轉(zhuǎn)體施工技術(shù)在跨高速公路上的運(yùn)用

葉劍

摘要：轉(zhuǎn)體施工在梁橋、斜拉橋、剛構(gòu)等橋型的上部結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用較廣，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)---磨心、磨蓋、環(huán)道的施工要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)體;施工工藝;預(yù)應(yīng)力混凝土;橋梁

1概述

淮安市開發(fā)區(qū)東西片區(qū)通道工程，?？诼窎|延工程跨京滬高速公路大橋總長(zhǎng)926.8m，與京滬高速公路順時(shí)針斜交102°。主橋采用5+75+47.5m三跨預(yù)應(yīng)力變截面混凝土連續(xù)箱梁橋。主橋箱梁采用直腹板型式的單箱三室結(jié)構(gòu)，箱底寬 17.0m，兩側(cè)懸臂 2.5m。箱梁橫橋向底板保持水平，頂面設(shè) 2%橫坡，由箱梁兩側(cè)腹板變高度形成。箱梁根部梁高2.1m，箱梁高度距墩中心 3.6m處到合攏段處按 1.6次拋物線變化。箱梁在主墩墩頂 0號(hào)塊梁段設(shè)置了兩道厚 1.5m的橫隔板。箱梁采用雙向預(yù)應(yīng)力體系。

主梁連續(xù)箱梁采用支架分段現(xiàn)澆法施工。各單“T”箱梁除 0、1號(hào)塊外分為 6對(duì)梁段，箱梁縱向長(zhǎng)度分為 6×5.0m。0、1號(hào)塊總長(zhǎng) 12.0m，其中 0號(hào)塊長(zhǎng) 5.5m，1號(hào)塊為 2×3.25m，中跨和邊跨合攏段長(zhǎng)度均為 3.0m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)度為 8.42m。

設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)時(shí)主橋設(shè)計(jì)采用平面轉(zhuǎn)體施工的工藝，對(duì)兩個(gè)單“T”構(gòu)進(jìn)行分段現(xiàn)澆，然后轉(zhuǎn)體 78°，再進(jìn)行中跨、邊跨的合攏。

2轉(zhuǎn)體法

橋梁轉(zhuǎn)體施工是指將橋梁結(jié)構(gòu)在非設(shè)計(jì)軸線位置制作（澆注或拼接）成形后，通過轉(zhuǎn)體就位的一種施工方法。它可以將在障礙上空的作業(yè)轉(zhuǎn)化為岸上或近地面的作業(yè)。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，它可分為豎向轉(zhuǎn)體施工法、水平轉(zhuǎn)體施工法（簡(jiǎn)稱豎轉(zhuǎn)法和平轉(zhuǎn)法）以及平轉(zhuǎn)與豎轉(zhuǎn)相結(jié)合的方法，其中以平轉(zhuǎn)法應(yīng)用昀多。橋梁轉(zhuǎn)體法施工與傳統(tǒng)施工方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）施工所需的機(jī)具設(shè)備少、工藝簡(jiǎn)單、操作安全。（2）具有結(jié)構(gòu)合理，受力明確，力學(xué)性能好。（3）轉(zhuǎn)體法能較好地克服在高山峽谷、水深流急或經(jīng)常通航的河道上架設(shè)大跨度構(gòu)造物的困難，尤其是對(duì)修建處于交通運(yùn)輸繁忙的城市立交橋和鐵路跨線橋，其優(yōu)勢(shì)更加明顯。（4）施工速度快、造價(jià)低、節(jié)約投資。

水平轉(zhuǎn)體法的轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)是平轉(zhuǎn)法施工的關(guān)鍵設(shè)備，由上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤構(gòu)成。上轉(zhuǎn)盤支承轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，下轉(zhuǎn)盤與基礎(chǔ)相聯(lián)。通過上轉(zhuǎn)盤相對(duì)于下轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到轉(zhuǎn)體目的。轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)必須兼顧轉(zhuǎn)體、承重及平衡等多種功能。按轉(zhuǎn)動(dòng)支承時(shí)的平衡條件，轉(zhuǎn)動(dòng)支承可分為磨心支承、撐腳支承和磨心與撐腳共同支承三種類型。無論是何種支承類型，轉(zhuǎn)動(dòng)橋體的重心在水平轉(zhuǎn)動(dòng)過程中均無移動(dòng)即支承面的形心與轉(zhuǎn)動(dòng)體的重心重合，位于橋梁縱軸線上。本橋設(shè)計(jì)采用水平轉(zhuǎn)體工藝，支承方式為磨心主要支承、環(huán)道控制轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。

