縱坡偏心T構橋轉體施工關鍵技術分析

付 巍，蔣靈敏

1.中國交通建設股份有限公司總承包分公司，北京 100000

2.中交第二航務工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430000

1 工程概況

鄭州至四川高速鐵路（河南段）上行聯絡線采用T型連續剛構橋梁形式跨越京廣高速鐵路，該橋梁全長147.4m，橋跨布置采用（73+73）m預應力混凝土連續T型剛構箱梁，主墩為60號墩，邊墩為59號、61號墩。線路位于曲線半徑為2500m的平曲線上，沿大里程方向縱坡坡度為8.9‰。跨越位置采用50°夾角上跨通過，跨越部位既有高鐵橋面至地面高差約為17.2m，主墩承臺與既有高鐵梁邊水平凈距為19.5m。

2 轉體相關臨時結構設計

2.1 千斤頂反力座設計

反力座設置于主墩下承臺，宜為直角T型塊，采用預埋鋼筋、原位現澆法施工。設計布置位置應沿上承臺切線方向，端部安裝連續千斤頂，使牽引鋼絞線從凹槽處穿過連接轉盤，為整個轉動體系的轉動牽引提供支撐。在受力計算中，除了考慮反力座底部所受最大彎矩和剪切應力作用，還應進行牛腿模型中的混凝土抗裂計算。計算荷載應考慮初始牽引時不使用助推千斤頂和臨近轉動歸位時僅用連續千斤頂的最不利情況。根據現場實際工況，牽引反力座水平最大拉力按1000kN進行計算，確保受彎、抗剪、抗裂計算滿足要求。

2.2 轉盤臨時鎖定設計

上、下轉盤臨時鎖定采用砂箱加精軋螺紋鋼均勻布置的結構形式，用12個砂箱均勻布置于環道圓心上，在砂箱外側直徑為9.8m的圓環處均勻布置46根φ32cm的精軋螺紋鋼，兩端分別預埋在上、下轉盤內。

2.3 牽引索布置

轉體牽引系統對稱布置，牽引索采用11根φ15.2cm鋼絞線。牽引索預埋于上轉盤內，預埋索端頭采用P11-17型錨具錨固于上轉盤內，預埋索預埋于1/4圓周上轉盤，預埋索纏繞上轉盤約17～18圈。

3 轉體施工方案

3.1 確定轉體施工參數

施工前應全面熟悉并核對相關設計文件和技術資料，充分了解設計意圖；審核圖紙與各組成部分之間有無矛盾和錯誤、技術要求是否正確。該梁體采用平轉法施工，根據計算分析，得出主要技術指標如下：平轉角度為50°，平轉角速度ω≤0.016r/min，轉體結構主梁端部水平線速度υ≤ 1.2m/min。

3.2 千斤頂布置

通過計算，在轉盤中心兩側布置8臺800t千斤頂，可控制最大不平衡彎矩110000kN·m，實際配重后，所需最大微調力矩為100000kN·m，單頂反力為7246kN；牽引千斤頂采用ZLD-350B型連續平轉千斤頂，轉體時以牽引反力座為牽引千斤頂提供支反力；助推千斤頂采用100t液壓千斤頂，在滑道內外側設有反力座，在兩個反力座上安裝分配梁作為助推千斤頂的受力作用支點，然后再通過助推千斤頂給撐腳水平方向助推力以抵消梁體啟動時動摩擦力和靜摩擦力的差值，完成轉體的啟動[1]。

3.3 監控測量布置

基本方案：（1）轉體施工定位放樣采用三維坐標法。用全站儀進行水平控制，用水準測量進行高程控制，嚴格交叉計算復核，保證轉體施工各環節萬無一失。（2）監控點采用埋置式金屬觀測樁，埋設于T構主梁兩端中線部位、肋梁部位、翼緣板端頭、轉體承臺等部位。（3）觀測數據通過數控連接，與數控系統互通，形成轉體模型三維實況圖像，確保準確反映轉體結構的實時情況。

3.4 試轉體

經方案論證確定試轉體角度為1.5°，梁端線位移為1.91m。試轉體前需要組織各方召開轉前協調會，確保現場組織合理、作業有序。認真檢查各控制傳感器安裝，確保通信線連接通暢；認真檢查測量觀測點，確保觀測點通視無遮擋，并對原始高程、空間位置進行記錄；認真檢查數控系統、轉體系統的工作情況；對轉體系統關鍵部位如撐腳、滑道、球鉸、鋼絞線、液壓泵站進行末次驗收，確保無異常情況發生。

3.5 試轉體總結

試轉體過程中應記錄最大啟動力和平衡狀態動力，為正式轉體提供參考值，測定摩擦系數；記錄啟動時間、停止時間、啟動和制動距離，為正式轉體時間、速度和停止位置提供參考；記錄整體平衡狀況，為正式轉體穩定性及精確調整做準備；監測整體結構的受力、變形及位移，通過整體分析各項監測結果，評判整個轉動體系和轉體設備的性能。

