高溫環(huán)境下轉(zhuǎn)體斜拉橋球鉸施工關(guān)鍵技術(shù)

蔣新龍

（中鐵十六局集團第五工程有限公司，河北 唐山 063000）

1 工程概況

木蘭溪特大橋跨越分離式沈海高速公路，超臨近既有杭深鐵路，設(shè)計為（30+145+145+30)m獨塔斜拉橋。其中，296#橋塔為寶瓶型橋塔，為國內(nèi)首座獨塔轉(zhuǎn)體，該橋塔與杭深鐵路客運距離僅為6.08m，為減少鄰營施工對鐵路運輸?shù)挠绊懸约俺Ｒ?guī)施工時的安全隱患，296#橋塔采用側(cè)位現(xiàn)澆平轉(zhuǎn)方案。該橋塔轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中球鉸設(shè)計型號為12 000T，球鉸直徑3.7m，球鉸底部設(shè)置3.09×3.09×0.6m 型鋼支架，轉(zhuǎn)體球鉸結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。轉(zhuǎn)體球鉸安裝固定完成后澆筑混凝土，球鉸底部混凝土采用C55 微膨脹混凝土一次性澆筑。該橋塔平轉(zhuǎn)球鉸噸位大、承重要求高、混凝土體積大且處于炎熱夏季施工，而球鉸安裝精度及混凝土施工質(zhì)量對轉(zhuǎn)體時的安全、轉(zhuǎn)體后施工精度等均有很大影響，因此，多舉措規(guī)避高溫環(huán)境所致影響，切實抓好球鉸定位、球鉸安裝、混凝土澆筑等工序的過程控制極為關(guān)鍵。

圖1 轉(zhuǎn)體球鉸結(jié)構(gòu)圖

2 施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 球鉸進場驗收

球鉸在工廠制作完成后運輸至現(xiàn)場進行安裝，球鉸進場前，應(yīng)按要求對其合格證書、質(zhì)檢證書等進行檢查，并按照設(shè)計圖紙對其外觀質(zhì)量、規(guī)格尺寸進行檢測，確保制作精度能夠滿足如下標(biāo)準(zhǔn)要求：球面粗糙度不超過12.5μm；球面曲率半徑偏差不超過±0.5mm；球鉸邊緣各點高程偏差不超過1.0mm；球鉸水平截面橢圓度不得超過1.5mm；下球鉸球面各點偏差不超過0.9mm；下球鉸內(nèi)球面四氟滑片頂面偏差不超過0.2mm；球鉸中心軸與轉(zhuǎn)動中心軸應(yīng)保持重合且偏差不得超過1mm；連接上、下球鉸的鋼套筒傾斜度不得超過0.3%，套筒中心軸與轉(zhuǎn)動中心軸應(yīng)保持重合且偏差不得超過1mm。

2.2 下承臺混凝土鑿毛

結(jié)合圖紙設(shè)計要求，球鉸為澆筑到承臺內(nèi)，下承臺需要分2 次進行澆筑，第一次澆筑C55 混凝土至球鉸支撐架底0.1m 處，并在球鉸安裝前對承臺第一次澆筑的混凝土進行全面鑿毛，該項目因承臺面積較大，鑿毛時采用空壓機帶動風(fēng)鎬進行鑿毛。此階段需要注意的是，在綁扎鋼筋時應(yīng)提前預(yù)埋好球鉸支撐架定位鋼板，并與球鉸支撐架四個支腿做好焊接固定，進而有效保證球鉸安裝后的穩(wěn)定性。

2.3 球鉸底座安裝

1）球鉸中心、底座測量 承臺頂面鑿毛浮渣清理完成后，在預(yù)埋鋼板與承臺頂面位置放出球鉸支撐架與球鉸中心位置。由于296#橋塔球鉸施工正值9 月份，處于福建夏季高溫季節(jié)，為防止高溫環(huán)境對測量放樣精度產(chǎn)生影響，現(xiàn)場測量均安排在早晨5∶30～7∶30 間完成，整個過程采用“同步復(fù)核、現(xiàn)場監(jiān)督、邊測邊調(diào)”進行控制。同時，為保證球鉸施工測量的精準(zhǔn)性，測量儀器采用萊卡1201 高精度全站儀做閉合導(dǎo)線，精密計算控制點坐標(biāo)，特制球鉸中心定位板進行中心定位，選擇天寶Dini03 精密電子水準(zhǔn)儀控制高程。

