大跨度雙幅曲線不平衡懸澆梁同步轉體施工控制

摘要 轉體施工是橋梁跨越較大障礙物時的常用方法，大型T形剛構轉體過程中對梁端撓度的控制要求嚴，是轉體后能否精確合龍的關鍵所在。同時，雙幅同步轉體也是轉體過程控制的難點，若兩幅轉體橋不能同步啟動，且在轉體就位前兩幅橋梁轉動的時間差大于設定時間時，兩幅箱梁將會發(fā)生碰撞，導致整個轉體T形剛構傾斜等后果。文章結合英紅特大橋工程實例，介紹了跨鐵路大跨度雙幅曲線不平衡懸澆梁同步轉體的施工方案，研究了該工程球鉸和轉盤施工、墩身及連續(xù)梁施工、轉體施工等關鍵技術，為類似橋梁施工提供參考借鑒。

關鍵詞 大跨度；雙幅曲線不平衡轉體；懸澆梁；同步；轉體施工

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0104-03

0 引言

近年來，采用平轉法施工的懸澆梁在土木工程行業(yè)中應用比例逐步增多。平轉法施工干擾小的優(yōu)勢十分明顯，可大幅度提高施工進度，減短施工工期[1]。但對于雙幅曲線不平衡懸澆梁同步轉體施工而言，如何安全、平穩(wěn)地順利完成同步轉體施工成為一項亟待解決的施工技術難題，該文旨在依托英紅特大橋主橋雙幅曲線不平衡懸澆梁（75＋75） m同步轉體的施工過程，分析轉體施工的關鍵工序，進而提出相應的解決措施。

1 轉體工程概述

英紅特大橋主橋轉體懸澆梁位于平曲線上，曲線半徑R=1 450 m，在公路里程K217+757.682 處與京廣高鐵相交，相交點鐵路里程為K2 139+803.989（設計里程為DK2046+522.277），且位于京廣高鐵馬鞍山特大橋廣州側的115#和116#墩之間，公路與鐵路的斜交角度為78.14°，左幅轉體角度為77.78°，右幅轉體角度為78.24°（如圖1所示）。該橋設計采用2×90 m的雙幅T形鋼構變截面連續(xù)箱梁的同步轉體施工，其中轉體半徑為75 m，分為20個節(jié)塊，2個主墩（L39#和R41#）的轉體重量均13 500 t。

2 轉體前施工控制

對于此大跨度雙幅曲線不平衡懸澆梁，轉體前球鉸、撐腳、滑道安裝的精度、稱重，試轉等施工工序的質(zhì)量及精度的把控是決定橋梁轉體是否成功的主要因素，尤其是橋梁轉體過程中轉體對接的精度控制。結合類似工程的成功經(jīng)驗，該工程的施工控制劃分為轉體前控制和轉體過程中控制，其中轉體前控制主要包括梁體線形及標高、轉盤安裝、反力架安裝、球鉸及滑道的精度；轉體過程中控制主要包括施工人員管理、配重體系控制、牽引系統(tǒng)精度控制。

2.1 球鉸、滑道、上下轉盤、反力座控制

在橋梁轉體施工過程中，轉動體系的精細化控制（反力座、上轉盤撐腳、滑道等）是控制性工序。若施工過程的精度控制不準，將出現(xiàn)平面高差較大，以及中心位置、反力座的預留槽口平面高程及槽口深度不夠等情況，將對整個轉動體系產(chǎn)生不利影響，造成梁體無法順利轉動。在球鉸、滑道、反力座安裝及澆筑前，需要對作業(yè)人員進行培訓、案例分析、交底、現(xiàn)場指導，同時嚴控上述核心工序的復核和驗收。

2.2 梁體線形和標高控制

掛籃懸臂澆筑施工時，橋梁線形及梁端標高控制是后期轉體施工能否成功的關鍵性指標。每節(jié)段梁體澆筑前后，應由施工人員對模板及澆筑后的實體結構進行放樣和復核，確定好控制性坐標后，對澆筑班組進行詳細的交底，并在澆筑過程中進行實時監(jiān)控，及時糾偏和調(diào)整。同時，應在工序報驗前進行再次復核，確保梁體高程誤差≥?5 mm且≤15 mm，軸線誤差≤5 mm。

