鐵路T 構連續梁轉體橋施工關鍵技術

李良釗

(中鐵二十四局集團有限公司，江西 南昌 330000)

1 工程概況

陽泉至大寨鐵路桃河大橋為單線鐵路橋，跨越桃河、石太上下行線，其中5 號橋墩采用T 構連續梁轉體箱梁結構，跨度為(56+56)m，邊支座中心線至梁端0.70m，一聯全長112.0m，全橋長350.81m。轉體結構總重量4800 噸，轉臺直徑7.6 米，球鉸直徑4.2 米，連續梁懸臂長度52.5 米，轉體角度為順時針方向旋轉69°。

2 轉體轉動系絞施工

轉體轉動系統球絞及滑道施工是其中關鍵的工序，只有做好了轉動系統的球絞及滑道精度定位及安裝質量，才能夠保證了球鉸轉動系統在轉體過程中保持平穩轉動。

2.1 下轉盤及板滑道安裝

2.1.1 定位測量：建立獨立的平面高程控制點，精確對承臺軸線及六角定位，并確定球鉸及滑道型鋼支架的位置。

2.1.2 下轉盤下部支架預埋件施工：下承臺澆筑第一次部分鋼筋混凝土施工位置，低于球鉸滑道型鋼支架底部5cm 左右，并在指定位置預埋球鉸鋼支架定位預埋角鐵(見圖1)。

圖1 下承臺第一次澆筑混凝土位置(單位cm)

2.1.3 下球鉸安裝：下球鉸及骨架吊裝到位后,對其使用普通水平儀然后用精密電子水準儀整調水平,使其球鉸面各點相對誤差≯1mm，把調整螺栓固定死。

2.1.4 滑道鋼板安裝：鋼板滑道和定位骨架，由廠家分別按8 塊1／8 圓弧塊分塊定制，運送到工地再分塊進行吊裝到位后，對鋼板滑道在精準定位，利用千斤頂調整支架高程，再用電子水準儀復核達到設計標高，保證頂部局部水平誤差不大于1mm，把8 塊鋼板滑道焊接拼裝到位，然后再把支架與預留鋼筋進行固結焊接[1]。

2.1.5 下轉盤上部部分施工：下轉盤盤下結構復雜，為了保證下轉盤混凝土的密實性，混凝土澆筑前泵送砼配比請監理工程師審批；澆筑時分層澆筑，每層在30cm-40cm 左右，下承臺第二次澆筑混凝土面最終高度位置，要低于下球鉸面及滑道鋼板面1.5cm左右。下球鉸在加工時留有8 個孔，作為排氣孔和振搗孔，當混凝土澆筑到位，在排氣孔和振搗孔內搗固密實，到混凝土周邊有氣泡冒出且搗固不下沉為止(見圖2)。

圖2 下承臺第二次澆筑混凝土位置(單位cm)

2.2 上轉盤安裝

2.2.1 下轉盤及滑道安裝后，先將下球絞頂面雜物清理干凈并用高壓氣槍將球面吹干。將直徑7cm 定位鋼銷軸插入下球鉸中間預留孔中，其誤差：順橋向±1mm。橫橋向±1.5mm；四氟乙烯片安裝由內到外按編號安放在下轉盤凹球面預留孔內，其位于頂面同一球面上，誤差≯0.2mm。合格后，在下球鉸面及滑動片之間上人工均勻抹涂黃油四氟乙烯粉，并略高于滑動片使滑動片面有一層黃油[2]。

2.2.2 下球鉸滑道安裝完成后進行第二次澆筑混凝土，澆筑完成達到強度后安裝上球鉸，調試完成后進行人工試轉上下球鉸，沿順時針方向及逆時針方向各轉3 圈以上，使球鉸面接觸完全黃油擠壓分布均勻，把球鉸邊緣油清理干凈后，再用膠帶把上下球鉸縫隙密封，防止雜物進入內。

2.3 撐腳及沙箱安裝

2.3.1 撐腳安裝在鋼板滑道位置，撐腳是支撐保險腿，撐腳轉體時在滑道上滑動，保證轉動平穩的。撐腳在工廠定制造，在上球鉸安裝就位時同時進行撐腳安裝[3]。

2.3.2 砂箱設在每兩組撐腳之間，主要作用是支撐上下轉盤重量并在轉體前進行臨時固結穩定。砂箱安裝前對砂箱石內填充英砂預壓密實，在后期澆筑轉體結構承重時，保證砂箱沉降不發生較大變化[2]。

3 T 構連續梁轉體橋線形及內應力控制技術

3.1 梁體監控原則及方法

3.1.1 監控原則：(1)受力要求：包括受力結構截面的應力或內力符合設計要求；(2)線形要求：包括順橋向平面曲線及主梁的梁頂標高符合設計要求；(3)穩定要求：穩定要求指的是轉體結構在澆筑及轉體過程當中不能發生傾覆。

