張婭玲

(陜西高速公路工程咨詢有限公司,陜西 西安 710061)

1 引 言

在交通強(qiáng)國建設(shè)的背景下，國家綜合交通網(wǎng)絡(luò)日益發(fā)達(dá)，公路、鐵路、水運(yùn)立體交通工程也越來越常見，公路上跨既有鐵路橋梁在施工時(shí)，難免會(huì)對鐵路的正常運(yùn)營造成一定的影響，為有效減少影響，近些年來采用懸臂施工和轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的橋梁越來越多[1-2]，于松波[3]對連續(xù)鋼構(gòu)橋懸臂施工線形控制進(jìn)行了分析，通過數(shù)值模擬+現(xiàn)場監(jiān)測的技術(shù)手段很好了控制了梁體線形。張東山等[4]研究了“三步法”轉(zhuǎn)體承臺(tái)施工工藝、“兩步法”球鉸封固施工工藝和快速有效的封固方法，研究了連續(xù)梁橋墩底轉(zhuǎn)體施工技術(shù)。王強(qiáng)[5]總結(jié)了鐵路轉(zhuǎn)體橋施工技術(shù)控制要點(diǎn)，保證了橋梁整體后合龍的精確度。韓一銘[6]闡述了鐵路橋梁轉(zhuǎn)體施工作業(yè)中的關(guān)鍵點(diǎn)與控制要點(diǎn)。單超[7]從施工方案設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)、轉(zhuǎn)體牽引體系以及同步轉(zhuǎn)體等方面，研究了公路跨鐵路橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，確保了轉(zhuǎn)體施工的安全順利進(jìn)行。但轉(zhuǎn)體施工過程中如何保障質(zhì)量和安全，成為工程建設(shè)人員和技術(shù)研究人員關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)。李林翰等[8]研究分析了橋梁轉(zhuǎn)體和關(guān)鍵施工技術(shù)施工工藝。朱建峰[9]研究了整體式球鉸在上跨鐵路橋梁轉(zhuǎn)體施工中的技術(shù)應(yīng)用，探索了一種快捷、高效的轉(zhuǎn)體施工工藝，不僅縮短了施工工期，也保證了轉(zhuǎn)體施工精度和轉(zhuǎn)體的安全施工。張少碩等[10]以實(shí)際工程為研究背景，對比分析了轉(zhuǎn)體施工技術(shù)、傳統(tǒng)的預(yù)制拼裝、支架法等工藝，認(rèn)為轉(zhuǎn)體施工中，梁體力學(xué)特性較好，能減少對既有線路運(yùn)行的影響，安全可靠。李文浩等[11]闡述了橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)原理，并依托某橋梁工程項(xiàng)目對戰(zhàn)轉(zhuǎn)體技術(shù)的實(shí)踐過程以及關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行研究，確保了轉(zhuǎn)體施工的安全順利進(jìn)行。為了提高上跨既有線橋梁施工的質(zhì)量，保障施工安全，以隴漳高速渭河特大橋?yàn)槔?，對連續(xù)鋼構(gòu)橋懸臂施工和轉(zhuǎn)體施工過程中質(zhì)量、安全控制技術(shù)進(jìn)行分析，確保了梁體安全順利施工和安裝精度。

2 橋梁概況

隴漳高速渭河特大橋全長2 782.92 m，共計(jì)79跨，其中上跨隴海鐵路轉(zhuǎn)體懸澆梁位于第9跨至11跨，橋梁孔跨形式為41.4 m+70 m+41.4 m連續(xù)剛構(gòu)，第10跨(70 m)上跨隴海鐵路上、下行線，線路夾角為76°。9#承臺(tái)到隴海線上行線回流線的最小距離是7.4 m，梁體邊緣到上行線回流線的最小距離是3.7 m；10#承臺(tái)到隴海線下行線回流線的最小距離是7.7 m，梁體邊緣到下行線的最小距離是4.7 m，箱梁底面到上行線軌面的最小距離是10.05 m，到下行線軌面的最小距離是11.55 m。

3 橋梁施工方案

考慮渭河特大橋上跨隴海鐵路線的實(shí)際特征和現(xiàn)場施工環(huán)境，對比研究分析了轉(zhuǎn)體施工工藝、支架工藝、預(yù)制拼裝工藝的工程優(yōu)缺點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，渭河特大橋上跨隴海鐵路施工先平行于隴海鐵路方向逐段采用掛籃懸臂澆筑，梁體節(jié)段施工完畢后再進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工。邊跨現(xiàn)澆段采用支架合龍，中跨合龍利用掛籃懸澆，合龍順序?yàn)橄戎锌绾筮吙纭?/p>

