朝凌高鐵跨錦阜高速公路連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)

楊智翔 YANG Zhi-xiang

（京沈客專遼寧公司（哈大客專公司），沈陽 110000）

1 工程概況

朝凌高鐵與錦阜高速公路以39°角相交，采用（72+128+72）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁跨越，梁底到路面距離為9.075～10.785m，總體布置見圖1。該橋基礎(chǔ)形式采用樁基承臺，13#主墩樁基共24根（樁徑Φ1.5m），14#主墩樁基共29根（樁徑Φ1.5m），13#墩承臺為八邊形、縱橫向最大尺寸為（18.6×20.6×3.5）m+上轉(zhuǎn)體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，14#墩承臺為八邊形、縱橫向最大尺寸為（24.455×18.6×5）m+上轉(zhuǎn)體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，主墩采用圓端型實體墩。連續(xù)梁設(shè)計為單箱單室、變高度、變截面直腹板結(jié)構(gòu)，箱梁頂寬12.6m，箱梁底寬7.0m，單個轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)長63m，重12000t。本橋位于半徑5505m的圓曲線和緩和曲線上，兩個墩球鉸向曲線內(nèi)側(cè)設(shè)預(yù)偏心6cm、7cm。

圖1 連續(xù)梁與錦阜高速公路交叉平、立面圖（單位：m）

2 總體施工方案

主墩樁基、承臺、墩身和球鉸安裝施工結(jié)束之后，順錦阜高速方向支架現(xiàn)澆梁段，臨時封閉錦阜高速平轉(zhuǎn)合龍。為減少中跨合龍段施工時安全風(fēng)險，中跨合龍段合龍采用鋼殼施工，待轉(zhuǎn)體就位后鋼殼焊接完成安裝就位，最終施工跨中合龍段混凝土，主要施工步驟如下：

①精確測出球鉸中心位置，安裝下球鉸骨架、下轉(zhuǎn)盤球鉸及滑道，預(yù)埋工字鋼，作為臨時固結(jié)，施工下承臺后澆帶混凝土，安裝定位鋼銷軸，填充滑片和黃油四氟粉，安裝球鉸上轉(zhuǎn)盤，上轉(zhuǎn)盤附著在下轉(zhuǎn)盤上，安裝、固定成型，然后平轉(zhuǎn)運行，上下球鉸吻合面外周圍用膠帶纏繞密實以做到防塵、防水、防銹，安裝撐腳及砂箱，對稱布置于球鉸四周，安裝模板、綁扎鋼筋、澆筑上轉(zhuǎn)盤混凝土。②順著錦阜高速方向滿布支架澆筑梁段。梁體施工前預(yù)壓支架，去除非彈性變形，保證支架的承載能力，根據(jù)預(yù)壓的實測成果，確定立模標(biāo)高。2個主墩采取臨時錨固措施。③解除上、下轉(zhuǎn)盤的臨時固結(jié)，對梁體進行稱重，實測不平衡力矩進行配重，使偏心距滿足設(shè)計要求，檢查轉(zhuǎn)體系統(tǒng)各部分后進行試轉(zhuǎn)，測定摩阻力距及摩擦系數(shù)等，根據(jù)兩側(cè)結(jié)果進行二次配重。④解除上下轉(zhuǎn)盤之間的臨時固定，利用牽引反力座啟動轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，兩主墩同步轉(zhuǎn)體施工，速度不大于0.01rad/min，旋轉(zhuǎn)39°。⑤現(xiàn)澆邊跨合龍段，張拉剩余鋼束、壓漿等，拆除邊跨支架和墩頂?shù)呐R時固結(jié)，組裝中跨合龍段處的剛性連接構(gòu)造，合龍段鋼殼安裝就位，現(xiàn)澆中跨合龍段采用鋼殼，然后養(yǎng)護、張拉、灌漿。

