徐俏東

(中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭州鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部，杭州 311215)

1 引言

隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，諸多新建工程存在公路、鐵路橋梁需跨越道路、河流、深溝及其他各種地形的情況。受施工現(xiàn)場條件及施工時間要求所限，傳統(tǒng)的懸臂拼裝、懸臂澆筑、原位現(xiàn)澆等施工工藝并不能順利進(jìn)行，甚至根本無法施工。在這種困難背景下，設(shè)計(jì)單位、施工單位及加工廠家經(jīng)過多年探索實(shí)踐并借鑒國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)研發(fā)了轉(zhuǎn)體法施工工藝，如今轉(zhuǎn)體工藝在橋梁建設(shè)中越來越廣泛被采用。轉(zhuǎn)體施工與以往懸臂拼裝、懸臂澆筑、原位現(xiàn)澆等施工工藝相比，具有不干擾交通、不間斷通航、施工快速、經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)。但在轉(zhuǎn)體施工中，轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的臨時固結(jié)、防過轉(zhuǎn)及中跨合龍施工等方面仍存在較多問題。金甬鐵路項(xiàng)目跨諸永高速72 m轉(zhuǎn)體橋針對轉(zhuǎn)動系統(tǒng)臨時固結(jié)、防過轉(zhuǎn)裝置、輕型合龍吊架等問題進(jìn)行了精細(xì)化施工與改進(jìn)，可為后續(xù)轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2 實(shí)例工程概況

金甬鐵路項(xiàng)目跨諸永高速40 m+72 m+40 m 轉(zhuǎn)體橋上跨諸永高速，線路與道路夾角為79.22°，主墩基礎(chǔ)形式設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，8#、9#主墩采用9 根直徑1.5 m 的鉆孔樁，樁長均為9 m，承臺尺寸為10.2 m×10.2 m×3.0 m＋9.5 m×9.5 m×2.55 m；墩柱為8.1 m×3.8 m 的圓端型實(shí)心墩，墩高3.0 m。7#、10#邊墩基礎(chǔ)采用明挖基礎(chǔ)，墩高均為15 m。

因受高速公路避險車道視線影響，故采用先在高速公路外側(cè)進(jìn)行掛籃懸臂施工再進(jìn)行轉(zhuǎn)體合龍的施工方法。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用40 000 kN 球鉸，設(shè)置6 對撐腳牽引系統(tǒng)通過7 束φ15.2 mm 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，并配合400 t 千斤頂進(jìn)行轉(zhuǎn)體牽引。

3 施工控制難點(diǎn)及改進(jìn)措施

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)資料分析，轉(zhuǎn)體橋施工過程中主要難點(diǎn)有：上下轉(zhuǎn)盤之間的臨時固結(jié)、轉(zhuǎn)體防過轉(zhuǎn)措施、跨高速及營業(yè)線合龍施工。針對以上問題，金甬項(xiàng)目跨諸永高速40 m+72 m+40 m 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁在施工過程中采取了以下措施。

3.1 臨時固結(jié)施工

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)主要由下轉(zhuǎn)盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)等組成。為防止轉(zhuǎn)體施工過程中梁體出現(xiàn)偏載或上下球鉸產(chǎn)生相對位移，需設(shè)置臨時固結(jié)體系。

為抵抗主梁兩端的最大不平衡彎矩(包括梁縱向不平衡彎矩和橫向不平衡彎矩)的影響，需要采取有效的臨時固結(jié)措施。按設(shè)計(jì)要求，臨時固結(jié)措施為：用沙箱在撐腳間設(shè)臨時支撐，砂箱使用前進(jìn)行預(yù)壓，從而保證砂箱的承載能力，同時采用I32 工字鋼作為上下承臺的臨時連接，使其滿足梁體澆筑抗傾覆、抗轉(zhuǎn)動要求。如圖1所示。