2）球鉸底座安裝、調(diào)平 根據(jù)下承臺頂面預(yù)埋鋼板上球鉸支撐架位置進行彈線，然后利用25t汽車起重機將球鉸支撐架吊放至指定位置進行安裝，安裝完成后按要求對支撐架進行精調(diào)。精調(diào)時先對支撐架4 個支腿位置進行調(diào)整，保證4 個支腿與4 塊預(yù)埋鋼板4 個點對正，然后再利用精密水準(zhǔn)儀對標(biāo)高進行調(diào)整，保證球鉸支撐架頂面相對高差不超過5mm，標(biāo)高調(diào)整可通過在支腿處墊設(shè)2～5mm 薄鋼板，調(diào)整至指定位置后將支撐架與預(yù)埋鋼板用角鋼焊接固定，并用角鋼將四周與承臺預(yù)埋角鋼固定牢靠，保證球鉸支撐架穩(wěn)固可靠。

2.4 下球鉸安裝

1）滑片安裝 球鉸支撐架安裝完成并固定后開始安裝球鉸，球鉸在地面上安裝好四氟滑片，滑片安裝時首先檢查下球鉸表面無變形、無損壞且橢圓度達標(biāo)后，清理下球鉸表面及嵌孔內(nèi)灰塵，然后根據(jù)滑片編號安裝至下球鉸對應(yīng)嵌孔內(nèi)，安裝時用橡皮錘輕輕敲打，確?；惭b嚴(yán)密。安裝完成后，檢查滑片是否處于同一曲面，確?；斆嫫畈怀^0.2mm。

2）球鉸安裝 下球鉸安裝前，先用錘球粗略定位，確定好球鉸與支撐架對應(yīng)軸線位置后，采用25t 汽車起重機將球鉸吊裝至支撐架上，然后采用定制球鉸中心板精確定位，全站儀實時控制球鉸中心，十字線對中法進行復(fù)核，確保球鉸轉(zhuǎn)動中心位置偏差滿足：順橋向±1.0mm、橫橋向±1.5mm 的要求；球鉸標(biāo)高先采用普通水平儀調(diào)平，然后使用水準(zhǔn)儀加測微器對球鉸高程進行調(diào)整，確保球鉸安裝完成后球鉸頂面處各點相對誤差≯1mm，球鉸中心偏差≯5mm，豎向垂直度1/1 000，對于偏差不滿足要求的采用調(diào)節(jié)螺栓精調(diào)控制球鉸高程與水平位置，調(diào)整到位并檢查合格后，將調(diào)整螺栓固定，并用角鋼進行焊接固定。

2.5 轉(zhuǎn)體滑道安裝

球鉸安裝完成后進行轉(zhuǎn)體滑道的安裝，滑道安裝前先根據(jù)設(shè)計尺寸測量放線出滑道位置尺寸，與球鉸支撐架同樣施工工藝，分節(jié)段安裝滑道支架，保證滑道支撐架和高程，調(diào)整完成后及時與承臺預(yù)埋架立角鋼進行焊接固定，然后分塊進行安裝滑道板，采用起重機和吸鐵石進行安裝，防止滑道板磕碰，滑道安裝時應(yīng)滿足如下要求：3m 長度內(nèi)的平整度≯1mm，徑向?qū)ΨQ點高差≯滑道直徑的1/5 000。

2.6 下承臺混凝土澆筑

1）混凝土澆筑前再次復(fù)測球鉸與滑道位置，確保澆筑前的精度，并用油布將球鉸覆蓋。為防止下球鉸出現(xiàn)收縮性裂縫，球鉸底部采用C55微膨脹混凝土進行澆筑，澆筑厚度1m，澆筑量500m3，為大體積混凝土，混凝土內(nèi)部按要求布設(shè)冷卻水管，水管采用48mm 鋼管上下兩層回形布置，在296#基坑旁設(shè)集水箱為冷卻水管提供循環(huán)水，澆筑過程中通水對大體積混凝土內(nèi)部降溫，同時布置測溫元件實時監(jiān)控混凝土內(nèi)部溫度，進而有效減小溫度裂縫的生成幾率，冷卻水管、測溫元件布置如圖2 所示。

圖2 冷卻水管、測溫元件布置

2）該項目混凝土澆筑正處于福建省夏季，為減小夏季高溫環(huán)境所致影響，降低混凝土內(nèi)部水化熱量聚集，防止高溫產(chǎn)生溫度裂縫，項目通過優(yōu)化混凝土配合比，采取二級配，使用低水化熱、水化熱產(chǎn)生均勻的水泥，并在保證混凝土性能滿足設(shè)計要求的同時，摻加適量礦粉、粉煤灰替代水泥，以最大限度降低水泥水化熱，進而避免混凝土溫度裂縫的生成，配合比為：P·O42.5 水泥（384kg)∶細骨料（718kg)∶粗骨料（1078kg)∶粉煤灰（48kg)∶礦粉（48kg)∶減水劑（4.8kg)∶拌和水（144kg）=1.00∶1.87∶2.81∶0.125∶0.125∶0.013∶0.375，強度等級C55。同時，為降低混凝土入模溫度與內(nèi)部熱量，混凝土拌制用砂石料提前3～5 天進料，以充分降溫，拌制用水使用拌合站內(nèi)的兩口深水井，并通過加冰塊使拌合水降溫至2℃，水泥罐、粉煤灰罐、礦粉罐等儲料倉采用噴淋系統(tǒng)灑水降溫，現(xiàn)場混凝土罐車等待時采用水泵灑水降溫，最終保證混凝土入模溫度＜30℃。

