李春玉

中鐵建工集團(tuán)有限公司 山東 青島 266061

近年來，隨著轉(zhuǎn)體施工工藝的應(yīng)用，轉(zhuǎn)體形式也日漸不同，受橋?qū)挕⒖缍鹊确矫娴挠绊?，雙幅不等跨近距離同步轉(zhuǎn)體剛構(gòu)橋梁開始日益增多。在轉(zhuǎn)體施工過程中，球鉸系統(tǒng)作為轉(zhuǎn)體橋的樞紐，既承受上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量，同時又是轉(zhuǎn)體橋梁轉(zhuǎn)動的紐帶，球鉸的定位精度和安裝質(zhì)量對后續(xù)轉(zhuǎn)體施工的順利完成起到至關(guān)重要的作用；不等跨轉(zhuǎn)體橋配重方案的選擇決定了其轉(zhuǎn)動期間的穩(wěn)定性及平衡性；雙幅近距離同步轉(zhuǎn)體過程中的防傾覆及防碰撞措施是轉(zhuǎn)體順利進(jìn)行的保障[1-4]。

南進(jìn)場路轉(zhuǎn)體橋位于青島膠東國際機場，為雙幅不等跨近距離同步轉(zhuǎn)體剛構(gòu)橋，以此為例，對施工過程中的球鉸系統(tǒng)、不等跨配重方案、防傾覆措施和防碰撞措施等關(guān)鍵部位的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 工程概況

南進(jìn)場路轉(zhuǎn)體橋與膠濟(jì)鐵路相交于樁號K61＋917處，與膠濟(jì)鐵路線相交夾角為54.6°。橋梁在跨越膠濟(jì)鐵路處分成東西2幅，分別為Z13#、Z14#轉(zhuǎn)體橋，Z13#跨徑為（53＋53） m，Z14#跨徑為（53＋48） m，轉(zhuǎn)體橋效果如圖1所示，轉(zhuǎn)體示意如圖2所示。轉(zhuǎn)出體跨徑分別為（48＋48） m和（48＋45） m，轉(zhuǎn)體質(zhì)量約7 000 t，就位后2幅梁體間距為30 cm，轉(zhuǎn)體球鉸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 南進(jìn)場路轉(zhuǎn)體橋整體效果

圖2 南進(jìn)場路轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)體示意

圖3 南進(jìn)場路轉(zhuǎn)體橋球鉸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

2 施工難點分析

1）球鉸系統(tǒng)主要承受全橋的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動時的扭矩，其安裝精度及混凝土澆筑質(zhì)量要求高，直接影響轉(zhuǎn)體過程的穩(wěn)定性。

2）南進(jìn)場路轉(zhuǎn)體橋Z14#為不等跨轉(zhuǎn)體橋，如果稱重和配重控制不好會存在傾覆等問題，導(dǎo)致無法正常轉(zhuǎn)動。

3）轉(zhuǎn)體橋各階段的臨時固結(jié)、限位等防傾覆措施需要提前研究和優(yōu)化。

4）雙幅不等跨近距離同步轉(zhuǎn)體剛構(gòu)橋存在超轉(zhuǎn)、碰撞問題。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 球鉸定位及安裝施工技術(shù)

3.1.1 滑道預(yù)拼接整體吊裝技術(shù)

轉(zhuǎn)體下承臺分2層澆筑，在首次澆筑完成后，混凝土面需要鑿毛。采用全站儀在混凝土面上精確放出滑道十字軸線4個角點和中心位置，并通過“十字線對中法”復(fù)核4個角點和支架中心位置，保證其中心必須位于設(shè)計位置。

鋼板滑道和定位骨架分別由4塊1/4圓弧拼塊拼裝而成，在拼裝完成后進(jìn)行整體吊裝。在平整的地面上，將滑道定位骨架通過角鋼焊接進(jìn)行拼裝，拼裝完成后保證滑道骨架頂面任意兩點高差在5 mm之內(nèi)，然后安裝鋼板滑道。鋼板滑道通過擰動連接螺母進(jìn)行高度調(diào)整，調(diào)整完成后平整度≤0.5 mm，之后將鋼板進(jìn)行焊接連接，完成整體拼裝后進(jìn)行吊裝。

