某大型轉體橋轉體系統關鍵施工技術探討

王 潔

（中鐵十八局集團第五工程有限公司,天津 300459）

轉體橋具備對施工周邊環境影響范圍小、安全風險低等優點，特別是跨越既有鐵路、公路等施工時，在確保既有運輸通道暢通的同時，能夠實現安全快速施工[1]。憑借這些獨特優勢，在跨越既有鐵路、公路的橋梁建設領域中應用越來越廣泛[2]。某轉體橋施工重難點為轉體重量達1.4 萬t的跨鐵路（68+116+68）雙轉體梁轉體施工，本文對該項目關鍵施工技術展開論述。

圖1 轉體橋下盤結構示意

①搭設腳手架、綁扎鋼筋；②立模、砼澆筑和養護；③鑿毛、安裝下球鉸；④定位支架、下球鉸和滑道；⑤砼二次澆筑、安裝上球鉸、立模和撐腳；⑥澆筑和養護上轉盤砼；⑦鑿毛、澆筑反力座[3]。轉體橋下盤結構見圖1。

下球鉸首層砼澆筑完成后,及時對砼表面進行鑿毛處理，用高壓清洗機將其洗凈，并把導軌定位支架、下球鉸定位支架等安裝在預埋件上。安裝并準確定位下球鉸后，對第二層砼進行澆筑[4]。

2.1 球鉸精度要求

上球鉸、下球鉸均厚4.0cm，直徑3.9m，共上下兩片，其所構成的轉動體系是轉體施工的核心，必須精心加工和安裝。球鉸精度要求如下：

①邊緣各點的高程差不大于1mm ；②轉動軸和上下球鉸銷軸套管中心重合，誤差不大于1mm，而鋼管要求垂直，傾斜角度不大于3% ；③球面光潔度不大于 3； ④水平截面橢圓度不大于1.5mm[5]。球鉸制造完畢后，需用型鋼在球鉸背面加勁肋上設置桁架，以保證其在運輸、吊裝過程中不會發生損傷和變形 。

2.2 下轉盤球鉸拼裝步驟

下轉盤球鉸轉運至目的地后仔細檢查，詳細記錄下轉盤結構和球鉸表面橢圓度，要求百分百符合設計。下轉盤球鉸的拼裝通過螺栓進行，其他構件都在定點工廠加工，制作完成后再運至現場，其拼裝步驟如下：①定位。確定錨固螺栓的確切點位，標出球鉸中心十字線位置。② 調整鋼筋。如果槽口內鋼筋和下轉盤球鉸錨固螺栓不相匹配或不符合尺寸時，可對鋼筋進行調整，變動位置。③精調。借助事先預埋合適的定位支架和懸掛調整螺栓，調整中心位置，保證球面鉸鏈中心軸的平面位置和預埋套筒的定位精度，并用固定的調整螺釘精確調整標高。④固定下轉盤球鉸。球鉸中心軸的預埋套筒精準定位和標高精確調整在符合要求的前提下，復查下轉盤球鉸的標高、中心、平整度等內容；采用全站儀校對中心位置，水準儀復測標高；符合要求后，用調節螺栓和型鋼對下轉盤球鉸進行固定。⑤環形滑道安裝。該滑道（結構見圖2）為鍍鉻鋼板，焊接加工好背面后刨平頂面，頂部平整度不能大于0.5mm，按照標準規范安裝好環道鋼板后，進行預留槽的澆筑工作[6]。

圖2 滑道結構示意

圖3 上盤結構

圖4 滑動片安裝示意

2.3 砼澆注要點

為確保砼的澆注效果和質量，必須確保砼的密實度，并在澆鑄過程中不能產生擾動，以免影響下轉盤球鉸。同時砼的收縮程度要可控，務必不能影響轉盤的功能。砼的澆注作業要注意以下兩點：①灌注下球鉸面砼前，必須將測試砼應力的元件埋設好，防止返工。②分塊單獨澆注各獨立肋板區時，要在下轉盤球鉸上設置砼澆注和排氣孔，砼的澆注順序應從中心向四周方向。[7]