3 轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

3.1 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)主要由承重系統(tǒng)、頂推牽引系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)組成。承重系統(tǒng)有上轉(zhuǎn)盤、下轉(zhuǎn)盤及轉(zhuǎn)動球鉸三部分組成，下轉(zhuǎn)盤的作用是支撐轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)所有重量，轉(zhuǎn)體結(jié)束以后，上轉(zhuǎn)盤與之共同作用，組成基礎(chǔ)，上轉(zhuǎn)盤是縱向和橫向雙向的預(yù)應(yīng)力體系，是組成轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的重要部分，轉(zhuǎn)體結(jié)束之后，上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤一起構(gòu)成基礎(chǔ)。上下轉(zhuǎn)盤之間設(shè)轉(zhuǎn)動球鉸，上轉(zhuǎn)盤球鉸直徑Φ4100mm，下轉(zhuǎn)盤球鉸直徑Φ3800mm，總高度822mm，上轉(zhuǎn)盤通過球鉸相對于下轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，從而完成轉(zhuǎn)體。本橋每個轉(zhuǎn)體的組成部分是牽引反力支座、助推反力支座和兩套四臺ZLD200型液壓、同步、自動連續(xù)牽引系統(tǒng)（牽引系統(tǒng)由液壓泵站、連續(xù)千斤頂及主控臺組成）；平衡系統(tǒng)的組成部分是結(jié)構(gòu)本身和上轉(zhuǎn)盤6對Φ800×24mm的鋼管混凝土（C50）圓形撐腳，平面圖見圖2。

圖2 轉(zhuǎn)體平面圖

3.2 轉(zhuǎn)體前準(zhǔn)備

①在試驗前，有必要進行稱重平衡試驗，對轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的不平衡力矩、偏心力矩、摩擦阻力矩、摩擦系數(shù)等參數(shù)進行測試，以實現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體的配重要求。轉(zhuǎn)體上部結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性對于平衡轉(zhuǎn)體施工至關(guān)重要。特別是在大懸臂結(jié)構(gòu)和無斜拉索的情況下，理論上，水平轉(zhuǎn)體必須確保轉(zhuǎn)體中支點兩端重量的一致性，即保證兩端的平衡。實際施工過程中，轉(zhuǎn)體上部懸臂的絕對平衡在旋轉(zhuǎn)過程中會引起梁端振動，振幅較大，不利于轉(zhuǎn)體的平順性。在實際施工過程中，通過稱重和平衡，使實際重心與理論重心偏離5～15cm。經(jīng)平衡后，轉(zhuǎn)體橋架的跨中側(cè)有輕微翹曲，使整個轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)受球鉸及其后的兩個鋼支撐腳的三點支撐，形成三點支撐。可采用在梁上堆積荷載的方法調(diào)整轉(zhuǎn)體重心位置偏差的問題。

②轉(zhuǎn)體采用兩套四臺ZLD350型液壓、自動、同步、連續(xù)牽引系統(tǒng)。將牽引索預(yù)埋時各鋼絞線表面的鐵銹、油漬清理干凈，沿已建索道逐一排列、纏繞，通過ZLD350連續(xù)頂進千斤頂。固定錨具在上轉(zhuǎn)盤澆筑過程中預(yù)埋到混凝土內(nèi)，以此作為牽引索的固定端。預(yù)埋鋼絞線牽引索沿牽引方向繞過上轉(zhuǎn)盤，然后穿過千斤頂，用千斤頂?shù)膴A緊裝置夾住它；利用油壓逐條預(yù)緊鋼絞線，再通過推千斤頂將鋼絞線整體預(yù)緊，使兩根鋼絞線的各股持合力大概相同。牽引索索道、相應(yīng)的千斤頂軸心線搞成應(yīng)該相同。轉(zhuǎn)體采用兩組液壓、自動、同步、連續(xù)牽引系統(tǒng)，液壓泵站、連續(xù)千斤頂和主控臺組成牽引系統(tǒng)，牽引設(shè)備應(yīng)按牽引力大小的2倍以上配置，水平旋轉(zhuǎn)力偶由牽引力形成，24根Φs15.2鋼絞線錨固、纏繞在直徑1040cm的轉(zhuǎn)臺上，通過不斷拽拉，使得轉(zhuǎn)體系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。

