客運專線大跨度連續梁轉體工程中球鉸的應用

王萌浩

（中鐵十九局集團第一工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

1 工程概況

新建商合杭高速鐵路阜陽特大橋DK193+693.55（242#墩）—DK193+807.25（245#墩）連續梁上跨京九鐵路，設計為一聯（32 m＋48 m＋32 m）預應力混凝土箱梁，該連續梁與京九鐵路上下行線相交于DK193+747.88、DK193+751.93（京九鐵路里程為K864+300），對應既有線交角82°20′46″、82°26′17″。該橋設計為預應力混凝土雙線連續箱梁，轉體施工，邊跨分為7 個梁段，中跨分為11 個梁段，243#和244#墩頂各設一節0#塊梁段，全梁共27 個梁段。橋梁施工中引入自平衡重水平轉體法，轉體總重量約28 426 kN，轉體段長度46 m，轉角82.40°，轉臺直徑9.4 m，球鉸平面半徑1.50 m。轉體裝置由轉體下轉盤、球鉸、上轉盤、轉體牽引系統等組成。

2 轉體系統主要組成裝置

轉體施工需配套2 套智能連續轉體千斤頂，要求轉體過程中兩者具有等力、平穩的特點，作用于各千斤頂的平衡力應保持一致，使球鉸中軸可作為圓心，經轉動后到達指定位置。施工期間由專員加強監測，以明確被轉橋梁的位置情況，根據所得結果調整誤差。

根據該橋的結構特點，共配置下轉盤、球鉸、上轉盤、助推系統等裝置。其中，下轉盤為關鍵組成，可作為轉體過程中的支撐結構使用[1-2]。經過轉體作業后，在封鉸混凝土的作用下使上、下轉盤連接，構成完整的承臺結構。

3 連續梁轉體中球鉸的應用要點

3.1 球鉸加工

球鉸加工期間應加強對細節的控制，主要有：上球鉸滑動球面光滑；下球鉸設置過程中應加裝聚四氟乙烯滑板，該裝置的頂面應在同一球面上，誤差≤0.2 mm，同時嚴格調整球心和下球鉸凹球面的球心位置，兩部分需保持重合關系；檢測定位銷軸套管和球鉸兩部分的中心軸，要求達到相互重合狀態；調整鋼管中心軸，應保證其與球面截面圓平面保持垂直關系，最大傾斜度不宜超過3%。

3.2 球鉸安裝及鉸下混凝土澆注

（1）球鉸定位底座的安裝：根據要求制作下球鉸骨架，利用吊車吊裝至指定位置，經粗調、精調后精準就位。骨架的位置和高程均滿足要求后，通過焊接工藝連接下承臺架立鋼筋與骨架預留鋼筋，構成穩定的連接體系。在保證球鉸定位底座穩定后，綁扎鋼筋、立模，若無誤則澆注下球鉸骨架砼。澆注作業遵循連續性原則，應保證密實度和平整度均滿足要求，不可因澆注而導致下球鉸骨架失穩。

（2）下球鉸的安裝（圖1）：做全面的檢查，保證下球鉸的表面橢圓度、結構尺寸均無誤，在現場將零部件組裝成型，構成下球鉸結構體系[3]。下轉盤球鉸處設置錨固鋼筋，應保證其具有穩定性，同時調整螺栓偏差。

圖1 下球鉸安裝現場

安裝完成后，對下轉盤球鉸做全面檢查，要求其中心、標高及平整度均滿足要求。可使用全站儀檢查中心位置，使用水平儀（精度0.01 mm）檢查標高。

在中心銷軸套管保持潔凈的前提下，向其中加入黃油四氟粉，將中心銷軸穩定置于套管內，經檢測后根據誤差情況采取調整措施，保證中心銷軸的平整度達標。在下球鉸加工過程中，將滑塊設置在該裝置的球弧面處，同時滑塊經過加工處理，形成球弧面（能與上球鉸準確配合），根據此操作方式可知，施工現場無需安裝滑塊，只需向滑塊間隙內填入黃油四氟粉即可。

