摘要： 結(jié)合秦皇島城市西部快速路需上跨京哈鐵路的工程特點(diǎn)，為確保鐵路運(yùn)營(yíng)安全，減少或消除對(duì)既有鐵路的影響，同時(shí)保證工程能夠優(yōu)質(zhì)、安全、快速的完成，設(shè)計(jì)部門經(jīng)過篩選采用轉(zhuǎn)體橋方案。即先進(jìn)行承臺(tái)、球鉸及牽引系統(tǒng)施工，并搭設(shè)支架澆筑主塔、墩身、連續(xù)梁，然后在封鎖要點(diǎn)后進(jìn)行轉(zhuǎn)體，在鐵路上方合攏。本文以該工程為例對(duì)轉(zhuǎn)體橋施工的關(guān)鍵技術(shù)與控制要點(diǎn)探討，旨在對(duì)今后類似新建公路上跨既有鐵路提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

　　關(guān)鍵詞： 快速公路上跨鐵路,轉(zhuǎn)體橋,施工關(guān)鍵技術(shù)

　　1 工程概況

　　本工程為秦皇島城市西部快速路上跨京哈鐵路，全長(zhǎng)133m，設(shè)計(jì)為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，左右幅分離，橋梁跨徑布置為：左幅橋40+48+45m，右幅橋45+48+40m，左右幅均在48m跨上跨京哈鐵路，采用平面轉(zhuǎn)體法施工。主梁采用單箱四室直腹板箱型截面，主梁分三段澆注：轉(zhuǎn)體連梁(42+42)m、邊跨現(xiàn)澆段(46m)、合攏段(3m)。轉(zhuǎn)體球鉸直徑3.0 m，轉(zhuǎn)體重量7200t。道路按城市快速路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，規(guī)劃?rùn)M斷面布設(shè)為四幅路，橋面總寬47.5m，單幅橋面寬23m，中央1.5m分隔，帶主線雙向6車道，橋梁與鐵路交角為73.4°。

　　2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)分析

　　本工程特點(diǎn)及難點(diǎn)為上跨既有京哈鐵路，施工方案需報(bào)鐵路局審核批準(zhǔn)，經(jīng)同意后簽訂相關(guān)安全配合協(xié)議;現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)需鐵路局相關(guān)部門進(jìn)行配合，并改移影響施工的相關(guān)鐵路設(shè)施。為確保既有鐵路運(yùn)營(yíng)安全，減少對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的影響，該橋采用整幅箱梁轉(zhuǎn)體施工。

　　另一轉(zhuǎn)特點(diǎn)及難點(diǎn)主要為轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤(承臺(tái))、球鉸、滑道、助推反力座、拽拉反力座、上轉(zhuǎn)盤(轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)體底座)、撐腳、墩柱、主梁、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)體重量7200t，通過設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)，逆時(shí)針同步轉(zhuǎn)動(dòng)上轉(zhuǎn)盤73.4°至合攏段位置，和橋軸線重合。而轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸是轉(zhuǎn)動(dòng)體系的關(guān)鍵工作，制作及安裝精度要求高，委托有資質(zhì)的生產(chǎn)廠家加工。

　　3 轉(zhuǎn)體橋施工的關(guān)鍵技術(shù)

　　轉(zhuǎn)體橋總體施工步驟為：樁基→承臺(tái)基坑支護(hù)→承臺(tái)(轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤)施工，并安裝球鉸下盤及滑道→球鉸四氟乙烯片安裝，同時(shí)進(jìn)行反力座施工→球鉸上盤安裝，保險(xiǎn)撐腳安裝→轉(zhuǎn)臺(tái)及轉(zhuǎn)體底座(轉(zhuǎn)體上轉(zhuǎn)盤)施工→墩身施工→轉(zhuǎn)體連梁施工→轉(zhuǎn)體實(shí)施→合攏→封盤。而施工的關(guān)鍵工作在于轉(zhuǎn)體體系及轉(zhuǎn)體施工，本橋轉(zhuǎn)動(dòng)體系為球面轉(zhuǎn)動(dòng)體系，球鉸分上、下球鉸，球鉸間四氟乙烯板、固定上下球鉸的鋼銷、下球鉸鋼骨架。