吊裝時，滑道支架位置通過調(diào)整，使其四角坐落在放出的點位上，并通過“十字線對中法”復(fù)核滑道中心位置，當(dāng)中心位置出現(xiàn)偏差時，利用在滑道四角安放的小千斤頂進(jìn)行頂推，保證其中心必須位于設(shè)計位置。精準(zhǔn)定位之后，將千斤頂立起，利用4個千斤頂調(diào)整支架，使其高程達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核，保證頂部局部平整度≤0.5 mm，待標(biāo)高精調(diào)完成后，通過預(yù)留鋼筋與支架進(jìn)行焊接固結(jié)。

3.1.2 下球鉸安裝技術(shù)研究

下球鉸支撐腳吊裝前，采用全站儀在混凝土面上精確放出支架4個角點和中心位置，吊裝時，定位支架位置通過調(diào)整，使其四角坐落在放出的點位上，并通過“十字線對中法”復(fù)核支架中心位置，保證其中心必須位于設(shè)計位置。精準(zhǔn)定位之后，利用4個千斤頂調(diào)整支架，使其高程達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核，保證頂部局部平整度≤0.5 mm，待標(biāo)高精調(diào)完成后，通過預(yù)留鋼筋與支架進(jìn)行焊接固結(jié)。

安裝下球鉸前，確定好下球鉸及定位支架對應(yīng)軸線及定位螺栓位置，然后吊裝下球鉸與定位支架的軸線位置和定位螺栓位置一一對應(yīng)，利用定位螺栓將下球鉸與定位支架頂面角鋼臨時固定，通過標(biāo)高調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整下球鉸標(biāo)高。

球鉸中心采用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)控制，同時人工拉十字線進(jìn)行對中復(fù)核?，F(xiàn)場高程測量采用“三人測量、同步復(fù)核、邊測邊調(diào)”的方式進(jìn)行控制。為保證下球鉸的安裝精度，在下球鉸外沿均勻布置8個測量控制點，8個控制點兩兩對稱，控制點位置需與定位支架上的調(diào)節(jié)螺栓對應(yīng)，控制點用紅色油漆做好標(biāo)識。將控制點標(biāo)高逐一調(diào)整至設(shè)計標(biāo)高后，同步對球鉸中心進(jìn)行再次復(fù)核，全部滿足要求后旋緊緊固螺母，完成精調(diào)并固定。球鉸的安裝精度要求：球鉸安裝頂口必須水平，其頂面任意兩點誤差≤1 mm；球鉸轉(zhuǎn)動中心必須位于設(shè)計位置，其誤差在順橋向為±1 mm、橫橋向為±1.5 mm；鋼套筒應(yīng)鉛垂，其傾斜度≤0.3%。

3.1.3 上球鉸安裝技術(shù)研究

上球鉸安裝之前要將上球鉸接觸面清理干凈，然后用汽車吊吊裝上球鉸，上球鉸套筒應(yīng)插入銷軸內(nèi)。待上球鉸安裝就位后，使用人工推動上球鉸轉(zhuǎn)動2周，驗證球鉸能否順利轉(zhuǎn)動，使上下球鉸間的黃油分布均勻，并將多余的黃油擠出。之后檢查上下球鉸相對位置，尺寸一致說明銷軸兩側(cè)間隙一致，誤差要求≤3 mm，如果發(fā)生偏差要進(jìn)行調(diào)整，則采用吊葫蘆進(jìn)行調(diào)整，使上球鉸與下球鉸外圈重合。

上球鉸定位完成后，上球鉸用鋼筋采用焊接的形式與周圍鋼筋進(jìn)行固結(jié)，保證上球鉸在澆筑上承臺混凝土的過程中不會偏移。用膠帶在上下球鉸外圈結(jié)合處進(jìn)行封閉，防止雜質(zhì)進(jìn)入。