3）由于轉(zhuǎn)體球鉸屬于圓盤結(jié)構(gòu)，下球鉸下鋼筋密集，使得底部混凝土難以澆筑密實，無法排氣，為保證混凝土澆筑密實，須嚴(yán)格控制混凝土坍落度在220±10mm 范圍內(nèi)，并提前在球鉸上布置排氣孔與澆筑漏斗。在混凝土澆筑過程中，不得損壞管路，管路中儲水密封，混凝土施工前，水管系統(tǒng)應(yīng)加壓試水試驗，檢查接頭位置確保管路不漏水。分層澆筑一層后即開始通水降溫，在混凝土溫度達到峰值并開始下降后停止通水。通水散熱結(jié)束后，將冷卻水管內(nèi)用與混凝土設(shè)計強度同標(biāo)號的微膨脹水泥漿注漿填塞。

2.7 上球鉸安裝

1）按比例配制黃油聚四氟乙烯粉，在下球鉸中心銷軸套管中填滿黃油聚四氟乙烯粉，將中心銷軸插入套管，對中心銷軸垂直度、周邊空隙進行調(diào)整，并將套管外的銷軸涂滿黃油聚四氟乙烯粉，確保后期上球鉸安裝后有黃油聚四氟乙烯粉從球鉸間溢出。

2）上球鉸安裝前，先將上球鉸與下球鉸接觸面的灰塵清理干凈，然后用起重機吊起上球鉸，人工輔助張拉四角繩索將上球鉸對準(zhǔn)中心銷軸緩慢下放至下球鉸上，并對上球鉸垂直度與四周間隙進行調(diào)整。

3）上球鉸安裝完成后，對上、下球鉸相對位置進行檢查，保證銷軸兩側(cè)間隙一致，間隙誤差≯3mm，若銷軸偏差超標(biāo)應(yīng)利用倒鏈對上球鉸位置進行微調(diào)，保證其與下球鉸外圈間隙保持重合，同時，上球鉸頂面須水平，其頂面處各點相對誤差≯1mm，球鉸轉(zhuǎn)動中心位置符合設(shè)計要求：順橋向±1.0mm、橫橋向±1.5mm。

4）上球鉸安裝完成后，人工推動上球鉸轉(zhuǎn)動2 周進行試轉(zhuǎn)，檢驗球鉸是否能夠順利轉(zhuǎn)動，通過試轉(zhuǎn)使上、下球鉸間黃油聚四氟乙烯粉均勻分布，轉(zhuǎn)動至上、下球鉸四周間隙有黃油均勻擠出即可停止轉(zhuǎn)動，然后將擠出的黃油刮除，最后用寬膠帶將球鉸邊緣縫隙包裹密實，防止泥沙雜質(zhì)進入摩擦面。

5）完成球鉸及滑道的安裝后，對承臺頂面雜質(zhì)進行清理，開始綁扎球鉸和剩余承臺鋼筋，先綁扎剩余承臺鋼筋，再安裝球鉸底部鋼筋，球鉸底部鋼筋插入至承臺內(nèi)，安裝時應(yīng)注意躲避球鉸與滑道，且球鉸位置的鋼筋應(yīng)避免焊接。鋼筋綁扎的同時應(yīng)沿球鉸滑道內(nèi)外設(shè)置臨時固定型鋼，型鋼采用16 根40 工字鋼，保證主塔轉(zhuǎn)體前球鉸的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

較一般斜拉橋施工相比，轉(zhuǎn)體斜拉橋工藝技術(shù)復(fù)雜、施工要求偏高，而球鉸相關(guān)施工工序作為轉(zhuǎn)體斜拉橋的核心與關(guān)鍵，球鉸、轉(zhuǎn)體滑道等預(yù)埋件的安裝是否足夠規(guī)范、安裝精度是否完全達標(biāo)，或是下承臺混凝土施工質(zhì)量是否能夠滿足要求，均會在極大程度上影響到轉(zhuǎn)體的成功與否、順利與否、安全與否，因此，應(yīng)高度重視，施工前制定、完善專項施工方案，抓好施工原材料、半成品質(zhì)檢關(guān)，落實規(guī)范施工，嚴(yán)格工序質(zhì)檢、驗收，多措并舉為斜拉橋順利轉(zhuǎn)體保駕護航。O