李彥榮

（中鐵十七局集團第二工程有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

矮塔斜拉橋是頗具代表性的橋梁型式，橋型介于斜拉橋和連續(xù)梁（剛構）橋之間，雛形為反拱形梁橋，在結構形式等方面進行了優(yōu)化，橋梁索塔高度低，兼具結構性能突出和經濟效益較高的突出優(yōu)勢，因此在橋梁工程建設中獲得廣泛應用。轉體矮塔斜拉橋是跨越既有交通線的重要施工方式，對減少施工干擾有突出作用，但由于其作業(yè)細節(jié)豐富，需加強技術探討。

1 工程概況

京九鐵路和昌九城際鐵路為國家鐵路干線，為減少施工對鐵路運輸影響，萬寶路采用（95+160+95）m矮塔轉體斜拉橋跨越鐵路，主梁于線路兩側用支架現澆施工半橋，T 構成型后轉體到位，施工合龍段。橋梁轉體主墩為1#和2#墩，其樁基、承臺施工均為鄰近營業(yè)線施工。柵欄遷改和既有柵欄內側邊坡土方卸載在天窗點內封鎖施工，屬于Ⅲ級封鎖施工。

2 主塔設計概述

橋梁主塔高22m，采用等截面設計。順橋向寬度4.5m，橫橋向寬度2.8m，采用實心截面，橋塔四角設半徑40cm 倒圓角，混凝土材料標號為C55。塔上斜拉索與主塔交點在豎直方向間距約為1m。全橋共有斜拉索44 對、共88 根。斜拉索采用鋼絞線拉索群錨體系，包含拉索及兩端錨頭、螺母、減震器、抗滑鍵配套系統(tǒng)、保護罩和防水罩的成套制品。鋼絞線在塔上以集束鋼管貫通錨固斜拉索，維持斜拉索的穩(wěn)定性。

3 工程重難點及施工對策

3.1 結構尺寸大

轉體梁懸臂長度達到78.5m，即便轉體支座轉動體系做微小幅度的轉動，由于豎平面內不平衡力矩的作用，轉體懸臂段的端部也有明顯的豎向位移，為保證轉體的平穩(wěn)性，需提升體系的抗傾覆穩(wěn)定能力，保證邊跨合龍段施工的順利完成。

3.2 結構重量大

轉體總重202840kN，轉動期間存在較強的摩阻力，轉動的順暢性較差，以何種方式增加轉動力矩是高效轉體的關鍵。

4 預應力混凝土轉體矮塔斜拉橋施工技術

主橋箱梁澆筑施工完成后拆除支架，切除上下轉盤臨時固結，進行稱重，完成配重，進入轉體施工階段（見圖1）。轉體作業(yè)前，清理橋塔及主梁上臨時料具，拆除轉盤間臨時鎖定，完成稱重作業(yè)，進入轉體施工，轉體到位后進行姿態(tài)調整并封鉸，保證結構的穩(wěn)定性及安全性。

圖1 轉體施工流程圖

4.1 轉體施工

轉體前，清理滑道的粉塵、鐵銹及其他雜物，適度打磨達到平整狀態(tài)。任何不利于轉體的障礙物均要得到清理，清理完成后，于滑道上鋪設四氟板和四氟粉。在上承臺設置轉動刻度，下承臺設指針，便于在轉體期間根據指針讀取的數據計算梁體旋轉的角度。梁體稱重后，測定不平衡重，以測量結果為準采取配重措施，使梁體維持平衡的狀態(tài)。正式轉體前安排試轉，獲取轉體參數，經過可行性評估后確定適宜的轉體方案。轉體作業(yè)的專業(yè)性強，質量要求高，應由具備資質的單位負責實施。

4.2 牽引系統(tǒng)及設備測試

4.2.1 牽引動力系統(tǒng)

一臺主控臺、兩套1000tZLD1000 型連續(xù)型牽引千斤頂、兩臺液壓泵站，配套高壓油管和電纜，構成適用于轉體作業(yè)的牽引動力系統(tǒng)。兩臺千斤頂對稱布置在轉盤兩側，千斤頂的中心線高度與上轉盤預埋鋼絞線的中心線水平。動力系統(tǒng)經過調試后方可轉至現場進行安裝，向油泵內加注專用液壓油，優(yōu)化運行狀態(tài)。按圖紙要求連接電路和油路，牽引動力系統(tǒng)成型后安排調試，判斷系統(tǒng)異常狀況后加以調整，直至牽引動力系統(tǒng)滿足轉體要求為止[1]。

