上跨鐵路營(yíng)業(yè)線連續(xù)箱梁水平轉(zhuǎn)體施工
2017-10-30
新建滬昆鐵路客運(yùn)專線（江西段）某特大橋采用（48+80+48）m三跨連續(xù)箱梁上跨滬昆鐵路營(yíng)業(yè)線（以下簡(jiǎn)稱營(yíng)業(yè)線），夾角為20°。滬昆線為雙線電氣化鐵路，屬全國(guó)繁忙干線之一。原設(shè)計(jì)施工方法為懸臂澆筑法，T構(gòu)每端10個(gè)節(jié)段。施工期間需要在營(yíng)業(yè)線上搭設(shè)具備防高壓電、能承受一定重量的重物墜落的防護(hù)棚架。防護(hù)棚架搭設(shè)、移動(dòng)和拆除，0號(hào)塊支架、模板安裝及混凝土澆筑，掛籃安裝、移動(dòng)和節(jié)段混凝土澆筑等工序，均需嚴(yán)格執(zhí)行原鐵道部《鐵路營(yíng)業(yè)線施工安全管理辦法》要求，向鐵路局申請(qǐng)要點(diǎn)，線路封鎖后方可作業(yè)。懸臂澆筑法施工對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的干擾次數(shù)多、施工時(shí)間長(zhǎng)，鐵路設(shè)備及運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)很大。原鐵道部2010年10月29日發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)跨線橋施工安全的通知》（原鐵道部建工電[2010]137號(hào)鐵路傳真電報(bào)）要求，“選擇跨線橋施工方案時(shí)，應(yīng)考慮盡量減少在道路上空及附近的作業(yè)時(shí)間及工作量，盡量不在線路內(nèi)設(shè)置結(jié)構(gòu)物。在水平轉(zhuǎn)體法施工、頂推法施工、懸臂澆注法施工和支架現(xiàn)澆等施工方法中，應(yīng)優(yōu)先采用水平轉(zhuǎn)體法的施工方案。”。因此，為降低營(yíng)業(yè)線施工安全風(fēng)險(xiǎn)，將懸臂澆筑法變更為水平轉(zhuǎn)體施工方法。
1 工程概述
連續(xù)梁分為2個(gè)主跨節(jié)段（T構(gòu)）、2個(gè)邊跨節(jié)段以及3個(gè)合攏段。梁體為單箱單室變高度變截面箱梁，頂寬12 m，底寬6.7 m，梁高3.85～6.65 m。邊跨在設(shè)計(jì)位置處現(xiàn)澆，T構(gòu)在營(yíng)業(yè)線外采用滿堂支架法現(xiàn)澆成型。然后將兩個(gè)T構(gòu)對(duì)向水平旋轉(zhuǎn)近20 °就位，最后在鐵路上方采用吊架進(jìn)行中跨合攏。
T構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)是通過(guò)設(shè)置在下轉(zhuǎn)盤與上轉(zhuǎn)盤之間的球鉸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下轉(zhuǎn)盤設(shè)在下承臺(tái)中，上轉(zhuǎn)盤支承轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)上轉(zhuǎn)盤相對(duì)于下轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)體目的。轉(zhuǎn)動(dòng)體系包括支承系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)。支承系統(tǒng)包括下轉(zhuǎn)盤、球絞、上轉(zhuǎn)盤、滑道、撐腳。牽引系統(tǒng)包括液壓連續(xù)頂推控制系統(tǒng)、助推千斤頂及牽引索。平衡系統(tǒng)主要包括T構(gòu)自身平衡、配重以及調(diào)整用手動(dòng)千斤頂。轉(zhuǎn)體主要參數(shù)見(jiàn)表1。
2 轉(zhuǎn)體施工順序及控制要點(diǎn)
轉(zhuǎn)體施工流程為：下球鉸安裝→滑道→下承臺(tái)澆筑→上球鉸安裝→撐腳→上承臺(tái)澆筑→試轉(zhuǎn)→正式轉(zhuǎn)體→上下承臺(tái)封盤固結(jié)。
2.1 下承臺(tái)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工
下承臺(tái)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工主要是預(yù)埋反力座、臨時(shí)鎖定裝置、限位裝置以及下轉(zhuǎn)盤球鉸、滑道。（1）反力座。反力座主要是為千斤頂提供反力，其構(gòu)造經(jīng)過(guò)計(jì)算確定。采用兩根2 m長(zhǎng)I32b工字鋼制作，埋入下承臺(tái)50 cm。（2）臨時(shí)鎖定裝置。臨時(shí)鎖定裝置的作用是在上下承臺(tái)施工完畢、轉(zhuǎn)體之前，對(duì)上下承臺(tái)的相對(duì)位置進(jìn)行固定。采用預(yù)埋I25工字鋼的方法，工字鋼埋入下承臺(tái)、伸入上承臺(tái)各0.5 m。（3）限位裝置。