朱 童

（上海黃浦江大橋建設(shè)有限公司，上海市200090）

1 項(xiàng)目概況

上海軌道交通16號(hào)線工程跨越S2滬蘆高速公路段為高架橋梁，設(shè)計(jì)方案為35.5 m+50 m+35.5 m三跨變截面連續(xù)箱梁，總長(zhǎng)121 m。S2滬蘆高速連接上海城區(qū)和臨港新城，設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h，現(xiàn)狀總寬度27 m。原方案擬采取懸臂現(xiàn)澆法施工，因交底時(shí)間較晚，且為了盡量減少占路施工對(duì)交通的影響，以及降低高架上跨施工帶來(lái)對(duì)地面車流帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)多方論證，決定采用轉(zhuǎn)體法施工工藝實(shí)施。

2 轉(zhuǎn)體方案

在軌交16號(hào)線跨S2高速公路的實(shí)施中，為保證施工的對(duì)稱性和轉(zhuǎn)體的平衡性，設(shè)計(jì)將總長(zhǎng)121 m的三跨現(xiàn)澆梁分為9.5 m（邊跨現(xiàn)澆段）+2 m（邊跨合攏段）+48 m（轉(zhuǎn)體段）+2 m（中跨合攏段）+48 m（轉(zhuǎn)體段）+2 m（邊跨合攏段）+9.5 m（邊跨現(xiàn)澆段）=121 m（總長(zhǎng)）。將實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體的兩個(gè)中墩的承臺(tái)分為上下兩部分，其中設(shè)置轉(zhuǎn)體鋼球絞，下承臺(tái)處設(shè)牽引反力座，實(shí)施轉(zhuǎn)體牽引。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)主要包括承重系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)等三個(gè)方面。

2.1 承重系統(tǒng)

采用較為成熟的工廠預(yù)制鋼球絞作為主要承重系統(tǒng)。鋼球絞主要分為上下球絞、滑道、撐腳、鋼轉(zhuǎn)軸等組成。其中下球絞定位骨架、滑道定位骨架澆筑在下承臺(tái)內(nèi)，轉(zhuǎn)體下承臺(tái)第一次混凝土施工完畢后，將下球鉸放置于已架好的底座骨架上，骨架上四周的微調(diào)螺絲調(diào)整下球鉸中心位置及球面，澆筑第二次混凝土?xí)r，先將下球鉸的4個(gè)振搗孔旋出，振搗至出氣孔有混凝土往上冒，證明振搗密實(shí)，再?gòu)耐鈧?cè)繼續(xù)澆混凝土，澆之前先將振搗孔蓋旋好。上承臺(tái)混凝土分兩次施工，第一次澆筑中間轉(zhuǎn)盤部分，第二次再澆筑上承臺(tái)。在混凝土澆筑前，事先完成上球鉸的安裝。

2.2 平衡系統(tǒng)

平衡系統(tǒng)主要由滑道和撐腳構(gòu)成。墩柱及箱梁施工階段采用6對(duì)2×Ф600 mm的撐腳承載上部的荷載，也是轉(zhuǎn)體施工的防傾保險(xiǎn)體系，是轉(zhuǎn)體施工方法中的重要保證措施。根據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)造的特點(diǎn)，在轉(zhuǎn)體過(guò)程中，轉(zhuǎn)體的全部重量由球鉸承擔(dān)，但轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)受外界條件或施工的影響容易出現(xiàn)傾斜。因此，必須設(shè)置內(nèi)環(huán)保險(xiǎn)腿。

利用上轉(zhuǎn)盤上環(huán)形布置的撐腳作為內(nèi)環(huán)保險(xiǎn)腿，鋼管底為5 mm走板，走板與下滑道間預(yù)留15 mm間隙，施工中用黃砂灌填，在轉(zhuǎn)體荷載作用下，沿滑道轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)留有間隙，便于確定荷載狀態(tài)和轉(zhuǎn)體姿態(tài)的調(diào)整。轉(zhuǎn)體前將滑道清理干凈，涂抹黃油四氟粉，便于撐腳滑移。