3.1.4 球鉸優(yōu)化及混凝土振搗技術(shù)

轉(zhuǎn)體下球鉸直徑390 cm，下部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為保證下球鉸下方混凝土澆筑密實，在下球鉸上設(shè)置2圈，共計8個振搗口和16個排氣孔?；炷翝仓那蜚q四周下料，利用混凝土流動性及振搗棒的振搗作用流入下球鉸轉(zhuǎn)盤下部，通過預(yù)先在球鉸表面預(yù)留的搗固孔和排氣孔進(jìn)行混凝土加強搗固和排氣，搗固結(jié)束后及時封堵?lián)v固孔，澆筑時泵管不能位于球鉸及定位支架上方。

轉(zhuǎn)體上球鉸混凝土與上承臺混凝土同步澆筑，澆筑高度最高處為3.8 m，高度較高且鋼筋密集，不易振搗。為了保證球鉸處混凝土質(zhì)量，在上球鉸均勻布置4根直徑15 cm預(yù)埋管伸出上承臺頂面，澆筑混凝土?xí)r振搗棒通過預(yù)埋管伸入上球鉸上部進(jìn)行振搗，保證混凝土振搗質(zhì)量和混凝土成品質(zhì)量?；炷翝仓?，將1根直徑2 cm的注漿管插入預(yù)埋管管底，混凝土澆筑完成之后四周用高強砂漿填充密實，待高強砂漿達(dá)到強度后，通過注漿管對上球鉸上部混凝土進(jìn)行注漿，進(jìn)一步保證混凝土質(zhì)量。

3.2 不等跨轉(zhuǎn)體橋稱配重技術(shù)

根據(jù)力矩原理，將配重作用點從承臺轉(zhuǎn)移至箱體，使作用點距支點距離增大，同樣大小的力，力矩增大，可以大大減小配重量。不等跨配重配置如圖4所示。

圖4 不等跨配重示意

將配重分解成2次配重，第1次為理論配重，待配重完成后方可進(jìn)行支撐架體拆除，再進(jìn)行稱重，根據(jù)稱重效果進(jìn)行第2次試驗配重，能更有效地控制轉(zhuǎn)出體的穩(wěn)定性，防止轉(zhuǎn)出體傾覆。

充分研究和利用CJJ 11—2011《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》中圖10.0.2-2的城—A級車輛荷載的立面圖、平面圖、橫橋向布置來設(shè)置配重位置和范圍，將配重范圍按照＞15 m、全幅，只在腹板梁上配重，完全模擬荷載車通過時的情況，使荷載傳遞如同車輪荷載傳遞一樣，并且嚴(yán)格控制每一作用面的荷載值不超過設(shè)計荷載值，最終根據(jù)需要配重力矩值結(jié)合城市橋梁設(shè)計規(guī)范來設(shè)置配重位置和范圍。

3.2.1 第1次理論配重

根據(jù)彎矩等效原則，確保結(jié)構(gòu)重心和球鉸中心豎向重合。計算出轉(zhuǎn)出體需要配重的質(zhì)量，再等效到配重區(qū)域。根據(jù)事先劃好的配重區(qū)域擺放方木，方木擺放寬度為配重塊寬度。擺放完成后采用鋼筋進(jìn)行錨固固定，避免轉(zhuǎn)體時配重塊移動。

3.2.2 稱重

首先根據(jù)轉(zhuǎn)體質(zhì)量計算稱重時千斤頂?shù)膰嵨?，將千斤頂放置在滑道之上，在千斤頂上放置事先?zhǔn)備好的鋼板，在鋼板上放置應(yīng)力環(huán)。將應(yīng)力環(huán)與綜合測試儀連接并開啟。將千分表底座固定在撐腳上，使測試柱與滑道接觸。啟動千斤頂，分級進(jìn)行加載，每一級控制在500 kN以內(nèi)，同步記位移，當(dāng)位移突然出現(xiàn)較大波動時，每一級加載控制在10 kN，當(dāng)位移穩(wěn)定后停止加載，進(jìn)行卸載，每一級控制在100 kN以內(nèi)，同步記位移，最后繪制出加載、卸載時位移頂力圖。根據(jù)加載、卸載時位移頂力圖，通過計算公式計算偏心距數(shù)值，當(dāng)偏心距滿足5～15 cm時不需要配重，超過此范圍需要配重。