限位裝置的作用是防止梁體轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中超出預(yù)定位置。在上下承臺(tái)內(nèi)分別預(yù)埋2根I25工字鋼，其間距根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度計(jì)算確定。轉(zhuǎn)體前在限位工字鋼上貼2 cm厚橡膠墊，作為點(diǎn)動(dòng)精確就位距離。（4）球鉸安裝。下轉(zhuǎn)盤球鉸安裝順序：槽口清理→拼裝球鉸→初步定位→綁扎槽口內(nèi)鋼筋→安裝調(diào)整固定支架→精確定位→固定→澆注混凝土。球鉸在工廠內(nèi)加工好，到現(xiàn)場(chǎng)后對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸及表面橢圓度進(jìn)行檢查。球鉸定位要精確校核中心、標(biāo)高及平整度。球鉸精確定位后，上下吻合面外周用膠帶纏繞密實(shí)，做到防塵、防水、防銹。（5）滑道安裝。在下轉(zhuǎn)盤頂面（即上轉(zhuǎn)盤撐腳下方）設(shè)置0.8 m寬的鋼板滑道，中心半徑3.75 m，分節(jié)段拼裝而成?；腊惭b要求整個(gè)滑道面在同一水平面上，相對(duì)高差不大于0.5 mm，以保證轉(zhuǎn)體時(shí)撐腳可在滑道內(nèi)順暢滑動(dòng)，確保轉(zhuǎn)體時(shí)的平穩(wěn)。
2.2 上承臺(tái)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工
上承臺(tái)內(nèi)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)主要包括聚四氟乙烯滑動(dòng)片（以下簡(jiǎn)稱滑動(dòng)片）、上球鉸、上轉(zhuǎn)盤撐腳及牽引索。（1）滑動(dòng)片安裝。下球鉸頂面清理干凈及干燥后，將涂有黃油四氟粉的中心銷軸放到套管中，調(diào)整好垂直度與周邊間隙。隨后將滑動(dòng)片由內(nèi)而外安放在下球鉸面鑲嵌孔內(nèi)，要求其頂面位于同一球面上，誤差≯0.5 mm。（2）上球鉸安裝。滑動(dòng)片間涂抹黃油聚四氟乙烯粉，以略高于滑動(dòng)片、均勻充滿為準(zhǔn)。安裝過(guò)程保持球面清潔。上球鉸凸球面涂抹聚四氟乙烯粉后，對(duì)準(zhǔn)中心銷軸輕落至下球鉸上，微調(diào)使之水平并與下球鉸外圈間隙一致并試轉(zhuǎn)動(dòng)。去除被擠出的多余黃油，用寬膠帶將上下球鉸邊緣的縫隙密封，防止雜物進(jìn)入球鉸摩擦部分。（3）撐腳安裝。上轉(zhuǎn)盤共設(shè)8個(gè)撐腳，沿滑道圓周均勻布置。每個(gè)撐腳由兩個(gè)φ630 mm×8 mm鋼管連接成雙圓柱形，下設(shè)20 mm厚鋼走板，均在工廠加工成型。到現(xiàn)場(chǎng)后往鋼管內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土。撐腳安裝時(shí)在鋼走板下支墊10 mm鋼板預(yù)留為撐腳與滑道的間隙，確保轉(zhuǎn)體時(shí)撐腳可在滑道內(nèi)滑動(dòng)。為確保施工上部結(jié)構(gòu)時(shí)轉(zhuǎn)盤不發(fā)生移動(dòng)，用鋼楔將撐腳與滑道之間塞死。（4）牽引索設(shè)置。牽引索為5根1×7-15.20-1860鋼絞線，一端埋入轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)長(zhǎng)度大于7.2 m，另一端圓順地纏繞在轉(zhuǎn)臺(tái)周圍與頂推千斤頂相連。
3 轉(zhuǎn)體前準(zhǔn)備工作
3.1 控制系統(tǒng)及設(shè)備測(cè)試
采用OVM QKDT（BP）-2-20液壓連續(xù)頂推控制系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)體，每個(gè)T構(gòu)各設(shè)一套?？刂葡到y(tǒng)各部分按布置圖就位后，進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行工況、頂推工作的同步性和連續(xù)性測(cè)試。 3.2 不平衡重稱重試驗(yàn)及配重
?。?）不平衡重稱重試驗(yàn)。不平衡稱重試驗(yàn)編制專門方案，利用千斤頂和位移傳感器進(jìn)行測(cè)量。（2）配重。對(duì)于縱向重心偏移，采用沙袋配重法調(diào)整T構(gòu)兩端的重量，配重后結(jié)構(gòu)偏心距控制在5～10 cm。對(duì)于橫向重心偏移，采用在滑道位置橫橋向安裝2～4臺(tái)豎向千斤頂進(jìn)行糾偏調(diào)整。
3.3 清理滑道及解除臨時(shí)鎖定
滑道表面清理干凈后，鋪裝不銹鋼板及聚四氟乙烯板，減少轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩阻力。割斷臨時(shí)鎖定工字鋼，但滑道與撐腳之間的鋼板暫不全部取出。轉(zhuǎn)體前在轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)上設(shè)置纜風(fēng)，以保證結(jié)構(gòu)安全。
