殷愛國

(中鐵七局集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000)

1 梁體施工及轉(zhuǎn)體方案

1.1 3萬t T構(gòu)轉(zhuǎn)體橋梁簡介

大河路上跨鄭焦城際、京廣鐵路(85+147+85)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋采用東、西兩側(cè)T構(gòu)(71.75+71.75)m轉(zhuǎn)體橋雙向8車道整幅跨越鄭焦城際、京廣鐵路、軍專線5股道，為鄭州市四環(huán)線及大河路快速化工程的重大控制性工程。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)位于上下八邊形承臺(tái)之間，上轉(zhuǎn)盤厚3.7m，下轉(zhuǎn)盤厚6m，轉(zhuǎn)體重單側(cè)3萬t、雙側(cè)6萬t，球鉸半徑2.75m，滑道半徑6.5m，上轉(zhuǎn)盤半徑8.5m，設(shè)置8組雙φ1 000鋼管混凝土撐腳?；A(chǔ)采用35根φ2.2m鉆孔灌注樁，主墩PM2，PM3采用雙薄壁結(jié)構(gòu)，主梁為整幅斜腹板單箱五室結(jié)構(gòu)，梁寬38.7m，梁高由中支點(diǎn)處8.5m漸變至3.5m。橋型布置如圖1所示。

圖1 橋型布置(單位：cm)

分別平行于鄭焦城際、軍專線的雙T構(gòu)橋采用裝配式支架法制梁。通過轉(zhuǎn)體系統(tǒng)，PM2墩T構(gòu)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)62.1°跨越鄭焦城際和PM3墩T構(gòu)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)62.9°跨越京廣鐵路、軍專線，在鄭焦城際、京廣鐵路兩防護(hù)柵欄外側(cè)間的空地上方，實(shí)現(xiàn)中跨合龍完成橋梁建設(shè)。合龍段長3.5m，距離地面高度約26.7m。

1.2 工藝流程

跨既有高速鐵路多股道3萬t T構(gòu)轉(zhuǎn)體工藝流程如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)體工藝流程

2 梁體施工

2.1 支架法現(xiàn)澆

2.1.1裝配式支架設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)體T構(gòu)現(xiàn)澆支架平均高度達(dá)25m，支架寬約40m、長145m、方量約29萬m3。采用裝配式支架體系，單個(gè)T構(gòu)用鋼量達(dá)4 440t，分41.75，24，12，24，41.75m 5個(gè)節(jié)段對(duì)稱現(xiàn)澆。支架外側(cè)緊鄰既有鐵路路基坡腳。

由混凝土樁基系梁基礎(chǔ)、等高φ609×16鋼管柱、[3703]橫梁、貝雷梁、盤扣式支架、H150×150×7×10型鋼底支撐、盤扣式支架組成的鄰近鐵路現(xiàn)澆混凝土轉(zhuǎn)體橋箱梁裝配式支架體系，適應(yīng)梁底連續(xù)曲線變化，承載任意高度、寬度、不同體積和質(zhì)量的轉(zhuǎn)體混凝土箱梁。在滿足同等條件下搭拆轉(zhuǎn)體橋梁支架體系中，裝配式支架體系搭拆速度遠(yuǎn)快于滿堂支架搭拆速度，且用鋼量少、成本低。T構(gòu)裝配式支架設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 T構(gòu)裝配式支架設(shè)計(jì)

2.1.2裝配式支架拆除

1)梁的落架程序應(yīng)從梁撓度最大處的支架節(jié)點(diǎn)開始，逐步卸落相鄰兩側(cè)的節(jié)點(diǎn)，并要求對(duì)稱、均勻、有序進(jìn)行；同時(shí)，要求各節(jié)應(yīng)分多次卸落，以使梁的沉降曲線逐步加大?？蓮目缰邢騼啥诉M(jìn)行；自上而下逐層拆除，不容許上、下2層同時(shí)拆除。拆除的構(gòu)件應(yīng)用吊具吊下或人工遞下。

