鐵路轉(zhuǎn)體橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)分析及監(jiān)理控制要點(diǎn)

吳良勤

【摘 要】新建鐵路橋施工為了避免干擾既有鐵路日常的運(yùn)行，梁體施工可先行沿既有鐵路線線路平行方向?qū)嵤┝后w預(yù)制，預(yù)制完成后對粱體進(jìn)行轉(zhuǎn)體合龍，完成橋梁跨越施工?，F(xiàn)以濟(jì)南某特大橋跨越既有鐵路施工為例，對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)施工過程關(guān)鍵技術(shù)展開介紹，并對監(jiān)理控制要點(diǎn)進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】既有鐵路;連續(xù)梁轉(zhuǎn)體;施工控制

1、工程概況

新建某特大橋全長7.77km，在157#-160#墩處以64+120+64m轉(zhuǎn)體連續(xù)梁形式上跨既有兩線（一條客線，一條貨線，線間距約為34m）鐵路，158#、159#墩為連續(xù)梁主墩，橋墩為鉆孔樁基礎(chǔ)，墩身為圓端實(shí)體形橋墩，一級承臺與二級承臺間設(shè)置轉(zhuǎn)體系統(tǒng)，主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，梁體位于半徑為9000m的曲線上，坡度為3‰，梁體全長249.5m，梁面寬度12.2m，梁底寬度7m，梁底縱向呈拋物線變化，截面梁高5.2m-9米，梁體在158#、159#墩兩個T構(gòu)上平行于既有線采用掛籃懸臂對稱澆筑進(jìn)行預(yù)制，預(yù)制完成后，兩個T構(gòu)同時轉(zhuǎn)體就位，轉(zhuǎn)體角度分別為78.7度、73.6度。梁體最后在既有兩線間進(jìn)行合龍完成跨越。

2、施工工藝流程

在主墩樁基、承臺、球鉸及墩身施工完畢后，沿既有鐵路平行方向利用掛籃現(xiàn)澆施工梁體，完成橋梁主體的施工后，進(jìn)行重力平衡試驗(yàn)，待試驗(yàn)結(jié)果滿足要求后，應(yīng)用千斤頂設(shè)備進(jìn)行牽引，將橋梁轉(zhuǎn)移至設(shè)計位置后施工合龍段，同時將轉(zhuǎn)盤封固，平轉(zhuǎn)施工完成，施工過程中，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)主要由以下部分構(gòu)成：下轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)動牽引系統(tǒng)、球鉸、上轉(zhuǎn)盤，如圖1所示。

主要施工步驟如下：

第一步：

（1）施工主墩的樁基和承臺，注意預(yù)埋下轉(zhuǎn)盤球鉸骨架等預(yù)埋件;

（2）施工邊墩的樁基、承臺和墩身。

第二步：

（1）安裝球鉸，施工主墩上轉(zhuǎn)盤;

（2）上轉(zhuǎn)盤與下轉(zhuǎn)盤臨時固結(jié)，施工主墩墩身。

第三步：

（1）沿平行既有鐵路兩側(cè)施工連續(xù)梁梁體;

（2）澆筑安裝遮板、欄桿（含防拋網(wǎng)），防止橋面物體墜落;

第四步：稱重試驗(yàn)

解除上下轉(zhuǎn)盤的臨時固結(jié)，對梁體進(jìn)行稱重平衡試驗(yàn)，測試轉(zhuǎn)體部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系數(shù)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體的配重要求。

第五步：試轉(zhuǎn)

檢查、測試泵站電源、液壓系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)的工作狀態(tài);測試啟動、正常轉(zhuǎn)動、停轉(zhuǎn)重新啟動及點(diǎn)動狀態(tài)的牽引力、轉(zhuǎn)速等施工控制數(shù)據(jù)，完成后用鋼楔對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時固定。

第六步：

（1）解除上下轉(zhuǎn)盤之間的臨時固定，利用千斤頂反力支座啟動轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu);

（2）兩主墩同時進(jìn)行轉(zhuǎn)體，精確調(diào)整梁體兩端高程和中線位置后，對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接鎖定。

