李漢愿

(中鐵十八局集團第五工程有限公司 天津 300459)

1 工程概況

石家莊市和平路高架西延工程全長4.6 km，主線以橋梁形式上跨石太鐵路，周邊施工建筑多，施工場地狹小，且兩側(cè)用地不具備大型起重機械進入施工的條件，故采用轉(zhuǎn)體法施工。主橋采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，跨徑布置為(125+125)m，橋面寬28.5 m，全長250 m，為單塔單索面墩梁鉸接體系矮塔斜拉橋，轉(zhuǎn)體長度242.6 m，轉(zhuǎn)體重量5 475 t，轉(zhuǎn)體角度為順時針31°。轉(zhuǎn)體匝道鋼梁跨徑布置為(90+90)m，為變截面鋼箱梁T構(gòu)，轉(zhuǎn)體長度167.9 m，轉(zhuǎn)體重量為2 160 t，轉(zhuǎn)體角度為順時針30°。主橋在墩頂、匝道橋在墩底兩者同步進行轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)體完成后凈空距離為0.5 m?，F(xiàn)場施工平面見圖1。

圖1 施工平面

2 施工工藝

2.1 施工工藝流程

轉(zhuǎn)體橋具體施工工藝流程見圖2。

圖2 轉(zhuǎn)體橋施工工藝流程

2.2 主橋施工

施工完下部結(jié)構(gòu)后在墩頂安裝轉(zhuǎn)體球鉸，預(yù)埋轉(zhuǎn)體相關(guān)構(gòu)件，滑移法拼裝鋼箱梁后，施工索塔。安裝斜拉索，根據(jù)設(shè)計及監(jiān)控指令進行斜拉索張拉和索力調(diào)整，符合要求后進行主橋轉(zhuǎn)體施工作業(yè)。轉(zhuǎn)體就位后，搭設(shè)支架安裝合龍段鋼箱梁，同時采用千斤頂調(diào)整兩側(cè)支座反力，最后拆除撐腳。根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)調(diào)整梁體姿態(tài)，必要時調(diào)整斜拉索索力[1]。

2.3 匝道橋施工

施工完下部結(jié)構(gòu)后施工主墩承臺(下轉(zhuǎn)盤)及過渡墩承臺，并安裝轉(zhuǎn)體系統(tǒng)，然后施作上部承臺及墩柱，順鐵路兩側(cè)施工支架(或支墩)基礎(chǔ)，搭設(shè)支架，并采用1.2倍主梁重預(yù)壓支架。支架上拼裝鋼箱梁，安裝臨時索塔并張拉斜拉索，符合要求后進行匝道轉(zhuǎn)體施工作業(yè)。轉(zhuǎn)體就位后，搭設(shè)支架安裝合龍段鋼箱梁，同時采用千斤頂調(diào)整兩側(cè)支座反力，拆除斜拉索及臨時索塔。

3 主要施工技術(shù)及工藝措施

3.1 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)體下盤、滑道、球鉸支座、上轉(zhuǎn)盤(撐腳等)、轉(zhuǎn)動牽引系統(tǒng)組成。主橋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)置在蓋梁上，匝道轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)置在承臺內(nèi)。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)分三次進行安裝[2]。

3.1.1 轉(zhuǎn)體下盤

轉(zhuǎn)體下球鉸、反力千斤頂?shù)鬃⒒谰O(shè)置在轉(zhuǎn)體下盤上。下轉(zhuǎn)盤混凝土為大體積混凝土，整體分步驟澆筑。

(1)在混凝土澆筑過程中，要控制預(yù)埋件的安裝精度和位置。

(2)安裝下滑道骨架和下球鉸骨架。骨架頂面質(zhì)量控制要求：相對高差≯5 mm，球鉸中心與骨架中心必須在同一軸線，不超設(shè)計要求規(guī)定的1 mm范圍。

(3)轉(zhuǎn)體下盤混凝土在分步驟澆筑時，應(yīng)先在模板上設(shè)置標(biāo)識線，以控制混凝土澆筑面標(biāo)高。

(4)綁扎球鉸預(yù)留槽和下滑道鋼筋，安裝滑道鋼板?；冷摪屙斆姹仨殱M足設(shè)計要求，局部平整度不大0.5 mm，兩者相對高差不大于2 mm。

(5)第三次澆筑預(yù)留槽混凝土(下滑道鋼板下部和下球鉸預(yù)留槽)，澆筑千斤頂反力座和轉(zhuǎn)體牽引反力座混凝土。

3.1.2 球鉸及撐腳

球鉸是轉(zhuǎn)體橋的關(guān)鍵部位，是轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動中心，施工質(zhì)量直接影響轉(zhuǎn)體效果。

