董偉偉

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京 100080）

0 引言

在橋梁施工中，轉(zhuǎn)體施工方法具有工藝簡單，能跨越峽谷和障礙等諸多優(yōu)勢，在我國跨線橋建設(shè)中得到較好的應(yīng)用。平轉(zhuǎn)法、豎轉(zhuǎn)法、平轉(zhuǎn)法與豎轉(zhuǎn)法組合是目前國內(nèi)外常用的轉(zhuǎn)體施工方法。謝旺軍等[1]通過長塘大橋的實際情況，探討了在跨越鐵路大跨徑連續(xù)梁橋中采用轉(zhuǎn)體施工方法的可行性，并對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討，對同類橋梁的建設(shè)具有一定的參考意義。李春玉以青島進(jìn)場路轉(zhuǎn)體橋為例，開展等跨度小間距同步轉(zhuǎn)矩剛構(gòu)橋建造中的若干關(guān)鍵問題研究，并在此基礎(chǔ)上攻克了該橋型在建造過程中遇到的防碰撞難題?；诖?，文章結(jié)合某鐵路大跨徑連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工項目，結(jié)合轉(zhuǎn)體施工方法原理，提出了大跨徑連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步豐富和推廣了大跨徑連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工技術(shù)和施工方法。

1 大跨徑連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工方法及原理

連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工方法主要指的是預(yù)先對橋梁結(jié)構(gòu)按照非軸線設(shè)計位置進(jìn)行制作，然后澆筑完畢梁體，使其達(dá)到最大懸臂狀態(tài)之后，利用墩柱將橋梁結(jié)構(gòu)的重量傳遞到預(yù)埋的球鉸上，接著借助摩擦系數(shù)較小的球鉸轉(zhuǎn)盤或者滑道，利用連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體將橋梁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)到設(shè)計軸線位置的一種施工工藝。梁橋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)主要包括下承臺、球鉸、撐腳、滑道、支架、上轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)體施工設(shè)備等，具體如圖1 所示[2]。

圖1 梁橋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

梁橋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)為整個連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工的技術(shù)難點，其上部轉(zhuǎn)盤與下部承臺通過上下兩個球鉸構(gòu)成一個球狀，兩個球面間使用具有低摩擦系數(shù)的四氟乙烯滑片連接。利用砂箱將橋體的自重傳遞到球鉸，在后續(xù)的工作中，利用稱量測試來完成梁體的平衡。梁橋轉(zhuǎn)體施工時要借助兩套連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體千斤頂?shù)膹埨饔?，上下盤在力偶的作用下，將橋梁下承臺圍繞定位軸予以轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)大跨徑連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)體施工。但連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體的施工工藝比較復(fù)雜，在建設(shè)中會受到多種因素的交互作用，造成連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體的線形及內(nèi)力與原設(shè)計有所偏差。

另外，在大跨徑的連續(xù)梁橋中，梁身和轉(zhuǎn)體之間會發(fā)生位移，從而使施工變得更加困難。因此，在橋梁建設(shè)中，要對其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)密控制，及時檢測和修正出現(xiàn)的各種誤差，還要強化對線形和應(yīng)力的監(jiān)測，并展開相應(yīng)的理論分析，從而保證橋梁建設(shè)的平穩(wěn)進(jìn)行。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

某新建鐵路下行聯(lián)絡(luò)線橋梁，該橋采用（40m+72m+40m）連續(xù)梁+(4×24m+4×32m）T 形簡支梁的形式，橋梁共397.21m。在這座橋中，有一條連續(xù)梁，它的上行線與橋面之間的角度各為20°、30°，為了降低橋梁對鐵路通行的影響，在這條（40m+72m+40m）的連續(xù)梁上，設(shè)計了一種平面轉(zhuǎn)體的方法。1 號墩和2號墩為連續(xù)梁主墩，連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體主墩樁基全部應(yīng)用的鉆孔樁基礎(chǔ)，樁直徑為1.8m，靠近鐵路四周采取鉆孔灌注樁防護(hù)。橋墩應(yīng)用圓端形實體橋墩，連續(xù)梁段采用單箱單室連續(xù)梁。