4.2.2 牽引索上轉盤

利用千斤頂預緊牽引索鋼絞線，直至同一束中鋼絞線的受力幾乎相當為止。待上轉盤位置的兩束牽引索布設到位后，采取防護措施，以免由于周邊電焊作業(yè)而受損或由于環(huán)境作用而銹蝕。下轉盤上埋設刻度指針，上轉盤標注刻度，轉體過程中可以讀取數據，作為轉體控制的參考。

4.2.3 牽引設備測試

（1）轉體所需的電氣設備及各類配套設施在出廠前均要安排測試，附帶合格證書，從源頭上保證硬件設施的可靠性。

（2）按平面布置圖將到場設備安裝到位，連接信號線、油路，組成完整的牽引設備。

（3）試運行，檢驗牽引設備的運行狀態(tài)。根據千斤頂施力值反算泵站的油壓值，據此對泵站的最大允許油壓做合理的調整。試運行期間，牽引設備的各組成部分均要可靠作業(yè)。

4.3 試轉

4.3.1 試轉角度

根據轉體連續(xù)梁與京九鐵路和昌九城際鐵路的位置關系，為保證試轉后梁體不侵入鐵路設備安全限界，梁體試轉角度取3o，現場檢測結果顯示，按此角度轉動后，梁端轉動距離為3.38m，梁體與昌九城際下行線外軌、京九鐵路上行線外軌的最小距離分別約為19.39m、8.35m，試轉梁體需連續(xù)轉動2o，點動1o。

4.3.2 試轉

（1）逐根預緊鋼絞線，預緊力取5～10kN，利用ZLD1000 型千斤頂以對稱的方式做多次預緊，使各鋼絞線達到均勻受力的狀態(tài)。預緊時，鋼絞線平行纏繞在上轉盤處。

（2）啟動泵站，同步施力，試轉兩臺千斤頂，要求轉動幅度合理，轉動順暢進行。無法轉動時，表明靜摩阻力較強，啟用輔助頂推千斤頂，增加作用力，直至正常轉動為止。

（3）試轉期間，重點測量如下數據：其一，每分鐘轉速，根據實測數據采取調控措施，直至轉體速度在許可范圍內為止。每點動一次后，及時測量懸臂端轉動水平弦線距離，結合測量數據做精細化的調控。其二，靜止啟動時和轉動時的最大牽引力等。根據作業(yè)方案，轉體速度以0.01745rad/min 為宜。根據試轉反算實際的靜摩擦系數和動摩擦系數[2]。

4.4 正式轉體

4.4.1 轉體施工

現場風力等級對轉體作業(yè)具有影響，因此在轉體前先關注轉體期間的天氣預報信息，遇大風時采取防控措施，最大限度地減小風力對轉體的影響，天氣尤為惡劣時暫不安排轉體。此外，經過試轉體后判斷平轉牽引系統(tǒng)的運行特性、最大啟動力、摩擦因數等各項關鍵數據是否具有可行性，經過優(yōu)化后得到完善的轉體方案，以便正式轉體的順利進行。試轉體時應將智能連續(xù)牽引設備的工作速度設定至與正式轉體的工作速度一致，確保試轉體所采集數據具有可用性。試轉體過程應分為至少三次點動動作，分別記錄轉體在連續(xù)牽引設備點動停止后繼續(xù)依靠慣性滑移的距離，同時記錄連續(xù)牽引設備的牽引力值，計算出轉體系統(tǒng)的摩擦系數，為正式轉體積累經驗。各撐腳位置均安排一人加強對撐腳與滑道間隙的觀察，視間隙變化情況采取控制措施，并在撐腳運行前段墊放滑板[3]。

現場檢測人員及時采集觀測基點的位移數據，注重對轉體支座、滑道、滑墩各設施的觀察，存在異常時反饋給控制臺，盡快處理。橋面兩端頭中心軸線合龍前2o時，每進行10cm 由現場監(jiān)測人員向控制臺傳輸監(jiān)測數據；在中心軸線合龍前1o（弧長1.37m 時），停止自動控制，改為點動操作；30cm 以內，每1cm 報告一次；5cm 以內，每1mm 報告一次。經過數據的定期采集和報告，系統(tǒng)操作人員根據數據信息判斷轉體狀況，更具有效性地控制操作系統(tǒng)，直至轉體順利到位為止。計劃轉體連續(xù)轉體時間昌九城際側為81min，京九側為77.5min，點動精確就位時間20min。

4.4.2 轉體精確定位控制

（1）轉體動力系統(tǒng)提供手動控制和自動控制兩種功能，供操作人員根據現場轉體作業(yè)條件做合理的選擇。為保證轉體精度，主梁端部即將到達設計位置前1o時調整為點動操作的作業(yè)方式，結合現場測量數據做精細化的控制，最終轉體到位。