上盤（結構見圖3）高3m，邊長14m；轉臺高8m，直徑10.8m。上轉盤不僅是上盤、上盤支撐腳與球鉸緊密相連的重要結構，也是直接施加旋轉牽引的重要結構。旋轉牽引繩預埋于上轉盤內，由錨具進行牽引。通過圓順纏繞牽引繩外露部分，擱置于預埋鋼筋上，要求不能相互干擾[8]。此外必須做好防潮防撞等保護措施，避免施工中出現生銹，對鋼絞線產生損傷，影響安全和質量。

3.1 上球鉸安裝

（1）滑片安裝。在下轉盤預埋套管中加入黃油“塑料王”（PTFE）粉。球鉸總面積2.07m2，共布置直徑6cm 的PTFE 滑動片（見圖4）934 塊，PTFE 滑動片設計抗壓強度不能大于100MPa。安裝PTFE 滑動片前，可通過吸塵器處理球面，確保球面干燥和潔凈，且球鉸表面和安裝PTFE 滑動片孔內不能有絲毫雜物存在，然后在一一對應的鑲嵌孔里，將砼振搗孔法蘭蓋以及PTFE 滑動片小心安放。另外，在PTFE 滑動片中心需鉆小孔，方便安裝時排除內部空氣，確保工程質量。

（2）上球鉸安裝步驟。PTFE 滑動片（見圖4）安裝完成后，誤差不能大于0.2mm，并保證其頂面位于同一球面上。檢查符合要求后，將黃油粉在球面上PTFE 滑動片間進行仔細涂抹，將PTFE滑動片之間的空間均勻涂滿黃油，并稍比PTFE 滑動片頂面略高，使得有一層黃油粉布滿PTFE 滑動片頂面。黃油粉涂抹完成后盡快安裝上球鉸，不能落入任何雜物。連接2 段銷軸套管，并通過螺栓進行固定。然后吊起上球鉸，將一層黃油粉涂抹在凸球面上，對齊上球鉸與中心銷軸，并輕落在下球鉸上。通過倒鏈微調上球鉸位置，讓兩個球鉸外圈間隙相同且水平。通過仔細調整，使上球鉸與下球鉸上的PTFE 滑動片表面更加吻合,將多余黃油PTFE 粉擠出。上、下球鉸接觸面禁止泥砂及雜物進入，防止破壞球鉸。

安裝球鉸時要確保其安裝頂口的水平度，頂面任意兩點間誤差不能超1mm ；確保球鉸面光潔度和橢圓度，保持球鉸面不變形及接觸面潔凈。

3.2 撐腳安裝

專業工廠定制好撐腳（結構見圖5）后運進項目。灌注完成下盤轉體砼、安裝就位上球鉸后，立即安裝撐腳。為確保滑道和轉體結構之間有間隙，要求在撐腳下墊上6mm 厚的鋼墊板。通過2個直徑800mm×18mm 的雙圓柱鋼管組成撐腳，把C50 微膨脹砼灌注到鋼管內，下設40mm 厚鋼走板，走板底面加工精度為3 級。設置1.1m 寬的鋼板滑道在撐腳下面，滑道上鋪設3mm 厚不銹鋼板，撐腳走板與不銹鋼板間隙為6mm，滑道中心線半徑與撐腳中心線半徑相等，均為4.9m。確保轉體時撐腳能在滑道內滑動，以保持轉體結構平穩。

3.3 底模施工

上球鉸、撐腳安裝后，底模采用特殊加工的弧形鋼模架設，除砂箱支撐外，還需通過斜撐和木楔進行加固，并在球鉸邊緣與鋼模板接合處解決防滲漏砂漿的問題。支撐腳固定好，立好側模。底膜施工要點如下：

（1）牢固預壓后的砂箱，砂箱采用干石英砂，經過篩分，滿足顆粒均勻要求。砂箱接縫必須緊密無滲漏，接觸面保持潔凈。底模必須滿足一定的剛度要求，這樣才能確保支撐牢固，不易沉降，而且方便拆除。

