跨鐵路大跨徑連續梁橋轉體施工關鍵技術研究

謝旺軍 劉振華 張彭云

橋梁轉體施工具有較多優勢，是橋梁跨越較大障礙物時的常用方法。文章結合長塘大橋工程實例，介紹了跨鐵路大跨徑連續梁橋轉體施工方案，研究了該工程球鉸及轉盤施工、墩（臺）身及連續梁施工、轉體施工關鍵技術，為類似橋梁施工提供參考。

鐵路橋梁;連續梁橋;轉體施工;橋梁轉體;施工技術

U448.21+5A180643

0 引言

橋梁轉體法施工最早是豎向轉體，出現于20世紀40年代的法國，隨后1976年出現了橋梁平轉體施工。我國的轉體施工起步較晚，1977年正式完成了第一座平轉體橋梁施工[1-3]。橋梁轉體施工對較大障礙物的干擾小，同時具有施工速度快、造價低、工藝簡單、操作方便等一系列優勢，因此轉體法廣泛地應用在跨越鐵路、公路等障礙物的橋梁施工中，得到了橋梁工程建設的高度認可[4-5]。

近年來，我國高速鐵路科技水平已經達到了世界一流水平，引領了世界高鐵的發展。在高速鐵路中橋梁與隧道占比越來越大，甚至超過了90%，橋梁的跨徑也一直在刷新紀錄，能夠更好地滿足橫跨既有線鐵路、公路的空間需求。本文就某新建鐵路下行聯絡線長塘大橋的轉體法施工流程與技術進行歸納和分析，為今后其他類似工程項目建設提供參考。

1 工程概況

本工程為某新建鐵路下行聯絡線長塘大橋，橋梁孔跨布置為（40 m+72 m+40 m）連續梁+（4×24 m+4×32 m）簡支T梁，橋梁全長397.21 m。大橋的連續梁處跨越衡茶吉鐵路，上下行線與長塘大橋夾角分別為20°和30°，為減少鐵路橋梁施工對衡茶吉鐵路正常通行的影響，（40+72+40） m連續梁設計采用平面轉體法施工。連續梁主墩為1#墩和2#墩，轉體橋主墩樁基礎均采用鉆孔樁基礎，樁徑為1.8 m，靠近鐵路四周需施工鉆孔灌注樁進行防護，橋墩采用圓端形實體橋墩，連續梁段采用單箱單室連續梁。

2 總體施工方案

轉體采用平面轉體方式，轉體部分為2個70 m“T構”，連續梁T構在衡茶吉鐵路旁利用支架現澆進行施工，轉體時兩側T構順時針轉動20°、30°，理論轉體重量為35 000 kN，理論轉體時間為150 min。

主梁為變高單箱單室直腹板截面梁，梁高為二次拋物線變高。采用順時針同時同步進行平轉工藝。轉體系統由安放在下承臺內的球鉸滑道骨架、球鉸滑道、內千斤頂反力座、牽引力反力座、轉臺、撐腳、牽引索等組成。環形滑道中心直徑為7 m，寬度為0.8 m，球鉸直徑為2.5 m;設2個牽引力反力座，轉臺直徑為8.4 m，高度為1.0 m;設8組撐腳，牽引索為4根普通鋼絞線，埋入轉臺內5 m。

3 球鉸及轉盤施工方法

長塘大橋轉體施工中球鉸的安裝總結了工程經驗，最后確定安裝順序為：預埋件及滑道定位→澆筑下轉盤混凝土→安裝下球鉸→中心定位軸鋼銷安裝→上球鉸安裝→支撐腿安裝→上轉盤施工。

3.1 安裝精度

下轉盤的精度對于轉體施工較為重要，因此在完成精確定位、調整后，將重新檢查下轉盤的三維坐標和平整度。通常情況下采用全站儀核查坐標，精密電子水準儀核查高程，水準儀的精度為0.01 mm，檢驗合格后，將其固定。

3.2 球鉸的安裝

（1）先將下球鉸用螺栓與下承臺頂預埋件的套筒固定，接著在套筒中插入球鉸的中軸進而固定，最后安裝聚四氟乙烯滑片。

（2）上述設備安裝結束后，必須要檢查表面是否處在同一球面，并且高度差應≤1 mm。在安裝上球鉸前，下球鉸面須涂抹黃油四氟粉，轉動前定位軸套內注滿黃油。安裝時，為了達到上下球鉸水平且接觸良好，通常采用黃油四氟粉涂刷上球鉸的球面，隨后輕落至下球鉸。