3.1.2 監控方法：單T 構轉體施工過程中的監控內容較多，單主要的是線形及應力測量。在線形與內力兩項內容中以線形監控為主，應力監控為輔。應力監控它用以防止結構應力超限，從而保證橋梁施工的安全；而線形是可以通過參數的優化重新計算并能進行預測調整進而無限逼近設計線形的。因此，T 構轉體施工監控的核心內容是線形監控。

3.2 監控主要工作內容

3.2.1 理論分析：是對施工各個階段的變形和內力，在材料的荷載、參數、邊界條件下預測分析，研究分析的主要對象是主梁和轉體結構部分，以求得各施工階段相關截面的應力和變形值。值得注意的是，由于懸臂結構的施工誤差容易累積，在理論分析時必須引入參數識別技術，依據結構的實際參數進行準確分析。

3.2.2 施工監測：施工監測是施工的重要組成部分。本橋施工過程中的監測工作主要包括：施工監控控制網的建立和復測；結構線形監測，如主梁施工中的標高及軸線偏位、轉體過程中的主梁剛體偏移等；基礎沉降監測；應力監測，主要是主梁控制截面的應力；溫度監測，含大氣及典型混凝土斷面的溫度監測；預應力摩阻損失測試，含錨頭、喇叭口以及孔道摩阻損失測試；轉體稱重測試；混凝土強度、彈性模量、鋼材性能等等。

3.2.3 施工控制：施工控制遵循以線形調控為主，應力調控為輔的原則。其目的就是調整理論計算和測試結果之間的誤差，使結構的內力和線形符合設計要求，它包括以下幾個方面的內容：(1)誤差分析；(2)設計參數識別和結構計算。(3)預告下節段主梁標高定位；(4)確定竣工標高；(5)防止超轉，這主要靠轉體過程中的牽引設備控制及限位裝置作用[6]。

4 轉體不平衡力測試稱重及配重

4.1 稱重項目：(1)轉體的橫橋、縱橋方向不平衡力矩；(2)轉體的橫橋、縱橋方向偏心距；(3)轉體球鉸的摩擦系數及摩阻力矩；(4)進行轉體結構的配重工作。

4.2 測點布置及設備：(1) 測點布置在梁的上承臺底面的千斤頂和位移傳感器，實施梁的不平衡力矩測試。(2)測試設備450 噸油壓千斤頂、油泵、配套油表4 套，量程50mm 的百分表及支架共4 個。

4.3 實驗結果及配重：根據4 個百分表讀數(設置位置于上轉盤下方)，連續梁轉體的撐腳都不觸碰滑道，橫向、縱向轉動力矩均小于摩阻力矩。因此，實驗采用“轉動體不平衡力矩小于轉動體球鉸摩阻力矩”的方式進行，得到稱重過程中的縱、橫向荷載-位移記錄表格及由此得到的位移增量／荷載梯度值和稱重過程中的縱、橫向荷載-位移曲線，得到的數據全面反映了稱重期間對應的轉體不平衡力矩及突變點荷載、摩阻系數、摩阻力矩、平衡轉體以及偏心值、平衡轉體所需配重位置及配重重量指標。

5 轉體轉體水平轉動牽引技術

轉體施工分試轉及正式轉體兩步進行，轉體角度69°，其中試轉約5°正式轉體約64°，提前計算好轉體施工基本數據(見表1)。

表1 轉體施工基本數據表

5.1 施工監測

5.1.1 監測項目及范圍

本工程監測范圍，轉體橋墩滑道沉降、位移、連續梁端沉降。監測儀器：滑道沉降滑道位移：全站儀、精密水準儀，續梁撓度：精密水準儀。

5.1.2 監測方法

(1)滑道沉降及位移沉降，測點布置滑道四周，間距為5米，測點的布置宜采用粘貼反光片的方法，采用全站儀、精密水準儀監測，監測時間為轉體全過程監測。(2)連續梁撓度監測，在連續梁兩端觀測，每個梁端設置3 個測點，采用精密水準儀對轉體全過程監測。

5.1.3 監測預警值

當其中一項達到預警值時放慢轉體速度并進行連續監測，如繼續增大至報警值，停止轉體，立即采取補救措施，并經設計、監理、建設、運輸及鐵路相關部門分析和認定后實施(見表2)。

表2 監測預警值表

5.2 轉體試轉施工

5.2.1 現場準備：布置好測量觀測點、關鍵受力部位的觀測點并進行初始觀測；在上轉盤、下轉盤側壁上用油漆做好橋梁縱橫軸線標記，作為轉體就位控制依據之一；作好轉體主要受力構件的裂紋、變形、位移狀況等監測標志，并進行初始觀測及記錄;清理滑道,解除撐腳約束,將滑道與撐腳間石英砂底層沖洗干凈，并在撐腳走板與滑道間隙中抄墊四氟乙烯滑動塊，并涂抹黃油四氟粉;墩身施工完成后拆除上轉盤底模，但保留上轉盤硬支撐不拆除;待滑道撐腳解除約束后上轉盤約束解除，即排出上轉盤硬支撐砂箱中砂以降落砂箱頂標高，從而使上轉盤脫空。

