郭春雨

（中鐵十一局集團第一工程有限公司 湖北襄陽 441000）

1 工程概況

新建廣州至清遠城際軌道銀盞河特大橋位于清遠市龍?zhí)伶?zhèn)及銀盞鎮(zhèn)境內，橋全長8031.3m，其30#～32#號墩（DK54+606.810～DK54+746.810）跨京廣鐵路連續(xù)梁全長129.5m，結構類型為無砟軌道64+64m懸臂現澆預應力混凝土雙線連續(xù)梁，中支點處截面最低點梁高6.8m，邊跨19.75m直線段截面最低點梁高4.2m，梁底下緣按二次拋物線變化。防護墻內側凈寬8.2m，橋面板寬11.6m。截面類型為單箱單室、變高度、變截面箱梁，底板、腹板、頂板局部向內側加厚，均按直線性變化。

跨越京廣鐵路連續(xù)梁，梁底距京廣上行線加強線距離為1.15m，距京廣下行線加強線距離為4.33m；31#墩小里程方向左側距京廣鐵路上行線中心距離為6.06m，右側距京廣鐵路上行線中心距離為12.24m。

為減小新建城際軌道橋梁對上跨京廣鐵路的影響，采用主墩墩底預埋轉動系統(tǒng)，先平行于鐵路采用掛籃懸澆梁段，再在墩底進行69°轉體就位的施工工藝，然后調整梁體線形，最后澆筑合龍段，使全橋貫通。轉體段梁長53m+53m；轉體角度為69°；轉體重量約為3400t。轉體結構由上轉盤、下轉盤、上下球鉸、撐腳、滑道、轉動牽引系統(tǒng)組成，轉體系統(tǒng)以球鉸支承為主，撐腳起控制轉體穩(wěn)定作用。轉體系統(tǒng)設計承載力為72000kN。體系轉動力矩的施加依賴牽引系統(tǒng)。

2 轉體施工關鍵技術

轉動體系結構主要由轉動支承系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)等系統(tǒng)構成。這種設計施工方法必須嚴格按照設計圖紙、規(guī)程等要求進行施工。同時，在施工之前對轉動支承系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)進行試運轉，對試轉過程中發(fā)現的弊端及時予以調整。

2.1 轉動支承系統(tǒng)結構施工

轉動支承系統(tǒng)是施工控制的關鍵步驟，其由上轉盤、球鉸和下轉盤構成。上轉盤支承轉動體系結構，下轉盤與結構基礎相聯(lián)。通過上轉盤相對于下轉盤繞中心轉軸轉動，達到轉體目的。轉動支承系統(tǒng)必須兼顧轉體、承重及平衡等多種功能。

2.1.1 下轉盤施工

31#主墩基礎為兩級承臺，承臺總高度為6.5m（上下兩層分別為3.0m和3.5m）。下承臺設計為下轉盤，采用C40混凝土且分兩次澆筑，首先澆筑球鉸及滑道骨架以下部分混凝土。下球鉸安裝通過鋼骨架上的調平螺栓進行定位，精確對位后即進行鎖定?；腊惭b先在預埋的滑道骨架上分節(jié)段拼裝0.8m寬的滑道鋼板，然后澆筑第二次混凝土至滑道及下球鉸面頂面（略低1cm）。

圖1 轉體結構

圖2 下球鉸底部混凝土面鑿毛

圖3 吊裝下球鉸、滑道

2.1.2 球鉸安裝施工

球鉸是轉體施工的關鍵結構，精度高，要求嚴格。球鉸由上下兩塊鋼質球面組成，上面板為凸面與混凝土圓錐與上轉盤連接；下面板為凹面嵌固在下轉盤頂面。下球鉸底部承臺混凝土澆筑完成后，將底部混凝土面鑿毛，清除浮渣，露出干凈骨料。然后綁扎下球鉸、滑道結構鋼筋，再通過全站儀精確定位安裝下球鉸支撐鋼架、下球鉸、滑道支撐架及滑道。然后在澆筑這部分基礎混凝土，待混凝土養(yǎng)護到位之后，再進行下球鉸滑動片和上球鉸的安裝，并將轉軸涂抹黃油聚四氟乙烯粉后插入下轉盤中心孔道中。滑動片安裝前，先將下球鉸凹頂面清理干凈，球鉸下轉盤凹面及滑動片預留槽孔內不得有任何雜物，并將球面吹干。檢查符合要求后，在球面上各滑動片間均勻涂抹黃油聚四氟乙烯粉，厚度控制在其略高于滑動片即可。將上球鉸凸球面上均勻涂抹一層黃油聚四氟乙烯粉，然后將上球鉸對準中心銷軸輕落至下球鉸凹面上，用拉鏈葫蘆、千斤頂等工具微調上球鉸水平位置和高程，保證其處于水平，并與下球鉸外圈間隙均勻一致。再清理掉被壓擠出的多余，并用寬膠帶紙等方法將上下球鉸空隙邊緣的縫隙密封，保證施工中黃油聚四氟乙烯粉不再被壓擠出，確保泥沙、雜物不會進入球鉸摩擦結構部分中。

