解興泉

（中鐵二十局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710000）

1 工程概況

隴西至漳縣高速起點(diǎn)位于甘肅省隴西縣文峰鎮(zhèn)赤山子村東側(cè)，設(shè)置文峰樞紐與連霍高速相接，由中鐵二十局集團(tuán)有限公司承建。其中，渭河特大橋L9～L11跨上跨隴海鐵路采用懸臂現(xiàn)澆、雙幅同步平面轉(zhuǎn)體的施工方法。上跨結(jié)構(gòu)為 41.4 m+70 m+41.4 m 連續(xù)剛構(gòu)。主墩采用雙薄壁墩，墩高18 m，墩底接轉(zhuǎn)盤，上下承臺(tái)間設(shè)整體球鉸，設(shè)計(jì)豎向承載力為 85 000 kN。

隴海鐵路6#橋位于隴海線隴西至蘭州北區(qū)段，隴西至云田鄉(xiāng)區(qū)間。連續(xù)梁與隴海鐵路夾角為76°。箱梁底面距上行線軌面最小距離為10.05 m，距離下行線軌面最小距離為11.55 m。9#墩承臺(tái)距離隴海鐵路上行線回流線最小距離為7.4 m，墩身距離上行線回流線最小距離為14 m；10#墩承臺(tái)距離隴海鐵路下行線回流線最小距離為7.7 m，墩身距離下行線回流線最小距離為 14.1 m。

2 工藝流程

首先，平行于隴海鐵路方向逐段采用掛籃懸臂澆筑，梁體節(jié)段施工完畢后進(jìn)行平轉(zhuǎn)施工，轉(zhuǎn)體前完成“T”構(gòu)橋面防撞護(hù)欄、防拋網(wǎng)的施工。其次，進(jìn)行掛籃懸臂澆筑施工。邊跨現(xiàn)澆段、中跨合龍段、跨中掛籃懸臂澆筑標(biāo)準(zhǔn)段及0#號(hào)塊這4個(gè)位置使用墩頂托架進(jìn)行澆筑操作。最后，進(jìn)行墩頂0#號(hào)梁段與墩身剛性固結(jié)。懸臂澆筑由0#梁段向兩端對(duì)稱分節(jié)澆筑，形成單“T”構(gòu)，并以0#梁段為中心的單“T”構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)體到位后澆筑合龍段形成1跨簡(jiǎn)支“”形結(jié)構(gòu)，而后澆筑邊跨現(xiàn)澆段，形成三跨超靜定連續(xù)梁。

3 轉(zhuǎn)體施工

3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)體系

轉(zhuǎn)動(dòng)體系由承重、頂推牽引、平衡三大系統(tǒng)構(gòu)成。平衡系統(tǒng)主要構(gòu)成部分包括梁頂端位置的備用水箱、大噸位千斤頂、上轉(zhuǎn)盤鋼管混凝土圓形撐腳及結(jié)構(gòu)本身；頂推牽引系統(tǒng)主要構(gòu)成部分包括助推反力支座、牽引反力支座及牽引設(shè)備；承重系統(tǒng)主要構(gòu)成部分包括轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸、下轉(zhuǎn)盤及上轉(zhuǎn)盤，其中樁基礎(chǔ)和下轉(zhuǎn)盤相連，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)依靠上轉(zhuǎn)盤支承［1］。

箱梁為轉(zhuǎn)體上部結(jié)構(gòu)：?jiǎn)蜗?室直腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，端部梁高 2.5 m，墩頂處梁高 4.5 m，按 1.8 次拋物線變化，頂板寬25.5 m，底板寬18.5 m。左右側(cè)轉(zhuǎn)體懸臂長(zhǎng)33 m。墩柱中主墩為雙薄壁墩，壁厚1.1 m，凈距離為 1.8 m，過渡段采用7 m的圓弧連接，墩高18 m。墩底接轉(zhuǎn)盤，上轉(zhuǎn)盤的平面尺寸為 10.8 m ×10.8 m，厚度為3 m的實(shí)體結(jié)構(gòu)。牽引索埋入上轉(zhuǎn)盤長(zhǎng)度不少于3 m，并圓順地纏繞在轉(zhuǎn)盤上。預(yù)埋端采用“H”形錨。球鉸應(yīng)該選擇轉(zhuǎn)體成品球鉸，需具有85 000 kN承載能力，同時(shí)保證0.06的最大動(dòng)摩擦系數(shù)與0.1的最大靜摩擦系數(shù)。下轉(zhuǎn)盤的平面尺寸為 15.7 m×15.7 m，厚度為 3.5 m 的實(shí)體結(jié)構(gòu)。

