趙鵬洲
(甘肅省公路建設(shè)管理集團(tuán)有限公司,甘肅 天水741000)
橋梁工程建設(shè)數(shù)量的不斷增多推動(dòng)了橋梁工程施工技術(shù)的發(fā)展。在高速公路橋梁施工過程中路段交叉施工的情況比較常見,假如還應(yīng)用傳統(tǒng)的施工技術(shù)就無(wú)法保證交通線路運(yùn)行效果且會(huì)給車輛運(yùn)行安全帶來(lái)不利的影響。這樣在高速公路橋梁施工過程中轉(zhuǎn)體施工技術(shù)就得到了廣泛的應(yīng)用,可以更好地滿足高速公路橋梁工程施工要求,提升高速公路橋梁工程施工質(zhì)量。
在進(jìn)行高速公路橋梁工程施工過程中采用轉(zhuǎn)體施工技術(shù)可以減少給施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境帶來(lái)的影響,同時(shí)隨著此項(xiàng)施工技術(shù)的不斷發(fā)展,在應(yīng)用后得到了良好的施工效果。采用轉(zhuǎn)體施工技術(shù)時(shí)主要是將旋轉(zhuǎn)軸中心放置到橋墩中心位置或外側(cè)位置,將轉(zhuǎn)軸固定到橋墩下部位置,完成結(jié)構(gòu)施工后將水平面旋轉(zhuǎn)到橋梁施工位置。橋墩上部結(jié)構(gòu)、橋臺(tái)結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)施工后利用旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)構(gòu)建旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)平衡結(jié)構(gòu)等。
旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)主要包括上轉(zhuǎn)盤與下轉(zhuǎn)盤。高速公路橋梁施工時(shí)通常會(huì)采用水平轉(zhuǎn)體施工技術(shù),此種施工技術(shù)可以確保橋梁下方車輛正常、安全通行,從而得到良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
此次轉(zhuǎn)體施工段隸屬于隴海鐵路工程,橋梁孔跨樣式為(75+140+75)m連續(xù)剛構(gòu)橋。施工中采用平面轉(zhuǎn)體施工技術(shù)從隴海鐵路上進(jìn)行跨越,該橋梁?jiǎn)畏鶚驅(qū)挒?2.75m,鐵路軌道頂部到高速公路橋梁底部?jī)舾叨仍?0m以上,橋梁承臺(tái)與隴海下行線間距不得小于10m,與隴海上行線間距不得小于3m。
3.1.1 連續(xù)梁轉(zhuǎn)體上部結(jié)構(gòu)施工
該高速公路主橋利用轉(zhuǎn)體施工技術(shù),完成橋梁外側(cè)防護(hù)欄施工后將整體轉(zhuǎn)體,跨越線位置兩個(gè)T構(gòu)分別完成轉(zhuǎn)體施工,轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度為68.5+68.5m。邊跨現(xiàn)澆時(shí)采用托架現(xiàn)澆施工方式,吊籃施工可以應(yīng)用到中跨合龍段、邊跨合龍位置施工。轉(zhuǎn)體時(shí)間控制在0.02rad/min,其中2號(hào)墩T梁轉(zhuǎn)體58在50min左右完成,3號(hào)墩T構(gòu)轉(zhuǎn)體46.77在41min左右完成。轉(zhuǎn)體施工需要在鐵路封閉段完成且在正式施工前應(yīng)與鐵路相關(guān)管理部門進(jìn)行協(xié)調(diào)。
3.1.2 連續(xù)梁轉(zhuǎn)體系統(tǒng)
連續(xù)梁轉(zhuǎn)體系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)體上下轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體支座、撐腳、滑道、牽引系統(tǒng)。
(1)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤,連續(xù)梁轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤是支撐整體重量的基礎(chǔ),完成轉(zhuǎn)體后可以與上轉(zhuǎn)盤同時(shí)構(gòu)建成鐵路橋梁的基礎(chǔ),下轉(zhuǎn)盤施工過程中采用C40混凝土。將轉(zhuǎn)體支座、保險(xiǎn)撐腳環(huán)形滑道、轉(zhuǎn)體拽拉千斤頂反力座等設(shè)置到下轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)位置。
