节段拼装箱梁桥转体施工技术

朱晓健

（中国铁建国际集团有限公司，北京 100855）

1 工程概况

该项目需要通过短线匹配法预制759 片节段箱梁。型号为（2.5～3.0 m）×（11.0～14.0 m）×2.5 m 和（2.5～3.0 m）×（11.0～14.0 m）×3.0 m 的节段箱梁数分别为319 片、440 片。计划将预制工厂建立在广东省惠阳区，预制完成之后，通过专用的运输车辆将其输送到节段箱梁的临时存放处。

2 节段箱梁架设难点

该工程在架设节段箱梁过程中，存在以下两个难点：

1）桥梁全线总长度和跨度比较大。该工程共有10 座桥梁，左、右线的长度分别为1 963.98 m、1 436.24 m。建设过程中需使用到节段箱梁拼装法和现场悬臂浇筑施工工艺。该项目的重点桥梁横跨东铁线主跨84 m+110 m+88 m+80 m、40 m+100 m+96 m、64 m+80 m+80 m+76 m+60 m，因此，将悬臂浇筑和转体结合起来共同完成施工。由于转体桥技术操作难度较大，且是第一次被应用在香港，所以，要根据实际情况科学施工。

2）所需节段箱梁较多，制架梁施工组织十分重要。该工程共需预制759 片（11.7～14 m）×（2.5～3.5 m）×2.5 m 的节段箱梁，数量颇多。为了确保节段箱梁在架设时能够顺利衔接上、下工序，在组织制架梁施工时要重点关注3 点：一是科学选择预制工厂所在地；二是合理制定输送线路，使用专用的施工装置；三是合理安排架梁顺序，确定施工工艺。

3 转体体系构造与施工

3.1 磨心和磨盖的施工

磨心点径3.0 m，曲面半径10 m，球面矢高26.6 cm，该部分与下承台同步施工，即一次浇筑成型。模板选用的是钢模板，根据磨心尺寸合理加工模板，利用经纬仪交汇法精准测定钢柱的位置并将其预埋到位。提前制作半径一致的刮尺，待混凝土浇筑完成后，随即利用该工具刮除高出的部分，遇局部凹陷情况时利用同性质材料填补，使面层具有平整性与完整性。待混凝土达到终凝状态后在圆弧面上作经纬线，检查圆弧面各方向的曲率。加强对圆弧面外观质量的检查，遇不圆滑的部位时由人工操作砂轮机予以打磨处理，直至同纬度的高程差不超过2 mm 为止，否则不可进入后续施工环节。

3.2 磨心和磨盖的磨合

施工所使用的C50 混凝土要求轴心抗压强度为27.0 MPa。考虑到稳定性要求，磨心支撑完全承担所有的转体重量，在此条件下求取磨心的平均应力，即随着混凝土的逐步凝固其强度有所增加，待上转盘的实测值达到设计强度的80%时组织吊装作业，以便高效清理隔离层，待该处恢复洁净状态后缓慢下放。磨心和磨盖的磨合宜采用水磨法，根据下承台上磨心的结构特点，在其周边设水池，向内部注水，直至磨合面可浸入水中为止。在现场适配2 台卷扬机，通过设备的联合作业推动磨盖沿桥梁转体方向转动。经磨合处理后吊起磨盖并清理磨合期间所产生的磨渣，恢复洁净后再次下放并磨合按照此方式循环操作多次。

经前述操作后，若满足如下几方面的要求则表明磨合效果良好：（1）摩擦力。达到1 个普通工人用距磨心中心3 m 长的推杆即可使磨盖旋转360°的目标。（2）高程。磨盖转动期间其高程未发生变化，换言之始终维持在同一水平面，单点高程在各方向的误差均要被控制在5 mm 以内，否则，不满足要求（若超出，在转体就位后则容易出现梁体线形不达标的情况）。（3）光滑度及磨合面。检查方法是将磨盖吊起，详细检查磨合面达到光滑状态的面积，要求占到总量的70%以上。

