節段拼裝箱梁橋轉體施工技術

朱曉健

（中國鐵建國際集團有限公司，北京 100855）

1 工程概況

該項目需要通過短線匹配法預制759 片節段箱梁。型號為（2.5～3.0 m）×（11.0～14.0 m）×2.5 m 和（2.5～3.0 m）×（11.0～14.0 m）×3.0 m 的節段箱梁數分別為319 片、440 片。計劃將預制工廠建立在廣東省惠陽區，預制完成之后，通過專用的運輸車輛將其輸送到節段箱梁的臨時存放處。

2 節段箱梁架設難點

該工程在架設節段箱梁過程中，存在以下兩個難點：

1）橋梁全線總長度和跨度比較大。該工程共有10 座橋梁，左、右線的長度分別為1 963.98 m、1 436.24 m。建設過程中需使用到節段箱梁拼裝法和現場懸臂澆筑施工工藝。該項目的重點橋梁橫跨東鐵線主跨84 m+110 m+88 m+80 m、40 m+100 m+96 m、64 m+80 m+80 m+76 m+60 m，因此，將懸臂澆筑和轉體結合起來共同完成施工。由于轉體橋技術操作難度較大，且是第一次被應用在香港，所以，要根據實際情況科學施工。

2）所需節段箱梁較多，制架梁施工組織十分重要。該工程共需預制759 片（11.7～14 m）×（2.5～3.5 m）×2.5 m 的節段箱梁，數量頗多。為了確保節段箱梁在架設時能夠順利銜接上、下工序，在組織制架梁施工時要重點關注3 點：一是科學選擇預制工廠所在地；二是合理制定輸送線路，使用專用的施工裝置；三是合理安排架梁順序，確定施工工藝。

3 轉體體系構造與施工

3.1 磨心和磨蓋的施工

磨心點徑3.0 m，曲面半徑10 m，球面矢高26.6 cm，該部分與下承臺同步施工，即一次澆筑成型。模板選用的是鋼模板，根據磨心尺寸合理加工模板，利用經緯儀交匯法精準測定鋼柱的位置并將其預埋到位。提前制作半徑一致的刮尺，待混凝土澆筑完成后，隨即利用該工具刮除高出的部分，遇局部凹陷情況時利用同性質材料填補，使面層具有平整性與完整性。待混凝土達到終凝狀態后在圓弧面上作經緯線，檢查圓弧面各方向的曲率。加強對圓弧面外觀質量的檢查，遇不圓滑的部位時由人工操作砂輪機予以打磨處理，直至同緯度的高程差不超過2 mm 為止，否則不可進入后續施工環節。

3.2 磨心和磨蓋的磨合

施工所使用的C50 混凝土要求軸心抗壓強度為27.0 MPa。考慮到穩定性要求，磨心支撐完全承擔所有的轉體重量，在此條件下求取磨心的平均應力，即隨著混凝土的逐步凝固其強度有所增加，待上轉盤的實測值達到設計強度的80%時組織吊裝作業，以便高效清理隔離層，待該處恢復潔凈狀態后緩慢下放。磨心和磨蓋的磨合宜采用水磨法，根據下承臺上磨心的結構特點，在其周邊設水池，向內部注水，直至磨合面可浸入水中為止。在現場適配2 臺卷揚機，通過設備的聯合作業推動磨蓋沿橋梁轉體方向轉動。經磨合處理后吊起磨蓋并清理磨合期間所產生的磨渣，恢復潔凈后再次下放并磨合按照此方式循環操作多次。

經前述操作后，若滿足如下幾方面的要求則表明磨合效果良好：（1）摩擦力。達到1 個普通工人用距磨心中心3 m 長的推桿即可使磨蓋旋轉360°的目標。（2）高程。磨蓋轉動期間其高程未發生變化，換言之始終維持在同一水平面，單點高程在各方向的誤差均要被控制在5 mm 以內，否則，不滿足要求（若超出，在轉體就位后則容易出現梁體線形不達標的情況）。（3）光滑度及磨合面。檢查方法是將磨蓋吊起，詳細檢查磨合面達到光滑狀態的面積，要求占到總量的70%以上。