3.3 試轉(zhuǎn)體

正式轉(zhuǎn)動前進行試驗轉(zhuǎn)動，全面檢查牽引動力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)和防傾保險系統(tǒng)是否完好，并測試整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。測量和監(jiān)測人員采集各項初始資料，建立主橋墩轉(zhuǎn)動角速度與梁端轉(zhuǎn)動線速度的關(guān)系，為有效控制轉(zhuǎn)動過程中的轉(zhuǎn)動速度，跟蹤監(jiān)測轉(zhuǎn)體的全過程。試轉(zhuǎn)步驟如下：

①預(yù)緊鋼絞線。預(yù)緊對稱進行，并重復(fù)幾次，以確保每根鋼絞線的力是均勻的。預(yù)緊過程中確保絞線與上轉(zhuǎn)盤平行纏繞。

②合上主控臺和泵站的電源，然后開啟泵站，兩個千斤頂采用主控臺得到控制，同一時刻進行試轉(zhuǎn)。如果不能轉(zhuǎn)動起來，那么采用輔助頂推千斤頂輔助施加力，來使橋梁克服摩阻力轉(zhuǎn)動起來，如果還不能啟動成功，那就停止試轉(zhuǎn)，另行處理。試轉(zhuǎn)過程中，需要測試好兩個關(guān)鍵數(shù)據(jù)：

1）每一分鐘轉(zhuǎn)動的速度，也就是每分鐘懸臂一端轉(zhuǎn)動的水平弦線距離和主橋的轉(zhuǎn)動角度，轉(zhuǎn)體速度要滿足設(shè)計要求。2）采取點動方式進行操作，為轉(zhuǎn)體初步到位后能開展精確定位，測量隊測量每點動一次懸臂端轉(zhuǎn)動水平弦線長度的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)動速度控制在0.01rad/min，這樣才能在轉(zhuǎn)4°以內(nèi)結(jié)束收集數(shù)據(jù)的工作，梁體試轉(zhuǎn)后，與錦阜高速的位置關(guān)系見圖3。

圖3 試轉(zhuǎn)平面位置圖

試轉(zhuǎn)時，應(yīng)時刻注意轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡性，是否發(fā)生故障，主要承受力的部分會不會出現(xiàn)裂痕。如果發(fā)現(xiàn)不好的情況，那就立馬停止試轉(zhuǎn)體，查清楚造成此種情況的原因后采取有效措施才可以進行下一步的試轉(zhuǎn)。試轉(zhuǎn)完成后，采用鋼楔對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)臨時固定。

3.4 正式轉(zhuǎn)體

①正式轉(zhuǎn)體過程如下：

1）現(xiàn)場總指揮下發(fā)正式轉(zhuǎn)體作業(yè)指令后開啟動力牽引裝置，2臺350噸級輸出牽引力，按照預(yù)設(shè)定的轉(zhuǎn)體速率轉(zhuǎn)體系統(tǒng)推動橋梁結(jié)構(gòu)“自動”逆時針轉(zhuǎn)動35°（0.61rad），轉(zhuǎn)體速率遵照設(shè)計給出的最大轉(zhuǎn)動速率0.01rad/min，正式轉(zhuǎn)體耗時61分鐘。

2）檢查梁體標(biāo)高和中心線，保證沒錯后清理現(xiàn)場的機械器具，人員撤出撤除防護，同時利用鋼抄手進行抄墊和固定，采用電焊把鋼抄手和上盤滑道預(yù)埋鋼板、連同撐腳走板鋼板立即全面焊聯(lián)接，恢復(fù)通車。

②正式轉(zhuǎn)體施工注意事項：梁體轉(zhuǎn)體精準(zhǔn)到位。

現(xiàn)場梁體實際軸線與設(shè)計軸線偏移關(guān)鍵靠千斤頂移動距離來控制，依據(jù)試轉(zhuǎn)測試得到的成果，依據(jù)每次點動千斤頂移動距離計算出梁端移動距離。千斤頂啟動一回，測量工程師記錄一回梁體軸線移動數(shù)據(jù)，循環(huán)往復(fù)至梁體軸線精準(zhǔn)到位。若梁體就位完成后存在些許橫向歪斜或高程存在些許出入，則在上、下轉(zhuǎn)盤之間使用千斤頂相應(yīng)頂起來達到調(diào)整的目的。