為保證卸架時撐腳與滑道留有一定的空隙，轉(zhuǎn)體前用砂箱作為臨時支撐。在每個轉(zhuǎn)盤滑道上撐腳之間設(shè)6 個φ650 mm的砂箱，砂箱內(nèi)設(shè)石英砂，石英砂水洗干凈并烘干后方可使用，砂箱使用前預(yù)壓400 kN。

為保證砂箱能夠切實(shí)起到支撐作用，在安裝砂箱的過程中，根據(jù)砂箱布設(shè)位置提前在底模(竹膠板）上開設(shè)孔洞，防止竹膠板受混凝土擠壓下沉，同時，在砂箱頂部鋪設(shè)一層薄鐵皮隔絕混凝土，便于后期砂箱脫模。如圖2所示。

承臺施工時，為保證不發(fā)生相對位移和轉(zhuǎn)動，在下承臺頂面的撐腳之間安裝I32 鋼梁作為限位梁，共均勻設(shè)置6 處(可根據(jù)橋梁大小調(diào)整設(shè)置數(shù)量），限位梁與支撐腳之間布置鋼支撐，并用鋼楔子打緊。轉(zhuǎn)體施工前，打掉鋼楔子，以利轉(zhuǎn)體。同時，保留部分限位型鋼，用作啟動助推反力梁。

3.2 轉(zhuǎn)體防過轉(zhuǎn)施工

根據(jù)以往的轉(zhuǎn)體橋施工案例分析發(fā)現(xiàn)，在最終的轉(zhuǎn)體施工過程中，防過轉(zhuǎn)一直是較為重要的施工措施。在金甬項(xiàng)目跨諸永高速40 m+72 m+40 m 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工過程中，采用“提前計(jì)算、過程控制、絕對制動”的措施進(jìn)行控制。

3.2.1 提前計(jì)算

轉(zhuǎn)體前根據(jù)稱重實(shí)驗(yàn)以及試轉(zhuǎn)確定實(shí)際轉(zhuǎn)體摩擦系數(shù)和梁體配重，計(jì)算出轉(zhuǎn)體所需時間、速度、制動時間和位置，同時在上下轉(zhuǎn)盤上設(shè)置位移刻度線，方便過程監(jiān)測。

1）牽引速度和牽引時間

根據(jù)Q/CR 9603—2015 《高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)規(guī)程》第13.5.9 條規(guī)定，轉(zhuǎn)動時應(yīng)控制轉(zhuǎn)速均勻，角速度應(yīng)不大于0.02 rad/min，且橋體懸臂端線速度不大于1.5 m/min。平轉(zhuǎn)接近設(shè)計(jì)位置1 m 時降低平轉(zhuǎn)速度，距設(shè)計(jì)位置0.5 m 時采用點(diǎn)動牽引法就位。

按0.02 rad/min 即大約1.15°/min 的轉(zhuǎn)體速度計(jì)算。按設(shè)計(jì)圖樣要求，9#墩的轉(zhuǎn)體最大角度為88°，8#墩的轉(zhuǎn)體最大角度為79°。則9#墩轉(zhuǎn)體時間t=88/1.15=76 min，即理論轉(zhuǎn)體時間大約為76 min；8#墩轉(zhuǎn)體時間t=79/1.15=69 min，即理論轉(zhuǎn)體時間大約為69 min。圖3轉(zhuǎn)體連續(xù)梁懸臂端轉(zhuǎn)體軌跡示意圖。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，轉(zhuǎn)體角速度不大于0.02 rad/min，轉(zhuǎn)體懸臂端線速度不大于1.5 m/min。按道路封閉2 d 考慮，實(shí)際施工時按轉(zhuǎn)體90 min 計(jì)劃，轉(zhuǎn)體前后各20 min 檢查確認(rèn)。

9#墩轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動角度88°，8#墩轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動角度為79°，轉(zhuǎn)體懸臂端半徑r=35 m，則轉(zhuǎn)體懸臂端轉(zhuǎn)動距離為：