2.2 施工方案

該工程的轉(zhuǎn)體為2 個70m 長的“T 構(gòu)”，其是在鋼軌邊用模板現(xiàn)澆法進(jìn)行的。在轉(zhuǎn)動時，“T 構(gòu)”按照順時針20°和30°的角度進(jìn)行轉(zhuǎn)動。從理論角度分析，轉(zhuǎn)動質(zhì)量為35000kN，轉(zhuǎn)動時間為150min。該結(jié)構(gòu)的梁高采用二次拋物線可調(diào)高的單箱單室直腹斷面梁,采用順時針同時同步進(jìn)行平轉(zhuǎn)工藝。該施工方案涉及一種轉(zhuǎn)動設(shè)備，其包括：骨架選用的是球鉸滑道，且將其安裝在下部支承平臺上。內(nèi)千斤頂反作用力座選用的是由反力座、轉(zhuǎn)臺、支腳和拉線等共同構(gòu)成的。圓形導(dǎo)軌的基本規(guī)格為中心半徑7m、寬度0.8m、球鉸鏈直徑2.5m。設(shè)計兩個牽引反作用力支承，轉(zhuǎn)動臺的半徑8.4m、高1.0m。設(shè)置8 套支腿，4 條平頭鋼絲繩作為拉繩，埋在轉(zhuǎn)盤中5m 深。

3 球鉸及轉(zhuǎn)盤施工方法

3.1 安裝精度

由于下轉(zhuǎn)盤的精確性是影響轉(zhuǎn)動效果的關(guān)鍵因素，所以當(dāng)精確定位、調(diào)整完畢后，要再次檢驗下轉(zhuǎn)盤的立體位置及平面度。一般是用全站儀校驗坐標(biāo)，用精密電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行校驗，水準(zhǔn)準(zhǔn)確度為0.01mm，檢驗合格后，將其固定。

3.2 球鉸的安裝

第一，在下部承臺頂?shù)奶坠苌辖柚菟ò惭b下部球鉸，并將球鉸的中心軸線插入套管內(nèi)進(jìn)行連接，然后將聚四氟乙烯滑片安裝到套管上。

第二，以上設(shè)備安裝完畢后，需對兩個表面進(jìn)行檢驗，必須檢查表面是否處在同一球面，并且高度差應(yīng)≤1mm。在上球鉸安裝之前，必須先在下球鉸表面刷上黃油四氟粉，然后在轉(zhuǎn)動之前將定位套管填上牛油。在安裝過程中，為使上、下球鉸處于同一水平線，并且上球鉸可以較好地和下球鉸進(jìn)行緊密接觸，要在上球鉸的表面位置，涂抹四氟潤滑劑，并輕輕將其下降到下球鉸為止[3]。

3.3 上轉(zhuǎn)盤的施工

開始澆筑上轉(zhuǎn)盤混凝土?xí)r，首先應(yīng)在盤內(nèi)預(yù)埋P錨體系牽引繩的固定端，且其高度應(yīng)和牽引的方向保持一致。同時，同一對牽引繩的固定端應(yīng)始終保持在同一條直徑線上，且與圓心保持對稱關(guān)系。完成混凝土澆筑作業(yè)后，做好基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)工作，待混凝土的強度達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)時，拆除支撐板，并于球鉸上支撐好轉(zhuǎn)臺。此外，借助轉(zhuǎn)動力矩，確保轉(zhuǎn)臺能夠按照球鉸的中心軸線轉(zhuǎn)動，以保障轉(zhuǎn)體支撐體系可以自如切換。

4 墩（臺）身及連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工

其一，該橋梁的墩臺都是由固定的鋼模板一次澆筑而成。其二，（40+72+40）m 連續(xù)梁施工。綜合考量到橋梁不同部位的特點，該橋梁連續(xù)箱梁應(yīng)用支架現(xiàn)澆法施工，利用吊架進(jìn)行中跨合龍。吊架底籃和模板自行加工，邊跨現(xiàn)澆段應(yīng)用支架現(xiàn)澆法施工。為確保工程施工質(zhì)量和安全，需要做好應(yīng)力和線形監(jiān)測工作。

