縱坡偏心T構(gòu)橋轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)分析

付 巍，蔣靈敏

1.中國交通建設(shè)股份有限公司總承包分公司，北京 100000

2.中交第二航務(wù)工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430000

1 工程概況

鄭州至四川高速鐵路（河南段）上行聯(lián)絡(luò)線采用T型連續(xù)剛構(gòu)橋梁形式跨越京廣高速鐵路，該橋梁全長147.4m，橋跨布置采用（73+73）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T型剛構(gòu)箱梁，主墩為60號墩，邊墩為59號、61號墩。線路位于曲線半徑為2500m的平曲線上，沿大里程方向縱坡坡度為8.9‰。跨越位置采用50°夾角上跨通過，跨越部位既有高鐵橋面至地面高差約為17.2m，主墩承臺與既有高鐵梁邊水平凈距為19.5m。

2 轉(zhuǎn)體相關(guān)臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 千斤頂反力座設(shè)計

反力座設(shè)置于主墩下承臺，宜為直角T型塊，采用預(yù)埋鋼筋、原位現(xiàn)澆法施工。設(shè)計布置位置應(yīng)沿上承臺切線方向，端部安裝連續(xù)千斤頂，使?fàn)恳摻g線從凹槽處穿過連接轉(zhuǎn)盤，為整個轉(zhuǎn)動體系的轉(zhuǎn)動牽引提供支撐。在受力計算中，除了考慮反力座底部所受最大彎矩和剪切應(yīng)力作用，還應(yīng)進(jìn)行牛腿模型中的混凝土抗裂計算。計算荷載應(yīng)考慮初始牽引時不使用助推千斤頂和臨近轉(zhuǎn)動歸位時僅用連續(xù)千斤頂?shù)淖畈焕闆r。根據(jù)現(xiàn)場實際工況，牽引反力座水平最大拉力按1000kN進(jìn)行計算，確保受彎、抗剪、抗裂計算滿足要求。

2.2 轉(zhuǎn)盤臨時鎖定設(shè)計

上、下轉(zhuǎn)盤臨時鎖定采用砂箱加精軋螺紋鋼均勻布置的結(jié)構(gòu)形式，用12個砂箱均勻布置于環(huán)道圓心上，在砂箱外側(cè)直徑為9.8m的圓環(huán)處均勻布置46根φ32cm的精軋螺紋鋼，兩端分別預(yù)埋在上、下轉(zhuǎn)盤內(nèi)。

2.3 牽引索布置

轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)對稱布置，牽引索采用11根φ15.2cm鋼絞線。牽引索預(yù)埋于上轉(zhuǎn)盤內(nèi)，預(yù)埋索端頭采用P11-17型錨具錨固于上轉(zhuǎn)盤內(nèi)，預(yù)埋索預(yù)埋于1/4圓周上轉(zhuǎn)盤，預(yù)埋索纏繞上轉(zhuǎn)盤約17～18圈。

3 轉(zhuǎn)體施工方案

3.1 確定轉(zhuǎn)體施工參數(shù)

施工前應(yīng)全面熟悉并核對相關(guān)設(shè)計文件和技術(shù)資料，充分了解設(shè)計意圖；審核圖紙與各組成部分之間有無矛盾和錯誤、技術(shù)要求是否正確。該梁體采用平轉(zhuǎn)法施工，根據(jù)計算分析，得出主要技術(shù)指標(biāo)如下：平轉(zhuǎn)角度為50°，平轉(zhuǎn)角速度ω≤0.016r/min，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)主梁端部水平線速度υ≤ 1.2m/min。

3.2 千斤頂布置

通過計算，在轉(zhuǎn)盤中心兩側(cè)布置8臺800t千斤頂，可控制最大不平衡彎矩110000kN·m，實際配重后，所需最大微調(diào)力矩為100000kN·m，單頂反力為7246kN；牽引千斤頂采用ZLD-350B型連續(xù)平轉(zhuǎn)千斤頂，轉(zhuǎn)體時以牽引反力座為牽引千斤頂提供支反力；助推千斤頂采用100t液壓千斤頂，在滑道內(nèi)外側(cè)設(shè)有反力座，在兩個反力座上安裝分配梁作為助推千斤頂?shù)氖芰ψ饔弥c(diǎn)，然后再通過助推千斤頂給撐腳水平方向助推力以抵消梁體啟動時動摩擦力和靜摩擦力的差值，完成轉(zhuǎn)體的啟動[1]。

