某大道跨隴海鐵路轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)探討

張選鋒

(廣東鐵路建設(shè)監(jiān)理有限公司，廣東 廣州 511400)

1 工程概況

某大道跨隴海鐵路立交橋工程中心里程DK3+某×m，其所對(duì)應(yīng)隴海鐵路下行線里程為K××+某×m，其與鐵路交角80°，轉(zhuǎn)體橋基礎(chǔ)采用φ1.5 m的鉆孔樁基礎(chǔ)。承臺(tái)為上下兩層，上層厚2.5 m，總厚6.0 m；主墩為矩形實(shí)體墩，h=6.5 m～8.0 m；孔跨布置為2-56 m T形剛構(gòu)、左右錯(cuò)孔布置，上部結(jié)構(gòu)采用左右分幅箱梁，梁體截面為變截面預(yù)應(yīng)力單箱四室混凝土箱梁，底面寬24.0 m，頂面寬31.0 m。轉(zhuǎn)體噸位12 000 t，依次跨越隴海鐵路、西寶公路、渭惠渠，離隴海鐵路圍網(wǎng)最近距離為2.4 m[1]。

2 施工方案概述

首先進(jìn)行孔樁施工，鉆孔樁完成后，破除樁頭進(jìn)行承臺(tái)施工，水平轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)置在上、下承臺(tái)之間，下轉(zhuǎn)盤(pán)預(yù)埋在下承臺(tái)，上轉(zhuǎn)盤(pán)安裝在上承臺(tái)下部；在施作兩側(cè)遠(yuǎn)端邊墩的同時(shí)，于鐵路平行方向搭設(shè)支架現(xiàn)澆主墩和2×44 m部分梁體，利用主墩下部球鉸和環(huán)形滑道、千斤頂將主墩及轉(zhuǎn)體部分梁體平面同步順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到設(shè)計(jì)位置，采用φ300 mm的鋼管樁臨時(shí)支墩對(duì)轉(zhuǎn)體兩端支護(hù)，確保轉(zhuǎn)體橋就位后合攏前的平衡穩(wěn)定。澆筑邊墩5 m以上部分，完成后在支架上現(xiàn)澆最后一個(gè)6 m節(jié)段與現(xiàn)澆段梁體，合攏形成全橋。施工工藝流程見(jiàn)圖1。

3 承臺(tái)施工

承臺(tái)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C40，方量1 070 m3,下承臺(tái)尺寸為20.6 m×14.6 m×3.5 m，上承臺(tái)厚2.5 m；球鉸區(qū)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C50，方量為90.5 m3。承臺(tái)邊線距離既有鐵路防護(hù)欄約7.5 m，采用鋼板樁支護(hù)的基坑方案以保證既有線施工安全。

3.1 基坑防護(hù)、開(kāi)挖

清理整平場(chǎng)地后，插打拉森Ⅳ型鋼板樁，插打順序由靠近隴海鐵路的一側(cè)向外進(jìn)行，整個(gè)插打過(guò)程應(yīng)減少對(duì)隴海鐵路的影響[2]。

基坑首次開(kāi)挖0.8 m，為內(nèi)撐的施工預(yù)留一定的作業(yè)空間，初次開(kāi)挖到位后立即進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝工作，內(nèi)撐系統(tǒng)分為圍囹和雙拼立面Ⅰ32工字鋼內(nèi)撐。底層圍囹采用雙拼Ⅰ40a工字鋼，頂層圍囹采用雙拼Ⅰ32工字鋼，倒角處采用雙拼Ⅰ28a工字鋼進(jìn)行局部加強(qiáng)，采用千斤頂施加主動(dòng)力，將支撐與圍囹型鋼頂緊。

基坑開(kāi)挖采取分層分塊開(kāi)挖，分塊施工混凝土墊層。在開(kāi)挖到距離設(shè)計(jì)基底1 m時(shí)，采用分塊開(kāi)挖，分塊施工墊層，墊層混凝土等強(qiáng)24 h后施工下一區(qū)域。

