橋梁轉(zhuǎn)體球鉸的定位及安裝

李春玉

中鐵建工集團有限公司 山東 青島 266061

近年來，隨著我國鐵路建設(shè)的日益發(fā)展，橋梁跨越既有線的施工也越來越多，為了減小施工對既有線的影響，在選擇跨越既有線的橋梁形式時，會優(yōu)先選用轉(zhuǎn)體施工工法。轉(zhuǎn)體橋施工的特點是利用承臺上的轉(zhuǎn)體系統(tǒng)，在保證鐵路安全運行的前提下，將沿鐵路外側(cè)施工好的梁體直接上跨鐵路轉(zhuǎn)動至設(shè)計位置，而球鉸作為轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的樞紐結(jié)構(gòu)，既是上部結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)，又是轉(zhuǎn)體橋梁轉(zhuǎn)動的紐帶。球鉸的定位精度和安裝質(zhì)量對后續(xù)轉(zhuǎn)體施工能否順利完成起到至關(guān)重要的作用[1-4]。本文以青島國際機場南進場路轉(zhuǎn)體橋為例，對轉(zhuǎn)體橋施工過程中球鉸定位及安裝施工技術(shù)進行分析和研究。

1 工程概況

青島國際機場南進場路轉(zhuǎn)體橋與膠濟鐵路線相交夾角為54.6°。橋梁在跨越膠濟鐵路處分成東西2幅轉(zhuǎn)體橋，分別為Z13、Z14，Z13跨徑為（53＋53） m，Z14跨徑為（53＋48） m。Z13、Z14采用相同形式的下部結(jié)構(gòu)，主橋墩為C50鋼筋混凝土墩，形式為雙薄壁墩，壁厚1.5 m。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由下轉(zhuǎn)盤、球鉸系統(tǒng)、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成。球鉸由工廠生產(chǎn)轉(zhuǎn)體成品運至施工現(xiàn)場，上下球鉸直徑均為3.9 m。上轉(zhuǎn)盤尺寸為9.6 m×9.6 m，厚度3.0 m，下轉(zhuǎn)盤尺寸為13.75 m×13.75 m，厚度4.8 m，上下轉(zhuǎn)盤均采用C50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式。

2 施工難點分析

1）球鉸安裝的精度直接決定轉(zhuǎn)體完成后橋梁的線形，梁體轉(zhuǎn)體完成的線形是否達到設(shè)計要求是判斷轉(zhuǎn)體成敗的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。

2）球鉸施工過程中，混凝土澆筑的密實程度決定了轉(zhuǎn)體基礎(chǔ)是否穩(wěn)固可靠，是影響轉(zhuǎn)體橋梁耐久性的重要指標(biāo)。

3）球鉸轉(zhuǎn)動過程中，受水平摩擦力影響，其摩阻的大小是轉(zhuǎn)體能否順利實現(xiàn)的重要影響因素。

3 球鉸定位及安裝施工技術(shù)

3.1 總體施工方案

依據(jù)設(shè)計情況，下承臺混凝土分成2次進行澆筑：

1）第1次混凝土澆筑高度取決于下球鉸定位支架及滑道定位骨架位置，內(nèi)圈混凝土澆筑頂面高程距離下球鉸定位支架2 cm，外圈混凝土澆筑頂面高程距離滑道定位骨架2 cm。混凝土澆筑完成后進行下球鉸和滑道的定位安裝和固定。

2）第2次混凝土澆筑高度取決于下球鉸外沿標(biāo)高和滑道頂面標(biāo)高，混凝土澆筑頂面標(biāo)高比其低1 cm，混凝土施工過程中要保證下球鉸和滑道的穩(wěn)定牢固性和混凝土澆筑的密實性。混凝土澆筑完成后進行滑道不銹鋼板和下球鉸聚四氟乙烯滑片的安裝，安裝完成并涂抹黃油后進行銷軸和上球鉸的安裝。

3.2 球鉸進場驗收

球鉸進場之后，需檢查球鉸出場合格證、質(zhì)量檢測證書，然后進行外觀尺寸檢測。球鉸由工廠加工完成后運至現(xiàn)場，直徑3.9 m。

制造精度為：球面表面粗糙度≤12.5 μm；球面曲率半徑誤差≤±0.5 mm；邊緣各點的高程差≤1.0 mm；上球鉸水平截面橢圓度≤1.5 mm，下球鉸球面各點偏差≤0.9 mm；下球鉸內(nèi)球面鑲嵌聚四氟乙烯板塊頂面務(wù)必位于同一球面上，安裝完成后頂面誤差≤0.2 mm；上下球鉸中心軸與轉(zhuǎn)動中心軸務(wù)必重合，誤差≤1.0 mm；與上下球鉸相焊的鋼套筒中心軸應(yīng)與轉(zhuǎn)動中心軸重合，誤差≤1.0 mm，鋼套筒應(yīng)鉛垂，其傾斜度≤0.3%。