　　3.1 轉(zhuǎn)體下盤(轉(zhuǎn)體大承臺(tái))施工

　　轉(zhuǎn)體下盤(轉(zhuǎn)體大承臺(tái))為支承轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)全部重量的基礎(chǔ)，支撐重量7200噸，轉(zhuǎn)體完成后，與上轉(zhuǎn)盤共同形成橋梁基礎(chǔ)。下盤采用C40混凝土，下轉(zhuǎn)盤上設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的下球鉸、保險(xiǎn)撐腳的環(huán)形滑道及轉(zhuǎn)體拽拉千斤頂反力座等。轉(zhuǎn)體大承臺(tái)尺寸為14.5m×14.5m，為了要控制球鉸及下滑道的安裝精度的要求，轉(zhuǎn)體大承臺(tái)的澆注分三次完成。

　　3.1.1 第一步綁扎承臺(tái)底和側(cè)面四周鋼筋，進(jìn)行第一層混凝土澆筑,并在混凝土頂面預(yù)埋滑道和下球鉸骨架安裝角鋼;

　　3.1.2 安裝下滑道骨架和下球鉸骨架,要求骨架頂面的相對(duì)高差不大于5mm。骨架中心和球鉸中心重合，與理論中心偏差不大于1mm;

　　3.1.3 綁扎預(yù)留槽兩側(cè)鋼筋，安裝預(yù)留槽模板，進(jìn)行二次混凝土澆注;二次澆注至承臺(tái)頂面，控制好預(yù)留槽混凝土高度;

　　3.1.4 綁扎球鉸預(yù)留槽和下滑道鋼筋，安裝滑道鋼板,要求滑道鋼板頂面局部平整度不大于0.5mm，相對(duì)高差不大于5mm，采取調(diào)整骨架上的螺母使其水平;

　　3.1.5 第三次澆筑預(yù)留槽混凝土(下滑道鋼板下部和下球鉸預(yù)留槽)，澆筑千斤頂反力座和轉(zhuǎn)體牽引反力座混凝土。

　　3.2 球鉸安裝

　　3.2.1 球鉸下盤定位支架安裝

　　轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤(承臺(tái))澆注完第一次混凝土后，在已預(yù)埋好的預(yù)埋件上安裝下球鉸定位支架。

　　3.2.2 安裝球鉸下盤

　　待承臺(tái)第二次混凝土澆注后，在定位支架上安裝微調(diào)裝置，再吊裝球鉸下盤放在定位支架上并進(jìn)行對(duì)中和調(diào)平，通過調(diào)節(jié)微調(diào)裝置精確定位球鉸下盤，球鉸下盤精定位后進(jìn)行鎖定。

　　球鉸對(duì)中采用十字線法進(jìn)行，要求球鉸中心縱橫向誤差不大于1mm;球鉸水平調(diào)整先使用普通水平儀調(diào)平，然后使用精密水準(zhǔn)儀調(diào)平，控制球鉸圓周頂面處各點(diǎn)相對(duì)誤差不大于1mm。

　　3.2.3 安插定位銷

　　下球鉸安裝完成并其底部混凝土澆注完畢后，將球鉸定位銷插入球鉸下盤預(yù)埋軸套中組成球鉸定位軸。

　　3.2.4 鑲嵌四氟乙烯滑動(dòng)塊

　　定位銷安放好后，即可鑲嵌四氟乙烯滑動(dòng)塊。

　　四氟乙烯滑動(dòng)塊安裝前，先將球鉸下盤滑動(dòng)面清理干凈，要求安裝后各滑動(dòng)塊頂面應(yīng)位于同一球面上，其誤差≯0.2mm。

　　3.2.5 涂抹黃油四氟乙烯粉

　　滑動(dòng)塊安裝合格后，在球面上滑動(dòng)塊間涂抹黃油四氟乙烯粉，使黃油四氟乙烯粉均勻充滿滑動(dòng)塊之間的空間，并略高于滑動(dòng)塊頂面，保證滑動(dòng)塊頂面有一層黃油四氟乙烯粉。

　　3.2.6 球鉸上盤安裝

　　球鉸上盤附著在下盤上安裝，安裝前先起吊球鉸上盤，調(diào)整好起吊千斤繩使球鉸上盤吊起后水平不傾斜，對(duì)準(zhǔn)定位銷并套入定位銷緩慢下落直至降落到球鉸下盤上，再試轉(zhuǎn)動(dòng)確認(rèn)球鉸上盤轉(zhuǎn)動(dòng)自如后臨時(shí)鎖定球鉸上下盤。注意球鉸下盤下落過程中不得碰撞球鉸定位鋼銷。

　　3.2.7 密封球鉸上下盤吻合面

　　球鉸上下盤間臨時(shí)鎖定限位后，用封口膠帶纏繞密封球鉸上下盤吻合面外周，嚴(yán)禁泥砂或雜物進(jìn)入球鉸。

　　3.3 撐腳的安裝

　　本轉(zhuǎn)動(dòng)體系有4對(duì)撐腳,每個(gè)撐腳由兩根直徑600mm、高1660mm的鋼管焊在厚30mm扇形鋼板上，撐腳內(nèi)填充微膨脹混凝土,撐腳底與不銹鋼板間預(yù)留20mm間隙，施工時(shí)，在撐腳底和不銹鋼板間放置由木條做成的一個(gè)方框，方框厚度為20毫米，內(nèi)填平石英砂，把撐腳水平地布置在石英砂上。在滑道上布置8個(gè)砂箱，砂箱直徑為500mm，每個(gè)理論承重300t，用來支承上轉(zhuǎn)盤和上部結(jié)構(gòu)的重量,同時(shí)起到穩(wěn)定上轉(zhuǎn)盤作用。

　　3.4上轉(zhuǎn)盤施工

　　轉(zhuǎn)體上盤是轉(zhuǎn)體的重要結(jié)構(gòu)，在整個(gè)轉(zhuǎn)體過程中形成一個(gè)多向、立體的受力狀態(tài)，上盤布有縱、橫向預(yù)應(yīng)力筋，采用單端張拉，錨固端采用P型錨具。

　　上轉(zhuǎn)盤施工分兩步：

　　a.下部為1.0m厚、直徑為11.5m的圓柱臺(tái)，其中預(yù)埋兩對(duì)對(duì)稱于轉(zhuǎn)盤中心的牽引索;

　　b.上部為13.5×13.5×2m的矩形臺(tái)，結(jié)構(gòu)中心與球鉸中心重合，施工時(shí)預(yù)埋橫縱向預(yù)應(yīng)力筋，達(dá)到強(qiáng)度以后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

　　3.5 牽引系統(tǒng)

　　本橋轉(zhuǎn)體設(shè)計(jì)給定每一T構(gòu)2束牽引索，每一T構(gòu)采用一套ZLD200自動(dòng)連續(xù)頂推系統(tǒng)，每套ZLD200自動(dòng)連續(xù)頂推系統(tǒng)由兩臺(tái)ZLD200型連續(xù)頂推千斤頂、兩臺(tái)ZLDB液壓泵站和一臺(tái)ZLDK-16主控臺(tái)組成，其相互間通過高壓油管和電纜線相連接.

　　每臺(tái)ZLD200型連續(xù)頂推千斤頂公稱牽引力2000KN，牽引索有18根強(qiáng)度級(jí)別為fpk=1860Mpa的φ15.24鋼絞線。預(yù)埋牽引索時(shí)清潔各根鋼絞線表面的銹跡、油污后，逐根順次沿著既定索道排列纏繞后，穿過ZLD200型連續(xù)頂推千斤頂。牽引索的另一端應(yīng)先期在上轉(zhuǎn)盤灌注時(shí)預(yù)埋入上轉(zhuǎn)盤混凝土體內(nèi)，作為牽引索固定端。

　　轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的索引力、安全系數(shù)及轉(zhuǎn)體時(shí)間的初步計(jì)算：

　　轉(zhuǎn)體總重量W為72000KN。

　　其摩擦力計(jì)算公式為F=W×μ。

　　啟動(dòng)時(shí)靜摩擦系數(shù)按μ=0.1，靜摩擦力F=W×μ=7200KN;

　　轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的動(dòng)摩擦系數(shù)按μ=0.06，

　　動(dòng)摩擦力F=W×μ=4320KN。

　　轉(zhuǎn)體拽拉力計(jì)算：

　　T=2/3×(R·W·μ)/D

　　R—球鉸平面半徑，R=150cm;

　　W—轉(zhuǎn)體總重量，W=72000KN;

　　D—轉(zhuǎn)臺(tái)直徑，D=1150cm;

　　μ—球鉸摩擦系數(shù)，μ靜=0.1，μ動(dòng)=0.06;

　　計(jì)算結(jié)果：?jiǎn)��?dòng)時(shí)所需最大牽引力T=2/3×(R·W·μ靜)/D=626KN<2000KN;

　　轉(zhuǎn)動(dòng)過程中所需牽引力T=2/3×(R·W·μ動(dòng))/D=375KN<2000KN。

　　故本橋選用兩套ZLD200型液壓、同步、自動(dòng)連續(xù)牽引力系統(tǒng)(牽引力系統(tǒng)由連續(xù)千斤頂、液壓泵站及主控臺(tái)組成)，形成水平旋轉(zhuǎn)力偶，通過拽拉錨固且纏繞于直徑1150cm的轉(zhuǎn)臺(tái)圓周上的鋼絞線，使得轉(zhuǎn)動(dòng)體系轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　4、轉(zhuǎn)體施工實(shí)施

　　4.1 轉(zhuǎn)體前施工準(zhǔn)備

　　施工前與鐵路局簽訂安全協(xié)議，施工時(shí)成立轉(zhuǎn)體指揮小組，布置好測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)、清理滑道，解除撐腳約束，安裝好助推千斤頂及反推梁，解除上轉(zhuǎn)盤約束，做好T構(gòu)不平衡力測(cè)試及配重，并安裝好牽引索，做設(shè)備測(cè)試，確保儀器調(diào)試正常，在封鎖要點(diǎn)后進(jìn)行施工。

　　4.2、試轉(zhuǎn)

　　在上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后，全面檢查一遍牽引動(dòng)力系統(tǒng)及轉(zhuǎn)體體系、位控體系、防傾保險(xiǎn)體系等是否狀態(tài)良好。試轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)做好以下兩項(xiàng)重要數(shù)據(jù)的測(cè)試工作：

　　⑴每分鐘轉(zhuǎn)速，即每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)主橋的角度及懸臂端所轉(zhuǎn)動(dòng)的水平弧線距離，應(yīng)將轉(zhuǎn)體速度控制在設(shè)計(jì)要求內(nèi)。

　　⑵控制采取點(diǎn)動(dòng)方式操作，測(cè)量組應(yīng)測(cè)量每點(diǎn)動(dòng)一次懸臂端所轉(zhuǎn)動(dòng)水平弧線距離的數(shù)據(jù)，以供轉(zhuǎn)體初步到位后，進(jìn)行精確定位提供操作依據(jù)。

　　4.3、正式轉(zhuǎn)體

　　轉(zhuǎn)體人員接到轉(zhuǎn)體命令后，啟動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)。張拉牽引千斤頂，分級(jí)加力，按100KN一級(jí)分級(jí)加力，直至撐腳走板水平位移觀測(cè)確定啟動(dòng)，并記錄靜摩阻力。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，平轉(zhuǎn)基本到位(距設(shè)計(jì)位置約1m處)減速，降低平轉(zhuǎn)速度，距設(shè)計(jì)位置0.5m處，采取點(diǎn)動(dòng)操作，并與測(cè)量人員配合確認(rèn)點(diǎn)動(dòng)后梁端弧長(zhǎng)。在距設(shè)計(jì)位置0.1m處停轉(zhuǎn)，測(cè)量軸線，根據(jù)差值，精確點(diǎn)動(dòng)控制定位，防止超轉(zhuǎn)。

　　轉(zhuǎn)體就位后，精確調(diào)整轉(zhuǎn)體傾斜位置，并用型鋼將上下轉(zhuǎn)盤抄死。臨時(shí)墩墩頂與梁底先行抄死。防止梁體在外力作用下擺動(dòng)。

　　利用臨時(shí)墩墩頂上設(shè)置的千斤頂，精確地調(diào)整梁體端部標(biāo)高，并采取措施抄墊。

　　5 結(jié)束語

　　橋梁轉(zhuǎn)體施工是將箱梁重量通過墩柱傳遞于上球鉸，上球鉸通過球鉸間的四氟乙烯板傳遞至下球鉸和承臺(tái)。待箱梁主體施工完畢以后，脫空砂箱將梁體的全部重量轉(zhuǎn)移于球鉸，然后進(jìn)行稱重和配重，利用埋設(shè)在上轉(zhuǎn)盤的牽引索、轉(zhuǎn)體連續(xù)作用千斤頂，克服上下球鉸之間及撐腳與下滑道之間的動(dòng)摩擦力矩,使橋體轉(zhuǎn)動(dòng)到位。通過本次關(guān)鍵技術(shù)的施工控制，使整個(gè)轉(zhuǎn)體施工更加快速、簡(jiǎn)便、安全、易控，減少對(duì)既有鐵路影響，并實(shí)現(xiàn)了該橋如期安全的轉(zhuǎn)體到位，是一項(xiàng)值得推廣的轉(zhuǎn)體工藝。