2.3 曲線不平衡懸澆梁的不平衡稱重試驗

2.3.1 試驗目的

由于梁體荷載經(jīng)由上下轉盤球鉸傳遞，所以球鉸的靜摩擦系數(shù)對轉體過程中牽引力矩的大小產(chǎn)生直接影響。另外，由于球鉸轉動體系的安裝誤差及梁體質(zhì)量非均勻分布的影響，橋梁零號塊兩側懸臂段的剛度及自重分布存在差異，進而產(chǎn)生不平衡力矩。因此，在橋梁轉體前通過稱重試驗了解轉體段的偏心距、力矩偏差等指標，對橋梁轉體的成功具有指導意義[2]。

試驗前，應對橋梁的臨時錨固措施進行拆除，且砂箱應降低至少2 cm，其目的在于使球鉸體系的上下轉盤處于自由活動狀態(tài)，稱重試驗的主要步驟包括：

（1）準備工作，包括拆除臨時錨固等。

（2）測試轉體部分的縱向和橫向的偏心矩、最大靜摩擦力等。

（3）完成轉體梁的理論配重方案。

（4）理論配重完成后進行再次測試，并靜置24 h以上，根據(jù)測試結果再次優(yōu)化配重方案。

均勻加載測試得出使轉體克服最大靜摩擦繞水平軸轉動的力矩。

表1為L39#墩稱重試驗過程的數(shù)據(jù)結果。

從表1中可以看出，L39#小里程側的兩組千斤頂（1、2）均勻同步加載，當總荷載P1達到5 200 kN時，轉動力矩將克服球鉸的最大靜摩擦力，使梁體繞水平軸轉動；L39#墩兩組千斤頂（3、4）同樣同步均勻加載，當荷載P2達到7 400 kN時，轉動力矩將克服球鉸的最大靜摩擦力，使梁體繞水平軸反向轉動。

由上述測試結果可知：

不平衡力矩：

MG=P2L2?P1L1 2 =（7 400?5 200）×3.95 2 =4 345kN·m

轉動體的摩阻力矩：

MZ=P2L2+P1L1 2 =（7 400+5 200）×3.95 2 = 24 885kN·m

轉動體偏心距：

e=MG N = 4 345 13 500 = 3.22cm

偏向于大里程側；根據(jù)經(jīng)驗公式，球鉸靜摩阻系數(shù)：

μ= MZ 0.98RN = 24 885 0.98×8×13 500 = 0.023 5

2.3.2 配重方案

根據(jù)測量結果，L39#墩梁體系原偏心距為3.22 cm，偏向大里程側。采用平衡轉體，即滿足新的重心偏移量，且偏向遠離京廣高鐵側（即L39#墩偏向小里程側）。

因此，L39#墩需配重72.42 kN（如圖2所示）。在小里程側距離梁端15 m處，配置重量為72.42 kN，即7.242 t，利用2.4 t重混凝土立方體共3塊。此時，e=0 cm。

同理，R41#墩采取同樣的方法進行稱配重。根據(jù)稱重結果對梁體實施配重后，需要靜停24 h，以檢測梁體配重的平衡度。如果梁體處于相對平穩(wěn)狀態(tài)，則證明稱配重結果正確無誤，否則需要進行二次的稱配重試驗，完成稱配重驗證后則可進行試轉，以確定轉體的摩阻系數(shù)及張拉設備的性能。

