成都二绕跨成灌高铁双幅T构转体关键技术.pdf

・桥涵工程・成都二绕跨成灌高铁双幅Ｔ构转体关键技术韦研（中铁二十五局集团第四工程有限公司南宁５３００００）摘要转体桥施工是桥梁结构在非设计轴线位置完成后，利用转盘设施，将桥梁结构整体旋转就位的一种施工方法。结合成都第二绕城高速公路西段跨成灌高铁双幅２×７５ｍ预应力混凝土Ｔ型刚构转体桥实例，针对跨高速铁路、大吨位、双幅同步转体等特点，从转体相关计算、临时设施、转体设备、称重配重、转体实施、测量控制、安全防护等方面进行了阐述，总结了该施工方法的经验，对类似桥梁的施工有参考价值。关键词跨高速铁路大吨位Ｔ型钢构桥双幅同步转体中图分类号ｕ４４５．４６５文献标识码Ｂ——文章编号１００９４５３９（２叭４）增ｌ一００９４０４１工程概况成都第二绕城高速公路西段２×７５ｍ预应力混凝土Ｔ型刚构桥，与成灌铁路交叉桩号为Ｋ１７９＋１４５．９７３＝ＤＹｌ＜２２＋９７５．９２１，斜交角度为５９０。根据铁道部运输司２０１１年第２９３号《关于成都第二绕城高速公路与既有成灌铁路交叉问题的复函》的意见，成都第二绕城高速公路上跨成灌高铁的跨线桥采用转体施工方案。全桥分为两幅，中墩下部构造采用矩形空心墩、圆形截面承台、钻孑Ｌ灌注桩。右线主墩距轨道中心距离为２０．４ｍ，左线主墩距轨道中心距离为２２．２ｍ。为保证跨越铁路线路施工安全及铁路的运输通畅，本桥采用转体法进行施工，每幅设计转体重量达１６０００ｔ。将２×６９ｍ的主梁平行于成灌高铁进行支架现浇，张拉完成后拆除支架。安装转体动力布置系统并进行调试，然后对箱梁进行平衡称重配重，最后进行箱梁转体，转体就位后封闭上下转盘问混凝土和浇注合拢段。２Ｔ构建造２．１转盘转盘的截面形式为圆形，直径为８ｍ，厚度为８ｍ，分为上转盘和下转盘，上转盘、下转盘分别厚—收稿日期：２０１４一０４０５铁道建筑技术３ｍ、４ｍ，中间ｌｍ高度待Ｔ构转体到位后使用混凝土灌注封闭。下转盘是整个转体系统的根本，支撑着转体部分的重量，转体过后，通过封盘使上下转盘形成一个整体，作为转体桥梁的基础。下转盘采用ｃ５５混凝土，下转盘上设有下球铰、定位销、撑脚、不锈钢滑道、千斤顶反力座、牵引索反力座等。为了更好地控制球铰及钢滑道的安装精度，下转盘的浇注分两次完成，第一次绑扎下转盘底层钢筋，安装模板及预埋件，浇筑高度约为２．７ｍ；第二次浇筑至下转盘顶面，确保注意球铰、滑道底部混凝土振捣密实。上转盘施工时分四部分，上球铰顶部、撑脚内部、上转盘主体、锚固块。首先安装上球铰顶部模板，绑扎钢筋浇筑混凝土；然后摆放撑脚，安装上转盘底部支架模板，浇筑撑脚内混凝土；上转盘主体采用一般施工工艺进行施工，仅需注意锚固块等钢筋的预埋；锚固块的施工最后进行，需要注意预应力孔道的精确定位。２．２主墩主墩为矩形截面空心薄壁墩，底部和顶部均设有实心段，高度为１０ｍ，外部截面尺寸为１２．２５ｍ×７ｍ。主墩外模采用整体钢模板，工厂制作，现场拼装，内模采用木模结构，竹胶板后背双层方木，墩身内部搭设碗扣式脚手架。主墩内外模之间采用直径为２０ｍｍ的精轧螺纹钢作为拉筋，进行横纵向对拉加固。主墩分３次进行浇筑，采用翻模工艺，第１ＲＡ『Ｌ¨饵ｙＣＯＮＳ丁ＲＵＣ丁『０～丁ＥＣＨ～０ＬＯＧｙ２０７４ｆ增，Ｊ万方数据・桥涵工程・次浇筑４ｍ高度（含墩底实心部分），第２次浇筑３ｍ，第３次浇筑３ｍ。２．３箱梁箱梁截面为单箱双室、直腹板形式，箱梁顶部宽度为１８．２５ｍ，底部宽度为１２．