3.2.3 第2次配重

根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，需要將偏心距控制在5～15 cm之間，根據(jù)實測偏心距與要求值之間的差值，進(jìn)行彎矩等效，計算出配重量。

3.3 防偏移及傾覆技術(shù)

轉(zhuǎn)體橋各階段施工過程中易產(chǎn)生偏移及傾覆：轉(zhuǎn)體橋上下球鉸間為聚四氟乙烯滑塊及黃油，阻力很小，在上承臺、墩柱及上部結(jié)構(gòu)施工時，上下球鉸易發(fā)生滑動，導(dǎo)致轉(zhuǎn)體偏移或傾覆；轉(zhuǎn)體稱配重及試轉(zhuǎn)前，所有限位措施均已打開，需要采取措施防止轉(zhuǎn)體滑動或傾覆；正式轉(zhuǎn)體完成后，在永久固結(jié)措施實施前，為了防止轉(zhuǎn)體橋發(fā)生傾覆，需要設(shè)置臨時固結(jié)、限位措施。

3.3.1 預(yù)埋工字鋼

借助球鉸系統(tǒng)下承臺6個外反力支座，在每個反力支座上預(yù)埋1根插入上轉(zhuǎn)盤的通長工字鋼，以每相鄰的2個分為1對，每對相鄰的工字鋼內(nèi)面間角度為54.6°。預(yù)埋工字鋼插入反力支座及上承臺各30 cm，球鉸上部結(jié)構(gòu)施工過程中，工字鋼可以有效防止球鉸發(fā)生滑動。

在轉(zhuǎn)體施工前，將工字鋼切斷，每對相鄰的工字鋼沿球鉸轉(zhuǎn)動方向，上游的工字鋼在下部1/3處割斷，下游的工字鋼在上部1/3處割斷，轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)到54.6°時，上游的工字鋼與下游的工字鋼內(nèi)面剛好貼到一起，起到防止超轉(zhuǎn)的作用。通過焊接工字鋼，可以有效起到支撐作用，防止轉(zhuǎn)體橋傾覆。

3.3.2 鋼楔子

轉(zhuǎn)體橋設(shè)6對撐腳，分別對稱分布于縱軸線的兩側(cè)。在撐腳的下方有1 m寬的滑道，撐腳底標(biāo)高比滑道頂高出2 cm，用鋼楔子固定，橋梁轉(zhuǎn)體前，將鋼楔子敲掉，撐腳可以在滑道內(nèi)滑動，用于保持轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)。

鋼楔子立面為斜三角，固定時，將鋼楔子底部平面放在滑道上，將扁頭插入撐腳與滑道之間的縫隙，然后用小鐵錘慢慢敲打至擠緊牢固。鋼楔子在每個撐腳外圓弧處各均勻放置2個，每個撐腳兩側(cè)各放置1個，以保證撐腳穩(wěn)定。轉(zhuǎn)體完成后，鋼楔子與撐腳、滑板焊接固定，防止出現(xiàn)偏移，起到永久固結(jié)、限位的作用。

3.3.3 臨時固結(jié)鋼筋

在上部結(jié)構(gòu)施工、稱配重、試轉(zhuǎn)、正式轉(zhuǎn)體時都需要設(shè)置臨時固結(jié)鋼筋進(jìn)行臨時固結(jié)和限位。臨時限位鋼筋位于轉(zhuǎn)體承臺四角，通過斜拉鋼筋將上下承臺的預(yù)留鋼筋焊接到一起，能很好地起到臨時固結(jié)、限位的作用。

3.4 防超轉(zhuǎn)碰撞技術(shù)