3.2 下承臺(tái)施工

3.2.1 下轉(zhuǎn)盤(pán)澆筑及安裝循環(huán)水冷管

下轉(zhuǎn)盤(pán)分三次澆筑完成,首次澆筑下轉(zhuǎn)盤(pán)2.7 m高，如圖2所示。

綁扎承臺(tái)底、側(cè)面鋼筋，同時(shí)安裝循環(huán)水冷管，首層混凝土澆筑時(shí)在其頂面預(yù)埋滑道、下球鉸框架等預(yù)埋件；滑道及下球鉸預(yù)留區(qū)域模板采用5 mm厚鋼板卷制，并按規(guī)范預(yù)留接槎鋼筋。

3.2.2 安裝滑道及下球鉸

安裝滑道框架與下球鉸框架，框架頂面的相對(duì)高差要控制在不大于5 mm范圍內(nèi)。球鉸要?jiǎng)?wù)必和框架中心重合，其偏差控制在不大于1 mm范圍內(nèi)；框架與埋件焊接牢固后，方可進(jìn)入下道工序。

用千斤頂和框架調(diào)整螺栓配合將球鉸精調(diào)就位后，臨時(shí)固定。靜置一段時(shí)間后，對(duì)球鉸位置再次復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后，對(duì)下球鉸安裝固定；球鉸是轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的核心部位，精度要求高。

3.2.3 二次混凝土澆筑

安裝預(yù)留槽兩側(cè)鋼筋，進(jìn)行二次混凝土澆筑，澆筑中要隨時(shí)復(fù)核骨架位置，嚴(yán)格控制預(yù)留槽高度(見(jiàn)圖3)。

3.2.4 安裝滑道鋼板

滑道板是由δ24鋼板經(jīng)加工鍍鉻拋光而成，工廠預(yù)制好后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)段拼裝，安裝在鋼撐腳的下方，要確保撐腳在轉(zhuǎn)體時(shí)能在滑道內(nèi)滑移。環(huán)道角鋼頂面相對(duì)高程高差小于5 mm，環(huán)道鋼板由螺母調(diào)整校平，頂面局部平面度不大于0.5 mm。

3.2.5 澆筑預(yù)留槽混凝土

待環(huán)形滑道鋼板、下球鉸安裝完成后，利用具有良好流動(dòng)性C50補(bǔ)充收縮混凝土澆筑下球鉸，澆筑完畢后封堵振搗孔。混凝土灌筑完畢及時(shí)清理下球鉸處污染物并封閉保護(hù),等混凝土強(qiáng)度達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%后安裝上球鉸，與此同時(shí)澆筑完成牽引反力座、千斤頂反力座。

3.3 上承臺(tái)施工

3.3.1 安裝上球鉸

將黃油四氟粉注入中心銷軸套管，將中心銷軸放到套管中，調(diào)整其垂直度與周邊間隙；由內(nèi)向外在下球鉸凹球面上按順序安裝聚四氟乙烯滑板，用黃油四氟粉填滿聚四氟乙烯滑板之間的間隙，使黃油面與四氟滑板面相平。清理上下球鉸球面，將上球鉸吊裝套進(jìn)中心銷軸內(nèi)。球鉸安裝完畢后對(duì)上下球鉸之間包裹緊密。

3.3.2 安裝撐腳、砂筒及澆筑上承臺(tái)

撐腳內(nèi)部填充微膨脹混凝土，在上轉(zhuǎn)盤(pán)安裝12組；安裝時(shí)在下滑道與撐腳之間留下2 cm空隙，與上承臺(tái)轉(zhuǎn)盤(pán)部分一體澆筑；鋼楔撐腳與環(huán)道之間空隙楔緊以確保轉(zhuǎn)盤(pán)、球鉸結(jié)構(gòu)在上部施工時(shí)不滑移，轉(zhuǎn)體前在滑道裝鋪δ5 mm不銹鋼鋼板和σ5 mm聚四氟乙烯板。

2.2.2 基質(zhì)用量范圍的篩選 將乳化劑與助乳化劑按不同質(zhì)量比（1∶2、2∶3、1∶1、3∶2、2∶1）振蕩混勻后，與油相按不同質(zhì)量比（1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1）振蕩混勻，滴入水相中。以乳化劑與助乳化劑、油相和水相分別為一條邊，繪制偽三元相圖，通過(guò)外觀（是否澄清、透明）和體外乳化試驗(yàn)（加入水相中是否澄清、透明或是否微泛淡藍(lán)色乳光），確定可形成的自微乳區(qū)界限，繪制穿心蓮內(nèi)酯自微乳區(qū)域，詳見(jiàn)圖1（圖中，Km為乳化劑與助乳化劑質(zhì)量比，A為自微乳區(qū)域）。