3.3 鋼板滑道及定位骨架安裝

轉(zhuǎn)體下承臺混凝土分成2次進行澆筑，在首次混凝土澆筑完成后，需要將混凝土完成面鑿毛處理，然后清理干凈。采用全站儀在混凝土面上精確放出滑道十字軸線4個角點和中心位置，并通過十字線對中法復(fù)核4個角點和支架中心位置，保證其中心必須位于設(shè)計位置。

鋼板滑道和定位骨架分別由4塊1/4圓弧拼塊拼裝而成，在拼裝完成后進行整體吊裝。在平整的地面上，將滑道定位骨架通過角鋼焊接進行拼裝，拼裝完成后保證滑道骨架頂面任意2點高差在5 mm之內(nèi)，然后安裝鋼板滑道，滑道鋼板通過擰動連接螺母進行高度調(diào)整，調(diào)整完成后平整度≤0.5 mm，之后將鋼板進行焊接連接，整體拼裝完成后進行吊裝。

吊裝時，在滑道支架四角拴上繩索，將滑道支架位置通過人工張拉繩索輔助調(diào)整，使其四角坐落在放出的點位上，并通過十字線對中法復(fù)核滑道中心位置，當(dāng)中心位置出現(xiàn)偏差時，利用滑道四角安放的小千斤頂進行頂推，保證其中心必須位于設(shè)計位置。精準(zhǔn)定位之后，將千斤頂立起，利用4個千斤頂調(diào)整支架高程達到設(shè)計標(biāo)高，用電子水準(zhǔn)儀進行標(biāo)高復(fù)核，保證頂部局部平整度≤0.5 mm，標(biāo)高精調(diào)完成后通過預(yù)留鋼筋與支架進行焊接固結(jié)。

3.4 下球鉸定位支架安裝

在吊裝前，用水準(zhǔn)儀測量下球鉸定位支架設(shè)計位置處混凝土面高程，保證混凝土面高程不高于定位支架底高程，然后采用全站儀在混凝土面上精確放出支架4個角點和中心位置。吊裝時，在下球鉸支架四角拴上繩索，通過人工張拉繩索輔助調(diào)整，使其四角坐落在放出的點位上，并通過十字線對中法復(fù)核支架位置，精準(zhǔn)定位之后，利用4個千斤頂調(diào)整支架高程達到設(shè)計標(biāo)高，最后通過預(yù)留鋼筋與支架進行焊接固結(jié)。

3.5 下球鉸安裝

安裝下球鉸前，確定好下球鉸及定位支架對應(yīng)軸線和定位螺栓位置，然后吊裝下球鉸，使定位支架的軸線位置與定位螺栓位置一一對應(yīng)，利用定位螺栓將下球鉸與定位支架頂面角鋼臨時固定，通過標(biāo)高調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整下球鉸標(biāo)高。

球鉸中心采用全站儀進行坐標(biāo)控制，同時人工拉十字線進行對中復(fù)核；現(xiàn)場高程測量采用“3人測量、同步復(fù)核、邊測邊調(diào)”方式進行控制。為保證下球鉸安裝精度，在下球鉸外沿均勻布置8個測量控制點，8個控制點兩兩對稱，控制點位置需與定位支架上的調(diào)節(jié)螺栓對應(yīng)，控制點用紅色油漆做好標(biāo)識。

將控制點標(biāo)高逐一調(diào)整至設(shè)計標(biāo)高后，同步對球鉸中心進行再次復(fù)核，全部滿足要求后旋緊緊固螺母完成精調(diào)并固定。球鉸安裝精度要求：球鉸安裝頂口必須水平，其頂面任意2點誤差≤1.0 mm；球鉸轉(zhuǎn)動中心必須位于設(shè)計位置，其誤差順橋向±1.0 mm、橫橋向±1.5 mm；鋼套筒應(yīng)鉛垂，其傾斜度≤0.3%。