圖5 撐腳結構示意

（2）底模完成鋪裝后，將水泥砂漿墊塊作為鋼筋保護層。綁扎好鋼筋骨架，依據設計坐標埋設固定牽引索，并對稱埋設4 個注漿孔在轉盤上。橋梁轉動完成后，封閉轉盤下空隙，同時將灌漿孔和通氣孔預留在套管軸銷頂部，完成橋梁轉體后為微膨脹混凝土壓入套管做好預備，連接鋼筋埋設在千斤頂反力座的相對應位置。對所有關鍵部位檢查無異樣后，再進行側模架設。

（3）對鋼筋、模板、預埋件和支撐體系檢查合格后按大體積砼施工工藝，對上轉盤砼進行澆筑施工。首先在轉盤鋼箱及撐腳鋼管內灌注C50型微膨脹混凝土，再進行其他部位C50混凝土澆筑，采用插入式振搗棒進行密實振搗，C50 混凝土按30cm 厚分層澆筑，澆筑時仔細保護好預埋件。混凝土澆筑后及時通過覆蓋養護布等進行養護，防止產生裂縫。

（4）借助無粘結套管體系直徑為32mm 的精軋螺紋鋼筋對上盤進行豎向預應力施工。在上盤頂面，將張拉控制應力控制在595MPa 進行單端張拉，上盤底砼里進行錨固端預埋，底模距離錨板8cm。采用波紋管制孔作為預應力孔道，通過鋼筋定位網對波紋管進行定位，并在張拉完成后立即進行封錨處理。

（5）轉盤混凝土完全達到設計強度時，將滑道墊板取出，通過自動同步液壓連續牽引系統施加牽引力，令轉臺圍繞球鉸中心軸線進行旋轉，并對摩擦系數進行詳細驗算，為球鉸是否達到工作條件提供科學依據。如未達條件，可據驗算數據對球鉸進行調整，直至其達到正常工作條件。

依據下列公式確定摩擦系數：μ= M /1.13G

式中，μ表示摩擦系數，M表示轉動力矩（t·m），G 表示轉臺總重量（t）。要求設計靜摩擦系數值0.1，動摩擦系數0.06，如果與設計相比，測出的摩擦系數不太一致，及時分析原因并解決。

項目轉體部分重量達113 332kN 時，經計算需通過1 455.1kN（約150t）牽引力才能轉動。依據施工經驗，借助兩臺自動同步液壓連續牽引系統（型號ZLD300），可滿足施工要求（見圖6）。

（1）啟動。由現場指揮負責人用對講機通知東西方向轉體作業組負責人啟動。

（2）隨時監測轉盤刻度。轉體前，必須將多個刻度均勻布置在上轉盤最外圓周上，然后依據順序逐一編碼。轉體時，時刻觀測兩個轉盤的轉過刻度，觀察轉動速度是否保持同節奏。

（3）做好轉動控制。把鐵楔安設在每個撐腳處并固定好，準確給點后，派專人全部完整取出并放置指定地點；轉體真正到位后由專人將鐵楔安設在撐腳處固定好并同時檢查是否完備。

圖6 牽引系統

（4）轉體同步控制措施。轉體過程中，兩邊監控測量組每隔一定時間向指揮負責人匯報一次，如雙方轉速不一致（超過10°）時暫停予以調整，待雙方轉動基本距離相近后再開始轉體。在距終點20cm 以內，操作方式改為點動，每轉過2cm 再次向指揮負責人匯報，以保證精確到位。

球鉸安裝和上下盤砼澆筑是橋梁轉體施工中的重要環節，各職能部門要密切配合、共同把關、排除隱患、精益求精，特別要注重以下三點：①為防砼開裂，要注意溫控和養護。②為防止產生偏移、歪斜等質量隱患，要對所有構件尺寸、標高、滑道平整度、中心點位置進行重點把控和復測。③要求下球鉸滑塊完全吻合上球鉸圓弧表面，絲絲入扣，不能有氣泡；撐腳不能偏移，澆筑上盤砼時要保護好球鉸和滑道，防止砼濺落其中。