2.4 牽引動力系統(tǒng)注意事項

（1）牽引動力系統(tǒng)的選取建議比理論值大50 t。

（2）千斤頂應放置于配套的反力座上，精確放樣牽引反力座的槽口位置及高度，定位的準確性對鋼絞線的受力影響較大。

（3）鋼絞線應準確地進行編組。

（4）上下轉盤之間預埋的接茬鋼筋長度不能和鋼絞線抵觸。

3 轉體施工與控制

3.1 組織機構

轉體前應對管理人員進行職責分工，制定分工表，每個組配備一臺對講機并進行編號，同時在現(xiàn)場進行演練，提高配合的默契程度。人員宜分為7組，主要包括現(xiàn)場指揮組、安全防護組、牽引張拉組、測量組、監(jiān)控組、觀察應急組、后勤保障組。現(xiàn)場指揮組下達各種指令；安全防護組負責鐵路的防護和轉體現(xiàn)場的警戒；監(jiān)控組負責對整個轉動體系關鍵部位的應力、應變監(jiān)測、觀察轉盤指針讀數(shù)，記錄油頂在啟動、滑動、點動三個狀態(tài)下的讀數(shù)，并分析監(jiān)測成果，及時將階段成果反饋給組長，組長對發(fā)現(xiàn)的偏差和問題提出調(diào)整參數(shù)或處理建議。技術組負責通知油泵操作人員懸澆梁的轉體情況；觀察撐腳在轉體過程中與滑道的間隙變化、轉盤上鋼絞線的松弛度。監(jiān)控測量人員負責測量放樣和記錄、復核梁體的控制標高，橋梁轉體完成后精確測量梁體中線及翼緣板處的標高，同時橋上觀測中軸線就位后，及時通知轉動系統(tǒng)控制人員停止轉動。

3.2 轉體施工準備

由于該懸澆梁轉體上跨運營鐵路線，施工前需獲得鐵路封鎖（停電）計劃并在計劃時間內(nèi)完成[1]，計劃批復至轉體前的時間內(nèi)，準備工作尤為重要。

（1）試轉前，應徹底清理滑道、梁頂及箱梁內(nèi)的雜物和梁體平轉范圍內(nèi)的障礙物，保證平轉過程順利進行。

（2）解除撐腳約束。

（3）觀測牽引索各股鋼絞線持力是否一致，以及鋼線是否和張拉千斤頂中心線一致。

（4）在上轉盤安裝轉動角速度標尺[2]。

（5）根據(jù)專家評審通過的方案中試轉的角度，進行兩次試轉（未侵入鐵路限界），檢查轉體的初始拉力和理論拉力。

（6）通過試轉對每個人的角色進行演練，并進行總結。

3.3 突發(fā)情況應對策略

考慮轉體施工的風險，施工前應制定相應的應對策略：

（1）準備4臺備用的連續(xù)千斤頂。

（2）邀請經(jīng)驗豐富的專家在現(xiàn)場進行過程技術指導。

（3）周邊配備相應的應急備用電源或發(fā)電系統(tǒng)，并確保系統(tǒng)正常工作，以應對施工過程中突發(fā)的電力故障。

3.4 轉體施工

（1）邀請鐵路部門召開封鎖前的布置會議。

（2）轉體速度與角度的控制。

（3）張拉出的鋼絞線應及時切除。

（4）剩余2°以考慮慣性。

（5）剩余10 mm時進行手動點動以精確定位。

（6）考慮配重對水平高差的影響。

（7）軸線調(diào)整到位后，準確測量各懸臂端的實際標高，利用千斤頂在轉臺位置施加力，調(diào)整各合龍段之間的標高[3]；當測量達到要求后，利用鋼楔塊將鋼撐腳與滑道之間間隙塞死并焊接牢固。

（8）待人員撤離完畢，且安全防護組負責人相互交叉檢查完畢后，向現(xiàn)場施工總指揮匯報，現(xiàn)場施工總指揮通知駐站聯(lián)絡員解除封鎖，進行銷點。

4 結束語

龍懷高速公路英紅特大橋上跨的京廣高鐵梁體重達13 500 t，通過施工過程的嚴密監(jiān)控及關鍵工序的精細化控制，確保懸澆梁在空中實現(xiàn)轉體的成功對接，為跨越京廣高速鐵路的橋梁施工提供了寶貴經(jīng)驗。隨著我國高速公路行業(yè)的不斷發(fā)展，大跨徑橋梁跨越既有鐵路、重要航道等的工程難題將不斷增多，橋梁轉體作為我國發(fā)展成熟的高難度施工技術，將在公路建設過程中發(fā)揮舉足輕重的作用，對社會及行業(yè)的發(fā)展起到一定的推動作用。

參考文獻

[1]鐵路橋涵工程施工安全技術規(guī)程：TB 10303—2020[S].北京：中國鐵道出版社，2020.

[2]張聯(lián)燕.橋梁轉體施工[M].北京：人民交通出版社，2003：35-62．

[3]鐵路橋涵工程施工安全技術規(guī)程：TB 10601—2009[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

收稿日期：2024-03-29

作者簡介：雷昌（1984—），男，本科，工程師，從事路橋隧、市政施工、高速鐵路技術方面的工作。