3.2 平衡系統(tǒng)主要部件

撐腳位于上轉(zhuǎn)盤底面，該系統(tǒng)的撐腳應(yīng)為圓形鋼管混凝土，共8對(duì)，80 cm，均勻地分布在轉(zhuǎn)動(dòng)中心半徑R=450 cm的圓周，撐腳底面走板采用加工定做，表面磨光度不低于6.3級(jí)?；缿?yīng)為環(huán)形滑道，設(shè)置在下轉(zhuǎn)盤頂面位置，滑道寬1.1 m，設(shè)置5.05 m的最外側(cè)半徑，主要構(gòu)成包括5 mm 厚的四氟板貼面與3 mm 厚的不銹鋼板，應(yīng)于環(huán)形滑道頂部進(jìn)行滑道鋼板的嵌入。

備用大噸位千斤頂在橋墩對(duì)稱軸線方向，沿轉(zhuǎn)盤四周對(duì)稱位置設(shè)置 4 臺(tái)大噸位備用千斤頂。梁頂端部設(shè)置2個(gè)水袋，作為備用措施。牽引設(shè)備應(yīng)該設(shè)置4 臺(tái) ZLD1000 型連續(xù)千斤頂，為保證正常運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)主控臺(tái)與泵站的配備。助推系統(tǒng)為6臺(tái)YCW型穿心式千斤頂。上轉(zhuǎn)盤設(shè)置2束鋼絞線牽引索。

位控系統(tǒng)主要構(gòu)成部分包括測(cè)量?jī)x器、反力座、千斤頂?shù)取?nèi)環(huán)位控（保險(xiǎn)）系統(tǒng)主要包括千斤頂和撐腳兩個(gè)部分，反力梁設(shè)置在反力座位置，采取防超轉(zhuǎn)措施，借助雙拼“工”字鋼進(jìn)行反力梁的組成，將橡膠墊塊于反力座和反力梁的中間位置進(jìn)行設(shè)置，用于對(duì)就位慣性力進(jìn)行緩沖［2］。

針對(duì)微調(diào)系統(tǒng)，于承臺(tái)和轉(zhuǎn)盤中間的位置進(jìn)行400 t千斤頂?shù)脑O(shè)置，調(diào)整其為偏位相反方向，在另外一邊進(jìn)行限位梁的設(shè)置，用以避免出現(xiàn)微調(diào)超限的情況（如圖1所示）。縱橫向位置調(diào)整到位后，用型鋼抄墊固定，并將撐腿用鋼板抄死。立模灌注封盤混凝土。

圖1 微調(diào)系統(tǒng)布置圖

3.3 轉(zhuǎn)體計(jì)算

3.3.1 轉(zhuǎn)體牽引力計(jì)算

T=2fGR/3D

上式中：T為牽引力，kN；G為轉(zhuǎn)體總重力，kN；R為球鉸半徑，取1.35 m；D為牽引力偶臂，取10.8 m；f為按照相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行0.1的靜摩擦系數(shù)的確認(rèn)，同時(shí)設(shè)置0.06的動(dòng)摩擦系數(shù)。

G1上轉(zhuǎn)盤 =346.1×2.6×9.8=8 818.63 kN；G2墩身=403.6×2.6×9.8=10 283.73 kN；G3梁體=4 650.83×9.8=45 578.14 kN；G4防撞護(hù)欄 =0.34×45×2×2.6×9.8=779.69 kN；G5掛籃=160×9.8=1 568 kN；G=67 028.19 kN。