圖4 下球鉸中心定位

圖5 下球鉸頂面精調

圖6 下球鉸、滑道安裝完成

圖7 安裝四氟滑片

圖8 涂抹黃油四氟粉

圖9 上球鉸安裝完成并密封包裹

2.1.3 上轉盤施工

在上球鉸安裝完成后，在進行撐腳、砂箱定位安裝，然后再綁扎上球鉸鋼筋網片及轉臺鋼筋，完成后澆筑上轉盤（上承臺）C50混凝土。上轉盤在整個轉體施工過程中一直處于多向、立體、復雜的受力狀態(tài)，它是轉體時的特別重要的結構。轉臺是球鉸、撐腳與上轉盤相連接的部分，又是轉動牽引索直接錨固安裝的部位。同一對牽引索的錨固端應在同心圓的直徑線上且對稱形成一對力偶矩。需要注意的是：每個索的預埋高度平面應和牽引方向完全水平，每根索的出口點相對轉盤中心也相互對稱。牽引索非錨固部分應圓順、逐根地盤繞在轉臺外周，并做好防損壞和防腐蝕的保護措施。再安裝牽引反力座模版，澆筑C50混凝土。

圖10 安裝撐腳、砂箱

圖11 預埋牽引索

圖12 墩身鋼筋及臨時支墩鋼板

圖13 上轉盤養(yǎng)護

2.1.4 上、下轉盤固結

上、下轉盤間應采用砂箱及精軋螺紋鋼筋臨時支撐措施進行臨時支撐、固結，以防傾覆。豎向預應力鋼筋采用150根φ32mm抗拉強度標準值為930MPa的JL32精軋螺紋鋼筋，軋絲錨，采用無粘結套管體系，在上轉盤頂面單端張拉，錨下張拉控制應力為415MPa。固定端埋在下轉盤（承臺）混凝土內。

2.2 牽引系統(tǒng)

2.2.1 牽引動力系統(tǒng)

轉體動力系統(tǒng)由2套連續(xù)轉體千斤頂、4臺液壓泵站和1臺主控臺通過高壓油管和電纜線連接組成。每套連續(xù)轉體千斤頂公稱牽引力2000kN，額定油壓25MPa。

連續(xù)轉體千斤頂安裝在轉盤兩側對稱的反力墩上，須保證其處于水平、平行狀態(tài)，其中心線與上轉盤外圓（鋼絞線束纏繞的地方）相切，且保證水平。

主控臺應設置在能清楚觀察到現場整體情況的位置。

2.2.2 牽引索

牽引索須清理每根鋼絞線表面的銹跡、油污，逐根順次沿著設計索道排列盤繞后，穿過YCW150-200型連續(xù)轉體千斤頂，并用連續(xù)轉體千斤頂的夾緊裝置夾持住。先逐根對鋼絞線初始預緊后，再通過轉體千斤頂對該束鋼絞線進行整體預緊，使兩束牽引索中各根鋼絞線持力基本一致。牽引索索道中心線應與對應千斤頂中心線保持水平。

牽引索的另一端錨固在上轉盤混凝土體內，作為牽引索固定端。

2.3 平衡系統(tǒng)

在轉體施工過程中，結構平衡是值得關注的重點。如果轉動不平衡，則極易發(fā)生重大安全事故。因此，為了降低轉動重心，通常選用圍繞橋墩軸心轉動的方法，并將轉盤設于墩底以下：

2.3.1 平衡轉體配重方案

轉體方案的關鍵是轉體梁在靜力狀態(tài)保持受力平衡，且通過配重，使得轉體梁的重心線與球鉸豎軸線重合。這樣就可以保證配重量小，轉體啟動時所需的牽引力相對較小。由于本設計項目轉動體為一點支承，在轉動施工過程中容易導致轉體梁在豎平面內的上下晃動。因此，應盡量減小撐腳與滑道間的間隙。