(2)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體支座,在該工程中所采用的轉(zhuǎn)體支座為CZPZ-220MN型轉(zhuǎn)體支座與CZPZ-200MN型轉(zhuǎn)體支座,在進(jìn)行轉(zhuǎn)體支座安裝時(shí)應(yīng)注意以下方面:首先在安裝轉(zhuǎn)體支座前應(yīng)將鋼板進(jìn)行預(yù)設(shè),轉(zhuǎn)體支座中心縱向、橫向誤差控制在1mm以內(nèi);其次轉(zhuǎn)體支座頂部位置高差控制在2mm以內(nèi)。在進(jìn)行轉(zhuǎn)體角控制時(shí)應(yīng)注意以下方面:轉(zhuǎn)體角速度控制在0.02rad/min以下;主梁端位置水平線速度控制在1.0m/min以下。
(3)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體上轉(zhuǎn)盤撐腳與滑道,在進(jìn)行撐腳轉(zhuǎn)體施工時(shí)應(yīng)采用保險(xiǎn)腿保證支撐轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在了解轉(zhuǎn)體過程中保險(xiǎn)腿受力情況后轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)稱位置兩條保險(xiǎn)腿中間位置中線應(yīng)重合,確保所使用的八個(gè)保險(xiǎn)腿均可以對(duì)稱設(shè)置到縱軸線兩側(cè)。將1.26m寬滑道設(shè)置到撐腳下方位置,滑道中心半徑控制在9.35m,轉(zhuǎn)體施工時(shí)保險(xiǎn)撐腳可以在滑道中平穩(wěn)滑動(dòng)。將八組撐腳設(shè)置到上轉(zhuǎn)盤位置,撐腳制作時(shí)采用三鋼管混凝土結(jié)構(gòu),Q235鋼管厚度、外徑分別為25mm、900mm,將C50微膨脹土澆筑到鋼管內(nèi)。將30mm厚的鋼走板設(shè)置到鋼管下部,再將4mm厚的四氟乙烯板設(shè)置到走板下方,將走板精度控制在3級(jí)。在進(jìn)行螺栓與骨架連接時(shí)可以采用30mm厚的環(huán)形鋼板并確保連接的準(zhǔn)確度,將2mm厚的不銹鋼板焊接到鋼板位置,四氟乙烯板與不銹鋼板間可以形成滑動(dòng)面。將撐腳地面與滑道間的間距控制在50mm并對(duì)上部結(jié)構(gòu)沉降構(gòu)造進(jìn)行綜合考慮。
(4)連續(xù)梁轉(zhuǎn)體上轉(zhuǎn)盤
轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中上轉(zhuǎn)盤是主要結(jié)構(gòu),在整體轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中整體受力情況呈現(xiàn)出立體且多方向。上轉(zhuǎn)盤為八邊形,最大界面尺寸為1800×1800cm,高為1800cm;轉(zhuǎn)臺(tái)直徑與高分別是1470cm、100cm。轉(zhuǎn)體支座、撐腳與上轉(zhuǎn)盤是連接轉(zhuǎn)盤的主要部分,同時(shí)也是轉(zhuǎn)體牽引力施加的主要部分。預(yù)埋轉(zhuǎn)體牽引索時(shí)主要以P型錨具為主,一對(duì)索錨固位置在相同直徑上且與圓心對(duì)稱,同時(shí)應(yīng)控制各索預(yù)埋高度與牽引方向。每根索埋入轉(zhuǎn)盤的長(zhǎng)度不得少于450cm,各索出口點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤中心對(duì)稱。在施工過程中,還應(yīng)控制鋼絞線損傷或生銹等問題,提前做好保護(hù)工作。上轉(zhuǎn)盤混凝土強(qiáng)度滿足施工要求后轉(zhuǎn)換整體轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行摩擦系數(shù)計(jì)算時(shí)應(yīng)采用測(cè)算公式:
μ=3M/2RG (1)式(1)中:μ為摩擦系數(shù);M為轉(zhuǎn)動(dòng)力矩(kN·m);G為轉(zhuǎn)臺(tái)總重量(kN)。其中,設(shè)計(jì)靜摩擦系數(shù)=0.1,動(dòng)摩擦系數(shù)=0.06。當(dāng)摩擦系數(shù)比設(shè)計(jì)系數(shù)大時(shí)應(yīng)找到原因并采取合理的處理措施。
(5)計(jì)算連續(xù)梁轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)牽引力并合理選擇設(shè)備
轉(zhuǎn)體總量W=220000kN;摩擦計(jì)算公式:F=W×μ。啟動(dòng)時(shí)靜摩擦系數(shù)=0.1,靜摩擦力:F=W×μ=22000kN。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中動(dòng)摩擦系數(shù)=0.06,動(dòng)摩擦力:F=W×μ=13200kN。計(jì)算轉(zhuǎn)體拽拉力時(shí),公式:T=2/3(R·W·μ)/D,其中R為球鉸平面半徑,2.205m;W為轉(zhuǎn)體總重量,220000kN;D為轉(zhuǎn)臺(tái)直徑,14.7m;靜摩擦系數(shù)為0.1、動(dòng)摩擦系數(shù)為0.06。