3.3 環形滑道施工

環形滑道含不銹鋼板和四氟板2 部分，上、下承口的寬度分別為40 cm、50 cm，具有上窄下寬的特點，上、下承臺按直徑5.3 m 設置。下承臺制作時在其頂面預留2 cm 深環道槽口。根據設計要求，委托專業廠家生產質量達標的下層不銹鋼板和四氟板，通過質量檢驗后在現場拼裝成型。其中，在下承臺環道處留適量的空隙，作用在于限制四氟板，以免其在轉動期間鼓起。施工前深度清理槽口內的雜物，隨后用環氧砂漿穩定粘貼底層鋼板，取適量的預埋筋用于固定鋼板。加強對四氟板平面標高的檢測與控制，要求高差在0.5 mm 以內，接縫相對高差0.2 mm。安裝階段各鋼板分別測4 個點，檢測并調整。不銹鋼板所處位置為四氟板以下，相比于四氟板的寬度，每邊加寬3～5 cm；經焊接后與上層鋼板穩定結合，與上承臺同步澆筑，構成完整且穩定的整體；前口加工成卷圓弧形，以免在轉動過程中刮板。

4 轉體施工

4.1 箱梁轉體施工

以2 臺150 t 液壓千斤頂為主要施工裝置，二者共同作用，對磨心形成力偶。千斤頂運行期間逐級給油加力（單級按50 kN 控制），待推進量達到1 個行程（150 cm）時回油安裝長度為150 cm 的頂鐵，在此基礎上做進一步的頂推處理，直至可以將600 cm 的頂鐵安裝到位為止。按前述方法循環施工，推進至下一個預留槽口處。

密切關注施工進程，即將接近合龍狀態時轉為慢速頂進的作業方法，并配套反力限位塊，起到控制作用，避免頂推過位。待轉體到達指定位置后，在上、下承臺的四周打入鋼楔，通過該裝置起到臨時鎖定的效果；此后支立四周模板，組織混凝土灌注施工，隨著混凝土的逐步凝固，達到永久固結的效果；最后按要求施工合龍段。若2 榀T 梁均安裝到位則做詳細的計算分析，確定梁段兩側對轉軸的力矩，由此做出判斷，即是否需采取配重措施。確定“T”形梁段兩側的力矩相等后方可拆除現澆支架，并清理上下轉盤之間阻礙轉體的物體[1]。

4.2 合龍段施工

掛籃法施工，掛籃的底欄高度為0.65 m，跨中設計凈高6 m，底欄安裝后凈空5.45 m，達到公路凈空為5 m 的條件。在整個掛籃安裝以及合龍段施工中，現狀高速公路的車輛通行秩序良好，無不良影響。后續利用整體下落的方法拆除掛籃，時間以清晨為宜，原因在于該階段的車流量較小，期間對兩側的超車道采取封閉措施，確保安全。

4.3 工藝流程

4.3.1 下承臺施工

1）首先，綁扎承臺底部及各個側面的鋼筋，并預先安裝好預埋滑道和下球鉸定位鋼架，此時可澆筑第一層混凝土；其次，保障預埋滑道及下球鉸定位鋼架的平整度至多為0.5 mm；最后，將混凝土澆筑在承臺的剩余位置上。同時，在澆筑過程中要避免混凝土的側壓力過大，否則會使定位鋼架發生偏移[2]。

2）在選擇下滑道與下球鉸骨架的安裝位置時，確保兩者的頂面之差在5 mm 內。骨架與球鉸的兩個中心相重合，誤差≤1 mm。

4.3.2 鋼球鉸安裝

1）球鉸安裝。下球鉸骨架安裝牢靠之后將下球鉸吊放于骨架之上，然后對中并調平下球鉸。通過十字線對中法使下球鉸的中心在橫豎方向上的誤差均在2 mm 內；先后使用普通水平儀和精密水準儀完成下球鉸的調平，調平標準為：球鉸四周頂面位置上各個點的誤差均在1 mm 以內。