T靜=2×67 028.19×0.1×1.35÷3÷10.8=558.57 kN ；T動(dòng)=2×67 028.19×0.06×1.35÷3÷10.8=335.14 kN。

3.3.2 安全系數(shù)計(jì)算

根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定牽引千斤頂和千斤頂，系統(tǒng)應(yīng)分別對(duì)稱地設(shè)置2臺(tái)1 000 kN連續(xù)千斤頂，則動(dòng)力系數(shù)1=T靜/F1=558.57/1 000=0.56 ＜ 0.85，滿足要求。

3.3.3 慣性制動(dòng)距離計(jì)算

根據(jù)相關(guān)的設(shè)定，在轉(zhuǎn)動(dòng)單元?dú)w位之前，需要停止?fàn)恳B續(xù)千斤頂，在慣性的作用下使得轉(zhuǎn)動(dòng)單元能夠繼續(xù)保持轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)，在這種情況下，整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)單元的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)在動(dòng)摩擦力下受到阻止將逐漸停止［3］。

鋼絞線受到連續(xù)千斤頂?shù)臓恳木唧w速度能夠確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)單元轉(zhuǎn)動(dòng)速度。本系統(tǒng)在進(jìn)行運(yùn)算的過程中，設(shè)置小于0.02 rad/min的千斤頂角速度，同時(shí)保證不超過2.0 m/min的橋體懸臂端線速度。預(yù)先設(shè)定千斤頂線速度為 5.83 m/h，即 0.097 m/min，則轉(zhuǎn)動(dòng)單元的角速度為=V1/r1=0.097÷5.4=0.018 rad /min。

本連續(xù)梁“T”構(gòu)總長(zhǎng)66 m，端頭轉(zhuǎn)動(dòng)線速度如下：

在運(yùn)行的過程中，為提升轉(zhuǎn)動(dòng)單元的安全性，應(yīng)該按照0.097 m/min的速度利用連續(xù)千斤頂對(duì)鋼絞線進(jìn)行牽引，使得轉(zhuǎn)盤可在帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)梁端轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到0.59 m/min 時(shí)，對(duì)應(yīng)的動(dòng)能如下：

上式中：W1為“T”構(gòu)動(dòng)能，J； M 為“T”構(gòu)質(zhì)量，kg。

慣性在止動(dòng)階段影響較小，當(dāng)梁頂端部的結(jié)構(gòu)橫斷面中心線與設(shè)計(jì)橋位縱斷面軸線相差0.5 m時(shí)應(yīng)停止?fàn)恳脩T性就位。再由控制測(cè)量指揮，利用千斤頂通過點(diǎn)動(dòng)逐步將轉(zhuǎn)動(dòng)單元頂推到設(shè)計(jì)線位置。

3.3.4 轉(zhuǎn)體時(shí)間計(jì)算

轉(zhuǎn)體的角度為（76+25）°，10#墩先轉(zhuǎn)25°，后9#、10#一同轉(zhuǎn)體，即101×/180=1.763 rad，轉(zhuǎn)體時(shí)間T 即 1.763 rad/0.018 rad/min=98 min。當(dāng)點(diǎn)動(dòng)時(shí)間為 0.2 s時(shí)，定位精度為 1.69×10-3×0.2×33×1 000=11.15 mm ；當(dāng)點(diǎn)動(dòng)時(shí)間為 0.5 s 時(shí)，定位精度為1.69×10-3×0.5×33×1 000=27.89 mm。

3.3.5 轉(zhuǎn)體前不平衡力矩及配重的計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，轉(zhuǎn)體前調(diào)整結(jié)構(gòu)偏心值不大于0.1 m。為防止邊、中跨底板預(yù)應(yīng)力配置偏差及風(fēng)力等其他因素的影響導(dǎo)致“T”構(gòu)不平衡，在“T”構(gòu)0#塊頂預(yù)備水袋。