5 跨鐵路大跨徑連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工技術(shù)要點

5.1 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)概述

該橋轉(zhuǎn)體部分懸臂長為35m，在1 號墩和2 號墩的中間對稱。該項目在開展轉(zhuǎn)體施工時，借助牽引系統(tǒng)，真正做到兩重合。具體來說，連續(xù)梁軸線應(yīng)和橋梁的設(shè)計位置保持一致，上下轉(zhuǎn)盤的軸心應(yīng)保持一致。轉(zhuǎn)體施工中，平衡系統(tǒng)是確保施工正常的關(guān)鍵所在。該工程項目施工中，利用梁體、鋼管混凝土立柱、千斤頂?shù)裙餐瑯?gòu)成平衡系統(tǒng)。其中，鋼管混凝土柱由8 對直徑為60cm 的圓鋼和混凝土共同澆筑而成，位置設(shè)置在上承臺處，為轉(zhuǎn)體施工提供平衡支撐力。

5.2 主要技術(shù)參數(shù)的確定

該橋梁工程項目的基本參數(shù)為：主墩左右兩個轉(zhuǎn)體懸臂的長度都為35m，橋梁表面的寬度為7m，中心支點梁的高度為6.1m，轉(zhuǎn)臺的半徑為8.4m，球鉸鏈的半徑為2.5m，轉(zhuǎn)體的質(zhì)量為3500t。轉(zhuǎn)體在啟動時：Fmax=2×500kN；轉(zhuǎn)動時：Fmax=2×300kN。轉(zhuǎn)動弧長為π × α ×R/180=3.14×35×20（30）/180=12.21m（18.32m）。因此，可以得出，該梁橋轉(zhuǎn)體空間半徑為35m，弧長12.21m 和18.32m，形狀為扇形。

5.3 轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)

轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)是轉(zhuǎn)體工程的主要動力來源。該項目使用2 根拉繩，16 根可連續(xù)頂入的千斤頂，鋼筋混凝土反力架。P 型錨桿系中各錨桿末端連接在一起，形成一個整體式的轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)。

5.4 轉(zhuǎn)體設(shè)備

該設(shè)備由2 臺100t 的連續(xù)千斤頂，2 臺主控設(shè)備，2 臺泵站，4 個50t 的起重設(shè)備和4 個電動油泵組成。

5.5 轉(zhuǎn)體施工封鎖時間

依據(jù)工程實際情況，需封閉進(jìn)行鋼軌轉(zhuǎn)體施工。封鎖時間按照如下標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計線速度≤1.2m/min。而基于實踐經(jīng)驗，最終確定為1.0m/min。由于該橋梁工程最大圓弧長度為18.32m，根據(jù)直線速度可以得出，其轉(zhuǎn)動時間為18.32min，因此設(shè)置預(yù)備和試驗時間為20min。轉(zhuǎn)動入位之后，懸臂端閉合時間為75min。

由此可以得出，全部轉(zhuǎn)動閉合時間為20+18.32+75=113.32min。結(jié)合工程項目實際參數(shù)，最終計算出結(jié)果為150min。

5.6 跨鐵路大跨徑連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工流程

5.6.1 轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備

（1）空載試運行。試驗開始之前，必須估算各水泵的壓力，調(diào)節(jié)各水泵的最大容許壓力，并檢驗設(shè)備。通常，要以千斤頂?shù)臄?shù)值為基礎(chǔ)計算油壓值，且摩擦因子為μs=0.1×μd=0.06。在測試結(jié)束后，將轉(zhuǎn)臺之間的支架、支墊等約束設(shè)備拆下，并對轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，在拆下之后，對轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)進(jìn)行長達(dá)2h 的監(jiān)控。

（2）箱梁不平衡力測試及配重。該橋跨度很大，兩端懸空35m，為了確保轉(zhuǎn)臺的正常運行，必須做好不平衡檢測工作。通常而言，千斤頂在上轉(zhuǎn)盤下加力，并應(yīng)用位移計測量球鉸從靜態(tài)到動態(tài)變化的臨界值。上轉(zhuǎn)盤兩側(cè)的力差就是不平衡力。因而，為確保轉(zhuǎn)體梁兩端的重量平衡，需要借助砂袋來對整梁的配重進(jìn)行調(diào)整。

5.6.2 試轉(zhuǎn)

（1）鋼絞線預(yù)緊。為保證每個繩索上的受力均勻，采用100t 級的連續(xù)式千斤頂，按對稱多次加載的原則，實現(xiàn)1～5kN 的預(yù)緊力。