3.3 上轉盤的施工

上轉盤混凝土澆筑之前，將P錨體系牽引索固定端預埋在盤內，并且高度保持與牽引方向相同，同時要求同一對牽引索的錨固端應在同一直徑線上，相對于圓心對稱。

混凝土澆筑完成且養護至設計強度后，卸下支撐板以將轉臺支撐在球形鉸上，并施加旋轉力矩以使轉臺沿球形鉸鏈的中心軸旋轉，進而完成轉體施工系統的支承體系轉換工作。

4 墩（臺）身及連續梁施工

（1）本橋墩臺均采用定型鋼模一次性澆筑成型。

（2）（40+72+40） m連續梁施工。下行聯絡線長塘大橋連續梁先采用支架現澆施工后轉體。考慮到橋梁不同部位的特點，本橋連續箱梁采用支架現澆法施工，采用吊架施工進行中跨合龍。施工過程中的吊架底籃及模板自行加工，邊跨現澆段采用支架現澆法施工。為了保證施工的質量與安全，有必要在施工中對應力與線形進行監測。

5 轉體施工

5.1 轉體結構簡述

本橋轉體部分懸臂長度為主墩每側各35 m，于1#、2#墩中心對稱。本工程在轉體施工過程中通過牽引系統做到兩重合，即連續梁的軸線與橋梁的設計位置重合、上下轉盤軸心重合。長塘大橋轉體平面布置如圖1所示。

轉體施工中平衡系統是保證施工正常進行的關鍵。本工程中通過梁體、鋼管混凝土立柱、千斤頂組成了平衡系統，鋼管混凝土柱由8對直徑為60 cm的圓鋼和混凝土澆筑而成，設置在上承臺處，為轉體施工提供平衡支持力。

5.2 主要技術參數的確定

根據設計和公式計算，主墩每側轉體懸臂長各35 m，橋面寬7 m，中支點梁高為6.1 m，轉盤直徑為8.4 m，球鉸直徑為2.5 m，轉體重量為3 500 t。轉體開始啟動時Fmax=2×500 kN，轉動的過程中Fmax=2×300 kN，兩端轉動弧長為π×α×R/180=3.14×35×20（30）/180=12.21 m（18.32 m），因此轉動的空間為半徑35 m、弧長分別為12.21 m和18.32 m的扇形區域。

5.3 轉體牽引系統

牽引系統為轉體施工提供巨大的動力。本工程采用2束牽引索（每束16根）、能夠連續頂進的千斤頂、鋼筋混凝土反力架、P錨體系的錨固端共同構成了牽引系統。

5.4 轉體設備

同步連續牽引系統包括百噸連續千斤頂兩臺、主控臺兩套、泵站兩臺;助推系統包括50 t千斤頂4臺、電動油泵4臺。

5.5 轉體施工封鎖時間

根據施工需要，在轉體施工過程中對衡茶吉鐵路進行封鎖。封鎖時間主要依據以下參數確定：設計線速度為≤1.2 m/min，可是從連續梁在施工過程中的穩定性和安全性考慮，結合工程經驗，最后確定為1.0 m/min;轉體最大弧長為18.32 m，則根據線速度可以確定橋梁轉體時間為18.32 min;根據工程經驗確定準備及試轉時間為20 min;轉體到位后懸臂端快速封閉時間為75 min。因此，轉體全過程計劃封鎖時間約為20+18.4+75=113.4 min（考慮實際情況最終取150 min）。

5.6 轉體施工

5.6.1 轉體施工準備

（1）空載試運行。在試運行前需要計算每個泵站的油壓值，并調整每個泵站的最大允許值后，進行試運行，并檢查設備的運行情況。一般情況下油壓值的計算根據千斤頂的數值進行計算，需要考慮的摩擦系數分別為μs=0.1、μd=0.06。