2）聚四氟乙烯片的安裝及黃油的涂抹。聚四氟乙烯滑動片必須在球鉸表面和安裝孔處于潔凈干燥狀態時才能安裝，因此，安裝前需要先清理這2 處的雜質并吹干球面。然后依據聚四氟乙烯滑動片的編號對號入孔。

4.3.3上轉盤混凝土澆筑

1）上轉盤的建造過程。上轉盤的形狀是圓柱，因此應預埋2 束轉體牽引索。同一對牽引索的錨固端要位于同一條直線，并對稱于圓心，各條牽引索的預埋高度和牽引方向應相同，出口點也要做到與轉盤中心對稱。

2）布設上轉盤預留孔。上轉盤的底面是凸字形，且上、下轉盤之間有一定的距離，所以，當轉體結束之后極不方便澆筑封鉸混凝土。為了達到設計標準，在上轉盤澆筑混凝土之前先將適量PVC 管埋入其中，用于澆筑、振搗及排氣。為了避免混凝土產生氣泡而出現振搗不嚴密、甚至收縮現象，此次選用C50 微膨脹混凝土封鉸，并按照由中心向四周的順序澆筑。

4.4 轉體梁橋墩施工

1）主墩施工。采用常規方式澆筑主墩混凝土。通過人工方式完成鋼筋的綁扎，通過人機配合的方式安裝模板，通過泵車灌注混凝土。內、外模分別選用整體鋼模、木模。澆筑過程中，混凝土自由下落的高度至多為2 m，澆筑結束之后立即包覆土工布并澆水養護。

2）邊墩施工。利用人工綁扎鋼筋，通過人機配合的方式安裝模板，澆筑混凝土時需一次性澆筑完成[3]。模板選用大塊整體鋼模。在綁扎完支承墊石的鋼筋預埋件之后無須澆筑混凝土，當轉體完成且高程調整好之后再澆筑。

4.5 轉體實施

1）轉體牽引體系。牽引力系統、牽引索、反力架、錨固部件共同構成了該橋梁的轉體牽引力體系。選用具有全液壓、自動、可連續運動性能的裝置完成轉體的施工。該裝置可確保整個轉體過程始終保持平衡狀態，無沖擊顫動現象產生。

2）牽引索。轉盤上設有2 個牽引索。當預埋牽引索表面的銹斑和油污被清除之后可按規定順序逐根沿著設計軌道排列纏繞，穿越千斤頂。先逐根頂緊鋼絞線，再利用牽引千斤頂頂緊整體，確保同一束牽引索的所有鋼絞線具有基本相同的持力。

4.6 試轉

1）預緊鋼絞線。千斤頂需要付出5～10 kN 的力對稱預緊鋼絞線，為了使鋼絞線受力均勻，應重復多次頂緊操作，同時纏繞在轉盤上的鋼絞線應相互平行。

2）試轉時需測試2 項關鍵數據：一是每分鐘的轉速，即每分鐘主橋的轉動角度，須確保轉體速度符合設計標準；二是懸臂端所轉動的水平弦線距離，即每點動一次懸臂端所轉動的水平弦線距離，以便轉體在初步就位之后精確定位。

4.7 正式轉體

1）輔助千斤頂達到設定噸位之后開啟動力裝置，使其“自動”運行。

2）為了使轉盤上僅存在和摩擦力矩相平衡的動力偶，防止出現傾覆力矩，應使對稱千斤頂的作用力在轉體過程中始終處于大小相等、方向相反的狀態。

3）各個崗位的工作人員在設備運行過程中保持高度集中的注意力，實時監測動力系統及轉體各部位的狀態。一旦出現異常立刻停機，當安全隱患被完全排除之后再重啟設備。

5 結語

轉動體系的制作是轉體橋梁的核心，必須根據設計要求和操作規定施工。由于交通流量不斷增大，交通網越來越密集，分體立交橋的應用也更加廣泛，因此，轉體施工具有更加廣闊的前景。該技術改變了作業地點，變高空為陸地，提高了施工安全性，還降低了施工成本，減少了交通擁擠，可取得良好的經濟社會效益。