第七步：

梁體就位后，封固上下轉(zhuǎn)盤，采用幫條焊焊接上下轉(zhuǎn)盤預(yù)留鋼筋，焊接完成后支立模板，將上下轉(zhuǎn)盤采用C50微膨脹混凝土進(jìn)行封閉。

第八步：

（1）用支架法現(xiàn)澆邊跨合龍段，待合龍段混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的95%，彈性模量達(dá)到設(shè)計值的100%且齡期不小于5天后，張拉本階段預(yù)應(yīng)力束;

（2）拆除邊跨支架，安裝中跨合龍段處剛性連接構(gòu)造，拆除墩頂臨時固結(jié)，澆筑中跨合龍段，養(yǎng)生、張拉壓漿;

（3）進(jìn)行橋面附屬結(jié)構(gòu)施工.

3、轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）滑道支架現(xiàn)場拼裝完成后，采用整體吊裝，測量放出轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中心點(diǎn)，拉出十字線，標(biāo)記出滑道支架標(biāo)高完成支架安裝。安裝滑道鋼板，全程測量高程數(shù)據(jù)，鋼板整體相對高差不超過2mm。

（2）球鉸安裝時，測量班全程觀測球鉸中心及標(biāo)高，中心誤差不超過2mm，平面標(biāo)高控制在2mm內(nèi)，相對高差不超過1mm。定位完成后可以先對錨栓孔進(jìn)行灌漿，待凝固后，可拆除下部錨栓，然后對支座下部鋪環(huán)氧樹脂砂漿，及時恢復(fù)球鉸支座，靠球鉸自重壓平砂漿。

（3）轉(zhuǎn)臺及上承臺施工時，建議預(yù)留幾處預(yù)留孔，方便后期混凝土澆筑及壓漿。

（4）轉(zhuǎn)體前需要對T構(gòu)連續(xù)梁進(jìn)行配重，轉(zhuǎn)臺處砂箱及撐腳處聚四氟乙烯板需要清理出來，同時把球鉸及下承臺清理干凈，滑道部分需要進(jìn)行打磨，確保不銹鋼板干凈無雜物及小顆粒。稱重及配重完成后，在每個撐腳下打緊鋼楔塊。

（5）正式轉(zhuǎn)體前，需要對粱體進(jìn)行一定角度的試轉(zhuǎn)，試轉(zhuǎn)的目的，檢查、測試泵站電源、液壓系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)的工作狀態(tài);測試啟動、正常轉(zhuǎn)動、停轉(zhuǎn)重新啟動及點(diǎn)動狀態(tài)的牽引力、轉(zhuǎn)速等施工控制數(shù)據(jù);以求在正式轉(zhuǎn)體前發(fā)現(xiàn)、處理設(shè)備的問題和可能出現(xiàn)的不利情況，保證轉(zhuǎn)體的順利進(jìn)行。

（6）當(dāng)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)在合適的位置上后，就需要對其固定。在對精準(zhǔn)定位后的轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)高、平面位置的檢測之后，就可以將鋼楔塊打入撐腳，必須打緊，輔助千斤頂泄壓后，需要再一次測量粱體中心線位置及標(biāo)高，確定在允許誤差范圍內(nèi)，加焊鋼楔塊和不銹鋼板，同時把四個位置的臨時固結(jié)鋼筋與上下承臺鋼筋焊接，防止轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)發(fā)生位移。

（7）轉(zhuǎn)體后球鉸封盤。等T形剛構(gòu)轉(zhuǎn)體達(dá)到設(shè)計位置后，先對底盤進(jìn)行清潔，再把預(yù)留鋼筋進(jìn)行焊接、安裝工作，為了讓上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤形成一個整體結(jié)構(gòu)，立模澆注封固混凝土，此處的混凝土用到的是無收縮型或微膨脹混凝土。

4、監(jiān)理控制要點(diǎn)