2)鄰近鐵路側(cè)支架拆除裝置設(shè)計(jì)。鄰近鐵路側(cè)支架拆除裝置由水平移動(dòng)系統(tǒng)和豎直移動(dòng)系統(tǒng)組成。鄰近鐵路側(cè)的預(yù)埋鋼板上焊接1塊帶孔槽鋼，遠(yuǎn)離鐵路側(cè)預(yù)埋鋼板焊接1個(gè)帶孔槽鋼和2個(gè)定滑輪，在兩塊槽鋼間穿入鋼絞線并張拉固定，在鋼絞線上設(shè)置1個(gè)單輪吊鉤滑車，用鋼絲繩連接滑車?yán)@過定滑輪接入卷揚(yáng)機(jī)組成水平移動(dòng)系統(tǒng)，控制支架零件水平移動(dòng)；在滑車下方安裝2個(gè)多輪吊鉤滑車，用鋼絲繩連接2個(gè)多輪吊鉤滑車?yán)@過定滑輪接入卷揚(yáng)機(jī)組成豎直移動(dòng)系統(tǒng)，控制支架零件上下移動(dòng)。支架拆除時(shí)通過豎直移動(dòng)系統(tǒng)吊起重物，然后通過水平移動(dòng)系統(tǒng)將鄰近鐵路側(cè)重物移至遠(yuǎn)離鐵路側(cè)，再通過其他起重機(jī)械將重物吊起后安全下落至地面，最后裝車運(yùn)走。鄰近鐵路側(cè)支架拆除裝置設(shè)計(jì)，解決了近鐵路一側(cè)的支架不易被拆除運(yùn)出難題，如圖4所示。

圖4 鄰近鐵路側(cè)裝配式支架拆除裝置

2.2 中跨合龍

2.2.1合龍前墩頂預(yù)偏施工

1)混凝土連續(xù)梁橋隨歲月的磨耗和溫度變化，梁體混凝土?xí)湛s徐變，主墩墩頂向跨中方向移位，墩底產(chǎn)生負(fù)面彎矩和剪力，梁體也會(huì)有變形。為改善梁體和墩身的受力狀態(tài)，保證橋梁正常服役壽命，采用先合龍邊跨后合龍中跨；中跨合龍前氣溫13℃，用千斤頂對(duì)合龍段兩端梁體施加反向水平推力8 000kN，西側(cè)PM2號(hào)墩移位8mm，東側(cè)PM3號(hào)墩移位6mm。抵消混凝土收縮徐變引起的墩底負(fù)面彎矩和剪力，改善墩身受力狀態(tài)和確保梁體的設(shè)計(jì)線形。

2)水平頂推裝置是由40cm×40cm×2cm頂鐵、φ609鋼管傳力柱、200t千斤頂和I20組成。I20橫擔(dān)在中跨合龍段兩端梁體上，千斤頂和鋼管傳力柱均用倒鏈懸掛其上方I20上。千斤頂按梁寬均勻布置，用6臺(tái)200t千斤頂均勻施加在6塊腹板上。

3)合龍段選在既有鐵路線間或外側(cè)實(shí)施，提前觀測合龍口大小隨溫度變化情況，確定合龍段最大伸長量時(shí)的時(shí)間段。將合龍段定型骨架雙拼[40c剛性鎖定設(shè)施提前進(jìn)行單邊焊接，利用確定的時(shí)間段(一般是夜晚)最低氣溫頂推，以設(shè)計(jì)頂推力和頂推位移雙重條件控制后進(jìn)行焊接鎖定。

2.2.2模板支撐體系吊架法設(shè)計(jì)

1)合龍段箱梁模板由底模、翼緣板及斜腹板和箱室內(nèi)模三大支架模板體系組成。其中，底模支架模板體系由方木和竹膠板組成，翼緣板及斜腹板支架模板體系由底部防護(hù)鋼板、盤扣式支架、方木、竹膠板、側(cè)模拉桿組成，內(nèi)模支架模板體系由盤扣式支架、方木、竹膠板組成。這三大支架模板體系受力通過縱梁、橫梁和調(diào)整型緊固機(jī)構(gòu)吊桿傳遞給合龍段兩側(cè)箱梁。橫梁、縱梁和吊桿設(shè)計(jì)構(gòu)成結(jié)構(gòu)簡單、承載力較強(qiáng)的支撐平臺(tái)，高效搭建合龍段吊架法模板支撐體(見圖5)。在滿足同等條件下合龍段施工時(shí)，模板支撐體系吊架法成本遠(yuǎn)低于普通掛籃模板支撐體系，且消除了安全隱患。

