本工程為了保證磨心、磨蓋接觸面處表面的光滑度，根據類似工程的施工經驗，還采取了提高磨心、磨蓋混凝土的標號（原設計混凝土標號為C50，提高到C60）、浸水水磨法（在下承臺上砌筑水池，水面高度高過磨蓋底面昀高處即磨合面）與水沖法相結合、混凝土用砂過篩去除掉砂中石英巖類堅硬的小石子等措施。

3.3環道施工

環道主要由鋼板、不銹鋼板和 F4板組成。轉體過程中，不銹鋼板與四氟板相對滑動。環道的平面高差直接控制轉體頂推力的大小和梁體的標高控制。具體工藝：在下承臺的頂面預留 60cm環道槽口，施工前將槽口鑿毛清洗干凈，用高標號混凝土找平（相對誤差控制在±0.5mm），再用環氧樹脂混凝土粘貼底層鋼板，同時用預埋鋼筋固定鋼板，鋼板的平面高差控制在±0.5cm，接縫相對高差為 0.2mm，轉動時前進方向只能為負誤差。在鋼板上粘貼 F4板，F4板粘貼上后要臨時加壓，保證粘貼牢固。F4板頂的標高也要反復測量，標高一致，前進方向為負誤差。實際施工中，將在前進方向上相鄰 F4板接頭處加工成契形，有利于降低轉動時的阻力。上滑面為 3mm厚的不銹鋼板，不銹鋼板前進方向前應向上卷成圓弧形，防止刮板，不銹鋼板粘貼在上承臺里 12mm厚的鋼板上。

注意事項：由于在磨心球頂面上均刀涂沫 3-5mm厚的普通潤滑脂，施工上部結構后，轉體前磨心頂面上的 3-5mm厚的普通潤滑脂一般會被上部結構的重量壓縮，所以施工環道時，保證不銹鋼板和 F4板之間留有3-5mm的空隙，如果二者密貼，待轉體時，磨心與磨蓋之間的潤滑油被壓縮，導致在轉體過程中，環道承受了主要的 T構重量，這就大大影響了轉體的頂推力。

4結束語

經過設計單位、監理單位、施工單位和專家的檢查驗收，其施工工藝達到了設計要求。

參考文獻

[1]姚林森主編《橋梁工程》 北京人民出版社;

[2]張聯燕主編《橋梁轉體施工》 人民交通出版社。