上跨高速鐵路特大橋轉(zhuǎn)體施工技術(shù)應(yīng)用研究＊

王豐倉，趙香玲，王安東

(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714000)

近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國家高速鐵路發(fā)展迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，高速鐵路網(wǎng)絡(luò)不斷組網(wǎng)，大量涌現(xiàn)出新建鐵路橋梁需跨越既有線路。為解決此類問題，已有諸多學(xué)者為此做出研究。胡義新[1]等研究了運(yùn)用信息技術(shù)控制T 構(gòu)轉(zhuǎn)體橋全過程精細(xì)化施工技術(shù)；文艷芳[2]等將BIM 技術(shù)應(yīng)用到跨包茂高速大橋設(shè)計(jì)施工階段，解決了轉(zhuǎn)體橋模板施工、腳手架搭設(shè)等施工技術(shù)難題；張雪[3]等提出了利用灰色模糊物元分析和LEC 評價(jià)法相結(jié)合的轉(zhuǎn)體橋施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法；李俞凜[4]等研發(fā)的高程自調(diào)節(jié)滾輪式撐腳系統(tǒng)，簡化了轉(zhuǎn)體橋施工工藝，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)；許超[5]等研究了轉(zhuǎn)體橋施工過程中臨時(shí)支座的抗扭受力，提出了臨時(shí)支座穩(wěn)定性驗(yàn)算分析的方法。諸多學(xué)者研究轉(zhuǎn)體橋施工更多關(guān)注施工過程安全風(fēng)險(xiǎn)評估、施工精確控制等，而針對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)部分的施工研究較少，本文借助實(shí)際工程實(shí)例研究轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)體部分的施工工藝介紹。

1 工程背景

某特大橋連續(xù)梁橋全長4350.64m，其跨越某鐵路五號橋，該橋與某鐵路上行線和下行線，交角分別為41°12′00″和41°09′00″。某連續(xù)梁橋，橋墩基礎(chǔ)采用鉆孔樁，其中93#-97# 橋墩承臺為矩形。梁體結(jié)構(gòu)體為單箱單室、變高度、變截面直腹板結(jié)構(gòu)。梁體使用C55 混凝土澆筑，其封端處使用干硬性補(bǔ)償收縮C55 混凝土。橋梁轉(zhuǎn)體前，95#墩轉(zhuǎn)體梁與既有線路最處相距23.24m，承臺邊緣與既有線路最近處相距17.6m。轉(zhuǎn)體后15#與上行線之間垂直距離僅有3.59m，96# 墩體梁與既有鐵路下行線最近處僅18.84m。

2 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)施工

橋梁下部轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由上轉(zhuǎn)盤、下轉(zhuǎn)盤、球鉸和轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)四部分組成。下轉(zhuǎn)盤承載轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的全部載荷，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)部分施工完成后，轉(zhuǎn)體部分與上轉(zhuǎn)盤共同構(gòu)成轉(zhuǎn)體橋基礎(chǔ)部分。在轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將撐腳環(huán)形滑道、下球鉸、轉(zhuǎn)體牽引和助推千斤頂反力座等結(jié)構(gòu)均設(shè)置在下轉(zhuǎn)盤之上。

2.1 球鉸的加工運(yùn)輸驗(yàn)收

球鉸是采用平轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)體施工的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，同時(shí)其又是轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動球鉸由上、下球鉸、下球鉸定位架及固定球鉸鋼銷軸等結(jié)構(gòu)組成。球鉸施工是轉(zhuǎn)體橋施工的關(guān)鍵工序，并且其制作與安裝嚴(yán)格控制精度。考慮此橋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，轉(zhuǎn)體球鉸運(yùn)輸須使用專用運(yùn)輸托架和專用車輛運(yùn)輸。

2.2 下球鉸安裝

承臺基坑開挖之后，綁扎各種預(yù)埋鋼筋并立模澆筑至承臺頂面以下1.3m（如圖1 所示）處。澆筑承臺混凝土施工完成后，對其養(yǎng)護(hù)使其達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行下球鉸精確安裝施工。下轉(zhuǎn)盤混凝土澆筑前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)埋定位架的定位型鋼和鋼筋。下球餃安裝前應(yīng)先在定位架底部放置調(diào)平墊板，然后再進(jìn)行定位架吊裝，并使用定位鋼筋和定位型鋼將其焊接牢固如圖2 所示。

圖1 下轉(zhuǎn)盤分次澆筑示意圖

圖2 定位架安裝圖

首先需要對下轉(zhuǎn)盤球餃面進(jìn)行表面橢圓度等進(jìn)行檢驗(yàn)，判定其結(jié)構(gòu)是否滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，如符合設(shè)計(jì)要求再進(jìn)行后續(xù)安裝按圖3 進(jìn)行。利用高精度儀器，精調(diào)下轉(zhuǎn)盤球鉸，同時(shí)復(fù)查下轉(zhuǎn)盤球鉸中心、表面平整度及高程等數(shù)據(jù)。檢驗(yàn)其合格后，借助調(diào)整螺栓將下球餃與橫梁固定，同時(shí)焊接定位架與下球鉸。