計(jì)算結(jié)果:
啟動(dòng)時(shí)需要最大的牽引力計(jì)算:
T=2/3(R·W·μ靜)/D=2021kN
轉(zhuǎn)動(dòng)過程中需要的最大牽引力計(jì)算:
T=2/3(R·W·μ動(dòng))/D=1213kN
該工程在施工過程中采用同步連續(xù)牽引系統(tǒng)、自動(dòng)連續(xù)牽引系統(tǒng)與兩臺(tái)ZLD500型液壓牽引系統(tǒng)構(gòu)建水平旋轉(zhuǎn)力,利用拽拉錨固并在轉(zhuǎn)臺(tái)周圍纏繞1470cm的鋼絞線,保證轉(zhuǎn)動(dòng)體系可以平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.2.1 將滑道與臨時(shí)鎖定設(shè)施進(jìn)行清理
滑道清理主要是將其表面所產(chǎn)生的污物進(jìn)行清理,保證其整潔性,清理后將黃油四氟粉涂抹到其表面,從而減少轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的摩擦阻力。鎖定設(shè)施清理應(yīng)在轉(zhuǎn)體前并將預(yù)埋臨時(shí)鎖定設(shè)施進(jìn)行割除。
3.2.2 連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工中牽引系統(tǒng)與設(shè)備測(cè)試
(1)牽引動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試
在該橋梁施工中各轉(zhuǎn)臺(tái)可以采用兩套兩臺(tái)ZLD500型液壓牽引系統(tǒng)、同步牽引系統(tǒng)、自動(dòng)連續(xù)牽引系統(tǒng),利用這些牽引系統(tǒng)構(gòu)建水平轉(zhuǎn)力偶,將拽拉錨固纏繞到1470cm的轉(zhuǎn)臺(tái)位置,將0-φs15.2鋼絞線圍繞在轉(zhuǎn)臺(tái)周圍,保證轉(zhuǎn)臺(tái)可以穩(wěn)定運(yùn)行。將牽引動(dòng)力系統(tǒng)中轉(zhuǎn)盤兩側(cè)設(shè)置兩套千斤頂,確保具有良好的對(duì)稱性、水平性、平行性,千斤頂在中心線與上盤外側(cè)相切,中心線高于上轉(zhuǎn)盤預(yù)埋鋼絞線中心位置線水平。將千斤頂放置到配套的反力座上,在鋼筋承臺(tái)位置預(yù)埋反力座,將反作用力控制在300t并保證其準(zhǔn)確性。動(dòng)力設(shè)備調(diào)試無(wú)誤后按照施工現(xiàn)場(chǎng)指定位置安裝,將專用的液壓油灌注到油泵箱內(nèi),準(zhǔn)確連接電路與油路并再次進(jìn)行調(diào)試,確保動(dòng)力系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。
(2)牽引索上轉(zhuǎn)盤
將兩束牽引索設(shè)置到牽引索上轉(zhuǎn)盤位置并將各根牽引索按照順序進(jìn)行排列穿過千斤頂。鋼絞線緊固時(shí)可以采用千斤頂并保證各牽引索受力相同。完成牽引索安裝后應(yīng)做好保護(hù)工作,避免出現(xiàn)銹蝕問題。在上轉(zhuǎn)盤上標(biāo)注刻度并將刻度指針設(shè)置到下轉(zhuǎn)盤,從而控制轉(zhuǎn)動(dòng)距離。
(3)牽引設(shè)備測(cè)試
轉(zhuǎn)體施工時(shí)所使用的液態(tài)裝置、電氣設(shè)備在出廠前應(yīng)先做好測(cè)試;設(shè)備安裝后應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙完成并與主控臺(tái)、泵站、千斤頂信號(hào)線進(jìn)行準(zhǔn)確連接,連接千斤頂與泵站間的油路,檢查主控臺(tái)、泵站電源等設(shè)備是否可以穩(wěn)定運(yùn)行。
設(shè)備空轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)利用千斤頂施加的反力值確定各泵站油壓值,據(jù)此完成泵站最大油壓調(diào)整,空轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)做好設(shè)備檢查。
