跨武廣高鐵特大橋連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

文 妮

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430205）

1 工程概況

跨武廣客運專線特大橋位于咸寧市橫溝橋鎮(zhèn)，是武漢至咸寧城際鐵路的重點工程。該橋采用(48m+80m+48m)連續(xù)梁，梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，三向預(yù)應(yīng)力體系；中支點處梁高6.23m，邊跨7.6m直線段梁高為3.83m，梁底下緣按二次拋物線變化（立面布置如圖1所示）。

為減少橋梁上部結(jié)構(gòu)施工對鐵路行車安全的影響，該橋采用平衡轉(zhuǎn)體施工，即先在武廣高鐵線路外側(cè)平行于線路位置懸灌澆筑梁體，達到強度后水平轉(zhuǎn)動梁體，使主梁就位，然后調(diào)整梁體線形，封固球鉸轉(zhuǎn)動體系的上、下盤，最后澆筑合龍段，使全橋貫通。

2 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由上轉(zhuǎn)盤、下轉(zhuǎn)盤、球鉸、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成（如圖2所示）。

圖1 全橋立面圖

圖2 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)構(gòu)成圖

下轉(zhuǎn)盤為支承轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)全部重量的基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)體完成后，與上轉(zhuǎn)盤共同形成基礎(chǔ)；下轉(zhuǎn)盤上設(shè)置轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的下球鉸、撐腳的環(huán)形滑道及轉(zhuǎn)體拽拉千斤頂反力座等。球鉸是平轉(zhuǎn)法施工中轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的核心，是轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，制作及安裝精度要求很高。上轉(zhuǎn)盤是轉(zhuǎn)體的重要結(jié)構(gòu)，在整個轉(zhuǎn)體過程中形成多向、立體的受力狀態(tài)。轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)由連續(xù)千斤頂、泵站、主控臺、助推千斤頂、反力支座和牽引索等構(gòu)成。

3 轉(zhuǎn)體設(shè)備

完成轉(zhuǎn)體施工的設(shè)備主要有連續(xù)頂推千斤頂、液壓泵站和主控臺。

連續(xù)頂推千斤頂按水平、平行、對稱原則布置于轉(zhuǎn)盤兩側(cè)。千斤頂?shù)闹行木€必須與上轉(zhuǎn)盤外圓相切，中心線高度與上轉(zhuǎn)盤預(yù)埋鋼絞線的中心線水平，同時要求兩千斤頂?shù)缴限D(zhuǎn)盤的距離相等；千斤頂放置于配套的反力架上，反力架通過電焊或高強螺栓與反力支座固定，反力支座與反力架提供連續(xù)千斤頂牽引反力；主控臺置于視線開闊、能清楚觀察現(xiàn)場整體情況的位置，轉(zhuǎn)體設(shè)備布置圖如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)體施工設(shè)備布置示意圖

4 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)牽引力計算

4.1 力矩計算

根據(jù)規(guī)范可知，轉(zhuǎn)體牽引力T=2FfR/3D，轉(zhuǎn)動力矩M=TD=2fGR/3，由此計算可得：

4.2 牽引力計算

啟動與轉(zhuǎn)動均由兩臺200t連續(xù)千斤頂和兩臺100t頂推共同作用。啟動與轉(zhuǎn)動過程中，動摩擦力矩由兩臺200t連續(xù)千斤頂提供，靜摩擦力矩與動摩擦力矩間差值全部由2臺100t頂推千斤頂提供則100t千斤頂頂推力，則有：

由上述計算可知，采用該方式可滿足轉(zhuǎn)體需求。

5 轉(zhuǎn)體實施

5.1 試轉(zhuǎn)體

通過試轉(zhuǎn)體可以檢驗轉(zhuǎn)體方案的實用性、可靠性，同時可以取得經(jīng)驗并找到差距，以便進一步改進預(yù)定的轉(zhuǎn)體方案。試轉(zhuǎn)時，應(yīng)做好兩項重要數(shù)據(jù)的測試工作：一是每分鐘轉(zhuǎn)動主橋的角度及懸臂端所轉(zhuǎn)動的水平弦線距離；二是每點動一次懸臂端所轉(zhuǎn)動水平弦線距離的數(shù)據(jù)。

5.1.1 試轉(zhuǎn)方案

試轉(zhuǎn)體于正式轉(zhuǎn)體前一天夜間天窗點內(nèi)進行，轉(zhuǎn)體角度3°，牽引索行程20.9cm，梁端線位移2m。試轉(zhuǎn)體千斤頂牽引速度0.12m/min，計算試轉(zhuǎn)體時間20.9/12=1.7min，轉(zhuǎn)體時間不考慮慣性制動距制動時間。試轉(zhuǎn)體到位后不回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)體前通過插入在下轉(zhuǎn)盤預(yù)留反力孔內(nèi)的鋼棒來架設(shè)限位梁，從而抵住轉(zhuǎn)動時的撐腿，限制其超轉(zhuǎn)。試轉(zhuǎn)體到位后，穩(wěn)住撐腳，觀測梁體兩端是否平衡，并通過增加或減少砂袋來調(diào)整梁體平衡，最后穩(wěn)定撐腳，重新打入鋼楔塊，保持梁體穩(wěn)定。

5.1.2 脫架并形成轉(zhuǎn)動體系

上部構(gòu)造箱梁砼懸臂澆筑完畢，強度和齡期均達到，縱向預(yù)應(yīng)力已經(jīng)張拉完成，至此便具備了轉(zhuǎn)動體系脫架的條件。脫架并形成轉(zhuǎn)動體系后，轉(zhuǎn)動體系的重量全部支承在下球鉸上安裝的四氟乙烯片上。脫架后全面檢查轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)各關(guān)鍵受力部位是否有裂縫及異常情況。

5.1.3 稱重

在脫架過程中為了判斷轉(zhuǎn)動體系脫架前后實際的重心偏離情況，在承臺四角設(shè)置觀測標志。如果脫架后，上盤四周標高均勻下沉，則可以初步判斷重心狀態(tài)與設(shè)計要求基本吻合；若出現(xiàn)重心偏移，應(yīng)通過配重進行調(diào)整，以滿足平衡轉(zhuǎn)動條件。

5.1.4 試轉(zhuǎn)體施工

試轉(zhuǎn)體前安裝好鋼絞線、千斤頂，在反力孔內(nèi)插入鋼棒，安裝2套助推反力梁，準備好千斤頂及限位型鋼。安裝助推裝置前，應(yīng)將環(huán)形滑道表面雜物清理干凈，并用抹布擦除干凈，無銹跡無污染。檢查滑道與撐腳間隙并清除中間雜物，撐腳走板與滑道間填塞四氟黃油粉，塞滿為止。

5.2 正式轉(zhuǎn)體

根據(jù)試轉(zhuǎn)體的成果指導(dǎo)轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)到預(yù)定位置停止?fàn)恳?。轉(zhuǎn)動時觀察上承臺標尺讀數(shù)值并結(jié)合測量人員測量的數(shù)據(jù)，用全站儀校正箱梁端頭中線指揮轉(zhuǎn)動單元就位，中線偏差不大于2cm。轉(zhuǎn)動單元就位后，利用備用的型鋼、螺旋千頂、鋼楔子將轉(zhuǎn)盤固定，防止風(fēng)或其他因素引起轉(zhuǎn)動體發(fā)生位移。

5.2.1 安裝限位裝置

借助反力孔對轉(zhuǎn)體進行限位，在反力孔內(nèi)插入鋼棒，架設(shè)限位梁。限位梁與撐腳接觸位置大于設(shè)計角度1°，并保證有一定的調(diào)節(jié)余地，限位梁對稱布置（如圖4所示）。

圖4 轉(zhuǎn)體限位圖

5.2.2 解除臨時約束

利用氣焊割開撐腳走板與滑道焊接位置鋼板，解除零時約束，并清理干凈滑道。

5.2.3 轉(zhuǎn)動

根據(jù)試轉(zhuǎn)體的成果指導(dǎo)轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)到預(yù)定位置停止?fàn)恳?。轉(zhuǎn)動時觀察上承臺標尺讀數(shù)值并結(jié)合測量人員測量的數(shù)據(jù)，用全站儀校正箱梁端頭中線指揮轉(zhuǎn)動單元就位，中線偏差不大于2cm。轉(zhuǎn)動單元就位后，利用備用的型鋼、螺旋千頂、鋼楔子將轉(zhuǎn)盤固定，防止風(fēng)或其他因素引起轉(zhuǎn)動體發(fā)生位移。

