無合龍段T構橋轉體施工關鍵技術研究

■ 馬明路 彭逸群

1 工程概況

新建鄭萬鐵路河南段在Z W S L D K2+229．01—ZWSLDK2+245．57處上跨京廣客專，線路夾角50°，跨越處線路平曲線半徑2 500 m，縱坡度8．9‰。京廣客專是我國《中長期鐵路網規劃》中“八縱八橫”高速鐵路的重要“一縱”，線路上運行列車繁多，如何保證京廣客專的運營安全成為鄭萬鐵路河南段設計、施工的重點。因此，跨越點位設計方面采用了（73+73）m無合龍段T構橋的結構形式，先平行于京廣客專進行支架現澆施工，之后進行轉體就位。T構橋總體布置見圖1。上部結構采用單箱單室直腹板截面，中支點截面梁高7．5 m，梁端中心梁高4．0 m，全橋箱梁頂寬7．6 m、底寬5．0 m。上部結構采用支架法施工，節段劃分為：A節段長42．0 m，B/B'節段長24．0 m，C/C'節段長28．7 m。梁體采用縱向預應力體系。T構橋中墩采用矩形直坡空心墩，墩高23．5 m；邊墩采用圓端形收坡實體墩；主墩承臺采用雙層承臺，下承臺為矩形，上承臺為圓柱形，上下之間設有轉體系統；基礎采用鉆孔灌注樁。主梁采用支架分節段現澆后通過轉體體系轉動上跨京廣客專。

圖1 T構橋總體布置

2 總體施工方案與施工控制重點

2.1 總體施工方案

總體施工流程：樁基采用鉆孔灌注樁。主墩下承臺施工時預埋滑道、安裝球鉸及固結設施；上承臺施工時預埋撐腳、砂箱。主墩采用翻模法施工。組合支架法施工T構A節段；A節段施工完成后拆除A節段支架，搭設B、B'節段支架并對稱施工B、B'節段；拆除B、B'節段支架并對稱施工C、C'節段；橋面附屬設施施工并拆除C、C'節段支架。拆除上下轉盤之間的臨時固結，對轉體結構進行稱重、配重，試轉體確定轉體參數，天窗時間內正式轉體，轉體就位后對梁體姿態進行微調，鎖定上下轉盤并進行固封。梁體兩端施加上頂力，安裝梁端支座、施工墊石后成橋。

2.2 施工控制重點

（1）預應力混凝土連續無合龍段T構橋對施工中的過程控制要求較高，施工中需加強梁體尺寸控制，盡量減小轉體前的配重。

（2）轉盤球鉸的安裝和轉體施工，球鉸安裝精度要求高，轉體施工要做好稱重工作，配置好平衡重，確保平穩轉體。

3 施工控制關鍵技術

3.1 箱梁大節段施工控制

梁體的不平衡重主要在施工過程中控制，要求在梁體施工過程中嚴格把控梁體鋼筋及外觀的精確度。梁體施工時對所有模板的結構尺寸進行核實檢查，對所有鋼筋安裝過程中設計圖紙外的輔助鋼筋全部進行記錄，防止梁體在模板及鋼筋安裝過程中出現偏差，造成梁體的不平衡重過大。梁體混凝土澆筑過程中進行對稱澆筑，所有混凝土均過磅稱重，并在施工現場實測混凝土的容重，為后期梁體的預配重提供依據。

整個梁體施工完成后，利用三維激光掃描儀對梁體的所有結構斷面進行掃描建模，根據所建立的梁體模型結構計算梁體各節段體積，用以復核混凝土稱重過程中的誤差，并計算出梁體的預估不平衡重，用于梁體的預配重。

3.2 球鉸施工質量控制

T構橋轉體球鉸豎向承載力設計為100 000 kN，球面半徑設計為8．0 m，球鉸口直徑為3．4 m，由上球鉸、下球鉸、轉軸及耐磨板組成。球鉸質量約10 t。梁體施工過程中，為保證T構橋的平穩，需要將上下轉盤臨時固結，固結采用砂箱加精軋螺紋鋼均勻布置的結構形式。砂箱共12個，呈圓形均勻布置于滑道上（砂箱形成的圓直徑8．3 m）?；劳鈧炔贾?4根Φ40 mm精軋螺紋鋼（PSB830），兩端分別預埋在上下轉盤內。精軋螺紋鋼也呈圓形布置，與砂箱形成同心圓，直徑9．8 m（見圖2）。球鉸的安裝質量與轉體的精確程度直接相關，因此該過程必須嚴格控制。

3.2.1 安裝精度要求

（1）滑道鋼板相對高差≤1 mm，平整度≤1 mm/ 3 m?；榔囱b焊接后進行打磨處理，確保無空鼓、頓挫、鼓包[1]。

圖2 球鉸布置圖

（2）下球鉸中心位置與理論中心偏差≤1．0 mm；下球鉸安裝基準面的水平度＜0．5 mm。

3.2.2 安裝控制措施

（1）下球鉸支架由型鋼焊接而成，用汽車吊將下球鉸調平支架吊入基坑。在下球鉸支架支撐角鋼底平面放置千斤頂，使用千斤頂調整支架標高，手動調節中心位置。支架標高調整采用水準儀及銦鋼尺多點復測。待支架調整完成后將下承臺預留角鋼與支架角鋼采用點焊方式焊接牢固。