3.3 环形滑道施工

环形滑道含不锈钢板和四氟板2 部分，上、下承口的宽度分别为40 cm、50 cm，具有上窄下宽的特点，上、下承台按直径5.3 m 设置。下承台制作时在其顶面预留2 cm 深环道槽口。根据设计要求，委托专业厂家生产质量达标的下层不锈钢板和四氟板，通过质量检验后在现场拼装成型。其中，在下承台环道处留适量的空隙，作用在于限制四氟板，以免其在转动期间鼓起。施工前深度清理槽口内的杂物，随后用环氧砂浆稳定粘贴底层钢板，取适量的预埋筋用于固定钢板。加强对四氟板平面标高的检测与控制，要求高差在0.5 mm 以内，接缝相对高差0.2 mm。安装阶段各钢板分别测4 个点，检测并调整。不锈钢板所处位置为四氟板以下，相比于四氟板的宽度，每边加宽3～5 cm；经焊接后与上层钢板稳定结合，与上承台同步浇筑，构成完整且稳定的整体；前口加工成卷圆弧形，以免在转动过程中刮板。

4 转体施工

4.1 箱梁转体施工

以2 台150 t 液压千斤顶为主要施工装置，二者共同作用，对磨心形成力偶。千斤顶运行期间逐级给油加力（单级按50 kN 控制），待推进量达到1 个行程（150 cm）时回油安装长度为150 cm 的顶铁，在此基础上做进一步的顶推处理，直至可以将600 cm 的顶铁安装到位为止。按前述方法循环施工，推进至下一个预留槽口处。

密切关注施工进程，即将接近合龙状态时转为慢速顶进的作业方法，并配套反力限位块，起到控制作用，避免顶推过位。待转体到达指定位置后，在上、下承台的四周打入钢楔，通过该装置起到临时锁定的效果；此后支立四周模板，组织混凝土灌注施工，随着混凝土的逐步凝固，达到永久固结的效果；最后按要求施工合龙段。若2 榀T 梁均安装到位则做详细的计算分析，确定梁段两侧对转轴的力矩，由此做出判断，即是否需采取配重措施。确定“T”形梁段两侧的力矩相等后方可拆除现浇支架，并清理上下转盘之间阻碍转体的物体[1]。

4.2 合龙段施工

挂篮法施工，挂篮的底栏高度为0.65 m，跨中设计净高6 m，底栏安装后净空5.45 m，达到公路净空为5 m 的条件。在整个挂篮安装以及合龙段施工中，现状高速公路的车辆通行秩序良好，无不良影响。后续利用整体下落的方法拆除挂篮，时间以清晨为宜，原因在于该阶段的车流量较小，期间对两侧的超车道采取封闭措施，确保安全。

4.3 工艺流程

4.3.1 下承台施工

1）首先，绑扎承台底部及各个侧面的钢筋，并预先安装好预埋滑道和下球铰定位钢架，此时可浇筑第一层混凝土；其次，保障预埋滑道及下球铰定位钢架的平整度至多为0.5 mm；最后，将混凝土浇筑在承台的剩余位置上。同时，在浇筑过程中要避免混凝土的侧压力过大，否则会使定位钢架发生偏移[2]。

2）在选择下滑道与下球铰骨架的安装位置时，确保两者的顶面之差在5 mm 内。骨架与球铰的两个中心相重合，误差≤1 mm。

4.3.2 钢球铰安装

1）球铰安装。下球铰骨架安装牢靠之后将下球铰吊放于骨架之上，然后对中并调平下球铰。通过十字线对中法使下球铰的中心在横竖方向上的误差均在2 mm 内；先后使用普通水平仪和精密水准仪完成下球铰的调平，调平标准为：球铰四周顶面位置上各个点的误差均在1 mm 以内。