圖3 下球鉸安裝圖

2.3 滑道安裝

滑道安裝采用與下球鉸定位架安裝相同的施工方法。撐腳下部安裝可調(diào)式環(huán)形滑道，環(huán)形滑道寬1.1m 直徑9.3m。環(huán)形滑道安裝采用現(xiàn)場分節(jié)段拼裝，使用調(diào)整螺栓將各段進(jìn)行固定安裝。多節(jié)段滑道必須安裝在同一水平面，各段高差控制在0.5mm 以內(nèi)，如此才能保證轉(zhuǎn)體橋在轉(zhuǎn)體過程中整體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)。

2.4 下轉(zhuǎn)盤混凝土澆筑

下轉(zhuǎn)盤混凝土澆筑前，先埋設(shè)預(yù)埋件。轉(zhuǎn)體橋后期施工中，為了防止水或雜物進(jìn)入上、下球鉸間，將下轉(zhuǎn)盤混凝土頂面降低2cm。為了使得下轉(zhuǎn)盤球鉸混凝土不受混凝土收縮性影響。在下轉(zhuǎn)盤球鉸面上設(shè)置16 個(gè)混凝土振搗孔和40 個(gè)排氣孔，下部混凝土澆筑從中心向周圍分塊各自澆筑。通過鉆孔壓漿的方法，處理因混凝土收縮產(chǎn)生的間隙。

2.5 上球鉸安裝

上球鉸安裝前，應(yīng)參照圖4 清理下球鉸球表面，先在中心銷軸套管中放入黃油聚四氟乙烯粉，再將中心銷軸放入套管中，并且精確調(diào)整垂直度及周圍間隙。按銷軸編號在下球鉸凹面上由中心向四周，安裝聚四氟乙烯滑動片，精確定位滑動片位置，確保其位處于同一球面，將誤差控制在1mm 以內(nèi)。

圖4 銷軸安裝、下球鉸球面清理

2.6 撐腳和砂箱安裝

在環(huán)形滑道上對應(yīng)位置處安裝高1.6m、6 對Ф800×36mm 撐腳，并且在撐腳鋼管內(nèi)灌注C50 微膨脹混凝土。為了使撐腳與滑道之間不發(fā)生相互擠壓，轉(zhuǎn)體施工前臨時(shí)支撐選用12 個(gè)Ф800×20 mm砂箱砂箱。為克服由曲梁引起橫向彎矩，在上下轉(zhuǎn)盤之間設(shè)置156 根Ф32 精軋螺紋鋼與4 根40b 工字鋼將上下轉(zhuǎn)盤臨時(shí)固結(jié)。

2.7 上轉(zhuǎn)盤施工

先安裝上承臺底層鋼筋，再安裝兩束14-7Ф5鋼絞線定位牽引索。使用P 型錨具將牽引索錨固在混凝土預(yù)埋端，兩束牽引索錨須固端應(yīng)在同一條直線上，每根牽引索埋入上轉(zhuǎn)盤長度控制在3 m 以上,每對索出口應(yīng)以轉(zhuǎn)盤為中心對稱布置。

上轉(zhuǎn)盤按照縱、橫、豎向布置預(yù)應(yīng)力筋，縱、橫向分別布置24 束12-7Ф5 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，豎向布置20根Ф32 預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋。縱、橫向鋼絞線僅單向張拉，鋼絞線張拉端與錨固端應(yīng)錯(cuò)位布設(shè)。

縱橫筋張拉時(shí)，采用對稱間隔張拉50%縱、橫向鋼絞線，后進(jìn)行注漿錨固。待縱、橫向管道內(nèi)漿體強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，張拉剩余縱、橫向鋼絞線。

上承臺施工時(shí)在上承臺避開預(yù)應(yīng)力筋位置預(yù)留21 個(gè)后封混凝土振搗孔及排氣孔，采用φ12mmPVC 管，兩頭采用膠帶封堵，避免進(jìn)漿。上承臺澆筑C50 混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高，振搗至混凝土不再下沉、表面泛漿及水平面有光澤放可緩慢抽出振搗棒。

3 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝精度控制

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)施工關(guān)鍵部位精度控制見表1。

表1 轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵部位精度控制表

4 結(jié)論

通過對跨已有鐵路轉(zhuǎn)體橋，轉(zhuǎn)體部分施工技術(shù)的研究，表明轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的施工作為橋梁轉(zhuǎn)體能否順利實(shí)施的關(guān)鍵部分，因此其施工精度的控制對其后期施工至關(guān)重要。通過對其施工技術(shù)的研究，在其施工過程借助高精度儀器對其進(jìn)行施工精度控制，為類似施工提供了一定的借鑒。