2.3.2 稱重、配重

根據稱重及配重結果在梁體相應位置吊裝配重，并對配重進行位移限制，保證其轉體過程中的穩(wěn)定性。

轉體施工前對已澆筑的連續(xù)梁梁段進行稱重、配重，使梁體兩側重量平衡。稱重采用4臺600t的穿心式千斤頂加載支撐力，分布于上轉盤四個角，然后對稱逐級加載，觀測記錄千分表數值變化，多次反復加載記錄，經數據分析后在梁面加載預壓塊，平衡配重。

圖14 稱重、配重

圖15 縱向稱重設備布置

圖16 橫向稱重設備布置圖

3 轉體施工

3.1 轉體施工準備

3.1.1 轉體附屬施工

轉動施工前，應先后完成豎墻、防護墻、遮板、轉體防拋網、欄桿等部分橋面附屬結構工程施工。

3.1.2 掛籃拆除

轉體前拆除掛籃和掛籃模板，中跨合龍段模板采用掛籃模板重新改裝成吊模，截斷掛籃側模，使高度與合龍段梁高等同，利用掛籃頂橫梁做為吊模橫梁，底模不變，仍采用用掛籃底模，組成合龍段吊模。

3.1.3 臨時支墩搭設

連續(xù)梁14#節(jié)段施工完畢且掛籃拆除后，拆除下轉盤0#塊支架，在上轉盤搭設4根φ630×10mm螺旋管作為臨時支撐，螺旋管之間采用[20槽鋼作為剪刀撐和水平連接，螺旋管頂橫置雙拼I56a工字鋼，其上立雙拼I40a工字鋼與梁底預埋鋼板焊接牢固。在大里程14#節(jié)段原橋位節(jié)段中間處搭設一排螺旋管作為臨時支墩，臨時支墩采用3根φ630×10mm螺旋管，施工時螺旋管打入基巖面，螺旋管之間采用[20槽鋼作為剪刀撐和水平連接，螺旋管頂橫置雙拼I56a工字鋼，其上在線路左側轉體就位處設置雙拼I40a工字鋼作為定位擋塊，各構件連接應保證焊接質量。

3.1.4 滑道清理

（1）拆除臨時固結及砂箱：對稱拆除上下轉盤之間的固結精軋鋼及上轉盤的支撐砂筒。

（2）清理滑道：清理滑道表面的垃圾、水泥漿及其他有礙轉動的因素，滑道表面涂抹黃油四氟粉并鋪裝MGE滑片。

3.1.5 試轉體

待以上各項準備工作完成后進行試轉。試轉前，全面檢查牽引動力系統(tǒng)、轉體結構系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、防傾、限位保險系統(tǒng)是否狀態(tài)良好，評估整個系統(tǒng)的安全可靠性。同時監(jiān)測人員采集轉體系統(tǒng)的各項初始資料，確定橋墩轉動角速度與梁端轉動線速度的關系，便于對轉體全過程進行跟蹤監(jiān)測，能有效地把轉動速度控制在要求范圍內。

3.2 轉體結構安全性計算

轉體總重量W為72000kN

其摩擦力計算公式：F=W×μ

靜磨擦系數按μ=0.1，則啟動時靜磨擦力F=W×μ=7200kN

動磨擦系數按μ=0.06，則轉動過程中的動磨擦力F=W×μ=4320kN

轉體牽引力計算：T=2/3×（R×W×μ）/D

R為球鉸平面半徑，R=1.395m

轉臺直徑D為8.1m，

轉體牽引力計算結果：

啟動時所需最大索引力T=2/3×（R×W×μ靜）/D=826.67kN

轉動過程中所需牽引力T=2/3×（R×W×μ動）/D=496kN

連續(xù)千斤頂型號為YCW150-200，最大張拉力為2000kN

計算結果表明千斤頂動力有足夠的安全系數儲備。

3.3 正式轉體

在試轉結束后，根據采集的各項數據，總結分析轉動過程中出現問題，同時對轉體實施方案進行修正，避免正式轉體再次出現類似問題。進行正式轉體時，整個轉體過程仍然采用人工指揮控制。轉體過程中數據的收集，采用一套嚴格周密的盯控系統(tǒng)。指揮人員通過盯控系統(tǒng)反映的數據資料進行指揮協(xié)調。轉體結構轉動前要做好工作流程、人員分工及職責等組織論方面的工作，根據各個關鍵部位、施工環(huán)節(jié)，對現場人員做好周密部署、嚴格交底，各司其職，分工協(xié)作，整個流程由現場總指揮統(tǒng)一發(fā)號施令。