3.6 正式轉體

正式轉體應遵循以下步驟進行：（1）分級加載助推千斤頂，每增加一級對整個轉體系統、結構物各部位進行觀察，持荷10～20s無異常情況后繼續進行。（2）轉體系統在克服靜摩擦力的過程中，繼續分級加載連續千斤頂，直至完全消除靜摩擦力至梁體轉動。（3）繼續加載連續千斤頂使梁體按設計線速度勻速轉動，過程中要對梁端中線、翼緣板邊、肋板、上轉盤的刻度線及撐腳與滑道之間的空隙進行持續觀測，實時記錄觀測點數據，并根據觀測數據指導轉體施工。（4）認真做好控制信號的監控和記錄工作，如有異常情況及時反饋至指揮中心，必要時立即停止轉動。（5）轉體接近尾聲時，根據測量觀察，在梁端距轉體設計位置相差2m左右時開始放緩，牽引連續千斤頂由連續作業變更為點動操作，并啟動轉體制動裝置，盡可能利用自身慣性轉體至設計位置，減少因超過設計位置而反向調整作業量。（6）轉體至最后一道撐腳位置后，立刻安排操作人員快速安裝限位裝置；轉體至設計位置后，對觀測點進行及時復測，確認轉動位置軸線偏差符合設計要求。經確認無誤后，由作業人員鎖定連續平轉千斤頂下錨，正式轉體施工順利完成。

3.7 精確定位

轉體就位后，對橋梁結構進行全面測量復核，重點觀測梁端合攏段中心線、翼緣板邊線、肋板邊線，若出現誤差超出允許偏差的情況，應采用微調系統、限位裝置協調配合，將橋梁結構軸線偏差調整至允許范圍，確保梁體精確就位。微調應謹慎有序，采用點動操作，利用千斤頂先將橋梁中心軸線對正，最后利用轉盤間的微調千斤頂將橋梁縱坡、曲線橫坡調整至設計要求。

3.8 轉盤封固

橋梁微調精確定位完成，經驗收合格后應及時進行轉盤封固。首先在轉盤內撐腳位置打入鋼楔塊進行固定，保證橋梁結構整體不再產生位移；在下轉盤承臺上事先精確定位預埋鋼板，然后在撐腳進行牢固焊接確保轉盤穩固；逐一拆除上下轉盤間千斤頂、限位梁等臨時裝置，拆除過程中應實時監控量測，如發生位移，應立即停止；采用高壓水槍清洗底盤表面并做好必要的排水措施，焊接預留鋼筋使其連成整體，安裝模板并澆筑高強度封固混凝土，使上轉盤與底盤連成整體；混凝土澆筑按照一般要求振搗密實，以保證上下盤牢固密實。

3.9 支座安裝

利用4個千斤頂在梁端臨時支墩處施加向上的頂力，施作時注意4個腹板受力應同步、緩步進行。上頂力施加完畢后，主梁梁端標高應等同于設計標高。

設置臨時受壓支撐，臨時支撐設置于墩頂腹板底部。臨時支撐應具有足夠的強度、剛度、穩定性。臨時支撐安放完畢后，撤走千斤頂，使主梁落在臨時支撐上。墊石混凝土達到設計強度、彈性模量要求后，安裝支座，然后拆除臨時支撐，轉換為永久支座受力[2]。

4 重點控制內容

4.1 轉體控制系統

（1）控制2臺連續千斤頂的油壓和位移控制參數，其誤差應在5%以下。（2）連續千斤頂的行程需要一致，通過控制系統PID控制程序自動調節。（3）控制方式均采用以位移控制為主、以壓力控制為輔的方式（壓力誤差控制在一定范圍內），保證同步性和可調性。

4.2 梁體施工監控

為保證轉體施工能夠順利進行，要嚴格控制模板安裝的精度，減少不平衡重的誤差。在施工過程中還應控制混凝土的澆筑，控制好頂面高程。

4.3 不平衡重調整

為控制不平衡力的產生，保證轉體施工能夠順利進行，在施工過程中要控制好混凝土的澆筑，不得超澆筑，并控制好頂面高程。轉體前，通過監測數據反算轉體梁偏心距，如在設計允許范圍內可實施轉體，否則應通過配重減小轉體梁在恒載作用下的不平衡彎矩，給轉體施工創造良好的條件。調整措施可采用水箱壓重法和千斤頂配合進行操作[3]。

5 結論

（1）應通過理論計算確定合理的輔助臨時結構及參數；（2）應借鑒國內類似項目經驗，確定轉體主體施工流程；（3）應結合該橋梁設計工況和現場實際情況，確定轉體過程中關鍵施工參數，如轉動速度、轉體時間、牽引力等；（4）在施工過程中應對不平衡重進行精確控制，科學監控量測橋梁受力結構，確保該特殊復雜大橋轉體施工得以順利完成，并總結相關經驗。