上跨高速鐵路特大橋轉體施工技術應用研究＊

王豐倉，趙香玲，王安東

(陜西鐵路工程職業技術學院，陜西 渭南 714000)

近年來，隨著國內經濟的高速發展，國家高速鐵路發展迎來了新的發展機遇，高速鐵路網絡不斷組網，大量涌現出新建鐵路橋梁需跨越既有線路。為解決此類問題，已有諸多學者為此做出研究。胡義新[1]等研究了運用信息技術控制T 構轉體橋全過程精細化施工技術；文艷芳[2]等將BIM 技術應用到跨包茂高速大橋設計施工階段，解決了轉體橋模板施工、腳手架搭設等施工技術難題；張雪[3]等提出了利用灰色模糊物元分析和LEC 評價法相結合的轉體橋施工安全風險評估方法；李俞凜[4]等研發的高程自調節滾輪式撐腳系統，簡化了轉體橋施工工藝，降低施工安全風險；許超[5]等研究了轉體橋施工過程中臨時支座的抗扭受力，提出了臨時支座穩定性驗算分析的方法。諸多學者研究轉體橋施工更多關注施工過程安全風險評估、施工精確控制等，而針對轉體結構部分的施工研究較少，本文借助實際工程實例研究轉體橋轉體部分的施工工藝介紹。

1 工程背景

某特大橋連續梁橋全長4350.64m，其跨越某鐵路五號橋，該橋與某鐵路上行線和下行線，交角分別為41°12′00″和41°09′00″。某連續梁橋，橋墩基礎采用鉆孔樁，其中93#-97# 橋墩承臺為矩形。梁體結構體為單箱單室、變高度、變截面直腹板結構。梁體使用C55 混凝土澆筑，其封端處使用干硬性補償收縮C55 混凝土。橋梁轉體前，95#墩轉體梁與既有線路最處相距23.24m，承臺邊緣與既有線路最近處相距17.6m。轉體后15#與上行線之間垂直距離僅有3.59m，96# 墩體梁與既有鐵路下行線最近處僅18.84m。

2 轉體結構施工

橋梁下部轉體系統由上轉盤、下轉盤、球鉸和轉體牽引系統四部分組成。下轉盤承載轉體結構的全部載荷，轉體結構部分施工完成后，轉體部分與上轉盤共同構成轉體橋基礎部分。在轉體系統設計中將撐腳環形滑道、下球鉸、轉體牽引和助推千斤頂反力座等結構均設置在下轉盤之上。

2.1 球鉸的加工運輸驗收

球鉸是采用平轉法轉體施工的轉動系統，同時其又是轉動系統的核心結構。轉動球鉸由上、下球鉸、下球鉸定位架及固定球鉸鋼銷軸等結構組成。球鉸施工是轉體橋施工的關鍵工序，并且其制作與安裝嚴格控制精度。考慮此橋轉體結構特點，轉體球鉸運輸須使用專用運輸托架和專用車輛運輸。

2.2 下球鉸安裝

承臺基坑開挖之后，綁扎各種預埋鋼筋并立模澆筑至承臺頂面以下1.3m（如圖1 所示）處。澆筑承臺混凝土施工完成后，對其養護使其達設計強度后，方可進行下球鉸精確安裝施工。下轉盤混凝土澆筑前，應根據設計要求預埋定位架的定位型鋼和鋼筋。下球餃安裝前應先在定位架底部放置調平墊板，然后再進行定位架吊裝，并使用定位鋼筋和定位型鋼將其焊接牢固如圖2 所示。

圖1 下轉盤分次澆筑示意圖

圖2 定位架安裝圖

首先需要對下轉盤球餃面進行表面橢圓度等進行檢驗，判定其結構是否滿足結構設計要求，如符合設計要求再進行后續安裝按圖3 進行。利用高精度儀器，精調下轉盤球鉸，同時復查下轉盤球鉸中心、表面平整度及高程等數據。檢驗其合格后，借助調整螺栓將下球餃與橫梁固定，同時焊接定位架與下球鉸。