在理想狀態(tài)下，滑道和撐腳之間的15 mm始終存在，即轉(zhuǎn)體時(shí)主要受力均有球絞承擔(dān)，但為了避免施工誤差等因素影響導(dǎo)致失穩(wěn)，故設(shè)置撐腳和滑道，在側(cè)傾失穩(wěn)發(fā)生后，依靠牽引系統(tǒng)仍可推動(dòng)轉(zhuǎn)體，克服撐腳與滑道的摩阻力。

2.3 牽引系統(tǒng)

采用ZLD型自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)，在下承臺(tái)頂布置牽引反力座，通過(guò)兩臺(tái)ZLD100型千斤頂(牽引力1 000 kN)張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線使上下承臺(tái)間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng) 。牽引力需克服兩部分摩阻力矩（kN·m）：（1）球鉸摩阻力矩；（2）不平衡荷載引起的撐腳滑道間摩阻力距。

3 工期對(duì)比分析

原設(shè)計(jì)圖紙施工方案為懸臂現(xiàn)澆法，主跨、邊跨各采用6個(gè)塊段，邊跨現(xiàn)澆段2塊段，邊跨合攏段2塊段，中跨合攏段1塊段，后改轉(zhuǎn)體法施工對(duì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，兩個(gè)轉(zhuǎn)體段共2塊段，邊跨現(xiàn)澆段2塊段，邊跨合攏段2塊段，中跨合攏段1塊段。塊段劃分分別如圖1、圖2所示。

3.1 方案工期對(duì)比

為了更好地研究?jī)煞N方案在實(shí)施過(guò)程中的工期長(zhǎng)短，故在方案對(duì)比中不考慮外部條件、天氣條件、人力物力的投入等因素，單只考慮施工工序的安排和混凝土養(yǎng)護(hù)期等硬性生產(chǎn)周期指標(biāo)。其中兩種方案中的鋼筋安裝、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力施工、模板拆除等工序的施工周期取決各類外部因素，對(duì)兩種方案的工期對(duì)比沒(méi)有實(shí)際意義，故按相同工序的工期相同來(lái)考慮，相同工序的工期以字母代替。

以字母A代表鋼筋施工，字母B代表預(yù)應(yīng)力施工，字母C代表混凝土澆筑，字母D代表混凝土養(yǎng)護(hù)期。

3.1.1懸臂現(xiàn)澆法施工周期

按分四個(gè)班組兩邊同時(shí)進(jìn)行施工考慮：

（1）Φ800鉆孔樁：因兩種方案中樁基數(shù)量分別為16根和18根，差別較小，因此按照施工周期相同考慮；

（2）承臺(tái)：A+C+D；

（3）立柱：因兩種方案中立柱均系一次性澆筑，因此按照施工周期相同考慮；

（4）0#塊：A+B+C+D；

（5）1#～6#塊：（A+B+C+D）×6，其中掛籃移機(jī)按每塊段1 d，則為6 d；

（6）邊跨現(xiàn)澆及合攏段：兩種方案中施工周期相同；

（7）中跨合攏段：兩種方案中施工周期相同。

小計(jì)：工期=8A+7B+8C+8D+6（日歷天）

3.1.2 轉(zhuǎn)體法施工周期

按分兩個(gè)班組兩邊同時(shí)進(jìn)行施工考慮：

（1）Φ800鉆孔樁：因兩種方案中樁基數(shù)量分別為16根和18根，差別較小，因此按照施工周期相同考慮；

（2）下承臺(tái)：A+C+D；

（3）轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝；焊接支架、球絞面處理、滑道焊接等，按5 d考慮；