做好技術(shù)交底并準(zhǔn)確填寫表格,不同觀測(cè)點(diǎn)人員應(yīng)做好聯(lián)絡(luò)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制。對(duì)轉(zhuǎn)體各結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查,保證其使用效率。在進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工時(shí)應(yīng)提前了解天氣情況并減少因天氣給轉(zhuǎn)體帶來(lái)的影響,同時(shí)做好轉(zhuǎn)體支撐,避免在大風(fēng)、暴雨等氣候環(huán)境中進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工,保證轉(zhuǎn)體施工的安全性。調(diào)試通信設(shè)備,施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有一臺(tái)內(nèi)部電話進(jìn)行各項(xiàng)工作聯(lián)系,同時(shí)還可以應(yīng)用手機(jī)、對(duì)講機(jī)等完成現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度工作,同時(shí)轉(zhuǎn)體前應(yīng)先做好橋面清理工作,避免轉(zhuǎn)體過程中有物體高墜問題,保證施工安全。
第一,提前將鋼絞線進(jìn)行緊固,設(shè)定千斤頂預(yù)緊力后將各鋼絞線進(jìn)行緊固。預(yù)緊時(shí)應(yīng)保證是對(duì)稱的且控制重復(fù)次數(shù),確保各鋼絞線可以均勻受力。在進(jìn)行緊固時(shí)應(yīng)確保鋼絞線可以均勻纏繞到上轉(zhuǎn)盤位置。
第二,將該站電源、主控臺(tái)電源合龍,千斤頂控制時(shí)充分利用主控臺(tái)并施加相應(yīng)的力進(jìn)行試轉(zhuǎn)。如果無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)利用提前準(zhǔn)備好的輔助設(shè)備推動(dòng)千斤頂并控制摩擦阻力,保證橋梁可以運(yùn)轉(zhuǎn)。
第三,試轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)計(jì)算兩項(xiàng)重要數(shù)據(jù)。首先每分鐘轉(zhuǎn)速,也就是計(jì)算主橋角度、懸臂段轉(zhuǎn)動(dòng)水平選線距離每分鐘轉(zhuǎn)速,通過此來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制;其次嚴(yán)格控制操作點(diǎn),負(fù)責(zé)測(cè)量的人員應(yīng)對(duì)各點(diǎn)每次運(yùn)動(dòng)懸臂端水平選線轉(zhuǎn)動(dòng)間距數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量,確保轉(zhuǎn)體可以一步到位并保證操作的準(zhǔn)確性。
第四,在進(jìn)行試轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)先確定平衡性是否滿足要求,是否存在故障、是否有裂縫,當(dāng)有這些問題時(shí)應(yīng)及時(shí)停止試轉(zhuǎn)并將問題進(jìn)行處理,在沒有問題后再進(jìn)行試轉(zhuǎn)。
在了解施工地點(diǎn)施工安全管理原則后應(yīng)充分做好準(zhǔn)備工作。第一,在施工前一個(gè)月向當(dāng)?shù)刂鞴懿块T申報(bào)施工方案、施工計(jì)劃。第二,在得到批準(zhǔn)后應(yīng)在施工前兩天十點(diǎn)前完成登記工作,主要內(nèi)容包括施工項(xiàng)目、審批文件號(hào)、施工地點(diǎn)、施工時(shí)間、施工范圍等。第三,在正式施工前應(yīng)先與聯(lián)絡(luò)員提前一小時(shí)聯(lián)系到崗并做好登記與核實(shí)工作,在保證無(wú)偏差后共同簽字確認(rèn),值班人員向調(diào)度人員申請(qǐng)調(diào)度命令。第四,接收到調(diào)度命令后應(yīng)由負(fù)責(zé)人員完成橋梁轉(zhuǎn)體施工。第五,在管理人員確認(rèn)完成轉(zhuǎn)體施工后且不給公路通行帶來(lái)影響的情況下,施工現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)人員發(fā)布撤點(diǎn)命令并向值班人員申請(qǐng)恢復(fù)正常通車。
要想進(jìn)一步保證轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,應(yīng)確保牽引設(shè)備性能滿足要求并對(duì)支座摩擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)定,加固鋼絞線,在正式轉(zhuǎn)體前應(yīng)先進(jìn)行轉(zhuǎn)體試運(yùn)行,滿足要求后才可進(jìn)行正式轉(zhuǎn)體。