２５ｍ，翼板宽度为３ｍ，箱梁高度按１．８次抛物线进行变化，主墩顶部箱梁高度为９．５ｍ，箱梁梁端高度为３．５ｍ。在箱梁的根部和端部设有横隔墙，共４道。腹板部位厚度为６０～１００ｃｍ，底板部位厚度为３２～１２０ｃｍ，顶板部位厚度为２５～８０≠ｃｍ。０｝节段长度为１６ｍ，１＃节段长度为１２≠ｍ，２｝节段长度为１３ｍ，３＃节段长度为３６ｍ，合龙段长度为６ｍ。整个箱梁的转体部分为１３８ｍ，分节段采用满堂支架进行现浇。首先进行０｝｝节段的施工，同时搭设后续１＃～３＃节段浇筑段的支架，并按要求对支架进行预压，待预压结束后进行底模调整，然后钢筋绑扎，模板安装，钢绞线的穿束。考虑到箱梁腹板较高和作业方便，对每个浇筑段进行竖向分层浇筑，第一次浇筑至梁腋位置（腹板翼板连接处）；第二次浇注顶板及翼板混凝土，浇筑至设计高度。待达到设计强度后，进行钢束张拉。３转体系统安装转体系统安装主要包括球铰系统安装、钢滑道系统及撑脚安装、牵引系统安装。３．１球铰系统安装下转盘第一次浇筑混凝土时，浇筑高度为２．７ｍ，此时在混凝土顶面预埋钢板，以便球铰支架固定。混凝土浇筑完成后安装球铰支架（见图１），使用全站仪在预埋钢板上放出支架４根支腿位置，将其固定在预埋钢板顶面上，通过支架的调节螺栓调整支架的顶面高程，然后下球铰吊放在支架上。在下球铰销轴孑Ｌ部位固定一根方木并塞紧，通过测量确定球铰中心并放样在方木上。利用外部坐标系对球铰中心坐标进行测量，要求纵横向误差不大于ｌｍｍ。对球铰顶面圆周上均匀分出１６个点，进行高程的控制，水平调整使用精密水准仪调平，使其球铰周围顶面处各点相对误差不大于ｌｍｍ，固定调整螺栓。下转盘第二次浇筑混凝土完成后，利用磨光机铁道建笳技术ＲＡｆＬＷＡｙＣ０～Ｓ丁开Ｌ，Ｃ丁ｆ０～丁Ｅ－ｃｆ＿ｆ￣０￡－０Ｇｙ和纱布将下球铰顶面聚四氟乙烯块槽口和销轴孑Ｌ内清理干净。销轴孔内放人５ｋｇ左右的黄油，然后将销轴竖直放入孔内，使用撬棍带动销轴在孔内顺时针逆时针各旋转２周后．销轴和孑Ｌ壁间缝隙基本均匀充满了黄油，最后把露在下球铰外面的销轴周围也涂抹上厚度约为ｌｃｍ的黄油。安装聚四氟乙烯片时须按顺序进行，然后将均匀拌入聚四氟乙烯粉的黄油涂抹在聚四氟乙烯片上（见图２）。图１球铰骨架安装图２聚四氟乙烯片安装安装上球铰须保证上球铰四周与下球铰吻合（见图３），通过顺时针逆时针各２周转动上球铰，使上下球铰间黄油填充均匀。３．２钢滑道及撑脚安装钢滑道支架预埋件与球铰之间同时安装，支架调整方法也与球铰支架相同。每个转体有８对撑脚，撑脚内填充无收缩砼，撑脚底与不锈钢板问预留３７ｍｍ间隙，施工时，在撑脚底和不锈钢板间放置由木条做成的一个方框，方框厚度为３７ｍｍ，内填平石英砂，把撑脚水平地布置在石英砂上。３．３牵引系统安装牵引系统主要包括千斤顶、泵站、主控台、牵引索等设备。本工程为双幅同转，２个转盘共由４套—ＱＤＣＬｌｌ２０００３００型连续转体千斤顶、４台ＹＴＢ液压泵站和２台ＬｓＤＫｃ一８主控台通过高压油管和电缆线连接组成２套转体动力系统，每套连续顶推千斤顶顶力为２０００ｋＮ。转体系统安装见图４。。－，－－ＪｒＩ堪Ｉｒ！一、！！！曼勇一‘■邑！呈。二ｊｂ盈‘—■■■兰一ｒ二王－一一。ｊ囡皇叠宙叠一图３上球铰安装图４转体系统安装２０１４｛增１）９Ｓ万方数据・桥涵工程・４称重配重箱梁转体之前要进行不平衡力矩测试，这也是通常所说的称重，然后根据测试出的不平衡力矩，进行配重设计，确保施工安全。