3.3 監(jiān)控測量布置

基本方案：（1）轉(zhuǎn)體施工定位放樣采用三維坐標(biāo)法。用全站儀進(jìn)行水平控制，用水準(zhǔn)測量進(jìn)行高程控制，嚴(yán)格交叉計算復(fù)核，保證轉(zhuǎn)體施工各環(huán)節(jié)萬無一失。（2）監(jiān)控點(diǎn)采用埋置式金屬觀測樁，埋設(shè)于T構(gòu)主梁兩端中線部位、肋梁部位、翼緣板端頭、轉(zhuǎn)體承臺等部位。（3）觀測數(shù)據(jù)通過數(shù)控連接，與數(shù)控系統(tǒng)互通，形成轉(zhuǎn)體模型三維實況圖像，確保準(zhǔn)確反映轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的實時情況。

3.4 試轉(zhuǎn)體

經(jīng)方案論證確定試轉(zhuǎn)體角度為1.5°，梁端線位移為1.91m。試轉(zhuǎn)體前需要組織各方召開轉(zhuǎn)前協(xié)調(diào)會，確保現(xiàn)場組織合理、作業(yè)有序。認(rèn)真檢查各控制傳感器安裝，確保通信線連接通暢；認(rèn)真檢查測量觀測點(diǎn)，確保觀測點(diǎn)通視無遮擋，并對原始高程、空間位置進(jìn)行記錄；認(rèn)真檢查數(shù)控系統(tǒng)、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的工作情況；對轉(zhuǎn)體系統(tǒng)關(guān)鍵部位如撐腳、滑道、球鉸、鋼絞線、液壓泵站進(jìn)行末次驗收，確保無異常情況發(fā)生。

3.5 試轉(zhuǎn)體總結(jié)

試轉(zhuǎn)體過程中應(yīng)記錄最大啟動力和平衡狀態(tài)動力，為正式轉(zhuǎn)體提供參考值，測定摩擦系數(shù)；記錄啟動時間、停止時間、啟動和制動距離，為正式轉(zhuǎn)體時間、速度和停止位置提供參考；記錄整體平衡狀況，為正式轉(zhuǎn)體穩(wěn)定性及精確調(diào)整做準(zhǔn)備；監(jiān)測整體結(jié)構(gòu)的受力、變形及位移，通過整體分析各項監(jiān)測結(jié)果，評判整個轉(zhuǎn)動體系和轉(zhuǎn)體設(shè)備的性能。

3.6 正式轉(zhuǎn)體

正式轉(zhuǎn)體應(yīng)遵循以下步驟進(jìn)行：（1）分級加載助推千斤頂，每增加一級對整個轉(zhuǎn)體系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)物各部位進(jìn)行觀察，持荷10～20s無異常情況后繼續(xù)進(jìn)行。（2）轉(zhuǎn)體系統(tǒng)在克服靜摩擦力的過程中，繼續(xù)分級加載連續(xù)千斤頂，直至完全消除靜摩擦力至梁體轉(zhuǎn)動。（3）繼續(xù)加載連續(xù)千斤頂使梁體按設(shè)計線速度勻速轉(zhuǎn)動，過程中要對梁端中線、翼緣板邊、肋板、上轉(zhuǎn)盤的刻度線及撐腳與滑道之間的空隙進(jìn)行持續(xù)觀測，實時記錄觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)觀測數(shù)據(jù)指導(dǎo)轉(zhuǎn)體施工。（4）認(rèn)真做好控制信號的監(jiān)控和記錄工作，如有異常情況及時反饋至指揮中心，必要時立即停止轉(zhuǎn)動。（5）轉(zhuǎn)體接近尾聲時，根據(jù)測量觀察，在梁端距轉(zhuǎn)體設(shè)計位置相差2m左右時開始放緩，牽引連續(xù)千斤頂由連續(xù)作業(yè)變更為點(diǎn)動操作，并啟動轉(zhuǎn)體制動裝置，盡可能利用自身慣性轉(zhuǎn)體至設(shè)計位置，減少因超過設(shè)計位置而反向調(diào)整作業(yè)量。（6）轉(zhuǎn)體至最后一道撐腳位置后，立刻安排操作人員快速安裝限位裝置；轉(zhuǎn)體至設(shè)計位置后，對觀測點(diǎn)進(jìn)行及時復(fù)測，確認(rèn)轉(zhuǎn)動位置軸線偏差符合設(shè)計要求。經(jīng)確認(rèn)無誤后，由作業(yè)人員鎖定連續(xù)平轉(zhuǎn)千斤頂下錨，正式轉(zhuǎn)體施工順利完成。

