提高轉體梁轉體系統安裝精度工藝改進措施研究

田先將

(中鐵十五局集團第三工程有限公司 四川成都 610097)

1 工程概況

珞璜南右線特大橋為單線橋，中心里程YDK1+612，全長2 565.4 m，(44+80+44)m連續梁跨越既有渝貴鐵路，交角為23.11°，軌面高差為16.13 m。主墩采用圓端形實體墩，墩高分別為27 m、22 m。下部結構為φ1.5 m鉆孔灌注樁基礎，樁長10 m。承臺為雙層結構，下承臺尺寸長、寬均為13.9 m，高3.5 m，上承臺為直徑8.5 m、高2.9 m的圓形結構。為盡可能減小施工對既有鐵路的影響，本工程采取沿既有鐵路完成零號塊和懸臂段施工，然后逆向平轉23.11°完成合龍[1-3]。

2 工程背景

隨著我國鐵路交通“八縱八橫”規劃的日趨完善，鐵路建設施工不可避免地出現跨線、跨河、跨建筑物等情況，并且今后將更加頻繁。為減小給既有構筑物的正常運行帶來的影響，往往采取沿既有構筑物方向完成懸臂段施工，再進行轉體合龍。

轉體梁對精度的控制是施工的重難點，轉盤的安裝精度控制、實體質量控制、梁體線形監控以及轉體過程中合理的人員組織都是為了確保轉體的精確就位。轉體梁工程在我國已普及多年，整體施工技術日趨完善。然而傳統的施工工藝仍然存在大量的安全隱患，并不能確保轉體的精準度和施工安全。因此，結合自身的管理經驗，在轉體梁轉體系統安裝的精度控制和可操作性方面，提出幾點改進措施。

3 問題及對策

3.1 上下球鉸間四氟滑塊的改進

(1)由老式的圓餅形狀改成環形

老式圓餅形狀滑塊編號與下球鉸凹槽編號需一一對應，數千個編號一一對應下來不僅耗時長，還極易出現失誤，人為造成上、下球鉸接觸面凹凸不平，給轉體帶來不穩定性因數。

解決辦法:將圓餅形狀四氟滑塊改成環形四氟滑塊。

優點:減少了四氟滑塊的安裝時間，消除了四氟塊安裝錯誤的隱患。

(2)由現場散裝改成廠制固定

老式四氟滑塊以散裝的方式發貨至現場，經過對應編號進行組裝，過程看似簡單，然而卻給工程質量帶來了隱患。由于散裝四氟滑塊不方便進行出庫、進場質量驗收，也不方便進行精度測量，因此難以保證球鉸的整體安裝質量，若檢測出四氟塊頂面不能與上球鉸密貼，依靠現場條件無法進行整修。

解決辦法:本工程采取在工廠進行整體安裝，將環形四氟塊整體固定在下球鉸上，在出庫前完成球鉸、滑塊的高精度檢驗，并利用工廠大型設備對檢測出的問題進行修整，確保了四氟板的弧面能與上球鉸完全密貼。

優點:一則省去了現場進行四氟塊安裝的時間；二則減小了四氟塊出庫、進場檢驗難度，而最關鍵是能徹底消除了上、下球鉸不密貼的隱患[4-6]。

3.2 撐腳鎖定的工藝改進措施

3.2.1 由鋼板、條鋼、鋼筋改為腳狀楔形墊塊

撐腳在轉體前承受不平衡力的作用，由于梁體施工過程中不可避免地存在不平衡受力，即便很小的不平衡力，傳到撐腳處也是數倍甚至數十倍的壓力。如此大的壓力作用在撐腳處，很容易使撐腳下面的墊塊產生變形，甚至嵌入撐腳走板，增加了滑道的清理難度。

解決辦法:鑒于撐腳墊塊的安裝位置、安拆方向，本工程采用腳狀楔形塊(見圖1)，即楔形塊后端高出一截，方便轉體前拆除鋼楔子時可進行錘擊。

優點:方便楔形墊塊安裝、拆除，省工省時。

圖1 撐腳鋼楔子示意

3.2.2 撐腳走板由矩形改成弧形

圖2a為撐腳鋼走板原設計，形狀為矩形。存在的問題一是安裝難度大，需每個撐腳最少放兩個點才能確定安裝位置；問題二是每個撐腳位置的確定需最少放點兩次，即滑道上放1次，放好鋼楔子并鋪好細砂后再放1次；問題三是滑道兩側有連接螺栓，走板外側兩個角與滑道上的連接螺栓存在位置沖突。

解決辦法:將撐腳鋼走板改成圖2b形狀，即內、外均加工為順著滑道方向的弧形。

優點:安裝方便，只需放點1次，并且僅承臺中心、第一個撐腳邊共兩個點，依據安裝半徑和撐腳弦長便可以直接安裝全部撐腳，大大縮短了安裝時間，且撐腳和滑道連接螺栓不再沖突[7-9]。

圖2 撐腳鋼走板示意

3.2.3 撐腳與滑道間隙的改進

(1)由8 mm調整為20 mm

撐腳與滑道間隙按設計為“保持8 mm縫隙”，結合最新規范，撐腳與滑道之間在轉體過程中應保持10～20 mm間距。若轉體過程中發生輕微傾斜，造成撐腳與滑道接觸，而滑道與撐腳鋼走板之間摩擦力之大，很容易造成轉體驟停，甚至會有傾覆的危險。同時，僅8 mm的縫隙，固定撐腳的鋼條、鋼楔子在拆除過程中若操作不當極易斷在里面，不易取出。另外8 mm的間隙，對于轉體前的清理工作以及轉體后的姿態調整所需空間將是個巨大的挑戰。