圖5 模板支撐體系吊架法設(shè)計(jì)

2)合龍段箱梁模板安裝。利用橋梁轉(zhuǎn)體前施工空地拼裝吊運(yùn)臨時(shí)橫梁，采用小型吊裝機(jī)配合人工在橋梁轉(zhuǎn)體后較窄的空間內(nèi)吊運(yùn)安裝臨時(shí)縱梁；4臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)協(xié)助安裝寬幅橫梁和拆除竹膠板、方木、縱梁、吊桿、橫梁；調(diào)整型緊固機(jī)構(gòu)通過吊桿的底(頂)墊梁、底(頂)螺母和最大行程0.2m千斤頂緊固或松動(dòng)三大支架模板體系；合龍段箱梁外側(cè)安裝防護(hù)欄桿和防拋網(wǎng)。

3 轉(zhuǎn)體施工

3.1 既有線封鎖點(diǎn)

橋梁轉(zhuǎn)體和合龍施工前，需與鐵路管理部門簽訂安全協(xié)議和上報(bào)列車封鎖點(diǎn)計(jì)劃。西側(cè)PM2號(hào)墩跨鄭焦城際T構(gòu)提前1d試轉(zhuǎn)5°、120min封鎖點(diǎn)內(nèi)完成57.1°轉(zhuǎn)體，東側(cè)PM3號(hào)墩跨京廣線、軍專線(臨時(shí)封閉)T構(gòu)提前1d試轉(zhuǎn)10°、70min封鎖點(diǎn)內(nèi)完成52.9°轉(zhuǎn)體。橋梁轉(zhuǎn)體前(后)與既有鐵路線平面位置關(guān)系如圖6所示。

圖6 橋梁轉(zhuǎn)體前(后)與既有鐵路線平面位置關(guān)系

3.2 球鉸

1)球鉸是轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的核心，也是轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，是加工及安裝精度重中之重。采用洛陽雙瑞LQJ300000kN型球鉸，整體高度為752mm，球面直徑5.5m，由上下球鉸、連接銷φ270軸及2 636片聚四氟乙烯滑板等組成?；h(huán)向、徑向間距均為90mm，對(duì)稱布置；每個(gè)滑片直徑60mm、厚18mm，內(nèi)嵌下球鉸10mm、外露8mm；滑板間涂抹黃油以減小摩阻力，理論最大靜摩擦系數(shù)0.1。試驗(yàn)結(jié)果：此種材料容許應(yīng)力≥100MPa，實(shí)際應(yīng)力約40MPa，最大動(dòng)摩擦系數(shù)僅為0.06，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中可有效降低牽引力。

2)下球鉸安裝在型鋼骨架上的下墊板上，其骨架的定位以球鉸的安裝中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過下承臺(tái)預(yù)埋件、下承臺(tái)二次澆筑鋼筋與骨架進(jìn)行可靠連接，防止在混凝土澆筑過程中出現(xiàn)偏移；通過下球鉸下墊板預(yù)留混凝土振搗孔，確保球鉸下部混凝土密實(shí)和密貼。骨架上設(shè)置上下可調(diào)節(jié)螺栓，精調(diào)球鉸平面和高度，平面控制±1mm，高度控制±0.5mm，所有球鉸下墊板必須仔細(xì)打磨，保證其平整。

3.3 滑道與撐腳

1)滑道是整個(gè)轉(zhuǎn)體過程中撐腳的走行軌道，其由24mm厚鋼板、3mm厚不銹鋼板、5mm厚聚四氟乙烯滑板組成。

2)滑道安裝在馬凳型鋼骨架上，其骨架的定位以球鉸的安裝中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過下承臺(tái)預(yù)埋件、下承臺(tái)二次澆筑鋼筋與骨架進(jìn)行可靠連接，防止在混凝土澆筑過程中出現(xiàn)偏移；并通過24mm厚滑道鋼板位置預(yù)留混凝土排氣孔，確保球鉸下部混凝土密實(shí)和密貼。骨架上設(shè)置上下可調(diào)節(jié)連接螺栓，精調(diào)滑道鋼板平面，控制頂面相對(duì)高差2mm以內(nèi)，所有滑道鋼板必須仔細(xì)打磨，保證其平整。