3轉(zhuǎn)動(dòng)體系構(gòu)造（磨心、磨蓋、環(huán)道）與施工

3.1磨心、磨蓋的施工

磨心是位于下承臺(tái)上的砼球缺面，為了保證其預(yù)埋件定位準(zhǔn)確，下承臺(tái)與磨心分開澆筑。磨心直徑為 3m，曲面半徑為 10m，球面矢高 11.3cm。磨心施工是轉(zhuǎn)體施工的基礎(chǔ)，在下承臺(tái)澆筑完后安裝磨心模板前，將下承臺(tái)澆筑磨心的部位的浮漿及松散的混凝土鑿除，用高標(biāo)號(hào)砂漿調(diào)整立模板處的平整度便于安裝模板。，按照磨心的半徑和相關(guān)尺寸，用鋼模板圓環(huán)作為外模，準(zhǔn)確定位在下承臺(tái)上，根據(jù)施工需要在直徑為 3200 mm的圓周上均刀分布 30根直徑 32 mm，長(zhǎng)度 500 mm（預(yù)埋入下承臺(tái)混凝土中 350mm）的鋼筋，作為磨心模板定位之用，模板頂面高程沿圓周方向高差不大于 1mm。同時(shí)準(zhǔn)確定位預(yù)埋直徑 200mm的軸心鋼棒，在安裝時(shí)圓鋼的位置誤差不能超過 0.5 mm，垂直度：各方向不大于露出高度的1/1000，鋼棒露出下承臺(tái)磨心球面混凝土頂面 200mm，埋入下承臺(tái)中 600mm。磨心砼在澆筑前要把下承臺(tái)表面的接頭處砼鑿毛并且濕潤(rùn)。在砼澆注到磨心頂面時(shí)，刮除掉表面的砂漿，有利于提高磨心承受集中應(yīng)力的能力。澆筑完后，用事先準(zhǔn)確加工好的母線樣板在砼終凝前反復(fù)刮制，輔以人工找平收面，確保磨心頂球面的形成。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到 2.5Mpa后，在球面上從圓心到邊緣分別劃分若干個(gè)同心圓（等高線），間距 100mm，在每個(gè)同心圓上間隔 200mm畫點(diǎn)，然后用精密水準(zhǔn)儀或水平尺反復(fù)測(cè)量每個(gè)圓點(diǎn)上的相對(duì)高差，同一圓上（等高線）各點(diǎn)高差若大于 0.5mm，人工用砂輪仔細(xì)打磨，確保磨心頂面的施工精度達(dá)到各點(diǎn)的高差不大于 0.5mm。

磨蓋是上承臺(tái)的一部分，是上承臺(tái)與磨心接觸的部分，同時(shí)也是轉(zhuǎn)體過程中上下承臺(tái)的主要接觸面，為了減少磨合過程磨蓋的重量，先澆筑的尺寸為 3.5m*3.5m*1.0m。在比磨心每邊大 250mm（在直徑昀大處）處，底模的結(jié)構(gòu)：側(cè)面由 20號(hào)槽鋼制成，高度 200mm，側(cè)模圍成的面積為3500mm*3500mm。在側(cè)面鋼模間填厚度 170mm的中粗砂，用水密實(shí)。在砂上面澆筑 30mm厚的 M10水泥砂漿。底模砂漿表面的平整度高差控制在5mm內(nèi)，在水泥砂漿快要失去塑性時(shí)將底模面的混凝土壓光。將水泥砂漿養(yǎng)生，達(dá)到強(qiáng)度后在底模的砂漿表面涂上脫模劑后再鋪兩層塑料薄膜，在鋪時(shí)要將塑料薄膜拉緊保持平整。在制作好的磨心頂面上沿周邊 10cm的范圍內(nèi)墊二層油毛氈，目的是使該部位磨蓋與磨心頂面保持一定的間隙，以防止轉(zhuǎn)體時(shí)發(fā)生卡死現(xiàn)象，然后在其球面上涂一層黃油作為隔離層。在磨心的側(cè)面均刀涂上黃油（潤(rùn)滑油），套上貼由 6mm厚鋼板制成的內(nèi)直徑3005毫米圓箍，在圓箍的外側(cè)再涂黃油（潤(rùn)滑油）后貼兩層塑料薄膜作為上承臺(tái)轉(zhuǎn)盤先澆部分與磨心側(cè)面接觸面的側(cè)模。安裝鋼筋并在軸心處埋設(shè)外徑 224mm內(nèi)徑 204mm的空心鋼棒（套在磨心鋼棒上），預(yù)埋上承臺(tái)的鋼筋，立側(cè)模后直接在上面澆筑磨蓋。