為了后期拆除鋼撐腳與滑道間的鋼楔塊方便，在相鄰2個(gè)永久撐腳之間安裝1個(gè)臨時(shí)砂筒,砂筒與撐腳同時(shí)安裝；砂筒材質(zhì)φ682 mm，δ16 mm無(wú)縫鋼管，內(nèi)填潔凈干砂采用壓力機(jī)預(yù)壓持荷5 min。

3.3.3 牽引索的安裝和保護(hù)

牽引索由φ15.24 mm 12根鋼絞線組成，一頭P錨預(yù)埋錨固在上轉(zhuǎn)盤(pán)上，出口位置務(wù)必平順光滑，不打死結(jié)；鋼絞線按兩排安裝，鋼絞線預(yù)留4 m以上工作長(zhǎng)度，其中心保持與牽引座中心同心，高度齊平，各有專用索道，兩不影響(見(jiàn)圖4)。牽引索安裝好后應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)。

上轉(zhuǎn)盤(pán)為厚度0.5 m，直徑10.5 m的圓形結(jié)構(gòu)，綁扎鋼筋，安裝后牽引索，澆筑混凝土。

上承臺(tái)尺寸11.5 m×11.5 m×2.0 m，轉(zhuǎn)體中心和上承臺(tái)中心重合，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)置鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)應(yīng)力；上承臺(tái)混凝土澆筑完成拆模后，為了避免在后續(xù)上部結(jié)構(gòu)施工中，不平衡重量差引起的上下球鉸的水平向錯(cuò)位，應(yīng)立即在上下承臺(tái)間應(yīng)設(shè)置型鋼錨固結(jié)構(gòu)。

3.3.4 預(yù)應(yīng)力施工

采取兩端張拉，張拉力與伸長(zhǎng)量雙指標(biāo)控制的工藝；梁體混凝土按已經(jīng)批準(zhǔn)方案養(yǎng)護(hù)不少于5 d，且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上時(shí)方可批次張拉對(duì)應(yīng)的節(jié)段預(yù)應(yīng)力鋼絞線束；張拉完成后要采用砂輪切割機(jī)對(duì)鋼絞線多余的長(zhǎng)度切割，并及時(shí)進(jìn)行孔道壓漿。

3.4 球鉸加工

上球鉸平面直徑φ4 600 mm，球面半徑R7 992 mm，t=40 mm；下球鉸平面直徑φ3 700 mm、球面半徑R8 000 mm，t=40 mm；設(shè)計(jì)承載能力為12 000 t。球鉸由具有資質(zhì)、經(jīng)驗(yàn)的廠家按設(shè)計(jì)尺寸制作；將聚四氟乙烯復(fù)合夾層滑板鑲嵌填充在下球面板,并均勻涂抹黃油四氟粉潤(rùn)滑上下球面板。為確保球鉸運(yùn)輸過(guò)程中的安全和不變形，上下球鉸工廠制造驗(yàn)收完畢后要采用定型支架運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，并按照相關(guān)規(guī)定嚴(yán)格對(duì)上下球鉸現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收(見(jiàn)圖5)。

4 轉(zhuǎn)體牽引、輔助系統(tǒng)及稱重、配重、試轉(zhuǎn)

4.1 牽引系統(tǒng)特點(diǎn)及組成

牽引力系統(tǒng)具備同步、牽引力平衡、并且在轉(zhuǎn)體施工過(guò)程中平衡、勻速、無(wú)沖擊、無(wú)顫動(dòng)等特點(diǎn)；轉(zhuǎn)體施工設(shè)備采用數(shù)控、自動(dòng)、全液壓、連續(xù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其由牽引力設(shè)備設(shè)施、牽引索、反力架、錨固構(gòu)件配套組成。

1)轉(zhuǎn)體牽引的動(dòng)力系統(tǒng)。

通過(guò)高壓油管、線纜將主控臺(tái)、液壓泵站、連續(xù)牽引系統(tǒng)連接組成,且同時(shí)具備電動(dòng)、手動(dòng)控制的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)千斤頂同步、不間斷、勻速頂進(jìn)牽引結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)到位[3]。