用千斤顶称重系统称出转体桥不平衡转矩，以便换算出在预定放置配置处所需配重，指导配重施工。在每幅下转盘顶部沿滑道中心线在成都和青城山两侧共布置４个千斤顶（５００ｔ），千斤顶上部安装压力传感器，同时在纵横向撑脚处各安装１个位移计，共４个。５转体５．１试转试转安排在正式转体前两天进行，试转体所需时间为１ｈ。试转体前，将箱梁上面杂物清理完毕。试转体是正式转体前检验转体系统的一道工序，箱梁梁端转动幅度在１ｍ以内，仍旧在铁路护栏以外。试转体完成后，将转体系统电源切断，在上下转盘问焊接４根钢筋，确保正式转体前箱梁不会自行滑动。（１）用单束张拉千斤顶将钢绞线逐根以１０一５ｋＮ的力预紧，预紧应采取对称进行的方式，并应重复数次，以保证各根钢绞线受力均匀。（２）打开主操作台及电源，启动液压泵站，用主操作台控制两台千斤顶同时工作。若不能使桥梁转动，另行研究处理。（３）试转过程中，必须检查转体结构是否平衡稳定，过程中有无故障发生，关键受力部位是否产生裂纹等异常情况。如有异常情况的发生，则应停止试转，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试转。５．２正式转体当以上准备工作全部完成后，天气情况也符合要求时，安排所有岗位人员到位，转体设备操作人员收到来自现场总指挥的施工指令后，把转体设备的动力系统启动。转体设备在运行时，所有岗位人员的注意力集中，不间断全过程观察、监控动力系统设备的运行情况。转体就位之后，在撑脚与滑道之间塞入加工好的楔形钢板，将撑脚与滑道进行焊接牢固。转体前在上转盘最外圆周上均匀布置刻度，铁道建篱技术转体过程中随时注意转盘的转动刻度，也就是转动速度是否一致。在同步转体实施过程中，听从统一指挥，如发现转体不同步现象，将调整速度快的千斤顶的油压，降低其工作速度，保证两幅转体同步进行。每个转盘设置１处转体止动设施，以防止超转。转体完成后，将箱梁四周封闭并设置２４ｈ看守，防止杂人上桥向铁路范围抛落杂物。５．３转体就位（１）中心垂球控制：用垂球校箱梁梁端中心与边墩排架上的放样的中心线是否重合。（２）在相邻桥墩盖梁上各布置ｌ台全站仪、ｌ台水准仪，进行转体过程中、就位时的观测。（３）在每幅箱梁梁顶（转动中心点对应位置）各布置１台水准仪，以观测箱梁端部转体过程中的梁顶高程。（４）在转盘上标记刻度。转体后Ｔ构图５。图５转体后Ｔ构６转体牵引力及转体时间计算６．１转体牵引力计算转体牵引力计算公式：丁＝２／３×归Ｒ／Ｄ式中，Ｇ为转体总重量，１６００００ｋＮ；Ｒ为铰柱半径，１．９５ｍ；Ｄ为牵引力偶臂，１６ｍ；厂为球铰摩擦系数，席＝ｏ．１，厶＝ｏ．０６。代人公式可得：启动时所需最大牵引力ｒ＝１３００ｋＮ；转动过程中所需牵引力丁＝７８０ｋＮ。６．２转体时间计算千斤顶的牵引速度计算公式：ｙ＝（Ｌ／．ｓ）×６０式中，￡为泵头每分钟的流量；ｓ为张拉活塞面积，０．０８２ｍ２。通过计算得出转体参数，见表ｌ。ＲＡ『Ｌ¨，ＡｙＣｏＮＳ丁开ＵＣ丌０～丁ＥＣＨＮＯＬＯＧｙ２Ｄ７４ｆ增７）万方数据・桥涵工程・表１转体过程控制参数转体所需时间转体重量转台直径６７ｍｉｎ１６００００ｋＮ１６ｍ启动牵引力千斤顶动力动力储备系数ｌ３００ｋＮ２０００ｋＮ１．５牵引钢绞线数牵引索极限牵引力牵引索安全系数１２根３１２０ｋＮ２．４转体梁端所过弧线长梁端线速度转体角速度７１．０１６ｍ１．０６ｍ／ｍｉｎ０．０１５ｒａｄ／ｍｉｎ转盘走过弧线长拉索速度８．２３ｍⅡ∥０．