L9#=nπr/180=88×3.14×35/180=53.729 m

L8#=nπr/180=79×3.14×35/180=48.23 m

梁端轉(zhuǎn)體線速度為：

V9#=L9#/t=53.729/90=0.60 m/min

V8#=L8#/t=48.23/90=0.54 m/min

滿足要求。

9#墩轉(zhuǎn)體角速度為：

88/180 ×π/90=0.017 rad/min

8#墩轉(zhuǎn)體角速度為：

79/180 ×π/90=0.015 rad/min

滿足要求。

因懸臂端與轉(zhuǎn)體端轉(zhuǎn)體角速度相同，半徑比為35∶4.25，9#墩梁端轉(zhuǎn)動距離為53.729 m，故鋼絞線張拉長度為6.52 m，8#墩梁端轉(zhuǎn)動距離為48.23 m，故鋼絞線張拉長度為5.86 m，則鋼絞線牽引速度：Vj9#=6.52 m/90 min=0.072 m/min，Vj8#=5.86 m/90 min=0.065 m/min

千斤頂理論張拉速度為10 cm/min，故滿足要求。

2）慣性制動距離計(jì)算

轉(zhuǎn)動T 構(gòu)在到達(dá)設(shè)計(jì)位置之前，連續(xù)千斤頂需停止?fàn)恳?，轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)會在慣性力作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動，此時動摩擦力將阻止整個轉(zhuǎn)動T 構(gòu)繼續(xù)轉(zhuǎn)動并迫使其停止轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動速度由位于牽引反力墩上的連續(xù)千斤頂對鋼絞線的牽引速度確定。因此，為了便于控制轉(zhuǎn)動速度，需對連續(xù)千斤頂油缸行程進(jìn)行控制。由于鋼絞線纏繞在上轉(zhuǎn)盤上，其鋼絞線線速度與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動線速度相同，即連續(xù)千斤頂油缸行程控制在V′9#=Vj9#=0.072 m/min，V′8#=Vj8#=0.065 m/min。

根據(jù)上述計(jì)算T 構(gòu)梁端中心與梁體就位中線的差距為：L′9#=0.051 m；L′

8#=0.039 m。

在止動階段，當(dāng)9#墩梁頂端部的結(jié)構(gòu)橫斷面中心線與設(shè)計(jì)橋位縱向線相差0.051 m 時，或者當(dāng)8#墩梁頂端部的結(jié)構(gòu)橫斷面中心線與設(shè)計(jì)橋位縱向線相差0.039 m 時，應(yīng)停止?fàn)恳?。然后在監(jiān)控測量指揮下，利用助推千斤頂點(diǎn)動逐步將轉(zhuǎn)動T 構(gòu)頂推到設(shè)計(jì)線位置。

3.2.2 過程控制

轉(zhuǎn)體過程中根據(jù)計(jì)算速度均速轉(zhuǎn)動，實(shí)時監(jiān)測轉(zhuǎn)體速度，根據(jù)現(xiàn)場變化及時調(diào)整轉(zhuǎn)體速率，以防速度過大造成轉(zhuǎn)體慣性增強(qiáng)，同時在最后1 m 距離采用點(diǎn)動法逐步將梁體轉(zhuǎn)動到位。

3.2.3 絕對制動

為防止轉(zhuǎn)體慣性過大造成梁體超轉(zhuǎn)，測量放樣確定最終梁體中線所在位置相對應(yīng)的上下承臺位置，提前埋設(shè)防超轉(zhuǎn)制動裝置，當(dāng)梁體旋轉(zhuǎn)到位后，使上下承臺形成相對約束，防止梁體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。防過轉(zhuǎn)制動裝置示意圖如圖4所示。

3.3 中跨合龍施工

連續(xù)梁轉(zhuǎn)體就位后，邊跨合龍段施工完畢后，施工中跨合龍段，在封鎖點(diǎn)內(nèi)將輕型吊架前移至中跨合龍段設(shè)計(jì)位置。懸臂段在施工至8#節(jié)段時，在梁端預(yù)埋吊桿孔，吊架移動至設(shè)計(jì)位置后，采用吊桿將底模與外側(cè)模與既有梁段混凝土連接。采用卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引，牽引到位后，將吊架進(jìn)行加固錨固。然后安裝鋼筋、焊接合龍段勁性骨架，內(nèi)模及澆筑混凝土，最后張拉鋼絞線。

選擇在一天中的低溫、變化較小時進(jìn)行混凝土施工，保證混凝土處于溫升、在受壓的情況下達(dá)到終凝，避免受拉開裂。

中跨合龍段長度2 m，在墩頂處至合龍段預(yù)埋好滑行軌道，利用鋼桁架在滑道上滑移至跨中位置，移動吊架在橋梁下部拼裝完成，采用吊車在公路外側(cè)安裝到位。利用吊架將合龍段底模、側(cè)模安裝完畢，利用鋼板作為兜底防護(hù)，防止墜物掉落在高速公路上。安裝到位后采用卷揚(yáng)機(jī)牽引前移，卷揚(yáng)機(jī)安裝在另一側(cè)主墩上，牽引時使卷揚(yáng)機(jī)緩慢拖動合龍吊架，合龍段底模與吊架同步前移，吊架移動到位后采用φ32 mm 精軋螺紋鋼進(jìn)行錨固，滑道兩側(cè)采用鋼楔子卡死，最后在吊架封閉空間內(nèi)進(jìn)行合龍段施工。

中跨合龍段采用吊架懸灌施工，吊架在轉(zhuǎn)體之前安裝到位，盡量縮短掛籃滑移距離，張拉完成后往9#墩退出掛籃。

吊架上下橫梁采用雙拼40a#工鋼，行走軌道采用雙拼32#工鋼，前后橫梁之間設(shè)置剪刀撐加強(qiáng)穩(wěn)固性，剪刀撐采用20#槽鋼制作。

兜底使用雙拼[16#槽鋼作為主梁上鋪設(shè)10#工字鋼作為縱梁，間距1 m。縱梁上鋪設(shè)3 mm 鋼板作為腳踏板。3 mm 鋼板上架設(shè)φ48 mm×3 mm 鋼管，間距1 m，在鋼管的外層鋪設(shè)彩密目網(wǎng)防護(hù)墜落。

考慮限高位置，按照圖5中所示掛籃與兜底防護(hù)安裝位置方可滿足施工要求。

如需設(shè)置防水等措施。在3 mm 鋼板上方鋪設(shè)塑料層(前高后低，左高右低的引流措施）。使用軟性管牽引至后方，同時在兜底中安裝水泵，在積水過多，排水不暢時采用水泵將水抽至道路外側(cè)。

4 結(jié)論

在金甬鐵路跨諸永高速40 m+72 m+40 m 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工工程中，施工單位研究并掌握了轉(zhuǎn)體連續(xù)梁上下承臺臨時固結(jié)措施、防過轉(zhuǎn)裝置、輕型合龍吊架。

1）通過設(shè)置上下承臺臨時固結(jié)，可有效抵抗上下承臺在施工過程中的相對位移，同時抵抗了主梁梁端最大不平衡力，在轉(zhuǎn)體過程中也可作為助力墩使用。

2）以防過轉(zhuǎn)裝置為保證，在轉(zhuǎn)體施工前提前謀劃，提前計(jì)算轉(zhuǎn)體速度、轉(zhuǎn)體距離、轉(zhuǎn)體時間、轉(zhuǎn)體角度等相關(guān)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)過程監(jiān)控，從而保障轉(zhuǎn)體的精確對中。設(shè)置防過轉(zhuǎn)裝置可對梁體進(jìn)行有效制動，在轉(zhuǎn)體慣性過大或轉(zhuǎn)體速度過大的不利情況下可對梁體進(jìn)行緊急“剎車”，從而確保了梁體不會出現(xiàn)梁體過轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

3）在上跨鐵路、高速公路、城市道路等限制情況下，采用輕型合龍吊架進(jìn)行合龍施工，減少了上跨施工的風(fēng)險，由于輕型吊架質(zhì)量比較輕，方便移動和安拆，從而提高了施工功效。