通過吊裝的方式將上球鉸置于中心銷軸內，檢測并利用倒鏈微調上球鉸，保證其呈水平狀態，且與下球鉸外圈間隙相同（圖2）。

圖2 上球鉸安裝現場

球鉸安裝到位后，周邊采取防護措施，用膠帶緊密纏繞球鉸的連接區域，以免因該處形成裂縫落入雜物。

承臺澆注前應將準備工作落實到位，例如預埋球鉸定位鋼架，根據要求在該處調節定位球鉸下鋼盤。鋼架具有承重作用，為營造安全的施工環境，應保證其強度和剛度滿足要求，以免在焊接或灌注施工期間發生下球鉸錯位情況。下鋼盤安裝到位后，在頂面覆蓋土工布，在此基礎上澆注鉸下微膨脹C50 混凝土。在自重作用下，混凝土通過球鉸下底面從一側轉向另一側。為提高混凝土的流動性，將振動棒從球鉸四周邊緣向內插入，使混凝土中的氣泡向外排出，隨澆注作業的持續推進，待混凝土溢出孔后即可采取封堵措施。在球鉸周邊收壓混凝土面2 遍（在混凝土終凝前），以免因混凝土收縮影響施工質量。混凝土終凝后，揭開球鉸下鋼盤面覆蓋物，全面清理球面和滑塊安裝槽。

（3）鉸上鋼盤的安裝：按照120∶1 的用量控制標準分別取黃油和四氟粉，將其配制成均勻混合料，將中心銷軸套管置入混合料中，再將其輕放至套管內，期間及時檢測并調整中心銷軸豎直姿態，使其與周邊間隙相同。聚四氟乙烯滑板需安裝至下鋼盤凹球面，安裝后利用黃油四氟粉填充板間空隙。安裝人員應及時清理球面的粉塵等雜物，在上球鉸的兩段銷軸套管連接成完整的整體后，再利用螺栓固定，以免失穩。在上鋼盤凸球面涂抹適量黃油，再根據上球鉸的位置情況利用倒鏈葫蘆適度調整，使其對準下鋼盤中心，清理多余的黃油，利用膠帶紙封閉上、下鋼盤邊緣所形成的縫隙區域。

3.3 滑道及撐腳的安裝

環形滑道布設在撐腳的下方，該裝置按照4.0 m 的半徑標準設置，分節依次預制成型，轉至現場拼裝成整體結構，再利用螺栓精細調整，轉體期間使撐腳在設置好的滑道上滑動。各滑道面的最大高差不超過0.5 mm，否則撐腳滑動平穩性將受到影響。

上球鉸安裝到位后及時設置撐腳，在撐腳走板下支墊厚20 mm的鋼板。上轉盤成型后，抽掉預先設置的墊板。在接觸下滑道的支撐腿下面鋪裝5 mm 厚的四氟滑板，減小轉動摩擦力，保證轉動順暢。

3.4 上轉盤施工

主拱及上部結構施工過程中，應保證轉盤和球鉸兩部分均維持穩定的狀態，為達到此效果，可向鋼管砼撐腳與環道間設置鋼楔塊，并在上、下承臺間設置臨時支墩，將預埋鋼筋置入上承臺內，隨后方可澆注下承臺混凝土。轉體前鑿除臨時支墩，保證連接鋼筋處于切斷狀態。

3.5 墩身及梁體的澆注

上承臺施工成型后，檢查其與下承臺的設置關系，在保證兩者的穩定性后方可澆注墩身。梁體澆注的復雜度較高，應根據現有情況計算支架變形量和張拉上抬量，再根據計算數據確定預拱度，采取合適的控制措施，若存在誤差則及時修正。墩頂段箱梁與墩身使用80 根Φ32 mm 二級鋼筋臨時固結。

4 轉體作業

在各項準備工作均落實到位且現場氣象條件滿足要求后，總指揮長發出轉體指令，轉體施工人員按規范啟動動力系統，正式進入轉體環節。

各檢測點分別配備專員，及時監測觀測基點在位移方面的情況，以及球鉸、滑道、滑墩的使用狀況，出現異常及時反饋給控制臺，暫停轉體作業，分析問題并處理。

橋面兩端頭中心軸線合攏剩余2 m 時，監測人員每10 cm報告一次數據；待合攏剩下30 cm 時，每1 cm 報告一次；最后的5 cm 合攏作業則減小至1 mm 報告一次。通過及時的監測與匯報，使操作人員明確實際轉體情況，以便采取動態化控制措施。若因轉動慣性或測量精度偏低而導致過度轉體時，需通過2 臺200 t 千斤頂共同調整，反向頂撐腳，保證轉體回歸至指定位置。

5 結束語

綜上所述，大噸位鐵路橋跨既有線轉體施工的專業性較強，球鉸裝置的應用能夠給轉體施工提供可靠的支持，可同時滿足施工質量、施工效率等多方面要求。球鉸根據設計要求制作，現場裝配成型，各項工作有序推進，大幅降低施工風險，綜合應用效果較好。