4.1 組織和技術(shù)準(zhǔn)備

項(xiàng)目總監(jiān)接到任務(wù)后，組建專業(yè)轉(zhuǎn)體橋駐地組，組長為總監(jiān)理工程師，副組長為副總監(jiān)理工程師，駐地組監(jiān)理工程師選擇具有較高專業(yè)技術(shù)水平、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的監(jiān)理工程師擔(dān)任，駐地組工作由總監(jiān)辦管理。組織相應(yīng)的監(jiān)理人員學(xué)習(xí)相關(guān)的轉(zhuǎn)體橋資料，并且進(jìn)入到周邊轉(zhuǎn)體橋工地參觀學(xué)習(xí)。在送審施工圖時，組織專家進(jìn)行論證和分析，明確設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，做好方案審批的工作。

4.2 球鉸安裝質(zhì)量控制

4.2.1 下球鉸安裝

安裝前先進(jìn)行檢查，主要對下轉(zhuǎn)盤球鉸表面橢圓度及結(jié)構(gòu)檢查是否滿足設(shè)計加工要求，下球鉸安裝在定位鋼骨架上。安裝定位骨架骨架由工廠內(nèi)焊接運(yùn)到施工現(xiàn)場安裝，安裝采用吊車吊裝，放在承臺中心，然后利用預(yù)先放出的十字線控制其位置，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程控制，保證其相對高差不大于3mm;骨架高程調(diào)整好以后與承臺預(yù)埋鋼筋焊接牢固。安裝下球鉸用吊車將下球鉸吊裝落在定位骨架上，利用調(diào)整螺栓上下轉(zhuǎn)動調(diào)整標(biāo)高。安裝精度要求：順橋向±1mm，橫橋向±1.5mm，球鉸正面相對高差不大于1mm。精確定位及調(diào)整完成后，對下轉(zhuǎn)盤球鉸的中心、標(biāo)高、平整度進(jìn)行復(fù)查;中心位置利用全站儀檢查，標(biāo)高采用精度0.01mm的精密水平儀及鋼鋼尺多點(diǎn)復(fù)測，經(jīng)檢查合格后對其進(jìn)行固定;豎向利用調(diào)整螺栓與橫梁之間擰緊固定，橫向采用在承臺上預(yù)埋型鋼利用型鋼固定。澆注下球鉸底混凝土：混凝土的澆注關(guān)鍵在于混凝土的密實(shí)度、澆注過程中下球鉸應(yīng)不受擾動、混凝土的收縮不至于對轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生影響。

4.2.2 上球鉸安裝

清理上下球鉸球面，確保球鉸表面干凈整潔無雜質(zhì);安裝轉(zhuǎn)軸，在下球鉸中心銷軸套管中放入黃油四氟粉，將中心銷軸放到套管中，調(diào)整好垂直度與周邊間隙;安裝四氟滑片，在下球鉸凹球面上按照順序由內(nèi)到外安裝聚四氟乙烯滑片，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;安裝上球鉸，將上球鉸吊裝到位，套進(jìn)中心銷軸內(nèi)。用倒鏈微調(diào)上球鉸位置，使之水平并與下球鉸外圈間隙一直;上下球鉸周邊防護(hù)，上下球鉸之間用膠帶纏繞包裹嚴(yán)密，確保雜質(zhì)不進(jìn)入到摩擦面內(nèi)。

4.2.3 上下球鉸安裝的精度控制要點(diǎn)

（1）精確測量

挑選性能和精度優(yōu)良的全站儀使中心點(diǎn)的定位精度達(dá)到±2mm以內(nèi);普通水準(zhǔn)儀的讀數(shù)不能達(dá)到要求，購置了拓普康A(chǔ)T-G2型精密自動安平水準(zhǔn)儀，每公里往返測中誤差為0.4mm，讀數(shù)可達(dá)到0.01 mm;組織有經(jīng)驗(yàn)的測量工程師進(jìn)行測量。根據(jù)技術(shù)人員的現(xiàn)場定位測量，安放在其準(zhǔn)確的平面位置上，待其吊裝就位以后，首先對其初平。采取“邊測邊調(diào)，先松后緊，對角抄平，步步緊跟”的原則和方法來操作，直至達(dá)到設(shè)計要求的安裝精度。

（2）下球鉸底混凝土澆筑的質(zhì)量控制

下球鉸底混凝土的密實(shí)度影響到到下球鉸在受力后是否變形，以及轉(zhuǎn)體的摩察力大小。當(dāng)下球鉸底混凝土存在空洞時，下球鉸受力后會發(fā)生變形，從而增大轉(zhuǎn)盤摩擦力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)體困難或者轉(zhuǎn)體失敗。因此控制好下球鉸下混凝土的質(zhì)量非常關(guān)鍵，在混凝土澆筑時從下球鉸盤下中心向四周澆筑混凝土，盤四周的混凝土高于下球鉸表面，利用盤底和盤四周混凝士的重力差，保證盤底混凝土的密實(shí)，同時利用下球鉸表面的通氣孔和振搗孔，振搗混凝土。當(dāng)所有振搗孔和通氣孔不再冒氣泡而是全部冒砂漿時，確認(rèn)下球鉸底混凝土已經(jīng)振搗密實(shí)。

4.3 上轉(zhuǎn)盤預(yù)應(yīng)力質(zhì)量控制

上轉(zhuǎn)盤為轉(zhuǎn)體的關(guān)鍵性部分，內(nèi)部存在縱、橫、豎三個方面的預(yù)應(yīng)力，有上轉(zhuǎn)盤自身存在的，也有轉(zhuǎn)體時所產(chǎn)生的，預(yù)應(yīng)力材料包含鋼絞線與精軋螺紋兩種。因此，上轉(zhuǎn)盤預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量要求較高。上轉(zhuǎn)盤預(yù)應(yīng)力施工環(huán)節(jié)，工作人員積極做好全程的跟蹤和管理，做好旁站監(jiān)督管控。從預(yù)應(yīng)力設(shè)備、材料生產(chǎn)開始，到檢驗(yàn)、存放于使用，再到現(xiàn)場的定位、綁扎與澆筑作業(yè)，都要做好全面的控制，加強(qiáng)驗(yàn)收與管理。各項(xiàng)需要試驗(yàn)的項(xiàng)目，施工人員和檢驗(yàn)人員同時做好控制，確保經(jīng)過100%監(jiān)理。駐地監(jiān)理組在上轉(zhuǎn)盤施工環(huán)節(jié)，組織專人進(jìn)行24小時值班，做好巡視與管理，隨時了解動態(tài)信息，以旁站監(jiān)督為基礎(chǔ)，加強(qiáng)巡視與管理，隨時了解施工的情況，促進(jìn)工程總體質(zhì)量的提升。

4.4 箱梁支架質(zhì)量控制

箱梁轉(zhuǎn)體前，需要和原有鐵路部分保持平行預(yù)制，然后進(jìn)行支架現(xiàn)澆作業(yè)。因?yàn)閳龅貎?nèi)部表層分布著較多的雜填土，支架在冬季完成，所以箱梁支架基礎(chǔ)與支架搭設(shè)都是監(jiān)理管控的核心環(huán)節(jié)。首先需要施工單位制定出切實(shí)可行的施工方案，做好支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)處理與應(yīng)力計算，冬季搭設(shè)支架采取專業(yè)措施控制。其次在施工環(huán)節(jié)做好支架基礎(chǔ)施工管控，保證地表清理合格，并且使用級配碎石填充施工，到混凝土層都要處于合理的范圍內(nèi)。支架搭設(shè)與預(yù)壓環(huán)節(jié)，進(jìn)行支架組合方式、桿件間距、扣件松緊性方面的控制，避免在氣溫較低的情況下施工人員難以保證施工質(zhì)量。

4.5 轉(zhuǎn)體過程質(zhì)量控制

4.5.1 轉(zhuǎn)體稱重

橋梁的轉(zhuǎn)體過程比較復(fù)雜、技術(shù)難度較大、精度要求高，稱重橋梁轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵步驟。由于球鉸體系的制作安裝誤差和梁體質(zhì)量分布差異以及預(yù)應(yīng)力張拉的程度差異，可能導(dǎo)致橋墩兩側(cè)懸臂梁段質(zhì)量分布不同以及剛度不同，從而產(chǎn)生不平衡力矩。為了保證橋梁轉(zhuǎn)體的順利進(jìn)行，為大橋轉(zhuǎn)體階段的指揮和決策提供依據(jù)，有必要在轉(zhuǎn)體前進(jìn)行轉(zhuǎn)動體稱重試驗(yàn)，測試轉(zhuǎn)動體部分的不平衡力矩、摩阻力矩、偏心距及摩擦系數(shù)。并據(jù)此進(jìn)行平衡配重。在上轉(zhuǎn)盤下用千斤頂施加力，分別用位移計測出球鉸由靜摩擦狀態(tài)到動摩擦狀態(tài)的臨界值，上轉(zhuǎn)盤兩側(cè)的力差即為不平衡重量。稱重測試中所用設(shè)備及性能：千斤頂四臺，用于施加頂力;應(yīng)變式位移傳感器：用于測試球鉸微小轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的撐腳豎向位移;主要技術(shù)指標(biāo)：量程±5mm，精度1/1000，線性度大于0.2%.通過稱重，確定出轉(zhuǎn)體橋的不平衡重，進(jìn)行配重。

4.5.2 試轉(zhuǎn)

正式轉(zhuǎn)動之前，進(jìn)行試轉(zhuǎn)，試轉(zhuǎn)時應(yīng)做好兩項(xiàng)重要數(shù)據(jù)的測試工作：

（1）每分鐘轉(zhuǎn)速，即每分鐘轉(zhuǎn)動主橋的角度及懸臂端所轉(zhuǎn)動的水平弦線距離，應(yīng)將轉(zhuǎn)體速度控制在設(shè)計要求內(nèi)。

（2）控制采取點(diǎn)方式操作，測量組應(yīng)測量每點(diǎn)動一次懸臂端所轉(zhuǎn)動水平弦線距離的數(shù)據(jù)，以供轉(zhuǎn)體初步到位后進(jìn)行精確定位提供操作依據(jù)。

試轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)是否平街穩(wěn)定，有無故障，關(guān)鍵受力部位是否產(chǎn)生裂紋。如有異常情況，則應(yīng)停止試轉(zhuǎn)，查明原因并采取相應(yīng)措施整改后方可繼續(xù)試轉(zhuǎn)。

4.5.3 正式轉(zhuǎn)體

轉(zhuǎn)體前檢查穿鋼絞線時注意不能交叉、打攪和扭轉(zhuǎn)，所用的鋼絞線盡量左、右旋均布，千斤項(xiàng)的安裝應(yīng)注意和鋼絞線的方向一致，在轉(zhuǎn)盤上布置刻度并編號，在轉(zhuǎn)盤鋼絞線上做好標(biāo)記;轉(zhuǎn)體過程中觀察同一轉(zhuǎn)盤的兩根牽引索通過千斤頂是否等速，轉(zhuǎn)體就位后采用2臺全站儀觀測中線時刻注意觀察橋面轉(zhuǎn)體情況，左右幅梁端每轉(zhuǎn)過1m，向指揮長匯報一次，在距終點(diǎn)30cm以內(nèi)，每轉(zhuǎn)過2cm向指揮長匯報一次，結(jié)束千斤項(xiàng)連續(xù)工作狀態(tài)采取“點(diǎn)動”方式就位。轉(zhuǎn)體就位后中線控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)體梁施工的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)盤安裝的精度和轉(zhuǎn)體過程中的監(jiān)控，保證了轉(zhuǎn)體梁的順利轉(zhuǎn)體。

5、結(jié)語

綜上所述，轉(zhuǎn)體施工具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，尤其是對跨既有線路的新建鐵路或者新建公路等，而且該施工技術(shù)會隨著我國鐵路建設(shè)的發(fā)展得到更為廣泛的運(yùn)用，為現(xiàn)場施工帶來更多的便利。本工程在施工之前，業(yè)主、監(jiān)理、施工單位進(jìn)行了橋墩施工的方案論證及技術(shù)交底;在施工過程中，嚴(yán)格把關(guān)、精細(xì)施工;本次轉(zhuǎn)體施工經(jīng)驗(yàn)可為后續(xù)同類工程施工提供一定的參考借鑒。