（2）通過調節螺栓初步將下球鉸定位在下球鉸定位支架上，接著調整球鉸中心位置，然后通過調節螺母位置調整下球鉸標高，直至球鉸安裝精度滿足上述要求。精確定位并調整完成后，先對下轉盤球鉸的中心、標高、平整度進行復查。中心位置采用全站儀檢查，標高采用水準儀及銦鋼尺多點復測。經復查合格后，擰緊調整螺母，并再次復核轉盤球鉸的中心、標高、平整度。復測完畢后將調整螺母固定，確保后續施工球鉸位置不變。按照設計位置安裝固結精軋螺紋鋼并固定[2]。

（3）安裝滑道定位骨架，采用型鋼或鋼筋進行加固，滑道骨架中心和球鉸中心重合。通過調整螺栓精確調平滑道鋼板?；榔囱b焊接后進行打磨處理，確保無空鼓、頓挫、鼓包。下球鉸混凝土施工完畢后，將不銹鋼板焊接在滑道上，焊后要求不銹鋼表面高差不大于1 mm。

（4）下轉盤混凝土施工完畢后在下球鉸球面上按由內到外的順序安裝耐磨板。耐磨板在工廠內安裝調試后進行編號，現場對號入座。安裝耐磨板前先在下球鉸球面涂抹一層氯丁膠，然后用螺絲釘固定。在下球鉸表面涂抹黃油四氟粉，保證黃油四氟粉充滿耐磨板之間的間隙及耐磨板表面的儲脂槽，并使黃油四氟粉略高于耐磨板。在中心銷軸套管中放入黃油四氟粉，然后將中心銷軸輕放到套管中，放置時保證中心銷軸豎直并與周圍間隙一致。

（5）將上球鉸吊起，在凸球面上抹涂一層黃油四氟粉，然后將上球鉸對準中心銷軸輕落至下球鉸上，人工旋轉球鉸3圈以上，確保上下球鉸面充分磨合無空隙，沒有頓挫感。通過手拉葫蘆微調上球鉸位置，使之水平并通過定位銷軸使其上下球鉸中心重合。上球鉸精確就位后，通過角鋼將上球鉸與承臺鋼筋焊接，防止長時間放置后挪動。球鉸安裝后對周邊進行防護，上下球鉸吻合面四周采用膠帶纏繞密封。

（6）按照設計要求安裝撐腳、砂箱，進行上承臺的施工。

3.3 平衡配重

梁體的稱重試驗利用千斤頂的頂升力矩、自平衡體系的自重平衡力矩和球鉸的摩阻力矩三者力矩平衡的原理。

具體試驗方法：在梁體的橫縱向4個位置分別放置提供頂升力的千斤頂，利用千斤頂對梁體施加上頂力，直至在撐腳上設置的用于測量撐腳與滑道之間間隙的千分表發生突變，則判斷為梁體球鉸發生滑動。此時的頂升力矩已知，可分別計算出球鉸的摩阻力矩及不平衡力矩。

根據現場稱重試驗數據，橫橋向不平衡力矩為3 440 kN·m，縱橋向不平衡力矩為14 070 kN·m。由于橋梁寬僅為7．6 m，配重橫橋向不平衡力矩位置有限，效果不明顯，且滿足轉體施工的控制要求，所以該橋未對橫橋向不平衡力矩進行配重，僅對縱橋向不平衡力矩進行配重。因此，在轉體施工過程中，轉體系統的受力必將是球鉸與2個撐腳共同參與的三點受力。

3.4 牽引轉體

3.4.1 試轉體

梁體試轉體的主要目的為測試梁體轉動的最大啟動力、記錄梁體的啟動和制動距離、測試梁體各時長的點動操作轉動距離，為梁體的正式轉體提供必要的參數。

試轉體宜于正式轉體前1 d進行，試轉體完成后應盡快實施正式轉體。試轉體時牽引索的啟動力應分級多次進行加載，直至梁體發生轉動，此時即為梁體轉動的最大啟動力。然后按照3、5、10 s等時長多次實施點動操作，并測量各時長梁體的轉動距離，測量時應待梁體完全靜止后方可讀數。各時長的點動操作數據是梁體正式轉體精確就位的必要數據。試轉體現場采集數據見表1。

3.4.2 正式轉體

正式轉體過程主要分為2個階段：第1階段為連續轉動階段；第2階段為點動轉體階段。根據規范要求，轉體過程中梁端線速度v≤1．20 m/min，轉體角速度w≤0．02 rad/min。

正式轉體前由2個牽引千斤頂分別按照每級100 kN進行分級加載，直至梁體開始轉動。根據梁端線速度v≤1．20 m/min，可以推算出油缸最大線速度，并根據油缸最大線速度控制整個梁體轉動速度。待梁體轉動至距離設計位置1 m左右時，停止連續轉動操作，根據測量數據進行相應時長的點動操作，直至梁體中心線與設計中心相吻合。

橋梁轉體到位后，需利用千斤頂對梁體的姿態進行精調。根據轉體完成后的測量結果，顯示轉體完成后梁體的軸線偏差僅為5 mm，滿足設計要求，所以轉體完成后無需進行精調。

表1 試轉體現場采集數據

施工完成后，將上下轉盤撐腳位置采用鋼板進行焊接，防止出現位移。并盡快完成上下轉盤的混凝土封鉸施工，保證梁體結構穩定。

4 結束語

隨著我國社會經濟的快速發展，跨越既有高速鐵路的橋梁施工越來越多，為減少跨線施工對既有線行車安全的影響，采用旁位現澆、水平轉體的施工方法是經濟可行的方案，將發揮越來越大的作用。通過新建鄭萬鐵路河南段（73+73）m T構橋上跨京廣客專施工，研究總結無合龍段T構橋轉體施工的關鍵技術，為類似工程提供借鑒。