(1)球鉸安裝

球鉸是整個平衡轉(zhuǎn)體的支撐中心和轉(zhuǎn)動中心，在轉(zhuǎn)體過程中起到支撐整個轉(zhuǎn)體重量的作用。先將下球鉸骨架固定牢固，然后將其吊裝到骨架上，并進行對中、調(diào)平。對中時下球鉸中心縱橫向誤差不得大于1 mm，球鉸周圍頂面處各點的相對誤差不得大于1 mm。完成對中及調(diào)平工作后，將調(diào)整螺栓固定牢固。

(2)撐腳安裝

轉(zhuǎn)體時保險撐腳在鋼滑道內(nèi)滑動，承受轉(zhuǎn)體過程中的各種不平衡力，確保轉(zhuǎn)動過程中轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)整體平穩(wěn)。在撐腳安裝時，為了使得同一轉(zhuǎn)體上的每個撐腳控制在同一標(biāo)高，每個撐腳選取了兩個高程記錄點進行控制。

3.1.3 轉(zhuǎn)體上盤

轉(zhuǎn)體上盤中設(shè)有縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力鋼筋，保證應(yīng)力狀態(tài)的穩(wěn)定。轉(zhuǎn)體內(nèi)預(yù)先埋設(shè)轉(zhuǎn)體牽引索，牽引索外露部分纏繞在轉(zhuǎn)盤周圍，并確保不干擾預(yù)埋鋼筋。整個系統(tǒng)支承體系的轉(zhuǎn)換，需待上盤混凝土達到設(shè)計強度后方可進行，轉(zhuǎn)換后使得轉(zhuǎn)盤力傳到球鉸上。

3.2 鋼梁吊裝滑移技術(shù)

由于鋼梁兩端各90 m分別位于三元廠房和農(nóng)科院內(nèi)，現(xiàn)場地形復(fù)雜、地勢高差大、空間狹窄，不具備現(xiàn)場吊裝條件，經(jīng)研究最終采用從跨中吊裝，然后向兩端滑移至設(shè)計安裝位置的方案。

3.2.1 施工技術(shù)要點

滑移施工是在完成下部支撐支架系統(tǒng)后，通過在支架上部設(shè)置分配梁、貝雷梁、滑移軌道、滑移小車構(gòu)建滑移系統(tǒng)，然后使用吊車將鋼箱梁構(gòu)件吊裝至滑移小車上，將鋼箱梁構(gòu)件滑移至安裝位置。

(1)滑移小車。根據(jù)分段梁重確定滑移小車承載力。滑移小車由滑輪、分配梁、橫向連接、動力裝置、限位裝置組成。

(2)吊裝滑移施工。所有臨時構(gòu)件施工完成，用650 t履帶吊將梁構(gòu)件吊裝至滑移小車上，采用焊接與滑移小車臨時固定；調(diào)試滑移小車運輸梁段前進5 m，試驗各種參數(shù)；正常工作后，運輸梁構(gòu)件滑移至設(shè)計位置。小車滑移必須保證同步、勻速。

(3)梁構(gòu)件滑移至設(shè)計位置后，采用4臺50 t頂升千斤頂將梁構(gòu)件頂起，梁構(gòu)件與電動小車分離后調(diào)整梁構(gòu)件線形。第一段梁構(gòu)件吊裝完畢后，其余梁構(gòu)件均采用從中間向兩端依次吊裝至滑移小車運輸?shù)陌惭b方法進行。轉(zhuǎn)體鋼箱梁構(gòu)件安裝完畢，進行梁段焊接和線形調(diào)整。

3.2.2 施工效果

本橋鋼梁采用滑移組裝，最長滑移距離121 m，最大滑移重量87 t，滑移過程中滑移速度控制在5 m/min。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，滑移過程中滑移小車與支撐體系受力狀況良好，具有足夠的安全儲備系數(shù)，中心偏移控制在3 mm以內(nèi)，滿足滑移過程中設(shè)備同步、安全、平穩(wěn)的要求。

3.3 索塔施工及監(jiān)測

主橋上部索塔為獨柱式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，塔高32 m。斜拉索采用φ15.2 mm單絲涂覆環(huán)氧涂層預(yù)應(yīng)力鋼絞線拉索，為單索面雙排索，布置在主梁的中央分隔帶處。全橋共16根斜拉索，拉索內(nèi)安裝CCT20磁通量傳感裝置可長期監(jiān)測索力。

