摘要：文章结合跨成昆铁路连续梁转体结构施工经验，阐述了转体结构施工技术及控制要点，介绍了下转盘施工工艺、球铰及滑道的安装及质量控制、上转盘的工艺及水平转体施工关键控制技术。
关键词：跨成昆铁路；转体结构；转盘；球铰；施工技术
1 工程概况
成昆铁路EMZQ-16标沙坝安宁河双线特大桥位于攀枝花市米易县，起讫里程D1K533+942.87～D1535+681.53，全长L＝1738.66m。其中6#～9#墩采用（52+88+52）m连续梁转体跨越既有成昆铁路。7#墩施工离既有线中心线距离最近8m，顺既有铁路方向采用挂篮悬臂浇筑法施工，待桥梁的挡渣墙、桥面铺装等附属工程完成后，再水平逆时针转体施工，转体角度43°，转体总重量W为8000t。
2 工程特点及难点分析
（1）本工程邻近既有线施工，塔吊等大型机具进入施工现场后吊装卸载、组装、移动、调试、拆卸过程中发生大型机具倾斜，甚至发生倾覆既有线等，威胁既有线列车运行安全及施工安全。需与成都铁路局签订相关安全配合协议，施工手续繁杂，同时需要路局相关部门密切配合。该桥采用连续梁转体施工，以减少对铁路运营的影响并尽可能地消除安全隐患。
（2）球铰是转动体系的核心，是转体施工的关键结构。球铰由专业厂家制造，再由特种车辆运至施工现场验收合格后方可使用，下球铰的安装精度是整个转体球铰安装的关键，安装精度要求极高，同时下球铰底盘混凝土密实度也必须严格保证。
（3）上转盘是转体的重要结构，属于大体积混凝土，混凝浇筑时控制不到位易造成内外温差过大产生裂缝，必须对混凝土的水化热温度、龄期、强度等进行严格控制，尽量减小混凝土收缩、裂缝、徐变对结构的影响。
3 转体结构施工工艺
本桥转体结构由转体下盘、球铰、上转盘、转体牵引系统组成。其结构如图1。下转盘为支承转体结构全部重量的基础，转体完成后，与上转盘共同形成基础。下转盘上设有转体系统的下铰球、环行滑道及转体拽拉千斤顶反力座等。本桥转动体系采用LQJ80000型钢球铰，竖向承载力800000KN，球铰直径Φ3.6m，结构包括上球铰、下球铰、四氟乙烯滑动片、上套筒、下套筒、销轴、下球铰下骨架部分。
图2 转体结构施工工艺流程
3.2 转体下转盘主要施工工艺
3.2.1下转盘施工顺序
下承台采用C35混凝土和C55混凝土分层浇筑而成，平面尺寸14.5*14.5m，结构高度3.3m。根据控制球铰及滑道的安装精度的要求，转体下转盘混凝土的浇筑分2次完成。第1次浇筑至下球铰支架底部，进行下球铰、滑道安装。第2次浇筑球铰及滑道预留槽混凝土，安装四氟乙烯滑片及上球铰及销轴。
3.2.2安装下球绞支架、滑道骨架
（1）绑扎承台底和侧面四周钢筋，预埋滑道和球铰下的竖向钢筋，进行第一层混凝土浇筑。由于球铰安装精度较高，为避免下球铰型钢骨架焊接在钢筋网片中钢筋网变形引起骨架偏移，承台第一次浇筑位置定于下球铰型钢骨架底端（厚度为2.5m），浇筑前预埋10#槽钢，用于固定球铰骨架和滑道板骨架，待混凝土达到一定强度后，在混凝土上部定位骨架。
安装下球铰支架。在混凝土面上放出转动中心点，利用吊车，吊装下球铰骨架，先调中心位置，对球铰骨架四边进行分中，使其中心与转动中心点重合。然后安装滑道骨架，滑道中心和球铰中心重合，与理论中心偏差不大于1mm。
调整骨架标高。设计要求球铰骨架顶面相对高差≯5mm，施工时采用提高安装球铰定位骨架的精度的方法，以减少下球铰安装时的调整工作量，施工中采用测微器控制骨架顶面相对高差，将高差控制标准提高至≯2mm。固定下球铰和滑道骨架，骨架与预埋定位钢筋和角钢焊接牢固，防止浇筑混凝土时发生位移，影响球铰安装精度。
3.2.3安装下球绞及滑道
下球铰的安装精度是整个转体球铰安装的关键步骤，下球绞支架、滑道骨架安装就位检查合格后，吊装下球铰放在球铰骨架上，进行对中和调平，安装精度：顺桥向±1mm，横桥向±1.5mm，下球铰正面相对高差≯1mm。施工采用十字线对中法，水平调整先使用普通水平仪调平，然后使用加测微器水准仪调平，使球铰周围顶面处各点相对误差不大于1mm。检查合格后，固定死调整螺栓。见图3、图4
滑道板的平整度将直接影响顶推力和梁体标高的变化。滑道宽度1.1m、滑道中心线直径9.2m，具体控制要求：
（1）安装前进行位置和标高复核，保证滑道位置准确及顶面在同一水平面。