根據(jù)試轉(zhuǎn)前確定的啟動牽引力TO，千斤頂分級加載，首先加載到對應(yīng)牽引力100kN等級，然后加載到對應(yīng)牽引力300kN等級，最后加載到啟動牽引力TO。轉(zhuǎn)動時參考上承臺標尺讀數(shù)以及測量人員測量的數(shù)據(jù)，調(diào)整千斤頂速度。

在橋面中心軸線合龍前1.5m，橋面監(jiān)控人員開始每10cm給主控臺報告一次監(jiān)測數(shù)據(jù)；在20cm內(nèi)，每1cm報一次；即將到位時準確對梁的中軸線進行貫通測量，確保準確到位。

5.2.4 精調(diào)

精調(diào)可以保證轉(zhuǎn)體后橋體符合設(shè)計要求。在下承臺頂面于縱橫橋向位置分別安放4臺6000kN千斤頂，對橋體的縱橫向高程進行調(diào)整。

整個精調(diào)過程中，利用電子水準儀對縱橫橋向高程進行準確測量；利用全站儀對橋梁軸線進行跟蹤監(jiān)測。在梁頂高程、縱軸線符合設(shè)計要求后，在鋼撐腳下均楔入4個小鋼楔子，完成T構(gòu)精調(diào)。

精調(diào)過程中應(yīng)控制頂升力不超過設(shè)計限值，并在千斤頂頂面和上承臺底面之間設(shè)置鋼板以擴散局部應(yīng)力。

5.2.5 封鉸與鎖定

精調(diào)結(jié)束后，將鋼撐腳與滑道焊接，對轉(zhuǎn)動單元進行鎖定；然后清洗滑道上的潤滑劑、清理底盤上表面臟物，焊接上下承臺間的預(yù)埋鋼筋、鋼件、綁扎鋼筋，立模澆筑C50微膨脹混凝土封鉸，加強養(yǎng)護，使承臺形成整體。

6 安全措施

6.1 平衡措施

平衡措施包括以下兩個方面：

a）在墩兩側(cè)準備若干1t、0.5t砂袋，用于調(diào)整梁體平衡；

b）為防止梁體轉(zhuǎn)動時失衡，在滑道外側(cè)T構(gòu)縱橫軸線方向設(shè)置4臺6000kN的備用千斤頂，用于及時調(diào)整轉(zhuǎn)體的運行狀態(tài)。

6.2 監(jiān)控措施

監(jiān)控措施包括以下幾個方面：

a）脫架前在上轉(zhuǎn)盤縱橫軸線位置設(shè)置高程觀測點，用于監(jiān)測梁體重心偏移；

b）轉(zhuǎn)體前在梁面兩端經(jīng)過測量放樣安放小棱鏡，用于全站儀控制梁體軸線；小棱鏡與預(yù)埋鋼筋綁扎牢固，并保證水平；

c）精調(diào)時在墩頂梁面正中心安放水準儀，并在梁面兩端分別設(shè)置兩個塔尺，塔尺與防撞墻鋼筋綁扎牢固，并保證豎直；

d）在上轉(zhuǎn)盤邊緣布置轉(zhuǎn)動標尺，通過下轉(zhuǎn)盤上設(shè)置的指針來判定轉(zhuǎn)體時的轉(zhuǎn)動角度。

7 結(jié)語

該橋采用轉(zhuǎn)體法施工技術(shù)，在最大程度上減少了橋梁施工對武廣客運專線的影響，在保證施工質(zhì)量的同時，沒有出現(xiàn)任何安全事故。同時，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)在該橋的成功應(yīng)用，為大跨度變截面連續(xù)梁橋跨越既有線施工積累了大量成功經(jīng)驗，也再次說明，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)成熟，可操可控，和其他施工方法相比較具有明顯的優(yōu)勢，值得進一步研究和推廣。

［1］胡娟.客運專線大跨度拱橋轉(zhuǎn)體施工方案研究［J］.鐵道建筑，2010，（8）：39-42.

［2］余常俊，劉建明，張翔，等.連續(xù)梁轉(zhuǎn)體后中跨合龍段移動支架設(shè)計與施工［J］.鐵道建筑，2010，（5）：16-18.