3.6 下承臺混凝土的澆筑

轉(zhuǎn)體下球鉸直徑3.9 m，下部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為保證下球鉸下方混凝土的澆筑密實，在下球鉸上設(shè)置2圈共計12個振搗口和16個排氣孔。混凝土澆筑從球鉸四周下料，利用混凝土流動性及振搗棒振搗作用流入下球鉸轉(zhuǎn)盤下部，通過球鉸表面預(yù)留的搗固孔和排氣孔進行混凝土加強搗固和排氣，搗固結(jié)束后及時封堵?lián)v固口，澆筑時泵管下料位置要避開球鉸及定位支架。

施工時下轉(zhuǎn)盤混凝土頂面需要比下球鉸頂面低1 cm，防止水或雜質(zhì)進入上下球鉸之間的間隙。

混凝土澆筑前需用塑料膜及土工織物對下球鉸表面進行封閉，防止雜物及混凝土污染下球鉸表面。

3.7 銷軸、聚四氟乙烯滑塊的安裝

下承臺混凝土強度達到要求后，將包裹的塑料膜及土工織物拆除，之后進行下球鉸的清理。采用鋼刷打磨上下球鉸曲面的鐵銹，之后用吹風(fēng)機及吸塵器清理銷軸及聚四氟乙烯滑塊孔內(nèi)的雜物。

銷軸安裝時，首先將黃油聚四氟乙烯粉按計算量填入銷軸孔內(nèi)，使得銷軸插入孔內(nèi)有黃油溢出，然后在露出銷軸孔外的銷軸上涂滿黃油聚四氟乙烯粉，上球鉸安裝后使黃油聚四氟乙烯粉從上下球鉸之間溢出。

聚四氟乙烯滑塊安裝時，根據(jù)聚四氟乙烯滑塊的編號將其安裝在相應(yīng)的嵌孔內(nèi)，安裝時，需要用橡膠錘輕輕敲打，保證滑塊安裝嚴密。安裝完成后，需檢查滑塊是否處于同一曲面上，誤差不大于0.2 mm。滑塊全部檢查合格后，均勻涂抹黃油聚四氟乙烯粉，涂抹完成后略高于滑塊表面。涂抹完黃油聚四氟乙烯粉后，盡快安裝上球鉸，嚴禁雜物掉入。

3.8 上球鉸安裝

上球鉸安裝之前要將上球鉸接觸面清理干凈，然后將上球鉸用汽車吊進行吊裝，輔助人工張拉四角繩索將上球鉸套筒插入銷軸內(nèi)。上球鉸安裝就位完成后，使用人工推動上球鉸轉(zhuǎn)動2周，驗證球鉸能否順利轉(zhuǎn)動，使上下球鉸間的黃油聚四氟乙烯粉分布均勻，并將多余的黃油聚四氟乙烯粉擠出。之后檢查上下球鉸相對位置，尺寸一致說明銷軸兩側(cè)間隙一致，誤差要求≤3 mm，如果發(fā)生偏差則要進行調(diào)整，采用吊葫蘆進行調(diào)整，使上球鉸與下球鉸外圈重合。

上球鉸定位完成后，將上球鉸用焊接形式與周圍鋼筋進行固結(jié)，保證上球鉸在澆筑上承臺混凝土過程中不會偏移。用膠帶在上下球鉸外圈接合處進行封閉，防止雜質(zhì)進入。

3.9 上承臺澆筑及后注漿施工

轉(zhuǎn)體上球鉸混凝土與上承臺混凝土同步施工，澆筑高度最高處3.8 m，高度較大且鋼筋密集，不易振搗。為了保證球鉸處混凝土質(zhì)量，在上球鉸均勻布置4根直徑為15 cm的預(yù)埋管并伸出上承臺頂面，澆筑混凝土?xí)r振搗棒通過預(yù)埋管伸入上球鉸上部進行振搗，在保證混凝土振搗質(zhì)量的同時，從而保證混凝土成品質(zhì)量。混凝土澆筑前，將1根2 cm注漿管插入預(yù)埋管管底，混凝土澆筑完成之后四周用高強砂漿填充密實，待高強砂漿達到強度后，通過注漿管對上球鉸上部混凝土進行注漿，進一步保證混凝土質(zhì)量。

4 結(jié)語

在T構(gòu)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝過程中，球鉸定位安裝是整個轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵，精度高、難度大，通過科學(xué)實用的測量方法進行下球鉸定位安裝，能夠確保轉(zhuǎn)體的順利實施。青島新機場南進場路轉(zhuǎn)體橋的球鉸定位及安裝精確控制施工技術(shù)的實踐，為后期類似工程施工提供了參考。