（2）接通電源，起動水泵，在不移動梁的情況下，由兩個起重器一起工作，并利用一副吊鉤來消除橋面上的靜摩擦力，從而實現(xiàn)橋面的轉(zhuǎn)動。

（3）在試轉(zhuǎn)過程中，要進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控，收集有關(guān)資料，主要包括：一是轉(zhuǎn)動時的速度。通過收集轉(zhuǎn)動時的速度可對轉(zhuǎn)體過程中所需的時間進(jìn)行判定，以確定轉(zhuǎn)體過程中所需的時間和是否符合設(shè)計參數(shù)。轉(zhuǎn)動時的速度是梁體轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的角速和末端的線速，試驗轉(zhuǎn)動的數(shù)值應(yīng)該在設(shè)計的允許范圍之內(nèi)。二是點移動。轉(zhuǎn)動梁在靠近設(shè)計位置時，往往采用點移動操縱方式來實現(xiàn)定位，從而保證定位的準(zhǔn)確性。三是慣性位移值。在拖拉結(jié)束后，對拖拉后的橫梁進(jìn)行慣性位移測試。為防止結(jié)構(gòu)超轉(zhuǎn)，先借助慣性運行結(jié)束后，動力系統(tǒng)改由“手動”狀態(tài)下點動操作，直至梁體就位[4]。

5.6.3 正式轉(zhuǎn)體

第一，當(dāng)開始轉(zhuǎn)體時，應(yīng)使用可靠的通信手段，與施工單位保持聯(lián)絡(luò)，使扭轉(zhuǎn)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)保持不變，并保證扭轉(zhuǎn)的全程監(jiān)視。第二，在正式起動轉(zhuǎn)體時，必須用1t/h 的載荷系統(tǒng)對其進(jìn)行載荷，直到轉(zhuǎn)動開始，載荷設(shè)備在自動化的條件下，以一種恒定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。第三，在轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動時，施工人員必須隨時注意轉(zhuǎn)體的工作狀況及梁的轉(zhuǎn)動狀況，采取梁體每轉(zhuǎn)動5°匯報一次的報告制度。第四，為防止梁體在距設(shè)計軸向距離約1m 時，因過分轉(zhuǎn)動而超出設(shè)計軸心，一般需停止該體系設(shè)備，使其轉(zhuǎn)動由慣性帶動，然后將工作模式轉(zhuǎn)換成點動式，實時記錄點動參數(shù)，循環(huán)往復(fù)，直到最終定位于設(shè)計位置。

5.6.4 轉(zhuǎn)體就位

其一，對于轉(zhuǎn)體的就位，一般是通過水平定位及標(biāo)高來進(jìn)行控制的，以保證梁的定位正確，達(dá)到設(shè)計目的。通過設(shè)置在梁兩端的全站儀來進(jìn)行平面定位，使其視野和梁的設(shè)計方向相吻合，誤差不超過10mm。梁的高度是由安裝在梁兩端的精密水平器來控制的。其二，在梁體平面定位準(zhǔn)確之后，利用水平觀察方式，在轉(zhuǎn)盤上調(diào)節(jié)千斤頂?shù)奈恢?，并將合龍段?biāo)高調(diào)整到設(shè)計高度，然后填充滑槽中的裂縫，將其堵上、焊上。該橋梁工程項目總共為三跨，規(guī)格為1×（40+72+40)m。閉合按照先兩邊、后中間的順序進(jìn)行，以確保達(dá)成施工目標(biāo)。

6 結(jié)語

綜上所述，連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工方法比較復(fù)雜，尤其是在高精度的轉(zhuǎn)體體系上，這就要求設(shè)計者在考慮其受力特點的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，以保證其滿足工程的安全性和經(jīng)濟性要求。文章以某鐵路大跨徑連續(xù)梁橋施工項目為研究對象，結(jié)合連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工方法原理，詳細(xì)闡述了連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工方法，為工程項目的順利完成提供了技術(shù)支撐。同時，隨著橋梁施工項目的增多，連續(xù)梁橋轉(zhuǎn)體施工工藝也需要不斷完善和發(fā)展，以更好地應(yīng)對橋梁工程建設(shè)實踐，助力交通強國戰(zhàn)略目標(biāo)的順利實現(xiàn)。