（2）點動操作前，對上部轉體結構做水平校正。

（3）為避免轉體期間出現超轉現象，設轉體限位裝置。

（4）在上盤下設千斤頂，在梁端設水平微調裝置，由操作人員根據轉體情況細微調整縱橫向標高，提高轉體精度。

4.4.3 施工過程中限位控制

在試轉過程中，通過多次不同時間段的點動操作，獲取轉體系統(tǒng)的摩擦系數，以及不同時間長度的點動操作對應的轉體慣性位移量，為正式轉體提供數據依據。若張拉千斤頂在轉體就位前停止牽引，在慣性作用下轉體結構仍可向前轉動，根據此特點，在止動階段利用轉動慣性實現轉體就位。轉體最終階段測量梁體軸線的剩余距離，通過不同時間長度的點動操作使轉體逐步就位。為防止轉體超轉，可在滑道內外設置限位裝置，限制撐腳的轉動位置。提前在轉體就位的區(qū)域布設工字鋼橫梁，轉體就位位置恰好是工字鋼橫梁與轉盤撐腳接觸的部位。在此次轉體中，共設置2 座限位裝置。

圖2 限位裝置構造平面圖

4.4.4 轉體支座到位后的約束固定

轉體完成且檢測結果顯示平面位置和標高均無誤后，于撐腳兩側下轉盤位置設型鋼反力架，根據撐腳布設情況在其底部打設鋼楔塊，起到維持轉體單位穩(wěn)定性的作用。全面清理底盤上表面附著的雜物，依次進行預留鋼筋焊接、模板支設、混凝土澆筑、振搗作業(yè)，混凝土固結成型后，使上轉盤與下轉盤穩(wěn)定連接。

4.5 轉體精確就位

其一，轉體就位后，采用全站儀軸線校正，軸線允許偏差不大于L/6000mm。其二，轉體動力系統(tǒng)有手動控制和自動控制兩項功能可供選擇，考慮到轉體精準性的要求，主梁端部即將到達設計值前137cm 時采取點動操作的作業(yè)方案，期間加強測量，確定最大弧長轉體數據。為保證點動操作的可靠性，先完成上部轉體結構的水平校正。于梁端設水平微調裝置，實現水平方向的精細化調節(jié)；于上盤下設千斤頂，操作人員根據轉體監(jiān)測數據判斷轉體情況，利用千斤頂對縱橫向標高進行微調；設限位裝置，控制轉體幅度，防止轉體超轉。頂面高程允許偏差15mm，合龍前兩懸臂端相對高差的允許偏差為合龍段長的1/100，且不大于15mm。其三，轉體到位、各項測量數據均無誤后，安排封盤混凝土澆筑，通過混凝土的固結將上下承臺連接至一體。

4.6 體系轉換

4.6.1 邊跨體系的轉換

作業(yè)時間安排在合龍段混凝土灌注完成且強度達標時，以對稱的方式張拉合龍段鋼束，張拉作業(yè)人員嚴格控制張拉力。永久性活動支座安裝期間需加強對支座頂板的控制，以混凝土澆筑時實際氣溫與設計值的差異為參考，保證支座頂板調整的有效性。

4.6.2 中跨體系的轉換

待1#、2#墩臨時固接被拆除后，安排中跨合龍段的施工作業(yè)。中跨體系轉換時，連續(xù)梁保持自由狀態(tài)（不受約束）。經過對中跨合龍段混凝土的澆筑后，加強對彈性模量和強度的檢測，兩項指標與設計值保持一致并且混凝土的齡期超10d 后，正式進入張拉環(huán)節(jié)。以對稱的方式張拉預應力鋼束，張拉期間注重張拉數據的監(jiān)測和預應力鋼絞線的完整性檢查，根據設計噸位控制張拉力，張拉后拆除邊跨現澆段支架，拆除時加強防護，拆除產生的構件分類堆放到位，落梁后實現對結構體系的轉換操作。

5 結語

綜上所述，矮塔斜拉橋是橋梁建設領域的典型橋型，作為一種高次超靜定結構，其對施工技術水平提出較高的要求，例如材料的性能、拼裝方式、索力安裝方法等均會對全橋建設效果帶來影響。預應力混凝土轉體矮塔斜拉橋以轉體的方式靈活跨越既有交通線，在保證橋梁建設有效性的同時減小對現場交通秩序的干擾，綜合應用效果突出。經過本文有關于工程實例的分析，提出轉體系統(tǒng)設計、安裝等方面的作業(yè)要點，總結轉體過程中的關鍵控制措施，希望對類似工程有參考作用。