（2）不锈钢板安装时以滑道面板边缘线作为控制基线，要求不锈钢板底面与滑道面板顶面衔接紧密，且不锈钢板边缘须与滑道面板做断焊固定处理。
（3）要求不锈钢板接缝衔接严密，宜采用饱满、连续焊缝连接。
（4）焊缝须打磨平整、光滑，表面高差不大于2mm。
（5）安装精度要求滑道钢板顶面局部平整度不大于0.5mm，相对高差不大于2mm，采用调整骨架上的螺母使其水平。
图4滑道板平整度精调
3.2.4下球铰混凝土浇筑
绑扎球铰下、滑道下钢筋及下转盘钢筋后浇筑混凝土。由于下球铰水平转盘面积比较大，盘下结构复杂，下转盘混凝土的密实性是转盘安装成败的关键。为此，在下转盘上提前预留了4个振捣孔，混凝土浇筑时从下转盘锅底向上依次进行振捣，当混凝土浇筑到振捣孔位置时，在水平方向振捣的同时，采用插入式振捣棒从振捣孔深入盘下，以保证球铰下部的混凝土灌注密实。
混凝土浇筑前，在球铰底部预埋3根压浆管，待球铰定位混凝土终凝后，用压浆法进一步密实球铰底部混凝土。
混凝土终凝前，球铰周边收压混凝土面三遍，防止混凝土收缩开裂。
混凝土终凝后，打开下球铰面覆盖物，将整个球面及各滑块安装槽内清理干净。
图5下转盘施工
3.3转动销轴、四氟乙烯滑片、上球铰安装
下转盘施工完成后，将φ270mm转动定位钢销轴放入下转盘预埋套管中，把下球铰表面和安装孔内清理干净，在下球铰上安装四氟乙烯滑片，四氟乙烯滑片在工厂内进行安装调试后编好号码，现场对号入座，安装后要求顶面在同一球面上其误差不大于1mm。
在下球铰上和定位销轴上及套筒内按照120：1的比例涂黄油和四氟乙烯粉。使其均匀的充满定位销轴上和套筒、滑动片之间的空隙，并略高于四氟乙烯片顶面。整个安装过程中施工作业人员全过程必须穿戴鞋套，保持球面清洁，不要将杂物带至球面上，涂抹完黄油聚四氟乙烯粉后，严禁杂物掉入球铰内。
在上球铰凸球面上抹涂一层黄油聚四氟乙烯粉，然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上。利用吊车起吊上球铰，垂直落入定位轴，使之水平并与下球铰外圈间隙一致。安装到位后顺时针转动上球铰三圈，去除被挤出的多余的黄油，用宽胶带纸将上、下球铰边缘的缝隙密封。上球铰安装时要求上下球铰心轴、转动轴务必重合，其误差不大于1mm，球铰平面相对高差小于0.5mm。
图6 销轴、四氟乙烯滑片、上球铰安装
3.4撑脚及沙箱安装
3.4.1 撑脚和砂箱的作用
上转盘撑脚即为转体时支撑转体结构平稳的保险腿，转体时保险撑脚在滑道内滑动，以保持转体的结构平稳性，同时也能承受转体过程中的不平衡力，以保证转体结构的平稳。在转台和滑道间对称设置4组撑脚。撑脚须在上转盘模板安装前进行施工。为防止球铰在梁部施工过程因不平衡荷载而发生竖转，特将一组撑脚设置在施工连续梁方向轴线位置处，其余撑脚设置沿施工连续梁方向对称设置。同时为保证在施工过程中对转台的支撑，在相邻两组撑脚间均匀设置2个支撑砂箱，加强对转台在施工过程的竖向支撑。
3.4.2 撑脚及砂箱安装
上转盘下设有8个撑脚，撑脚采用钢管混凝土结构，Q345d钢管厚度14mm，外径80cm，高度120cm，撑脚钢管内灌注C55微膨胀混凝土。钢管下设3cm厚钢走板。撑脚在工厂制造后运进工地，在下转盘混凝土浇筑完成上球铰安装就位时即安装撑脚，撑脚采用吊车吊装。撑脚底走板与滑道不锈钢板间预留15mm间隙，空隙采用石英砂填充。石英砂四周采用L50*5mm的角钢焊接方形砂箱，并与撑脚下钢板连接密实，中间空隙采用泡沫胶封闭，见图7。转体前将石英砂清理干净，在撑脚底走板下铺设聚5mm四氟乙烯板。
为保证上盘混凝土浇筑后撑脚与滑道不被挤压紧密，转体前用砂箱进行临时支撑，砂箱布置滑道上，每个撑脚中间设置1组砂箱，每组2个，每个上转盘共计设置16个Φ700mm×700mm的砂箱，砂箱内设黄砂，黄砂水洗干净并烘干后方可使用，砂箱在使用前预压密实。
图7撑脚及砂箱安装图 图8上转盘钢筋绑扎
3.5 上转盘施工
3.5.1模板和钢筋绑扎
上球铰、撑脚、沙箱均安装完成后用红砖砌筑直径为圆形挡墙并使用中砂对下盘进行回填密实，回填高度与沙箱平齐。上转盘底模板利用回填砂垫层作为上转盘支撑体，找平铺设竹胶板底板后绑扎上球铰和上转盘钢筋，见图8。铰盘钢筋布置避开上套筒，上盘横向钢筋在撑脚处打断。侧模板使用5mm厚钢板加工成圆柱形，钢板外侧每20cm一道10#槽钢进行对拉加固。