解決辦法:準備四氟乙烯板，板厚4～5 mm，寬度超出撐腳外邊緣5 cm(轉體前在撐腳下部使用)，同時將撐腳與滑道之間的間隙調整至20 mm。

優點:因四氟乙烯板的摩阻系數遠小于鋼板，如此一來便解決了因輕微傾斜所引發的摩擦力造成轉體驟停和傾覆的隱患，方便轉體前滑道清理的同時還保證撐腳與滑道之間的間隙，為轉體完成后的姿態調整提供了足夠的空間。

(2)撐腳與滑道間填充細砂

撐腳和滑道之間存在2 cm空間，如果懸置時間過長會造成施工過程中所產生的水泥漿流入此縫隙，而此部位極難清理。同時單純依靠鋼楔子墊塊承受上部結構帶給撐腳的不平衡受力是不夠的，畢竟鋼楔子受力面積很小，壓力太大會造成鋼楔子嚴重變形。

解決辦法:除了鋼楔子墊塊以外，撐腳鋼走板以外5 cm范圍內用細砂填滿、鋪平并壓實后再安放撐腳，鋼走板四周用角鋼或槽鋼圍住，細砂厚度按壓實后20 mm控制。

優點:一方面可以防止施工過程中的水泥漿等雜物進入撐腳下部，造成清理困難；另一方面可以分擔一部分梁體不平衡重力施加給鋼楔子墊塊的壓力，造成鋼楔子嚴重變形以致難以取出。

3.3 球鉸弧面的改進

轉體箱梁和橋墩承臺總重按5 000 t計算，球鉸弧面半徑為11.0 m，千斤頂中心距中心距離約為3.9 m，靜摩阻系數取0.1，則千斤頂頂力為:

式中，Mz為摩阻力矩；R為弧面半徑；N為球鉸豎向承受荷載；L為千斤頂力臂。

考慮一定的富余量，需按圖3布置3臺500 t千斤頂，或者4臺400 t千斤頂，但撐腳之間位置不足以布設4臺千斤頂。

通常情況下只需四個方位各布設1～2臺工作千斤頂便足以進行稱重和姿態調整。由于要保證千斤頂同步受力，千斤頂數量越多，操作起來反而越困難。本工程縱向預應力束張拉力只需350 t千斤頂便可滿足需要，因此需另外單獨配置500 t千斤頂進行稱重、姿態調整。

圖3 千斤頂布置示意

解決辦法:從公式本身分析，摩阻系數和豎向荷載是固定因素，千斤頂力臂已經調整至最佳，因此影響稱重頂力大小的關鍵在于球鉸弧面半徑，若將球鉸弧面半徑由11 m調整為5 m，則單個方向千斤頂頂力為:

考慮一定的富余量，只需2臺350 t工作千斤頂即可。

優點:節約成本、方便施工，使稱重和姿態調整工作變得更順利、更準確。

3.4 滑道及球鉸骨架的精度控制

按設計要求，應使用高精測量儀器保證下球鉸中心位置和承臺中心位置重合，球鉸中心縱、橫向誤差小于1 mm。下承臺高度為3.5 m，滑道和骨架距承臺底2.29 m，球鉸骨架為環接形角鋼支架，支架與混凝土面無斜向支撐結構。考慮到下球鉸重量超過4 t，骨架和球鉸的穩定性是控制的關鍵[10-12]。

(1)方法一:下承臺分2層澆筑

第一模混凝土澆筑至滑道及球鉸骨架底部，并埋設骨架預埋件，然后進行球鉸及滑道骨架安裝，最后安裝滑道板和下球鉸，第二模澆筑到頂。

(2)方法二:增加骨架內外斜撐

在球鉸骨架四側各安裝3根斜撐角鋼，角鋼下部固定在第一模混凝土面預埋件上，角度宜控制在45°左右，避開下轉盤主筋。

優點:可利用第一模的預埋件確保滑道及下球鉸骨架底部的穩定性；利用斜撐確保滑道及球鉸的穩定性。

3.5 下球鉸安裝的精度控制

下球鉸安裝工序:骨架安裝→球鉸調至承臺中心→水平位置精調→高度精調→球鉸與骨架焊接固定。

按設計要求，球鉸外緣平面相對高差須小于0.5 mm。

下球鉸安裝質量關鍵在于標高的控制，8個角度的調節螺母上下轉動可以調整下球鉸標高，見圖4。

因測點B在調節螺栓A外側，因此存在以下問題:

問題一:調節螺栓A高度變化與球鉸外緣誤差大小不相等。

解決辦法:調節螺母A高度應考慮A、B距承臺中心的比率，即調節高度為:

ΔHA＝ΔHB×LA(A點距承臺中心)/LB(B點距承臺中心)。

問題二:每次調節螺栓高度，都會同時造成除垂直方向兩個測點以外的6個測點高程變化。

解決辦法:采用“對角法”，即按步驟逐步進行1、5→3、7→2、6→4、8 測點測量、調整，每次只調整兩個點。測點布設如圖5所示。

問題三:前一個點調整到位后，再調整對角標高，會造成原來調整的點標高變化。

解決辦法:采用“循環對中法”，即每次對角兩個點應逐個調整，并且每次只調節誤差的一半，復測后再調節對角誤差的一半。依此循環，可減小因調節一個點給對角造成的負誤差。

圖5 下球鉸標高觀測點平面布置

優點:實踐證明，按以上三個方法進行測量、調整下球鉸安裝精度比按常規法至少節省一半時間，達到事半功倍的效果。

4 結束語

鐵路市場日新月異，要想做得更好就得從細節抓起、從根基抓起，只要有了穩固的根基，萬丈高樓才有安全保障，反之如工程只注重外觀而忽視實體質量，必將“金玉其外、敗絮其中”，害人害己。