3.4 安裝監(jiān)控標(biāo)志
在梁體上做好梁體軸線觀測(cè)標(biāo)，在轉(zhuǎn)臺(tái)上粘貼轉(zhuǎn)體進(jìn)程刻度標(biāo)識(shí)，以便于轉(zhuǎn)體過(guò)程中的測(cè)量。
4 試轉(zhuǎn)
在正式轉(zhuǎn)體前兩天進(jìn)行試轉(zhuǎn)，以不侵入鐵路限界為原則確定試轉(zhuǎn)角度2.94 °，牽引索伸長(zhǎng)值26.1 cm。千斤頂以5～10 kN的力將鋼絞線逐根預(yù)緊，使各根鋼絞線受力均勻。啟動(dòng)泵站，主控臺(tái)控制2臺(tái)千斤頂同時(shí)施力試轉(zhuǎn)。若不能轉(zhuǎn)動(dòng)，則啟用輔助頂推千斤頂施力，以克服靜摩阻力使橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)。試轉(zhuǎn)過(guò)程中，檢查轉(zhuǎn)動(dòng)是否平衡穩(wěn)定，關(guān)鍵受力部位是否產(chǎn)生裂紋。試轉(zhuǎn)時(shí)收集以下數(shù)據(jù)：靜止啟動(dòng)時(shí)、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最大牽引力，1 m/min線速度時(shí)牽引實(shí)際伸長(zhǎng)值，每點(diǎn)動(dòng)一次梁端轉(zhuǎn)動(dòng)水平弧線距離。
5 正式轉(zhuǎn)體
轉(zhuǎn)體在鐵路部門下達(dá)封鎖線路施工命令后兩個(gè)T構(gòu)同步進(jìn)行，分為試轉(zhuǎn)區(qū)、正常轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)和點(diǎn)動(dòng)區(qū)三個(gè)過(guò)程。
5.1 啟動(dòng)
啟動(dòng)控制系統(tǒng)使千斤頂噸位達(dá)到計(jì)算啟動(dòng)牽引力，助推千斤頂按100 kN一級(jí)分級(jí)加力，直至完成試轉(zhuǎn)區(qū)。
5.2 平轉(zhuǎn)
按1.0 m/min線速度（角速度1.47°/min）保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，距設(shè)計(jì)位置約1 m處時(shí)降低速度，0.5 m處時(shí)進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)區(qū)操作， 0.1 m處時(shí)停轉(zhuǎn)利用制動(dòng)慣性就位。轉(zhuǎn)體期間，主控臺(tái)操作人員與測(cè)量人員之間做好信息的及時(shí)反饋。
5.3 定位及固結(jié)
轉(zhuǎn)體至設(shè)計(jì)位置后，利用設(shè)置在轉(zhuǎn)臺(tái)下的手動(dòng)千斤頂精確調(diào)整T構(gòu)標(biāo)高，最后焊接上下轉(zhuǎn)盤型鋼、鋼筋將結(jié)構(gòu)鎖定。
5.4 球鉸封盤
上下結(jié)構(gòu)鎖定后，盡快完成上下承臺(tái)之間區(qū)域的鋼筋綁扎及模板安裝，澆筑球鉸封盤混凝土，使上下承臺(tái)連成整體。
6 結(jié)語(yǔ)
轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體系涉及工序較多，其組合功效是確保轉(zhuǎn)體安全、平穩(wěn)、順暢的關(guān)鍵。對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體系設(shè)備的保護(hù)、安裝精度及工序質(zhì)量的控制是轉(zhuǎn)體施工管理的重點(diǎn)。同時(shí)，應(yīng)做好不能正常起動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)中停止后的再次起動(dòng)、控制系統(tǒng)故障、結(jié)構(gòu)撓度過(guò)大或開(kāi)裂、梁端高度突變、轉(zhuǎn)動(dòng)突然加速等異常情況的應(yīng)對(duì)措施。
本次轉(zhuǎn)體施工封鎖鐵路線路次數(shù)共計(jì)3次，與懸臂澆筑法相比，極大地減少了對(duì)鐵路營(yíng)業(yè)線的干擾和影響，有效的降低了工程建設(shè)安全管理風(fēng)險(xiǎn)，且總體施工時(shí)間大大縮短，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在鐵路、高速公路、市政橋梁建設(shè)領(lǐng)域，轉(zhuǎn)體施工方法能有效解決常規(guī)施工方法限制、封閉交通的弊端，必將得到較快的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] 張聯(lián)燕.橋梁轉(zhuǎn)體施工[M].北京：人民交通出版社，2002.