１２２ｍｉｎ７结束语转体施工具有施工速度快，对桥下线路干扰小等特点，已逐步成为上跨桥施工的主要方法。本桥临近既有线路，利用铁路运营天窗，转体安排在夜间１０点开始，仅用不到１ｈ就将单幅全长１３８ｍ重１６０００ｔ的两幅Ｔ构转体就位，各项措施符合规范要求。施工期间对成灌高铁的运营未造成运行影响，本桥的顺利完成，为今后的类似工程提供一定的经验。————————————————————卜一－卜一－一一－一一・卜一・卜一卜－＋一＋一＋一一＿卜一＋－一＋ｒ一・卜一＋ｎ＋－＋＿一・卜一－＋＿一＋＿－＋一＋一＋一－卜一・卜一卜一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋－＋一＋一＋一＋一＋－・＋．一＋一＋一＋一＋一＋－卜－・卜・（上接第８３页）（２）封底。根据水位情况，在封底砼前试抽套箱内的水，查看水位变化，根据箱内水位变化来确定封底砼的厚度与回填砂子的厚度。砂子回填后潜水员下去探查套箱周边有无涌水情况，如有涌水情况则采用砂袋进行堵塞。因此，封底混凝土厚度一般在８０～１５０ｃｍ，混凝土强度为Ｃ２５，按水下混凝土施工工艺进行浇筑，采用导管、漏斗、吊车、汽车泵灌筑，先从套箱上游角上开始浇筑，等四个角浇筑后再浇筑中间，一边浇筑一边测量混凝土顶面标高，套箱封底混凝土顶面标高低于承台底面标高１０—１５ｃｍ（低于承台底标高部分待后期承台施工时采用Ｃ１５混凝土找平）。（３）箱内抽水。封底混凝土浇筑７２ｈ后进行箱内抽水，边抽水根据江中水位情况加固支撑。（４）箱内抽水后进行拆除钢护筒、凿桩头、承台施工。（５）钢套箱拆除。承台砼浇筑４８ｈ后松掉套箱螺栓，承台砼龄期７ｄ后拆除套箱，采用吊车拆除，运到套箱加工场进行修整，循环使用。套箱拆除时应注意不能硬拉，并防止碰撞承台，先拆上部第一节４．５ｍ高，拆第二节下部６．ｏｍ时，可采用吸砂办法对套箱根部进行吸砂松动，便于拆除。当第二节不能吊动时，或采取吸砂办法也不能拆除时，则采取水下切割拆除。２．８套箱下沉应急方案（１）河床不平。钢套箱下沉到河床时，如遇到河床不平则暂停下沉，防止倾斜，采取吸砂的方法对高彩｝道建筒技术闩Ａ『ＬｗＡｙＣ０～Ｓ丁ＲＵＣ丁Ｊ０～丁￡．ｃｌＨＮＯＬＯＧｙ的一面河床进行扫平，确保钢套箱顶面基本水平。（２）河床覆盖砂砾层中有大漂石。钢套箱下沉中遇到大漂石，阻碍钢套箱继续下沉，将钢套箱提出水面，采用疏浚船进行挖出，清除桥墩范围内的大漂石后再继续下沉钢套箱。（３）钢套箱在下沉过程中出现扭曲现象。当钢套箱下沉过程中如果出现扭曲现象时，则立即停止下沉，应进行纠偏，保持顶面水平后再重新下沉，由１人指挥起重设备操作手进行匀速下沉。（４）钢套箱连接不密闭。钢套箱采用高强度螺栓连接，中间加１０ｍｍ厚橡胶止水带，钢套箱连接后采用高压风对准连接缝进行试吹，检查是否漏风，如果漏风则拆除重新连接。因此要求钢套箱在加工场进行试拼，并检查连接质量是否满足设计要求。（５）钢套箱下沉偏差。由于受水流速度的影响，钢套箱在下沉过程中如果出现纵横轴线偏差，当纵横轴线偏差大于２５ｍｍ或最大超过５０ｍｍ时，则提出重新定位准确后再继续下沉。在下沉中可根据水流速度进行预留漂移量进行下沉，并在钢护筒上焊接型钢作为下沉导向架与定位器，也可在现场做下沉试验来确定漂移量。３结束语赣江特大桥主桥共使用６个钢套箱，在施工过程中未出现套箱扭曲与漏水等质量问题，说明钢套箱设计合理，为后续工程顺利施工奠定了基础，也为此类工程施工提供了经验。２０１４（增１）万方数据