3.4 落架、稱重及配重

落架應(yīng)先拆除上下轉(zhuǎn)盤臨時(shí)固結(jié)，再對(duì)稱拆除砂箱，至此把上盤、墩柱、連續(xù)箱梁形成一個(gè)以球鉸中心為支撐點(diǎn)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)體系。靜置24 h仔細(xì)觀測(cè)梁體根部應(yīng)力與變形、橋梁線形、轉(zhuǎn)體平衡情況、上下盤應(yīng)力情況、球鉸壓應(yīng)力，若無異常即可進(jìn)行下一步工作。根據(jù)測(cè)得的稱重參數(shù)，對(duì)橋梁進(jìn)行配重。采用水箱作為配重荷載。配重原則是使轉(zhuǎn)體上部結(jié)構(gòu)的重心垂線落于球鉸軸心線偏后的一側(cè)（重心垂線仍落于球鉸支撐面上）或使轉(zhuǎn)盤后側(cè)撐腳落于滑道上。通過配重達(dá)到轉(zhuǎn)體過程3個(gè)有效支撐點(diǎn)即球鉸及靠后側(cè)的2個(gè)撐腳，形成可控的穩(wěn)定體系，不會(huì)發(fā)生瞬時(shí)任意方向傾斜的現(xiàn)象［4］。

3.5 試轉(zhuǎn)

首先，需要拆除上、下轉(zhuǎn)盤間填充物；解除多余約束，檢查轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵受力部位情況。其次，在下承臺(tái)頂布置轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)的設(shè)備、工具、連接控制臺(tái)、泵站、千斤頂間信號(hào)線及電源并調(diào)試設(shè)備。根據(jù)千斤頂?shù)氖┝χ捣此愠龈鞅谜居蛪褐?。設(shè)備空載運(yùn)行，檢查設(shè)備運(yùn)行是否正常。人工理順鋼絞線，將牽引鋼絞線沿牽引方向繞過轉(zhuǎn)盤穿入連續(xù)千斤頂。先用5 kN逐根頂緊鋼絞線，保證每根鋼絞線受力均勻。拆除砂箱支墊，清理滑道雜物并涂潤(rùn)滑油。檢查環(huán)道及周圍有無阻礙轉(zhuǎn)動(dòng)因素。試轉(zhuǎn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)統(tǒng)一指揮，并記錄試轉(zhuǎn)時(shí)間和停轉(zhuǎn)后余轉(zhuǎn)值，比較實(shí)測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果，調(diào)整轉(zhuǎn)速。測(cè)試每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)主橋的角度及懸臂端轉(zhuǎn)動(dòng)的水平弧線距離，將轉(zhuǎn)體速度控制在設(shè)計(jì)要求內(nèi)。試轉(zhuǎn)角度不得侵入既有線限界內(nèi)，保證既有線安全。

3.6 轉(zhuǎn)體

首先，應(yīng)該按照施工要點(diǎn)規(guī)劃，在保證當(dāng)時(shí)的氣象狀態(tài)滿足批準(zhǔn)的施工天窗點(diǎn)氣象條件時(shí)，可進(jìn)行相關(guān)的正式轉(zhuǎn)體操作。其次，轉(zhuǎn)體實(shí)施前2 h由鐵路相關(guān)單位組織召開施工預(yù)備會(huì)，鐵路防護(hù)設(shè)施、安全防護(hù)員就位，施工負(fù)責(zé)人接到駐站聯(lián)絡(luò)員可以開始施工通知，開始轉(zhuǎn)體。再次，精確就位采用上下雙重控制：下部控制時(shí)，在下承臺(tái)精確放出上承臺(tái)設(shè)計(jì)邊線，控制轉(zhuǎn)體時(shí)上部的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；上部控制時(shí)，在轉(zhuǎn)體過程中使用全站儀精確測(cè)量轉(zhuǎn)體梁端中線和梁端標(biāo)高。最后，利用下承臺(tái)助推反力座與撐腳之間設(shè)置的限位裝置，防止梁體過轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)至最后一個(gè)撐腳與助推反力座空位時(shí)，放入限位“工”字鋼，以防止梁體過轉(zhuǎn)。