3)8組雙φ1 000鋼管混凝土撐腳是轉(zhuǎn)動(dòng)過程中防傾覆的安全保障，抵抗梁體的不平衡力。撐腳高170cm，錨入上轉(zhuǎn)盤80cm、外露90cm，撐腳與滑道間留3cm空隙。撐腳內(nèi)填充微膨脹混凝土，并與上轉(zhuǎn)盤連接成一個(gè)整體。

4)整個(gè)制梁過程中撐腳不參與受力。為了保證上轉(zhuǎn)盤撐腳不與環(huán)形滑道頂緊，撐腳與滑道間隙用石英砂填充飽滿、四周用楔形鐵塊支墊，并封閉保護(hù)，防止在施工過程中混凝土漿液及雜物進(jìn)入間隙對(duì)后期清理造成麻煩。

3.4 砂筒

墩身及梁部施工階段，承受其壓力的是8個(gè)砂筒和球鉸，砂筒位于兩撐腳之間，砂筒無縫鋼管直徑680mm、壁厚14mm，內(nèi)填密實(shí)石英砂，與撐腳同步安裝，安裝前用千斤頂根據(jù)梁體自重進(jìn)行預(yù)壓持荷。

3.5 牽引裝置

1)牽引裝置由4個(gè)與下承臺(tái)澆筑為一體的牽引反力座(備2)、4束埋入上轉(zhuǎn)盤內(nèi)的鋼絞線牽引索(備2)及2套LEHY2-600T型連續(xù)頂推千斤頂組成。

2)與主系統(tǒng)4個(gè)反力座對(duì)應(yīng)的4束牽引索按中心間距16cm控制埋設(shè)于上轉(zhuǎn)盤不同高度處，由強(qiáng)度等級(jí)為1 860MPa的19-7φ5鋼絞線26束組成，預(yù)埋端采用15-19P型錨具，牽引索錨固端理論埋入上轉(zhuǎn)盤3.0m以上、實(shí)際埋入長度為繞上轉(zhuǎn)盤1周。牽引索與上轉(zhuǎn)盤夾角不能過大，避免牽引索受上轉(zhuǎn)盤的彎折影響產(chǎn)生安全隱患。牽引反力座在澆筑前應(yīng)在千斤頂受力位置預(yù)埋鋼板，在牽引過程中千斤頂應(yīng)與預(yù)埋鋼板進(jìn)行密貼受力。啟動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)牽引力值如表1所示。

表1 啟動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)牽引力值 kN

3.6 助推裝置

助推裝置由8組助推墩、分配梁、傳力柱、2臺(tái)200t千斤頂和頂鐵組成(見圖7)。若上轉(zhuǎn)盤撐腳與環(huán)形滑道頂緊，可采用轉(zhuǎn)體助推裝置克服撐腳與滑道間的靜摩擦力，使橋梁順利轉(zhuǎn)體到位。

圖7 轉(zhuǎn)體助推裝置

4 結(jié)語

通過鄭州大河路上跨既有高速鐵路多股道東、西兩側(cè)3萬t T構(gòu)轉(zhuǎn)體梁現(xiàn)澆支架法應(yīng)用，研發(fā)了鄰近鐵路現(xiàn)澆混凝土轉(zhuǎn)體橋箱梁的裝配式支架體系及其拆除裝置，與全部采用碗扣式、盤扣式滿堂支架相比，其零件總體用量少，施工速度快，且有效解決了鄰近鐵路一側(cè)支架拆除運(yùn)出問題；通過既有鐵路線間上空梁寬38.7m、8車道特大寬幅T構(gòu)梁合龍段施工應(yīng)用，提出跨障礙寬幅轉(zhuǎn)體橋梁合龍段吊架法模板支撐體系施工方法，解決采用現(xiàn)有掛籃模板支撐體系施工時(shí)成本較高、安全隱患較大問題，墩頂預(yù)偏改善梁體和墩身的受力狀態(tài)；通過既有線封鎖點(diǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)體施工，驗(yàn)證了球鉸、滑道和撐腳、砂筒、牽引裝置、助推裝置關(guān)鍵技術(shù)實(shí)用性和安全性。工程實(shí)踐證明，該技術(shù)安全性極高，效益顯著。