3.5.2转体牵引索施工
在上盘预埋2组12-15.24钢绞线，牵引索锚固端安装采用P锚固定于混凝土牛腿上。具体形式如图9。同一对索的锚固端在同一直径线上并对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向一致。每根索埋入转盘长度大于250cm，每对索的出口点对称于转盘中心。牵引索外露部分圆顺地缠绕在转盘周围，互不干扰地搁置于预埋钢筋上，并作好保护措施，防止施工过程中钢绞线损伤或严重生锈。
图9 牵引索锚固端
3.5.3混凝土施工
上盘采用C50混凝土，牵引盘高2.0m，直径11.0m，转体完成并包后平面尺寸12.0*12.0m，总高度2.7m。
施工时在转盘避开预应力筋位置预留8个后封混凝土振捣孔，采用φ12PVC管，两头采用胶带封堵，避免进浆，振捣孔具体布置位置见图11。
图11 后封混凝土振捣孔布置图 图12上转盘及墩柱
因上转盘属于大体积混凝土，为避免混凝土内外温差过大产生裂缝，在混凝土内埋设冷却水管、测温元件对混凝土内部温度进行监控。在监测混凝土实际温度变化的同时，还对气温、冷却水管进出口水温、混凝土出机温度、入模温度等进行测温记录，密切监视温差波动，指导养护工作，并控制冷却水流量和流向。
① 上转盘混凝土温度监测：浇筑块混凝土浇筑过程中，每2h测量一次温度；混凝土浇筑完毕后至水化热升温阶段，每2h测量一次；水化热降温阶段第一周，每4h测量一次；一周后每6h测量一次。
② 大气温度测量：与混凝土温度同步观测。
③ 冷却水进水口、出水口的水温测量：与混凝土温度同步观测；当需要调整进水温度时实时进行测量。
④ 混凝土全部浇筑完毕后，根据温度场及应力场的预测计算结果，结合与监测结果的对比分析，确定终止测量时间。
4 施工注意事项
转体球铰运抵现场后，在安装前的放置期间应使用防水塑料布将球铰整体严密包好，并将上下球铰边缘的缝隙、中心销轴套管口也用防水塑料布密封，以防止雨水、沙尘、杂物等进入球铰工作面。
在整个安装吊装过程中，应注意平稳起吊，对准位置后再放置，放置时要轻慢。吊装过程应避免球铰与其他物件碰撞，特别要注意保护上球铰凸球面，不得磕碰、划伤。
（3）下转盘混凝土浇筑，浇筑过程严谨振捣棒碰撞球铰骨架和滑道骨架，同时须密切检查球铰、滑道平面位置、标高及支撑结构是否发生变化，确保球铰和滑道在混凝土浇筑过程中位置及标高准确。同时在混凝土浇注过程中注意对球铰表面及下球铰套筒的覆盖保护，防止混凝土等杂物污染，加强球铰下方混凝土浇筑时的振捣，保证下球铰下方混凝土浇注饱满，振捣密实。
（4）安装上球铰之前，应注意保护好上球铰。可将上球铰凸球面涂抹黄油后，用防水塑料布将整个上球铰严密包起来，放置于在厚木块上。使用时，将上球铰吊起，去除防水塑料布，用纱布将凸球面擦拭干净，检查凸球面上有无生锈，如有，可用酸洗或布轮抛光方法清除。
（5）上球铰安装完毕后，用宽胶带纸将上下球铰边缘的缝隙密封，待上盘混凝土浇注完毕，球铰转体之前，用刀片将宽胶带纸划开使用。
（6）转体施工对转盘的施工质量和精度要求非常高，每道工序严格把关，转体过程中应有专门的监测单位跟踪监测球铰、撑脚力变化，在必要时对结构及时调整，确保转体安全、顺利进行。
5 结束语
桥梁转体施工核心就是转体结构施工的质量控制，转体结构施工工序转换繁多，工艺要求严格，特别是转体球铰的安装更是重中之重，施工过程中必须掌握转体结构施工技术及控制要点，严格按照设计要求进行施工，严格控制各环节施工质量，并对转体结构施工工艺不断总结和完善，确保转体结构施工质量。
参考文献：
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[4]施工图 《成都至昆明线峨眉至米易段扩能工程施工图沙坝安宁河双线特大桥》中铁二院工程集团有限责任公司，2015年10月
论文作者:宗恒宝
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/5
标签：混凝土论文; 转盘论文; 滑道论文; 骨架论文; 结构论文; 钢筋论文; 球面论文; 《基层建设》2019年第4期论文;