5.2.2 轉盤刻度條安裝：根據轉臺角度和直徑換算轉盤轉動長度，每1 度在轉盤上為6.63cm，將制作好的刻度條釘在轉盤上，指針安可固定在轉盤外預埋鋼筋上。

5.2.3 測量定位及梁頂標高的確定：在封鎖之前，施工場內所有的定位樁，全部經測量核準確定，在轉體橋兩端的梁中線用劃線及豎向鋼筋并用紅白反光貼分別標識清楚，技術人員在施工現場將施工現場將測量儀器架設完畢；施工作業人員根據點前劃分的施工任務，帶齊施工所需工具設備到達施工現場的指定位置待命。

5.2.4 試轉施工前項目部組織下召開施工準備會，明確各施工點的施工內容、影響范圍、相互有無干擾及協調配合等問題。

5.2.5 連續梁試轉體施工流程:駐站防護現場防護到位→施工開始→鄰近既有線施工防護設置→施工令下達→設備啟動→正式轉體試驗→點動操作試驗→檢測各部位情況→總結處理試轉數據為正式轉體做準備。

5.2.6 施工開始，現場指揮下達施工令，首先進行設備啟動試驗，啟動成功后記錄初始轉動位置，計劃時間10 分鐘。

5.2.7 啟動后開始試轉，平轉過程勻速轉動，試轉轉動角度為5°左右，轉體梁端線速度為0.916 米/分鐘,測量人員配合確認試轉后梁端平轉弧長。試轉完成記錄好相關數據，本工序計劃時間20 分鐘。

5.2.8 點動操作試驗，進行10 秒、5 秒、2 秒、1 秒各檔點動操作采集記錄數據。每點動一下，測量轉盤移動數據、梁端轉動弧線距離、轉盤轉動角度一次，反復循環，共采集4 組數據，每組數據各3 次。計劃點動操作試驗時間20 分鐘；在試轉中，對轉盤環道及T 構連續梁兩端高程用全站儀觀察和監測[4]。

5.3 正式轉體施工

5.3.1 正式轉體應重復施工開始，現場指揮下達施工令前準備工作。

5.3.2 連續梁正式轉體封鎖施工流程:駐站防護現場防護到位→封鎖開始→既有線封鎖防護設置→封鎖施工令下達→千斤頂啟動→正式轉體→點動操作→測量梁端位置精確定位→檢測各部位情況→固定轉盤→開通線路。

5.3.3 封鎖施工開始，現場指揮下達封鎖施工令，操作人員啟動千斤頂調試至正常運轉狀態，計劃時間5 分鐘。

5.3.4 啟動后開始正式轉體，平轉過程勻速轉動，平轉基本到位，到距設計位置約2m(約2°)處停止轉動，待核對確定兩端橋墩及橋上測量人員準備到位后，降低平轉速度繼續轉動距設計位置1.0m(約1°)處，采取點動操作。轉動過程中，梁端每轉過5m(5°)，向現場負責人匯報一次，在距終點5m 到2.0m，每轉1m(1°)匯報一次，在距終點2.0m 到1.0 米之間，每轉過0.1m(0.1°)匯報一次[5]。

5.3.5 點動操作，在終點1.0m 處停轉，測量軸線，根據剩余轉動距離差值，精確點動控制定位，每次點動檔位移動行程不能大于剩余轉動距離的0.5 倍，以防止超轉。此時，系統“暫停”，改由“手動”為點動操作，點動檔選擇不超過剩余梁端轉動弧線距離的50%行程檔點，每點動一次測量人員測量一次。直至精確就位。

5.4 轉體定位及控制措施

5.4.1 轉體轉動就位后，利用千斤頂，精確地調整梁體端部標高，并將上下轉盤用型鋼抄死；撐腳間可打入鋼楔并焊接死，防止轉體結構擺動[4]。

5.4.2 轉體后梁端高程超限應對措施：在箱梁轉體就位后,如果梁端高程超限時,在超高的梁段安裝臨時水箱配重來調整超高端的高度達到設計高程。

結束語

鐵路T 構連續梁轉體橋施工，做好轉體轉動系統球絞與滑道精確定位，T 構連續梁轉體橋線形及內應力控制，轉體不平衡力測試稱重及配重，轉體水平轉動牽引等是最重要的關鍵性施工技術，決定轉體施工質量及轉體轉動成敗。施工中我們對以上關鍵性施工，對施工過程采取嚴格地控制措施，順利地完成了鐵路T 構連續梁轉體橋施工任務。鐵路T構連續梁轉體橋施工成功實踐的應用，為今后類似工程提供借鑒與參考。