動(dòng)摩擦系數(shù)和四氟靜摩擦系數(shù)之間存在較大的差異，在進(jìn)行具體運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)瞬間會(huì)出現(xiàn)巨大的摩擦阻力差值，對(duì)其造成非常大的沖擊。在此情況下，轉(zhuǎn)體應(yīng)該借助助推啟動(dòng)千斤頂?shù)妮o助操作，同時(shí)借助鋼索牽引進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)操作，進(jìn)而提升操作的安全性。預(yù)先使輔助千斤頂滿足設(shè)定的噸位，在轉(zhuǎn)體正式實(shí)施過程中，進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備的啟動(dòng)操作，保證其能夠在“自動(dòng)”的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作。在正式進(jìn)行轉(zhuǎn)體時(shí)，防止出現(xiàn)時(shí)慢時(shí)快的情況，保證牽引力的同步與對(duì)稱，同時(shí)要均勻轉(zhuǎn)速，保證摩擦力矩和轉(zhuǎn)盤承受的動(dòng)力偶處于平衡狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)傾覆力矩問題。在運(yùn)行過程中，操作人員必須高度集中注意力，時(shí)刻觀察動(dòng)力系統(tǒng)和轉(zhuǎn)體各部位運(yùn)行情況。如果出現(xiàn)異常立即停機(jī)處理，徹底排除隱患后再運(yùn)行。為防止結(jié)構(gòu)超轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)至距離設(shè)計(jì)位置約2°時(shí)系統(tǒng)暫停，先借助慣性運(yùn)行，待穩(wěn)定后改由手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)操作。為了進(jìn)一步確認(rèn)轉(zhuǎn)體就位的安全性與精準(zhǔn)性，應(yīng)該借助橡膠緩沖墊在限位型鋼上［5］。

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)精確就位后，檢查平面軸線及高程。符合設(shè)計(jì)要求后，用鋼楔塊抄墊固定，并與滑道鋼板、上盤預(yù)埋鋼板全面焊接。要求以最短的時(shí)間完成轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)固結(jié)，防止風(fēng)力或其他因素導(dǎo)致結(jié)果位移。確認(rèn)鐵路達(dá)到開通放行條件，解除現(xiàn)場(chǎng)封鎖防護(hù)，恢復(fù)營(yíng)業(yè)線運(yùn)行。檢查轉(zhuǎn)體高程、軸線偏位是否符合設(shè)計(jì)要求，并依照?qǐng)D紙施工順序完成合龍段施工。

3.7 轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量保障措施

轉(zhuǎn)體前必須進(jìn)行試轉(zhuǎn)，通過試轉(zhuǎn)確定點(diǎn)動(dòng)慣性位移量、確定最大靜摩擦力力值，以指導(dǎo)后期轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)體前進(jìn)行稱重及配重，確保平穩(wěn)轉(zhuǎn)體。具體轉(zhuǎn)體時(shí)間根據(jù)鐵路局天窗點(diǎn)確定，盡量放在白天轉(zhuǎn)體。當(dāng)風(fēng)力大于5級(jí)時(shí)嚴(yán)禁轉(zhuǎn)體［6］。為防止過轉(zhuǎn)，需根據(jù)試轉(zhuǎn)確定的參數(shù)提前控制連續(xù)千斤頂，通過助推反力支座預(yù)設(shè)限位裝置，確保不過轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)體時(shí)需備用牽引泵站及連續(xù)千斤頂，確保在有效天窗點(diǎn)內(nèi)完成轉(zhuǎn)體。

4 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)交通網(wǎng)日趨密集的形勢(shì)下，跨越既有道路、鐵路營(yíng)業(yè)線建造橋梁在工程建設(shè)中已成為常態(tài)，應(yīng)用平轉(zhuǎn)法施工鋼構(gòu)連續(xù)梁，將原本需要在營(yíng)業(yè)線上空進(jìn)行的懸臂現(xiàn)澆作業(yè)，轉(zhuǎn)移到營(yíng)業(yè)線界以外施工，不僅最大限度地降低了施工對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的干擾，而且降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，使連續(xù)鋼構(gòu)懸臂現(xiàn)澆擺脫了營(yíng)業(yè)線封鎖要點(diǎn)的限制，加快了施工速度，提升了工程的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為類似工程的施工提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。