轉(zhuǎn)體施工時，張拉設(shè)備采用連續(xù)千斤頂，停止張拉時，轉(zhuǎn)體橋會由于慣性繼續(xù)向前移動一小段距離，而本工程為雙幅不等跨近距離同步轉(zhuǎn)體剛構(gòu)橋，轉(zhuǎn)體完成就位后雙幅轉(zhuǎn)體橋梁側(cè)間隙較小，僅有30 cm，如果出現(xiàn)超轉(zhuǎn)，會造成梁體碰撞，可能會破壞梁體并危及鐵路安全。

3.4.1 外反力支座防超轉(zhuǎn)工字鋼

借助球鉸系統(tǒng)下承臺6個外反力支座，在每個反力支座上預(yù)埋1根插入上轉(zhuǎn)盤的通長工字鋼，以每相鄰的2個分為1對，每對相鄰的工字鋼內(nèi)面間角度為54.6°。轉(zhuǎn)體前，將工字鋼切斷，每對相鄰的工字鋼按球鉸轉(zhuǎn)動方向，上游的工字鋼在下部1/3處割斷，下游的工字鋼在上部1/3處割斷，轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)到54.6°時，上游的工字鋼與下游的工字鋼內(nèi)面剛好貼到一起，起到防止超轉(zhuǎn)的作用。

3.4.2 梁端部設(shè)置防碰撞緩沖措施

在2個轉(zhuǎn)體梁的跨線端合龍口內(nèi)側(cè)各綁定1個橡膠緩沖墊板，經(jīng)過項目研究，決定采用廢舊輪胎。緩沖墊板布置在距梁端約2 m處，且確保轉(zhuǎn)體就位后兩側(cè)的墊板不頂觸，轉(zhuǎn)體就位后墊板位于鐵路防護(hù)線以外區(qū)域。

3.4.3 滑道撐腳處設(shè)置限位防超轉(zhuǎn)裝置

下球鉸施工過程中，在2個轉(zhuǎn)體球鉸撐腳轉(zhuǎn)到54.6°位置時分別做2道限位工字鋼，工字鋼兩端各在滑道上焊接2個限位鋼塊，2個限位鋼塊間距離為工字鋼寬度加2 cm，2 cm空隙鐵片精調(diào)。

當(dāng)撐腳轉(zhuǎn)動到工字鋼位置時，測量梁端軸線偏差，根據(jù)偏差計算撐腳需要轉(zhuǎn)動的距離，通過取出對應(yīng)厚度的鋼片調(diào)整雙幅轉(zhuǎn)動的同步情況，同時也通過取出鋼片調(diào)整撐腳最終的轉(zhuǎn)動位置，減少軸線偏差。

3.4.4 千斤頂“點動”控制

當(dāng)轉(zhuǎn)體過程接近終點時，隨著梁端間隙越來越小，也更容易出現(xiàn)梁端碰撞事故。為防止發(fā)生此類事故，預(yù)計在轉(zhuǎn)體Z13#、Z14#聯(lián)箱梁最小間距為1 m時停止自動控制，改為點動控制，正式轉(zhuǎn)體前進(jìn)行試轉(zhuǎn)作業(yè)，通過試轉(zhuǎn)作業(yè)采集轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)在不同點動時長控制下的行進(jìn)距離，并作為正式轉(zhuǎn)體點動階段的參考數(shù)據(jù)。點動階段兩墩的設(shè)備控制人員始終通過對講機溝通，通過對智能連續(xù)牽引設(shè)備的實時控制，確保兩側(cè)的轉(zhuǎn)體速度和位置互不干涉，通過點動階段兩墩同步精準(zhǔn)控制，保證梁端最終就位位置在偏差以內(nèi)。

4 結(jié)語

通過對雙幅不等跨近距離同步轉(zhuǎn)體剛構(gòu)橋施工過程中的球鉸系統(tǒng)、不等跨配重方案、防傾覆措施和防碰撞措施等關(guān)鍵部位的技術(shù)應(yīng)用分析，總結(jié)出行之有效的控制措施，并通過實踐證明其科學(xué)性和合理性，可為后期類似工程的施工提供寶貴經(jīng)驗。