3.3.1 斜拉索張拉

斜拉索在塔上的錨固方式為采用鋼絞線斜拉索在塔上通過集束鋼管貫通(索鞍)錨固的方式。采用焊接集束分絲鋼管(整體埋置在塔柱混凝土中)，將每束鋼絞線與分絲管一一對應(yīng)穿過索塔。鋼絞線與分束鋼管接觸部分的防護PE無須剝離。為防止斜拉索因索力差在塔上索鞍內(nèi)滑移，在每根鋼絞線上設(shè)置抗滑裝置待張拉完成后錨固鎖定。為方便以后斜拉索維護，斜拉索體系單根鋼絞線可更換[3-4]。

每根索的鋼絞線逐根掛索后隨即用YLSDl60-150千斤頂進行張拉。為使每根索中各鋼絞線索力均勻，采用等張拉值法進行張拉，即每根鋼絞線的拉力以控制壓力表讀數(shù)為準(zhǔn)，傳感器讀數(shù)進行監(jiān)測。掛索前，將監(jiān)測傳感器安裝在一根不受外界影響的鋼絞線上，張拉時每根鋼絞線的拉力按當(dāng)時傳感器的顯示變化值進行控制。

3.3.2 施工監(jiān)測

采取頻譜分析法進行索力監(jiān)測。

(1)線形監(jiān)測。測量內(nèi)容主要包括：主梁高程控制基準(zhǔn)點的復(fù)核；中線及主梁標(biāo)高測量；塔頂偏移測量。另外還需考察大氣溫度對斜拉橋主梁線形、索塔變位的影響[5]。

(2)應(yīng)力和溫度測試。應(yīng)力測試內(nèi)容包括：索塔塔柱底部截面、橋面處塔柱截面、主跨跨中主梁截面、1/4跨主梁截面、塔根處主梁截面、邊跨最不利截面等部位進行應(yīng)力測試。測試工具采用鋼弦式應(yīng)力計。溫度測試包括索、塔、梁三部分，塔梁溫度測試截面及測點布置同應(yīng)力測試。測試方法采用預(yù)埋元件，用數(shù)字萬用表測試[6]。

3.3.3 施工效果

斜拉橋結(jié)構(gòu)體系是高次超靜定的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在實際施工過程中，由于施工偏差、風(fēng)荷載、溫度變化等因素的影響，使斜拉橋各索的實際索力值、橋面標(biāo)高同設(shè)計計算值有一定的偏差，施工過程中結(jié)合監(jiān)控索力與橋面標(biāo)高等參數(shù)對張拉后的斜拉索進行索力調(diào)整，使索力同橋面線形同時滿足設(shè)計要求[7]。

3.4 轉(zhuǎn)體施工工藝

3.4.1 轉(zhuǎn)體準(zhǔn)備

清理滑道雜物、涂抹黃油，在撐腳與滑道之間安裝四氟滑板，并拆除臨時砂箱和鋼箱梁臨時支撐體系，完成體系轉(zhuǎn)換。

梁體施工完成支架拆除后，進行48 h全天候觀測。在梁下利用千斤頂進行等力、不等力反頂稱重并觀測變化，根據(jù)觀測數(shù)值進行分析，確定不平衡重調(diào)整值，根據(jù)不平衡力矩對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進行不平衡配重[8]。

3.4.2 轉(zhuǎn)體設(shè)備

本橋轉(zhuǎn)體選用四套ZLD100型液壓、同步、自動連續(xù)千斤頂系統(tǒng)。牽引索安裝時逐根使用24 t千斤頂施加2～3 kN左右力預(yù)緊，保證均勻受力。

3.4.3 試轉(zhuǎn)體

正式轉(zhuǎn)體前需進行試轉(zhuǎn)體，試轉(zhuǎn)角度為2°。試轉(zhuǎn)過程中記錄轉(zhuǎn)體力大小(初始、正常運行、停止后再啟動)、轉(zhuǎn)體速度、轉(zhuǎn)體摩擦系數(shù)、各種設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況、結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點的受力情況。試轉(zhuǎn)完成后對實際數(shù)據(jù)進行分析，并與設(shè)計值進行比較，如有偏差，及時做出調(diào)整，使轉(zhuǎn)體各項參數(shù)達到設(shè)計值，確保正式轉(zhuǎn)體順利進行[9-10]。

(1)轉(zhuǎn)體施工主要參數(shù)