2)牽引索有2束，12根1 860 MPa鋼絞線捻繞而成，安裝在牽引索轉(zhuǎn)盤(pán)。預(yù)埋的牽引索要做到逐根順次沿著既定軌道排列纏繞后，穿過(guò)ZLD200型千斤頂。通過(guò)對(duì)鋼絞線預(yù)緊、頂緊，使其每一根鋼絞線持力相同；牽引索的另一端P錨預(yù)埋在上轉(zhuǎn)盤(pán)混凝土體內(nèi)，并且預(yù)留不小于4 m的工作長(zhǎng)度。

鋼筋混凝土牽引反力座其預(yù)埋鋼筋深入下部承臺(tái)內(nèi)，與下轉(zhuǎn)盤(pán)混凝土同時(shí)澆筑，澆筑時(shí)核查槽口位置、高度符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 輔助系統(tǒng)

4.2.1 助推、微調(diào)系統(tǒng)

考慮到重量達(dá)12 000 t的轉(zhuǎn)體在平轉(zhuǎn)過(guò)程中通過(guò)球鉸一點(diǎn)來(lái)支承受力，加之轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)高達(dá)21 m，易失衡，故須設(shè)置微調(diào)系統(tǒng)借以實(shí)現(xiàn)橫向、軸向微調(diào)。

4.2.2 防過(guò)轉(zhuǎn)限位、防撞裝置

箱梁轉(zhuǎn)體到位后兩個(gè)翼緣板之間間距僅有50 cm，故在箱梁端部側(cè)向設(shè)防撞裝置，采用厚橡膠板做防撞裝置。

防過(guò)轉(zhuǎn)限位裝置由限位梁、助推反力座、厚橡膠板等組成；在轉(zhuǎn)體即將到位前對(duì)鋼撐腳進(jìn)行限制并在反力座上設(shè)置限位梁和厚橡膠板。

4.2.3 外環(huán)輔助防傾保險(xiǎn)鋼構(gòu)墩

為了預(yù)防轉(zhuǎn)體過(guò)程中梁體發(fā)生傾斜，在下球鉸承臺(tái)頂面設(shè)置4處外環(huán)輔助防傾保險(xiǎn)鋼構(gòu)墩，一旦發(fā)生傾斜用防傾千斤頂和導(dǎo)鏈糾偏后可繼續(xù)轉(zhuǎn)體(見(jiàn)圖8)。

4.2.4 監(jiān)測(cè)測(cè)量

在轉(zhuǎn)體上布置若干監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)體實(shí)施過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采集轉(zhuǎn)體過(guò)程數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算分析，確保轉(zhuǎn)體就位精度。

4.3 稱重試驗(yàn)

為了確保橋梁轉(zhuǎn)體的配重準(zhǔn)確，達(dá)到平穩(wěn)、安全轉(zhuǎn)體的目的，轉(zhuǎn)體前用千斤頂對(duì)轉(zhuǎn)體部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩、摩阻系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

4.4 施力設(shè)備及測(cè)點(diǎn)布置

通過(guò)上轉(zhuǎn)盤(pán)承臺(tái)施加頂力，在距轉(zhuǎn)體中心線525 cm處對(duì)稱安裝4臺(tái)千斤頂，分別對(duì)轉(zhuǎn)體梁進(jìn)行頂放。在每臺(tái)千斤頂上帶有壓力傳感器,用以測(cè)試反力值；通過(guò)在上轉(zhuǎn)盤(pán)底四周布置4個(gè)位移傳感器來(lái)測(cè)定球鉸的微小轉(zhuǎn)動(dòng)。

4.5 配重

配重目的是在轉(zhuǎn)體過(guò)程確保球鉸及靠后側(cè)的2個(gè)撐腳形成可控的穩(wěn)定體系，避免出現(xiàn)傾斜或垮塌。拆除支架后利用稱重千斤頂測(cè)出橋梁配重參數(shù)，給予配重。

4.6 試轉(zhuǎn)

通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，以此來(lái)檢測(cè)各體系、牽引系統(tǒng)是否能夠協(xié)調(diào)完成預(yù)設(shè)動(dòng)作和整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性，同時(shí)取得各項(xiàng)初始數(shù)據(jù)，為正式實(shí)施轉(zhuǎn)體提供技術(shù)參數(shù)。