3.3.1 轉體控制措施

轉體前在轉盤上均勻布置70個刻度，每刻度弧長8.7cm，并按順序統(tǒng)一進行編號，轉體過程中定期觀測和報告轉盤上轉過的刻度。

3.3.2 防超轉限位裝置

按設計要求布置防超轉限位裝置。如可在轉體前在轉體就位位置安裝限位型鋼橫梁，使型鋼橫梁與轉盤撐腳接觸位置即為轉體就位位置。

轉體結構在上、下轉盤與滑道之間設置有8對保險型鋼撐腳，撐腳滑板底面距離滑道頂面預留一定的縫隙，轉體結構精確就位后，采用鋼墊片進行抄墊固定，并將鋼墊片同撐腳滑板鋼板、連同滑道鋼板立即進行全面焊接聯(lián)接固定。

大里程邊墩臨時支墩位于14#節(jié)段原橋位節(jié)段中間處，施工時焊管柱打入基巖面，施工時嚴格控制精度，接長確保焊接質量；臨時支墩項設置定位擋塊與工字鋼焊接，該定位擋塊用于定位轉體后梁體就位，避免超轉用，其應轉盤上的限位裝置配合使用，如圖16所示。

3.3.3 轉體實施

啟動動力系統(tǒng)設備，并使其在“自動”狀態(tài)下運行。

在轉體轉動過程中，安排技術人員在轉盤附近負責讀取轉盤上標識的刻度并匯報，即時與總指揮聯(lián)系。懸臂梁端每轉過5m，向總指揮匯報一次；在距終點5m以內，每轉過1m向總指揮匯報一次；在距就位處20cm以內，每轉過2cm向總指揮匯報一次。轉體結構接近設計位置時，系統(tǒng)“暫?！辈僮鳌榉乐菇Y構超轉，待慣性運行結束后，動力系統(tǒng)改由“自動”操作下改為“點動”操作。

3.3.4 過轉應急措施

當由于轉動慣性或測量誤差，在復測發(fā)現已經過轉時，可用2臺200T千斤頂組成的力偶助推系統(tǒng)，反向頂撐腳，將轉動體回轉。

4 注意事項

（1）下球鉸安裝要求精確對位，坐標偏差不大于2mm，水平偏差不大于1mm；滑道鋼板安裝控制高程誤差為任意3m弧長內滑道的高差不大于1mm，平整度偏差不大于每米0.5mm；滑動片安裝完成后頂面應位于同一球面上，誤差不大于1mm。

圖16 臨時支墩擋

（2）鋼絞線穿束時嚴禁交叉、打攪和扭轉，所用的鋼絞線應盡可能盤旋均布；同時需要做好鋼絞線防銹措施，出現銹蝕應在轉體實施前清理干凈，避免在正試轉體時鋼絞線銹渣使連續(xù)千斤頂無法正常退錨。

（3）轉體千斤頂的安裝應注意其中心線、外露鋼絞線束軸線和牽引索道軸線保證水平且方向一致。

（4）控制系統(tǒng)在運行前一定要經過空載聯(lián)試，確認無問題后方可投入使用。

（5）結合現場實施情況，球鉸清理工作順序：拆除撐腳鋼楔→清理滑道→清理撐腳下水泥漿→砂箱拆除→拆除上轉盤模板。

（6）安裝撐腳時，在無水地區(qū)，用細砂把撐腳到滑道之間空隙填滿；若在有水地區(qū)，在撐腳下塞填黃油或泡沫板，四周用砂漿封閉。總之，使其不讓其雜物進入，造成后期清理困難。

5 結語

綜上所述，城際鐵路廣清線是珠三角城際鐵路的重要干線，此次跨京廣鐵路轉體整個施工過程安全，梁體質量和線型均符合設計要求，直接避免了安全風險高，轉體結構難以保護等對施工進度及安全、質量的影響，加快了施工進度，節(jié)約了建設成本，確保了結構質量，還大大減少了對鐵路行車的干擾，相對于傳統(tǒng)的懸臂澆筑法和支架現澆法更為安全、可靠。