2）聚四氟乙烯片的安装及黄油的涂抹。聚四氟乙烯滑动片必须在球铰表面和安装孔处于洁净干燥状态时才能安装，因此，安装前需要先清理这2 处的杂质并吹干球面。然后依据聚四氟乙烯滑动片的编号对号入孔。

4.3.3上转盘混凝土浇筑

1）上转盘的建造过程。上转盘的形状是圆柱，因此应预埋2 束转体牵引索。同一对牵引索的锚固端要位于同一条直线，并对称于圆心，各条牵引索的预埋高度和牵引方向应相同，出口点也要做到与转盘中心对称。

2）布设上转盘预留孔。上转盘的底面是凸字形，且上、下转盘之间有一定的距离，所以，当转体结束之后极不方便浇筑封铰混凝土。为了达到设计标准，在上转盘浇筑混凝土之前先将适量PVC 管埋入其中，用于浇筑、振捣及排气。为了避免混凝土产生气泡而出现振捣不严密、甚至收缩现象，此次选用C50 微膨胀混凝土封铰，并按照由中心向四周的顺序浇筑。

4.4 转体梁桥墩施工

1）主墩施工。采用常规方式浇筑主墩混凝土。通过人工方式完成钢筋的绑扎，通过人机配合的方式安装模板，通过泵车灌注混凝土。内、外模分别选用整体钢模、木模。浇筑过程中，混凝土自由下落的高度至多为2 m，浇筑结束之后立即包覆土工布并浇水养护。

2）边墩施工。利用人工绑扎钢筋，通过人机配合的方式安装模板，浇筑混凝土时需一次性浇筑完成[3]。模板选用大块整体钢模。在绑扎完支承垫石的钢筋预埋件之后无须浇筑混凝土，当转体完成且高程调整好之后再浇筑。

4.5 转体实施

1）转体牵引体系。牵引力系统、牵引索、反力架、锚固部件共同构成了该桥梁的转体牵引力体系。选用具有全液压、自动、可连续运动性能的装置完成转体的施工。该装置可确保整个转体过程始终保持平衡状态，无冲击颤动现象产生。

2）牵引索。转盘上设有2 个牵引索。当预埋牵引索表面的锈斑和油污被清除之后可按规定顺序逐根沿着设计轨道排列缠绕，穿越千斤顶。先逐根顶紧钢绞线，再利用牵引千斤顶顶紧整体，确保同一束牵引索的所有钢绞线具有基本相同的持力。

4.6 试转

1）预紧钢绞线。千斤顶需要付出5～10 kN 的力对称预紧钢绞线，为了使钢绞线受力均匀，应重复多次顶紧操作，同时缠绕在转盘上的钢绞线应相互平行。

2）试转时需测试2 项关键数据：一是每分钟的转速，即每分钟主桥的转动角度，须确保转体速度符合设计标准；二是悬臂端所转动的水平弦线距离，即每点动一次悬臂端所转动的水平弦线距离，以便转体在初步就位之后精确定位。

4.7 正式转体

1）辅助千斤顶达到设定吨位之后开启动力装置，使其“自动”运行。

2）为了使转盘上仅存在和摩擦力矩相平衡的动力偶，防止出现倾覆力矩，应使对称千斤顶的作用力在转体过程中始终处于大小相等、方向相反的状态。

3）各个岗位的工作人员在设备运行过程中保持高度集中的注意力，实时监测动力系统及转体各部位的状态。一旦出现异常立刻停机，当安全隐患被完全排除之后再重启设备。

5 结语

转动体系的制作是转体桥梁的核心，必须根据设计要求和操作规定施工。由于交通流量不断增大，交通网越来越密集，分体立交桥的应用也更加广泛，因此，转体施工具有更加广阔的前景。该技术改变了作业地点，变高空为陆地，提高了施工安全性，还降低了施工成本，减少了交通拥挤，可取得良好的经济社会效益。