圖3 下球鉸安裝圖

2.3 滑道安裝

滑道安裝采用與下球鉸定位架安裝相同的施工方法。撐腳下部安裝可調式環形滑道，環形滑道寬1.1m 直徑9.3m。環形滑道安裝采用現場分節段拼裝，使用調整螺栓將各段進行固定安裝。多節段滑道必須安裝在同一水平面，各段高差控制在0.5mm 以內，如此才能保證轉體橋在轉體過程中整體結構平穩。

2.4 下轉盤混凝土澆筑

下轉盤混凝土澆筑前，先埋設預埋件。轉體橋后期施工中，為了防止水或雜物進入上、下球鉸間，將下轉盤混凝土頂面降低2cm。為了使得下轉盤球鉸混凝土不受混凝土收縮性影響。在下轉盤球鉸面上設置16 個混凝土振搗孔和40 個排氣孔，下部混凝土澆筑從中心向周圍分塊各自澆筑。通過鉆孔壓漿的方法，處理因混凝土收縮產生的間隙。

2.5 上球鉸安裝

上球鉸安裝前，應參照圖4 清理下球鉸球表面，先在中心銷軸套管中放入黃油聚四氟乙烯粉，再將中心銷軸放入套管中，并且精確調整垂直度及周圍間隙。按銷軸編號在下球鉸凹面上由中心向四周，安裝聚四氟乙烯滑動片，精確定位滑動片位置，確保其位處于同一球面，將誤差控制在1mm 以內。

圖4 銷軸安裝、下球鉸球面清理

2.6 撐腳和砂箱安裝

在環形滑道上對應位置處安裝高1.6m、6 對Ф800×36mm 撐腳，并且在撐腳鋼管內灌注C50 微膨脹混凝土。為了使撐腳與滑道之間不發生相互擠壓，轉體施工前臨時支撐選用12 個Ф800×20 mm砂箱砂箱。為克服由曲梁引起橫向彎矩，在上下轉盤之間設置156 根Ф32 精軋螺紋鋼與4 根40b 工字鋼將上下轉盤臨時固結。

2.7 上轉盤施工

先安裝上承臺底層鋼筋，再安裝兩束14-7Ф5鋼絞線定位牽引索。使用P 型錨具將牽引索錨固在混凝土預埋端，兩束牽引索錨須固端應在同一條直線上，每根牽引索埋入上轉盤長度控制在3 m 以上,每對索出口應以轉盤為中心對稱布置。

上轉盤按照縱、橫、豎向布置預應力筋，縱、橫向分別布置24 束12-7Ф5 預應力鋼絞線，豎向布置20根Ф32 預應力混凝土用螺紋鋼筋。縱、橫向鋼絞線僅單向張拉，鋼絞線張拉端與錨固端應錯位布設。

縱橫筋張拉時，采用對稱間隔張拉50%縱、橫向鋼絞線，后進行注漿錨固。待縱、橫向管道內漿體強度達設計強度后，張拉剩余縱、橫向鋼絞線。

上承臺施工時在上承臺避開預應力筋位置預留21 個后封混凝土振搗孔及排氣孔，采用φ12mmPVC 管，兩頭采用膠帶封堵，避免進漿。上承臺澆筑C50 混凝土至設計標高，振搗至混凝土不再下沉、表面泛漿及水平面有光澤放可緩慢抽出振搗棒。

3 轉體系統安裝精度控制

轉體結構系統施工關鍵部位精度控制見表1。

表1 轉體施工關鍵部位精度控制表

4 結論

通過對跨已有鐵路轉體橋，轉體部分施工技術的研究，表明轉體結構的施工作為橋梁轉體能否順利實施的關鍵部分，因此其施工精度的控制對其后期施工至關重要。通過對其施工技術的研究，在其施工過程借助高精度儀器對其進行施工精度控制，為類似施工提供了一定的借鑒。