3.1 懸臂施工

先平行于隴海線進(jìn)行掛籃懸臂澆筑施工，施工工序?yàn)椋憾枕斖屑軡仓?#號塊梁段(A)、跨中掛籃懸臂澆筑標(biāo)準(zhǔn)梁段(B)、澆筑中跨合龍段(C)、澆筑邊跨現(xiàn)澆段(D)四部分，如圖1所示。

圖1 懸澆連續(xù)梁施工區(qū)段示意圖

0#塊為箱梁與墩身連接的隅節(jié)點(diǎn)，截面內(nèi)力最大且受力復(fù)雜，鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道密集，且是掛藍(lán)拼裝時(shí)的平臺(tái)，因此，保證0#塊施工質(zhì)量是箱梁懸臂施工的關(guān)鍵，本橋0#塊采用整體式三角托架及鋼管柱支撐組合的方式的支架施工方式。墩頂0#號梁段與墩身固結(jié)，形成剛性體，以抵抗懸臂澆筑不平衡荷載和傾覆彎矩的作用。懸臂澆筑施工順序由0#(1#)梁段兩端的2#梁段開始，逐節(jié)段向兩端對稱延伸、分節(jié)澆筑，直到T構(gòu)兩側(cè)全部對稱梁段澆筑完成，形成單T構(gòu)。

3.2 轉(zhuǎn)體施工及安全質(zhì)量控制

橋梁轉(zhuǎn)體施工過程，主要有轉(zhuǎn)體準(zhǔn)備、轉(zhuǎn)體、球鉸后封混凝土澆筑、合龍段施工等幾個(gè)重要工序，其中轉(zhuǎn)體與合龍段施工安全是整個(gè)工程安全的關(guān)鍵。

(1)轉(zhuǎn)體施工參數(shù)

通過墩身、梁體、防撞護(hù)欄、掛籃、上轉(zhuǎn)盤的重力，球跤半徑和摩擦系數(shù)，確定轉(zhuǎn)體牽引力T靜：558.57 kN、T動(dòng)：335.14 kN，確定牽引千斤頂采用2臺(tái) ZLD1000型連續(xù)千斤頂分別對稱布置，其動(dòng)力系數(shù)558.57/1 000=0.56<0.85，滿足要求，助推千斤頂選擇6臺(tái)YCW型穿心式千斤頂，上轉(zhuǎn)盤設(shè)置兩束鋼絞線牽引索。慣性制動(dòng)距離為0.5 m，轉(zhuǎn)體時(shí)間為98 min，定位精度為27.89 mm，球鉸豎向承載能力采用85 000 kN級的轉(zhuǎn)體成品球鉸，上轉(zhuǎn)盤為平面尺寸10.8 m×10.8 m，厚3 m的實(shí)體結(jié)構(gòu)、下轉(zhuǎn)盤為平面尺寸15.7(橫)m×15.7(順)m，厚3.5 m的實(shí)體結(jié)構(gòu)。

(2)轉(zhuǎn)體施工

轉(zhuǎn)體時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，10#墩先轉(zhuǎn)體25°后兩墩同步轉(zhuǎn)體，防止出現(xiàn)梁體碰撞。通過試運(yùn)轉(zhuǎn)獲得的數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)體方案進(jìn)行修改和完善，并在6月6日進(jìn)行正式轉(zhuǎn)體施工。

通過上下雙重控制措施以保證梁體可以精確就位，在下承臺(tái)頂精確定位上承臺(tái)轉(zhuǎn)體后的邊線，從而控制轉(zhuǎn)體施工時(shí)箱梁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；上控制措施是全站儀精確定位轉(zhuǎn)體梁端中線點(diǎn)。為防止梁體過轉(zhuǎn)，應(yīng)在下承臺(tái)助推反力座且撐腳之間利用I20工字鋼設(shè)置限位裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)至最后一個(gè)撐腳與助推反力座空位時(shí)，通過采用限位工字鋼來防止梁體過轉(zhuǎn)。

通過鋼索進(jìn)行牽引轉(zhuǎn)動(dòng)，每分鐘轉(zhuǎn)體角速度不大于0.01 rad，穩(wěn)定后逐步加速，最大轉(zhuǎn)體角速度不得大于0.02 rad/min。維持轉(zhuǎn)速均勻、牽引力的對稱與同步，確保轉(zhuǎn)盤只承擔(dān)和摩擦力矩相平衡的動(dòng)力偶，且不產(chǎn)生傾覆力矩。同時(shí)做好轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的標(biāo)高、軸線位置和平衡燈情況的監(jiān)測。

轉(zhuǎn)體施工時(shí)，在距離設(shè)計(jì)位置約2°時(shí)，通過系統(tǒng)“暫停”來防止發(fā)生結(jié)構(gòu)超轉(zhuǎn)。在慣性運(yùn)行停止之后，通過“手動(dòng)”操作動(dòng)力系統(tǒng)，操作過程中，測量人員循環(huán)測報(bào)軸線走形的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，在限位型鋼上加設(shè)橡膠緩沖墊，從而確保轉(zhuǎn)體能精確就位。及時(shí)檢查轉(zhuǎn)體高程、軸線位置是否滿足設(shè)計(jì)要求，檢查無誤后，及時(shí)通過鋼楔塊鎖定8個(gè)撐腳，使轉(zhuǎn)體單位固定不動(dòng)。采用立模澆筑封固混凝土(C50微膨脹混凝土)的方法，將上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤密實(shí)連成一體。

(3)球鉸后封混凝土澆筑

轉(zhuǎn)體精準(zhǔn)定位后，采用勁性骨架臨時(shí)連接固定中跨合龍段，然后逐根連接后封部分型鋼及預(yù)留鋼筋，檢查驗(yàn)收后進(jìn)行立模及澆筑C50微膨脹混凝土，球鉸封固混凝土采用流動(dòng)較好的微膨脹混凝土。

(4)合龍段施工

本橋梁中跨合龍位置位于隴海鐵路上、下行之間，上、下行之間橋梁凈距為18.9 m，合龍塊邊緣距下行線中心處是7.2 m，邊緣處最小距離是4.8 m；合龍塊邊緣距離上行線中線處距離為8 m，邊緣處最小距離為5.2 m，屬于鄰近既有線施工，施工采用吊架法，吊架安裝與拆除均采用卷揚(yáng)機(jī)作業(yè)。

合龍段施工需對稱進(jìn)行，施工工藝流程為先中跨合龍、后邊跨合龍。邊跨合龍段采用支架合龍，中跨合龍采用吊架合龍。在一天中溫度10～15 ℃時(shí)迅速對稱進(jìn)行中跨合龍段勁性骨架鎖定、混凝土澆筑作業(yè)，待張拉、壓漿后拆除吊架、中跨合龍勁性骨架。采用特殊配比設(shè)計(jì)的C50早強(qiáng)微膨脹混凝土進(jìn)行合龍段混凝土澆筑，并及時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

(5)施工安全控制措施

經(jīng)分析，本次轉(zhuǎn)體梁施工主要確保施工過程安全、營業(yè)線行車安全以及人員、設(shè)備安全，在施工過程重點(diǎn)考慮采用以下方面的安全控制措施。

①千斤頂?shù)陌惭b位置應(yīng)精確定位，確保千斤頂?shù)闹行木€與上轉(zhuǎn)盤外圓相切，高度與預(yù)埋鋼絞線中心線相平，并且兩對稱千斤頂?shù)闹行木€要相互平行；兩個(gè)對稱千斤頂?shù)淖饔昧?yīng)大小相等、方向相反，以保證上轉(zhuǎn)盤僅承受與磨擦力矩相平衡的動(dòng)力偶，無傾覆力矩產(chǎn)生；

②嚴(yán)格控制橋梁轉(zhuǎn)體速率，橋梁轉(zhuǎn)體初始階段每分鐘轉(zhuǎn)體角速度不大于0.01 rad，穩(wěn)定后逐步加速，最大轉(zhuǎn)體角速度不得大于0.02 rad/min；

③嚴(yán)防異物墜落，梁體端頭進(jìn)行臨邊封閉，確保梁面為獨(dú)立的封閉空間，保證鐵路線行車安全；

④轉(zhuǎn)體施工時(shí)中跨采用水箱配重，邊跨采用預(yù)制塊配重配重時(shí)采用兩段同步對稱配重，所有配重采用鋼筋與梁面臨時(shí)固定，防止滑移；

⑤合龍段施工時(shí)，在鐵路線兩側(cè)設(shè)置硬隔離防護(hù)，橋面兩端距鐵路線50 m位置設(shè)置門禁，專人防護(hù)，防止無關(guān)人員進(jìn)入施工現(xiàn)場，轉(zhuǎn)體前上跨鐵路9#墩至10#墩兩側(cè)對稱安裝防拋網(wǎng)。

4 施工線形控制

為確保連續(xù)鋼構(gòu)梁體在懸臂澆筑和轉(zhuǎn)體施工過程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性，及橋梁成橋橋面線形及受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求，對橋梁懸臂施工階段線形、應(yīng)力和轉(zhuǎn)體過程進(jìn)行實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)測。懸臂施工階段在每跨施工時(shí)布置線形監(jiān)測斷面，每個(gè)監(jiān)測斷面布置6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，梁頂板就、底板分別均勻布置3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，如圖2所示。

圖2 梁體變形測點(diǎn)布置示意圖

4.1 懸臂施工階段橋梁線形監(jiān)測結(jié)果分析

懸臂施工階段線形監(jiān)測重點(diǎn)內(nèi)容為混凝土澆筑后、預(yù)應(yīng)力張拉后的撓度監(jiān)測。梁體結(jié)構(gòu)變形在施工過程中因各種因素影響而處于不斷變化狀態(tài)，對線形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用實(shí)測數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行對比，并依此對懸臂施工線形控制進(jìn)行信息化指導(dǎo)。由于文章篇幅有限，文章僅給出懸臂澆筑完成后梁體撓度變化規(guī)律。

懸臂階段施工結(jié)束后進(jìn)行高程量測，測出的梁體高程與設(shè)計(jì)高程進(jìn)行對比，得出了實(shí)測撓度值與理論撓度值之差，如表1所示。

表1 懸臂階段施工觀測成果表

由表1分析可知，渭河特大橋懸臂施工階段最大撓度誤差為10 mm，為10#梁大里程懸臂施工階段，符合精度±15 mm的要求。

4.2 轉(zhuǎn)體過程監(jiān)測結(jié)果分析

轉(zhuǎn)體過程中對梁體高程、梁體軸線、轉(zhuǎn)動(dòng)速度和加速度進(jìn)行監(jiān)測，以便更好地指導(dǎo)轉(zhuǎn)體施工，確保轉(zhuǎn)體施工精度。在轉(zhuǎn)體施工過程中轉(zhuǎn)動(dòng)速度和加速度一直按設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行，大小里程高程監(jiān)測很好地指導(dǎo)了主梁高程精調(diào)，使誤差在±1 mm之內(nèi)，同時(shí)利用軸線監(jiān)測對中線進(jìn)行校正，中線偏差為0.6 mm，滿足≤2 mm的誤差要求。

綜上所述，通過先平行于隴海鐵路方向逐段采用掛籃懸臂澆筑，梁體節(jié)段施工完畢后再進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工的施工技術(shù)方案和質(zhì)量安全控制措施，確保了上跨既有鐵路公路特大橋施工的安全可靠和施工精度要求，梁體線形良好，滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范的相關(guān)要求。

5 結(jié) 語

通過對隴漳高速公路渭河特大橋上跨隴海鐵路施工的質(zhì)量安全技術(shù)分析，得到了以下結(jié)論。

(1)提出了上跨既有鐵路線渭河特大橋連續(xù)鋼構(gòu)梁體施工方案和轉(zhuǎn)體施工技術(shù)參數(shù)。

(2)提出了梁體懸臂施工和轉(zhuǎn)體施工質(zhì)量控制、安全控制的要點(diǎn)，并制定了懸臂施工階段和轉(zhuǎn)體施工階段的實(shí)時(shí)監(jiān)測方案，檢測數(shù)據(jù)表明懸臂階段最大撓度誤差為-10 mm，滿足精度±15 mm的要求，轉(zhuǎn)體階段中線偏差為0.6 mm，滿足≤2 mm的誤差要求，梁體線形控制良好。

(3)提出的梁體施工技術(shù)安全措施確保了上跨既有鐵路線公路特大橋施工的安全順利進(jìn)行和施工精度要求。