完成試運行后，拆卸轉盤間的支架、支墊等約束固定裝置，檢查轉動結構是否有異常，拆除后對轉動結構進行>2 h的監控。

（2）箱梁不平衡力測試及配重。本橋跨徑較大，兩側懸臂相同，各為35 m，在轉體施工前需要對梁體進行不平衡力的測試工作，保證轉體的順利進行。通常千斤頂在上轉盤下加力，同時采用位移計測量球鉸由靜到動狀態時的臨界值，不平衡力是上轉盤兩側的力之差。因此，往往通過沙袋調整梁的配重，以確保轉體梁兩端的重量平衡。

5.6.2 試轉

（1）鋼絞線預緊。為了確保每束中各根鋼絞線受力的均衡性，使用百噸連續千斤頂采取對稱、多次的原則進行預緊，預緊速度控制在1～5 kN的范圍內。

（2）接通電源，啟動泵站，梁體受到兩臺千斤頂的同時作業，如果梁體未動，采用輔助千斤頂抵消靜摩擦阻力進而使橋梁轉動。

（3）在試轉階段，必須詳細記錄梁體轉速和點動水平弧長兩項數據，也是后期保證正式轉體施工的有利數據。轉速指的是梁體轉動時的角速度與端部線速度，其試轉值應控制在設計范圍內。當轉體梁接近設計位置時，為了提高就位的精度，通常采取點動操作控制模式，因此在試轉階段獲取點動水平弧長對后期的精確就位意義重大。

5.6.3 正式轉體

（1）當梁體開始轉體時，現場指揮人員采用可靠的通訊工具與作業人員時刻保持聯系，轉體設備技術參數完全一致，并且要確保轉體過程中的監控。

（2）正式轉體啟動時，需要連續千斤頂以1 t/次的加載制度進行加載，直至開始轉動，此時加載設備處于自動狀態，按照設計速度勻速轉動。

（3）當轉體在轉動過程中，現場不同崗位的作業人員始終觀察轉體系統工作情況和梁體轉動情況，采取梁體每轉動5°匯報一次的報告制度。

（4）為了避免梁體結構過度轉動，超過設計軸線范圍，當梁體靠近設計軸向位置1 m左右時，通常暫停系統設備，利用梁體的慣性進行轉動;接著操作方式改為點動控制，現場人員及時報告點動數據，經過多次重復點動，直至梁體精確就位設計位置。

5.6.4 轉體就位

（1）轉體就位通常采用平面位置和高程來控制，確保梁體位置的無誤，符合設計要求。平面位置通常采用布置于梁體兩端的全站儀來控制，將全站儀的視線方向與梁體設計方向保持一致，偏差控制在10 mm;梁體高程通過布置在兩端的高精度水準儀來控制。

（2）當梁體平面位置精確就位后，采用水準儀觀測，通過調整千斤頂在轉臺的位置來使梁體合龍段標高達到設計高程，最后將滑道縫隙填滿塞緊并且焊接固定。

長塘大橋1×（40+72+40） m共有三跨連續梁，采用先邊、后中的合龍順序進行施工，確保施工的安全、進度、質量滿足設計要求。

6 結語

長塘大橋（40+72+40） m連續梁采用平面轉體施工，轉體半徑為35 m、轉體重量為3 500 t、轉體角度為20°與30°、轉體弧長為12.21 m和18.32 m，在150 min內順利完成了轉體施工任務，證明了橋梁轉體施工可以減少或避免對跨越的鐵路、公路等障礙物的干擾影響。本文在轉體施工中采取的一系列技術措施，保證了橋梁施工的進度、質量及安全，可為今后的橋梁工程建設提供參考依據。

[1]李 偉.城際鐵路大跨跨線橋橋式方案研究[J].鐵道標準設計，2021，65（1）：59-64.

[2]韓景科.我國橋梁轉體施工技術的發展現狀與前景分析[J].中國標準化，2019（24）：154-155.

[3]王德志，張紅旭.福廈高鐵橋梁技術創新與應用[J].世界橋梁，2020，48（S1）：1-6.

[6]孫艷鵬，楊清印，王哲鋒.T形剛構橋平轉施工球鉸體系安裝技術[J].中外公路，2018，38（4）：156-159.

[5]吳 凱，索小燦，易云焜.大跨徑斜拉橋二次轉體施工及控制技術[J].公路，2021，66（2）：198-201.