（4）上承臺(tái)：A+C+D(上承臺(tái)中穿轉(zhuǎn)體牽引預(yù)應(yīng)力索，但不先張，故不考慮工期)；

（5）立柱：因兩種方案中立柱均系一次性澆筑，因此按照施工周期相同考慮；

（6）現(xiàn)澆轉(zhuǎn)體段：現(xiàn)澆箱梁分兩次澆筑（A+B+C+D）×2；

（7）邊跨現(xiàn)澆及合攏段：兩種方案中施工周期相同；

（8）轉(zhuǎn)體施工：每段轉(zhuǎn)體牽引僅需約3 h，故按1 d計(jì)算；

（9）中跨合攏段：兩種方案中施工周期相同。

小計(jì)：工期=4A+2B+4C+4D+2（日歷天）。

兩者對(duì)比，轉(zhuǎn)體法比掛籃法節(jié)約：4A+5B+4C+4D（日歷天）

3.2 實(shí)際工期對(duì)比

根據(jù)軌道交通16號(hào)線跨S2高速公路轉(zhuǎn)體法實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)所得，原方案掛籃法施工計(jì)劃工期需至少6個(gè)月，采用轉(zhuǎn)體法實(shí)際用了4個(gè)月，節(jié)約了2個(gè)月的工期。其中在轉(zhuǎn)體法施工階段，因采用新方案新工藝的摸索和實(shí)施所花費(fèi)時(shí)間占據(jù)了很大的比重，因此，若轉(zhuǎn)體法施工工藝此前已被廣泛推廣運(yùn)用，施工單位此前已成熟掌握，則完全有條件將轉(zhuǎn)體法施工周期大大縮短10～15 d。

4 經(jīng)濟(jì)投入對(duì)比

圖1 懸臂現(xiàn)澆法分塊示意圖（1/2）（單位：mm）

圖2 轉(zhuǎn)體法分塊示意圖（1/2）（單位：mm）

因轉(zhuǎn)體法施工中，轉(zhuǎn)體現(xiàn)澆段的施工首先須垂直于線路走向，因此不可避免地導(dǎo)致施工范圍超紅線的情況。以軌道交通16號(hào)線施工為例，征地紅線寬度20 m，而轉(zhuǎn)體現(xiàn)澆段長(zhǎng)度48 m，加上施工作業(yè)面，共需60 m，則兩側(cè)施工場(chǎng)地超出紅線20 m，須借地施工，產(chǎn)生借地費(fèi)用。

4.1 設(shè)備費(fèi)用

掛籃法施工采用掛藍(lán)設(shè)備四套，轉(zhuǎn)體法施工采用兩套轉(zhuǎn)體設(shè)備、鋼球絞、滑道、支撐系統(tǒng)等，若按照新購(gòu)置并攤銷計(jì)算，轉(zhuǎn)體法設(shè)備費(fèi)用略高于掛籃法設(shè)備費(fèi)用。

4.2 結(jié)構(gòu)增加費(fèi)用

掛籃法設(shè)計(jì)方案中，主墩樁基礎(chǔ)16根，樁長(zhǎng)46 m，承臺(tái)尺寸為7.9 m×7.9 m×2 m，立柱15 m，變更為轉(zhuǎn)體法后，主墩樁基礎(chǔ)18根，樁長(zhǎng)46 m，下承臺(tái)尺寸為10.1 m×13.3 m×3 m，上承臺(tái)尺寸為Φ8.7 m×2 m，立柱高8.5 m，其余部位結(jié)構(gòu)尺寸未變更。

4.3 措施費(fèi)用

因掛籃法施工周期長(zhǎng)，且長(zhǎng)時(shí)間位于高速公路通行上空施工，安全隱患極大，因此產(chǎn)生的道路翻交及交通設(shè)施配合費(fèi)用較大，而轉(zhuǎn)體法施工對(duì)高速公路通行安全的影響微乎其微，所產(chǎn)生的交通安全配合費(fèi)低廉。

通過(guò)投入分析，可以得出采用轉(zhuǎn)體法施工費(fèi)用高于掛籃法施工。

5 結(jié)論

懸臂現(xiàn)澆法跨越既有道路的施工中常常會(huì)發(fā)生高空墜物的問(wèn)題，而轉(zhuǎn)體法施工可以有效地將兩者結(jié)合到一起，既提高了施工進(jìn)度，又降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，在高架結(jié)構(gòu)跨越既有高速公路的方案抉選中具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。轉(zhuǎn)體法施工雖然經(jīng)濟(jì)投入較高，但是合理地增加投入可以兼顧安全和進(jìn)度，那么不僅降低了投資方的風(fēng)險(xiǎn)，又可以有效地提高社會(huì)效益。