5 轉(zhuǎn)體、合攏

5.1 轉(zhuǎn)體

轉(zhuǎn)體開(kāi)始平轉(zhuǎn)位移后調(diào)整動(dòng)力系數(shù)到預(yù)計(jì)的牽引力并使其在“自動(dòng)”狀態(tài)下運(yùn)行。平轉(zhuǎn)位移過(guò)程中要確保左右兩幅梁體位移速度勻速一致。

周密核查實(shí)際平轉(zhuǎn)速度與預(yù)設(shè)速度的差值，分析研判“自動(dòng)”狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間。在橋面中心軸線合攏前1.0 m，梁面監(jiān)控員開(kāi)始每隔10 cm給控制臺(tái)通告一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；相距20 cm以內(nèi)時(shí)，每隔1 cm報(bào)一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)體到位時(shí)對(duì)梁體中軸線用全轉(zhuǎn)儀貫通測(cè)量保證精準(zhǔn)到位。

轉(zhuǎn)體到達(dá)位置后，迅速進(jìn)行轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)調(diào)整工作；先調(diào)整縱向扭轉(zhuǎn)就位后，利用防傾覆系統(tǒng)的支墩將縱向限位；再將橫向扭轉(zhuǎn)調(diào)整就位后，并限位；最后將軸線位置調(diào)整到位。

滿足縱橫向扭轉(zhuǎn)限位后，軸線可調(diào)整，在防傾覆支墩頂和上承臺(tái)底，安裝2塊四氟乙烯滑塊，使轉(zhuǎn)體依然可以轉(zhuǎn)動(dòng)。

精調(diào)到位后，立即進(jìn)行臨時(shí)錨固，臨時(shí)錨固利用鋼楔塊將撐腳和滑道鋼板塞緊，再用型鋼對(duì)稱焊接牢固。

臨時(shí)錨固完成后，迅速清理上下承臺(tái)間雜物，清理混凝土面，焊接連接鋼筋，安裝模板后澆筑封鉸混凝土，完成轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)整體錨固。混凝土拌制時(shí)摻入微量膨脹劑，以方便振搗和增強(qiáng)封固效果。

T構(gòu)試轉(zhuǎn)示意圖見(jiàn)圖9。

5.2 合攏段施工

上、下轉(zhuǎn)盤(pán)間用混凝土封固后，進(jìn)行兩端邊墩墩身5 m以上混凝土澆筑。

在邊墩主橋側(cè)安裝加密φ300的鋼管樁支架，在支架上澆筑最后一個(gè)6 m節(jié)段和后澆梁段，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求張拉節(jié)段預(yù)應(yīng)力鋼束。在轉(zhuǎn)體梁端設(shè)精軋螺紋鋼吊架，將合攏段轉(zhuǎn)體端模板與轉(zhuǎn)體箱梁底板翼緣板拉緊，腹板采用拉條以防止變形，完成后澆筑合攏段，張拉合攏段預(yù)應(yīng)力鋼束，及時(shí)進(jìn)行孔道壓漿。

6 結(jié)語(yǔ)

該平面轉(zhuǎn)體橋作為西北地區(qū)第一座變截面雙幅、同步、同向市政公路轉(zhuǎn)體橋，橋梁部分全長(zhǎng)112 m，單幅橋梁寬度達(dá)30.95 m，尤其是左幅梁寬為不等寬T構(gòu)兩端存在不平衡重約43 t。在施工過(guò)程中，克服了跨越公路、鐵路，且緊鄰營(yíng)業(yè)線施工，施工技術(shù)難度大，臨近營(yíng)業(yè)線施工安全防護(hù)難度大，環(huán)保、水保、文明施工要求高等種種困難。歷經(jīng)487 d的攻堅(jiān)克難，重達(dá)12 000 t、轉(zhuǎn)體角度81°的跨隴海鐵路立交轉(zhuǎn)體橋(天窗點(diǎn)90 min)順利于2014年11月18日16時(shí)20分成功轉(zhuǎn)體。該橋的建成，成功的把城市重要功能區(qū)連接成為一個(gè)整體，成為了縱貫?zāi)硡^(qū)南北的城市中央大道。對(duì)推進(jìn)城市基礎(chǔ)設(shè)施總體規(guī)劃實(shí)施、構(gòu)建城市道路網(wǎng)、完善城市基本功能、實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要的意義。