3.2 磨心、磨蓋的磨合

磨心與磨蓋磨合的好壞，直接影響轉(zhuǎn)體順利的進(jìn)行。待磨蓋達(dá)到一定的強(qiáng)度后，用手拉葫蘆提起磨蓋，用洗滌劑將磨心和磨蓋的接觸面清洗干凈，再將磨蓋安裝在磨心上，此時(shí)磨蓋的鋼棒始終套在磨心的鋼棒上，形成整體，保證磨合時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，不會(huì)發(fā)生偏移。在磨蓋四周利用預(yù)埋的鋼筋制作成可供鋼纜繩纏繞、轉(zhuǎn)動(dòng)的圓弧面，利用轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備拉動(dòng)鋼纜繩轉(zhuǎn)動(dòng)磨蓋，使磨蓋和磨心頂面吻合、密貼轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。在磨合過程中，通過預(yù)埋在磨蓋頂面的進(jìn)水管進(jìn)水，以便起到減少磨擦力，同時(shí)沖掉磨渣。上下轉(zhuǎn)盤平穩(wěn)磨轉(zhuǎn)，直至接觸面達(dá)到要求，即上下轉(zhuǎn)盤接觸面面積達(dá)到 70%以上，才算合格。再將磨心、磨蓋的接觸面徹底清洗干凈，并在磨心球頂面上均刀涂抹 3-5mm厚的普通潤(rùn)滑脂，蓋上磨蓋，然后澆注上承臺(tái)。

除了以上施工措施外，本工程為了保證磨心、磨蓋接觸面處表面的光滑度，根據(jù)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，還采取了提高磨心、磨蓋混凝土的標(biāo)號(hào)（原設(shè)計(jì)混凝土標(biāo)號(hào)為C50，提高到C60）、浸水水磨法（在下承臺(tái)上砌筑水池，水面高度高過磨蓋底面昀高處即磨合面）與水沖法相結(jié)合、混凝土用砂過篩去除掉砂中石英巖類堅(jiān)硬的小石子等措施。

3.3環(huán)道施工

環(huán)道主要由鋼板、不銹鋼板和 F4板組成。轉(zhuǎn)體過程中，不銹鋼板與四氟板相對(duì)滑動(dòng)。環(huán)道的平面高差直接控制轉(zhuǎn)體頂推力的大小和梁體的標(biāo)高控制。具體工藝：在下承臺(tái)的頂面預(yù)留 60cm環(huán)道槽口，施工前將槽口鑿毛清洗干凈，用高標(biāo)號(hào)混凝土找平（相對(duì)誤差控制在±0.5mm），再用環(huán)氧樹脂混凝土粘貼底層鋼板，同時(shí)用預(yù)埋鋼筋固定鋼板，鋼板的平面高差控制在±0.5cm，接縫相對(duì)高差為 0.2mm，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)前進(jìn)方向只能為負(fù)誤差。在鋼板上粘貼 F4板，F(xiàn)4板粘貼上后要臨時(shí)加壓，保證粘貼牢固。F4板頂?shù)臉?biāo)高也要反復(fù)測(cè)量，標(biāo)高一致，前進(jìn)方向?yàn)樨?fù)誤差。實(shí)際施工中，將在前進(jìn)方向上相鄰 F4板接頭處加工成契形，有利于降低轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的阻力。上滑面為 3mm厚的不銹鋼板，不銹鋼板前進(jìn)方向前應(yīng)向上卷成圓弧形，防止刮板，不銹鋼板粘貼在上承臺(tái)里 12mm厚的鋼板上。

注意事項(xiàng)：由于在磨心球頂面上均刀涂沫 3-5mm厚的普通潤(rùn)滑脂，施工上部結(jié)構(gòu)后，轉(zhuǎn)體前磨心頂面上的 3-5mm厚的普通潤(rùn)滑脂一般會(huì)被上部結(jié)構(gòu)的重量壓縮，所以施工環(huán)道時(shí)，保證不銹鋼板和 F4板之間留有3-5mm的空隙，如果二者密貼，待轉(zhuǎn)體時(shí)，磨心與磨蓋之間的潤(rùn)滑油被壓縮，導(dǎo)致在轉(zhuǎn)體過程中，環(huán)道承受了主要的 T構(gòu)重量，這就大大影響了轉(zhuǎn)體的頂推力。

4結(jié)束語

經(jīng)過設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位和專家的檢查驗(yàn)收，其施工工藝達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]姚林森主編《橋梁工程》 北京人民出版社;

[2]張聯(lián)燕主編《橋梁轉(zhuǎn)體施工》 人民交通出版社。