轉(zhuǎn)體重量：主橋5 475 t(242.6 m)、匝道2 160 t(167.9 m)；

轉(zhuǎn)體速度：0.02 rad/min；

轉(zhuǎn)體角度：31°；

轉(zhuǎn)體動力儲備系數(shù)：10倍(采用2臺100 t千斤頂，啟動力20 t)；

轉(zhuǎn)體牽引索拉力安全系數(shù)：26倍(采用10根/束鋼絞線，最大拉力20 t)；

轉(zhuǎn)體就位軸向誤差：±10 mm。

(2)通過試轉(zhuǎn)體得出轉(zhuǎn)體初始啟動時最大牽引力為21 t，正常轉(zhuǎn)體時牽引力約為15 t，滑板的摩擦系數(shù)基本與設(shè)計一致；試轉(zhuǎn)時反力墩、千斤頂、牽引索及拉錨器各關(guān)鍵節(jié)點部位受力狀況良好，梁體應(yīng)力變化為2.03 MPa，具有足夠安全儲備系數(shù)；試轉(zhuǎn)時梁體最大高差偏位10 mm，通過合龍時的線形調(diào)整可起到糾偏作用；試轉(zhuǎn)時正常運行轉(zhuǎn)體速度為0.02 rad/min?？梢娫囖D(zhuǎn)各參數(shù)均滿足要求。

3.4.4 轉(zhuǎn)體施工

在天窗點內(nèi)，先采用手動模式，然后轉(zhuǎn)換到自動運行同步模式。主控臺操作人員利用筆記本中控臺連續(xù)自動牽引系統(tǒng)，使2臺千斤頂統(tǒng)一同步運行，進行橋梁的自動連續(xù)轉(zhuǎn)體。

轉(zhuǎn)體開始后，將從撐腳前端滑出的四氟滑板拿到撐腳后端重新喂入，必須保證相鄰2塊四氟板間隙小于5 cm，直至轉(zhuǎn)體完成?；逦谷霑r需緊貼限位滑道邊界線喂入，同時需將滑板表面雜物清理干凈并隨時涂刷黃油以減少摩擦力。如滑板發(fā)生脫空或無法喂入，立即更換不同厚度滑板保證撐腳底部全部鋪滿滑塊。

為確保箱梁、橋墩及滑道的安全，轉(zhuǎn)體全過程對轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測。在梁端翼緣板兩側(cè)各布置2個高程控制點，監(jiān)測轉(zhuǎn)體過程中橋的整體平衡性。在中墩4個面上分別彈出垂直線，以便轉(zhuǎn)體時觀測垂直度。安排2組觀測人員，分別于既有線兩側(cè)進行觀測[11]。

正式轉(zhuǎn)體歷時29 min，轉(zhuǎn)體過程連續(xù)、平穩(wěn)、同步，轉(zhuǎn)體就位精度最大誤差為3 mm。梁體最大懸臂下?lián)隙葹?2 mm，與設(shè)計基本一致。

3.4.5 轉(zhuǎn)體就位

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)精確就位后，即對結(jié)構(gòu)進行約束固定。利用轉(zhuǎn)盤底的千斤頂精確調(diào)整梁體端部標(biāo)高，并采取措施抄墊梁端。梁體標(biāo)高調(diào)整完轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)精確就位后，即對結(jié)構(gòu)進行約束固定。轉(zhuǎn)體就位后現(xiàn)場見圖3[7]。

圖3 轉(zhuǎn)體就位現(xiàn)場

3.5 合龍施工

轉(zhuǎn)體梁段轉(zhuǎn)體至預(yù)定位置后，調(diào)整高程，進行合龍段施工。搭設(shè)合龍段支架，采用不小于1.2倍梁重進行預(yù)壓，消除其彈性和非彈性變形。在搭設(shè)好的支架上，采用吊車架設(shè)主橋及匝道合龍段鋼箱梁，調(diào)整好鋼箱梁整體線形后進行焊接施工[12]。

4 結(jié)束語

該工程通過設(shè)置鋼箱梁橫向滑移系統(tǒng)解決了主梁構(gòu)件在狹小空間內(nèi)的安裝問題；利用計算機仿真模擬技術(shù)和精密儀器控制，采用連續(xù)頂推控制系統(tǒng)進行主橋和匝道橋的頂推作業(yè)，歷時29 min完成了轉(zhuǎn)體，最大誤差為3 mm，梁體最大懸臂下?lián)现禐?2 mm，滿足設(shè)計要求，圓滿完成了施工任務(wù)，可為今后類似工程的設(shè)計和施工提供參考。