轉(zhuǎn)體的詳細(xì)流程見圖4所示。

圖4 工藝流程圖

3.5 轉(zhuǎn)體合龍施工

封鉸施工完成后，安裝邊跨合龍段模板。側(cè)模、底模與箱梁混凝土貼合緊密，并用拉桿拉緊，安裝邊跨合龍段鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道，澆筑混凝土。中跨合龍段施工，根據(jù)設(shè)計要求，需先拆除邊跨現(xiàn)澆段及主墩墩頂臨時固結(jié)后進行。拆除橋墩臨時固結(jié)，進行連續(xù)箱梁的體系轉(zhuǎn)換工作。合龍梁段臨時鎖定、鋼殼安裝、鋼筋、模板、預(yù)埋件、混凝土等施工在鋼殼內(nèi)作業(yè)，已施工梁段兩側(cè)安裝防護欄桿及防護網(wǎng)，防止施工過程中落物影響錦阜高速行車安全。

3.6 轉(zhuǎn)體施工特殊情況處理

①梁體兩側(cè)自重失衡。假如施工監(jiān)控測量發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)體過程中梁體兩端發(fā)生不平衡位移，可根據(jù)現(xiàn)場測量的位移數(shù)據(jù)推算不平衡重量，及時根據(jù)計算結(jié)果加配重來修改梁體兩端的自重，盡可能讓梁體重心接近轉(zhuǎn)軸中心。

②試轉(zhuǎn)不能正常起轉(zhuǎn)。受力計算顯示兩端千斤頂提供的牽引力完全可以克服靜摩阻力使梁體正常起轉(zhuǎn)。若源于未知原因而引起智慧連續(xù)轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)兩臺千斤頂加載依然不能如期起轉(zhuǎn)，首先試著啟用智慧連續(xù)轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)備用的第三、四臺千斤頂加載，若梁體可以起轉(zhuǎn)，及時調(diào)整千斤頂功率控制轉(zhuǎn)體速率，若梁體依然無法如期起轉(zhuǎn)，立即停止加載。查看撐角跟滑道交接位置存在雜物卡死與否或者滑道在此處形成上坡與否，若存在這些情況可試著采用千斤頂前、后頂一齊加載、人工附加牽引力使梁體起轉(zhuǎn)。

③牽轉(zhuǎn)困難。牽引轉(zhuǎn)動困難原因可能是牽引動力不足或存在障礙物。1）牽引動力不足。a）增加主千斤頂牽引力。靜摩擦系數(shù)取值0.10，動摩擦系數(shù)取值0.06（根據(jù)相關(guān)轉(zhuǎn)體施工經(jīng)營，摩擦系數(shù)按此取值已足夠富余）。轉(zhuǎn)體牽引力采用鋼鉸線傳遞，鋼絞線一端采用P型錨固定于上轉(zhuǎn)盤內(nèi)，另外一端連接千斤頂用于施加張拉力。轉(zhuǎn)體牽引裝置由以下部分組成：兩部350噸級千斤頂、液壓泵站及主控制系統(tǒng)。b）補充備用牽引裝置。在加大主千斤頂牽引力的同時另外需補充備用牽引裝置，以防止轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)意外導(dǎo)致牽引力不足。備用牽引裝置采用100噸級千斤頂。2）存在障礙物。當(dāng)牽引系統(tǒng)主千斤和備用千斤頂都啟用后橋梁仍未起轉(zhuǎn)，應(yīng)檢查撐腳跟滑道、上、下轉(zhuǎn)盤之間的交接位置存在雜物卡死與否，若存在，需清理雜物后再繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

4 結(jié)論

本文以朝凌高鐵跨錦阜高速公路連續(xù)梁為背景，主要探討了連續(xù)梁轉(zhuǎn)體橋在施工各環(huán)節(jié)的技術(shù)控制要點與難點問題的解決措施，詳細(xì)介紹了轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的組成、轉(zhuǎn)體前準(zhǔn)備、試轉(zhuǎn)體、正式轉(zhuǎn)體、轉(zhuǎn)體合龍施工和施工中特殊情況處理，目前朝凌高鐵跨錦阜高速連續(xù)梁已建成通車，其轉(zhuǎn)體施工采用的關(guān)鍵技術(shù)可為類似相關(guān)橋梁施工所借鑒。