5.3.1 做好轉(zhuǎn)體前的準(zhǔn)備工作。第一,確定轉(zhuǎn)體中心位置。使用千斤頂完成轉(zhuǎn)體部位承重并將摩擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)定。第二,清理環(huán)形滑道并檢查滑道與撐腳間的間距,在撐腳道板位置涂抹黃油四氟粉。第三,標(biāo)定平轉(zhuǎn)千斤頂、輔助千斤頂與微調(diào)千斤頂位置。第四,合理安裝并調(diào)試平轉(zhuǎn)千斤頂、錨具、牽引索、泵站等設(shè)備,保證鋼絞線各鋼束的平行度,避免扭結(jié)等問題。第五,合理安裝千斤頂與反推梁。第六,做好設(shè)備調(diào)控并標(biāo)注好各測(cè)控標(biāo)志,確定橋梁軸線位置。第七,嚴(yán)格檢查各關(guān)鍵部位,主要包括支座、上轉(zhuǎn)盤等位置。第八,做好技術(shù)交底工作。第九,轉(zhuǎn)體在靜置24小時(shí)后將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳,判斷其平衡性。第十,在施工時(shí)應(yīng)確保風(fēng)力在4級(jí)以下且無(wú)雨。
5.3.2 梁體平轉(zhuǎn)。施工單位應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)體施工時(shí)間合理完成施工內(nèi)容。在進(jìn)行平轉(zhuǎn)施工時(shí)相關(guān)人員應(yīng)對(duì)塔柱軸線位置進(jìn)行反復(fù)觀測(cè)并確定梁端高程變化情況。確保勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并平轉(zhuǎn)到基本位置進(jìn)行減速,在降低轉(zhuǎn)速后與設(shè)計(jì)位置距離差0.5m時(shí)使用點(diǎn)動(dòng)操作,并由專業(yè)人員完成后梁弧長(zhǎng)測(cè)量。當(dāng)與設(shè)計(jì)距離差0.1m時(shí)完成軸線測(cè)量并根據(jù)測(cè)量值確定點(diǎn)動(dòng)位置,避免超轉(zhuǎn)問題。
5.3.3 梁體定位。轉(zhuǎn)體達(dá)到指定位置后應(yīng)調(diào)整其傾斜位置,使用型鋼將上轉(zhuǎn)盤與下轉(zhuǎn)盤固定住。將千斤頂放置到下承臺(tái)位置并對(duì)梁體標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整,可以使用抄墊,可以在最短的時(shí)間內(nèi)固定上承臺(tái)與下承臺(tái)。
通常會(huì)采用手動(dòng)控制方式、自動(dòng)控制方式對(duì)轉(zhuǎn)體動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制,轉(zhuǎn)體距離設(shè)計(jì)位置在5°時(shí)應(yīng)將轉(zhuǎn)動(dòng)速度放慢并采用點(diǎn)動(dòng)操作方式,得到最大弧長(zhǎng)轉(zhuǎn)體數(shù)據(jù)。在進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)操作與精準(zhǔn)定位前應(yīng)先校正上部轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)。避免轉(zhuǎn)體限位位置出現(xiàn)超轉(zhuǎn)問題,將水平微調(diào)設(shè)備設(shè)置到梁端位置,將千斤頂、配重設(shè)置到上轉(zhuǎn)盤位置并進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)就位后測(cè)量高程與連續(xù)梁軸線,然后再應(yīng)用鋼板將撐腳、滑道進(jìn)行焊接,并保證焊接質(zhì)量,確定轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
梁體轉(zhuǎn)體到達(dá)指定位置后合理調(diào)整標(biāo)高與軸線位置,邊跨合龍時(shí)將型鋼支撐進(jìn)行焊接,然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)體封盤。使用焊條焊接或鋼件焊接,確保焊接縫長(zhǎng)度滿足要求,然后澆筑封盤,確保墩身、上轉(zhuǎn)盤、下轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
通過分析可知,在進(jìn)行高速公路橋梁連續(xù)梁施工采用轉(zhuǎn)體施工技術(shù)時(shí),應(yīng)選擇合適的天氣并在施工前對(duì)各因素進(jìn)行綜合考慮,對(duì)施工流程進(jìn)行嚴(yán)格管理,提升轉(zhuǎn)體施工技術(shù)使用效率,提高高速公路橋梁連續(xù)梁施工質(zhì)量,為人們創(chuàng)建良好的出行條件。