3.7 精確定位

轉(zhuǎn)體就位后，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面測量復(fù)核，重點(diǎn)觀測梁端合攏段中心線、翼緣板邊線、肋板邊線，若出現(xiàn)誤差超出允許偏差的情況，應(yīng)采用微調(diào)系統(tǒng)、限位裝置協(xié)調(diào)配合，將橋梁結(jié)構(gòu)軸線偏差調(diào)整至允許范圍，確保梁體精確就位。微調(diào)應(yīng)謹(jǐn)慎有序，采用點(diǎn)動操作，利用千斤頂先將橋梁中心軸線對正，最后利用轉(zhuǎn)盤間的微調(diào)千斤頂將橋梁縱坡、曲線橫坡調(diào)整至設(shè)計要求。

3.8 轉(zhuǎn)盤封固

橋梁微調(diào)精確定位完成，經(jīng)驗收合格后應(yīng)及時進(jìn)行轉(zhuǎn)盤封固。首先在轉(zhuǎn)盤內(nèi)撐腳位置打入鋼楔塊進(jìn)行固定，保證橋梁結(jié)構(gòu)整體不再產(chǎn)生位移；在下轉(zhuǎn)盤承臺上事先精確定位預(yù)埋鋼板，然后在撐腳進(jìn)行牢固焊接確保轉(zhuǎn)盤穩(wěn)固；逐一拆除上下轉(zhuǎn)盤間千斤頂、限位梁等臨時裝置，拆除過程中應(yīng)實時監(jiān)控量測，如發(fā)生位移，應(yīng)立即停止；采用高壓水槍清洗底盤表面并做好必要的排水措施，焊接預(yù)留鋼筋使其連成整體，安裝模板并澆筑高強(qiáng)度封固混凝土，使上轉(zhuǎn)盤與底盤連成整體；混凝土澆筑按照一般要求振搗密實，以保證上下盤牢固密實。

3.9 支座安裝

利用4個千斤頂在梁端臨時支墩處施加向上的頂力，施作時注意4個腹板受力應(yīng)同步、緩步進(jìn)行。上頂力施加完畢后，主梁梁端標(biāo)高應(yīng)等同于設(shè)計標(biāo)高。

設(shè)置臨時受壓支撐，臨時支撐設(shè)置于墩頂腹板底部。臨時支撐應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。臨時支撐安放完畢后，撤走千斤頂，使主梁落在臨時支撐上。墊石混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度、彈性模量要求后，安裝支座，然后拆除臨時支撐，轉(zhuǎn)換為永久支座受力[2]。

4 重點(diǎn)控制內(nèi)容

4.1 轉(zhuǎn)體控制系統(tǒng)

（1）控制2臺連續(xù)千斤頂?shù)挠蛪汉臀灰瓶刂茀?shù)，其誤差應(yīng)在5%以下。（2）連續(xù)千斤頂?shù)男谐绦枰恢拢ㄟ^控制系統(tǒng)PID控制程序自動調(diào)節(jié)。（3）控制方式均采用以位移控制為主、以壓力控制為輔的方式（壓力誤差控制在一定范圍內(nèi)），保證同步性和可調(diào)性。

4.2 梁體施工監(jiān)控

為保證轉(zhuǎn)體施工能夠順利進(jìn)行，要嚴(yán)格控制模板安裝的精度，減少不平衡重的誤差。在施工過程中還應(yīng)控制混凝土的澆筑，控制好頂面高程。

4.3 不平衡重調(diào)整

為控制不平衡力的產(chǎn)生，保證轉(zhuǎn)體施工能夠順利進(jìn)行，在施工過程中要控制好混凝土的澆筑，不得超澆筑，并控制好頂面高程。轉(zhuǎn)體前，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反算轉(zhuǎn)體梁偏心距，如在設(shè)計允許范圍內(nèi)可實施轉(zhuǎn)體，否則應(yīng)通過配重減小轉(zhuǎn)體梁在恒載作用下的不平衡彎矩，給轉(zhuǎn)體施工創(chuàng)造良好的條件。調(diào)整措施可采用水箱壓重法和千斤頂配合進(jìn)行操作[3]。

5 結(jié)論

（1）應(yīng)通過理論計算確定合理的輔助臨時結(jié)構(gòu)及參數(shù)；（2）應(yīng)借鑒國內(nèi)類似項目經(jīng)驗，確定轉(zhuǎn)體主體施工流程；（3）應(yīng)結(jié)合該橋梁設(shè)計工況和現(xiàn)場實際情況，確定轉(zhuǎn)體過程中關(guān)鍵施工參數(shù)，如轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)體時間、牽引力等；（4）在施工過程中應(yīng)對不平衡重進(jìn)行精確控制，科學(xué)監(jiān)控量測橋梁受力結(jié)構(gòu)，確保該特殊復(fù)雜大橋轉(zhuǎn)體施工得以順利完成，并總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗。