上跨铁路营业线连续箱梁水平转体施工
2017-10-30
新建沪昆铁路客运专线（江西段）某特大桥采用（48+80+48）m三跨连续箱梁上跨沪昆铁路营业线（以下简称营业线），夹角为20°。沪昆线为双线电气化铁路，属全国繁忙干线之一。原设计施工方法为悬臂浇筑法，T构每端10个节段。施工期间需要在营业线上搭设具备防高压电、能承受一定重量的重物坠落的防护棚架。防护棚架搭设、移动和拆除，0号块支架、模板安装及混凝土浇筑，挂篮安装、移动和节段混凝土浇筑等工序，均需严格执行原铁道部《铁路营业线施工安全管理办法》要求，向铁路局申请要点，线路封锁后方可作业。悬臂浇筑法施工对铁路运营的干扰次数多、施工时间长，铁路设备及运营安全风险很大。原铁道部2010年10月29日发布的《关于进一步加强跨线桥施工安全的通知》（原铁道部建工电[2010]137号铁路传真电报）要求，“选择跨线桥施工方案时，应考虑尽量减少在道路上空及附近的作业时间及工作量，尽量不在线路内设置结构物。在水平转体法施工、顶推法施工、悬臂浇注法施工和支架现浇等施工方法中，应优先采用水平转体法的施工方案。”。因此，为降低营业线施工安全风险，将悬臂浇筑法变更为水平转体施工方法。
1 工程概述
连续梁分为2个主跨节段（T构）、2个边跨节段以及3个合拢段。梁体为单箱单室变高度变截面箱梁，顶宽12 m，底宽6.7 m，梁高3.85～6.65 m。边跨在设计位置处现浇，T构在营业线外采用满堂支架法现浇成型。然后将两个T构对向水平旋转近20 °就位，最后在铁路上方采用吊架进行中跨合拢。
T构转动是通过设置在下转盘与上转盘之间的球铰来实现的。下转盘设在下承台中，上转盘支承转动结构。通过上转盘相对于下转盘的转动来达到转体目的。转动体系包括支承系统、牵引系统和平衡系统。支承系统包括下转盘、球绞、上转盘、滑道、撑脚。牵引系统包括液压连续顶推控制系统、助推千斤顶及牵引索。平衡系统主要包括T构自身平衡、配重以及调整用手动千斤顶。转体主要参数见表1。
2 转体施工顺序及控制要点
转体施工流程为：下球铰安装→滑道→下承台浇筑→上球铰安装→撑脚→上承台浇筑→试转→正式转体→上下承台封盘固结。
2.1 下承台转体系统施工
下承台转体系统施工主要是预埋反力座、临时锁定装置、限位装置以及下转盘球铰、滑道。（1）反力座。反力座主要是为千斤顶提供反力，其构造经过计算确定。采用两根2 m长I32b工字钢制作，埋入下承台50 cm。（2）临时锁定装置。临时锁定装置的作用是在上下承台施工完毕、转体之前，对上下承台的相对位置进行固定。采用预埋I25工字钢的方法，工字钢埋入下承台、伸入上承台各0.5 m。（3）限位装置。限位装置的作用是防止梁体转动过程中超出预定位置。在上下承台内分别预埋2根I25工字钢，其间距根据转动角度计算确定。转体前在限位工字钢上贴2 cm厚橡胶垫，作为点动精确就位距离。（4）球铰安装。下转盘球铰安装顺序：槽口清理→拼装球铰→初步定位→绑扎槽口内钢筋→安装调整固定支架→精确定位→固定→浇注混凝土。球铰在工厂内加工好，到现场后对结构尺寸及表面椭圆度进行检查。球铰定位要精确校核中心、标高及平整度。球铰精确定位后，上下吻合面外周用胶带缠绕密实，做到防尘、防水、防锈。（5）滑道安装。在下转盘顶面（即上转盘撑脚下方）设置0.8 m宽的钢板滑道，中心半径3.75 m，分节段拼装而成。滑道安装要求整个滑道面在同一水平面上，相对高差不大于0.5 mm，以保证转体时撑脚可在滑道内顺畅滑动，确保转体时的平稳。
2.2 上承台转体系统施工
上承台内转体系统主要包括聚四氟乙烯滑动片（以下简称滑动片）、上球铰、上转盘撑脚及牵引索。（1）滑动片安装。下球铰顶面清理干净及干燥后，将涂有黄油四氟粉的中心销轴放到套管中，调整好垂直度与周边间隙。随后将滑动片由内而外安放在下球铰面镶嵌孔内，要求其顶面位于同一球面上，误差≯0.5 mm。（2）上球铰安装。滑动片间涂抹黄油聚四氟乙烯粉，以略高于滑动片、均匀充满为准。安装过程保持球面清洁。上球铰凸球面涂抹聚四氟乙烯粉后，对准中心销轴轻落至下球铰上，微调使之水平并与下球铰外圈间隙一致并试转动。去除被挤出的多余黄油，用宽胶带将上下球铰边缘的缝隙密封，防止杂物进入球铰摩擦部分。（3）撑脚安装。上转盘共设8个撑脚，沿滑道圆周均匀布置。每个撑脚由两个φ630 mm×8 mm钢管连接成双圆柱形，下设20 mm厚钢走板，均在工厂加工成型。到现场后往钢管内灌注C50微膨胀混凝土。撑脚安装时在钢走板下支垫10 mm钢板预留为撑脚与滑道的间隙，确保转体时撑脚可在滑道内滑动。为确保施工上部结构时转盘不发生移动，用钢楔将撑脚与滑道之间塞死。（4）牵引索设置。牵引索为5根1×7-15.20-1860钢绞线，一端埋入转台内长度大于7.2 m，另一端圆顺地缠绕在转台周围与顶推千斤顶相连。
3 转体前准备工作
3.1 控制系统及设备测试
采用OVM QKDT（BP）-2-20液压连续顶推控制系统进行转体，每个T构各设一套。控制系统各部分按布置图就位后，进行设备运行工况、顶推工作的同步性和连续性测试。 3.2 不平衡重称重试验及配重
（1）不平衡重称重试验。不平衡称重试验编制专门方案，利用千斤顶和位移传感器进行测量。（2）配重。对于纵向重心偏移，采用沙袋配重法调整T构两端的重量，配重后结构偏心距控制在5～10 cm。对于横向重心偏移，采用在滑道位置横桥向安装2～4台竖向千斤顶进行纠偏调整。
3.3 清理滑道及解除临时锁定
滑道表面清理干净后，铺装不锈钢板及聚四氟乙烯板，减少转动时的摩阻力。割断临时锁定工字钢，但滑道与撑脚之间的钢板暂不全部取出。转体前在转体结构上设置缆风，以保证结构安全。
3.4 安装监控标志
在梁体上做好梁体轴线观测标，在转台上粘贴转体进程刻度标识，以便于转体过程中的测量。
4 试转
在正式转体前两天进行试转，以不侵入铁路限界为原则确定试转角度2.94 °，牵引索伸长值26.1 cm。千斤顶以5～10 kN的力将钢绞线逐根预紧，使各根钢绞线受力均匀。启动泵站，主控台控制2台千斤顶同时施力试转。若不能转动，则启用辅助顶推千斤顶施力，以克服静摩阻力使桥梁转动。试转过程中，检查转动是否平衡稳定，关键受力部位是否产生裂纹。试转时收集以下数据：静止启动时、转动时的最大牵引力，1 m/min线速度时牵引实际伸长值，每点动一次梁端转动水平弧线距离。
5 正式转体
转体在铁路部门下达封锁线路施工命令后两个T构同步进行，分为试转区、正常转动区和点动区三个过程。
5.1 启动
启动控制系统使千斤顶吨位达到计算启动牵引力，助推千斤顶按100 kN一级分级加力，直至完成试转区。
5.2 平转
按1.0 m/min线速度（角速度1.47°/min）保持匀速转动，距设计位置约1 m处时降低速度，0.5 m处时进入点动区操作， 0.1 m处时停转利用制动惯性就位。转体期间，主控台操作人员与测量人员之间做好信息的及时反馈。
5.3 定位及固结
转体至设计位置后，利用设置在转台下的手动千斤顶精确调整T构标高，最后焊接上下转盘型钢、钢筋将结构锁定。
5.4 球铰封盘
上下结构锁定后，尽快完成上下承台之间区域的钢筋绑扎及模板安装，浇筑球铰封盘混凝土，使上下承台连成整体。
6 结语
转动结构体系涉及工序较多，其组合功效是确保转体安全、平稳、顺畅的关键。对转动结构体系设备的保护、安装精度及工序质量的控制是转体施工管理的重点。同时，应做好不能正常起动、转动中停止后的再次起动、控制系统故障、结构挠度过大或开裂、梁端高度突变、转动突然加速等异常情况的应对措施。
本次转体施工封锁铁路线路次数共计3次，与悬臂浇筑法相比，极大地减少了对铁路营业线的干扰和影响，有效的降低了工程建设安全管理风险，且总体施工时间大大缩短，取得了较好的经济效益和社会效益。在铁路、高速公路、市政桥梁建设领域，转体施工方法能有效解决常规施工方法限制、封闭交通的弊端，必将得到较快的发展。
参考文献
[1] 张联燕.桥梁转体施工[M].北京：人民交通出版社，2002.
