中铁十五局集团第一工程有限公司 陕西西安 710018
摘要: 依托上饶市湖沿特大桥的转体施工为工程背景，该桥跨越沪昆铁路且净高要求7.96m。系统总结了转体施工过程的关键技术和要点，重点对转盘安装和转体过程两个重要环节详细阐述了施工方法与监控，并总结质量控制方法，为该桥梁的一次转体到位提供了支持。相关经验总结可为类似工程提供支持。
关键词：桥梁；转体施工；技术要点；施工监控；案例解析
Technical essentials and case analysis of rotation construction technology for bridges
MAO Xiao-hui
The 1st Construction Co., Ltd. of China Railway Construction 15th Group, Xi’an, Shanxi, 710018
Abstract: The study if based on the engineering background of rotation construction of Huyan Bridge in Shangrao City, which spans the railway from Shanghai to Kunmin and the clear height requirement is 7.96m. The critical techniques and essentials of rotation construction are systemically summarized. With special attention to the installation of rotary table and rotation procedures, relevant construction methods and monitoring techniques are summarized, which provide solid support for the successful construction of the bridge. The relevant experience concluded in the paper could provide reference for the similar engineering project.
Keywords: bridge; rotation construction; technical essential; construction monitoring; case analysis
1 前言
转体施工是大跨径桥梁的重要建设工艺之一，往往应用于跨线或者跨谷桥梁，主要是跨越区域没有施工平台，或采用悬臂施工方法不经济或影响被跨越线路的运营，因此需要在桥址区域利用合适的地形和位置，将桥梁首先采用简便支架建设起来并将桥梁建设为可转动的机构，待施工完成后将桥梁整体转动到设计预定位置完成桥梁施工[1]。可见，转体施工方法充分利用了桥址范围内的有力地形进行支架现浇施工，极大地降低了施工建造的难度，并显著减少了施工对于跨越区域的干扰（跨线桥）或者跨越区域无法施工（跨河、谷桥）等问题，施工装备少经济性好，非常适合于深水、深谷、铁路跨线等桥梁的建设[2][3]。
本文依托上饶市沪昆客专湖沿特大桥的转体施工为工程背景，该桥梁跨越沪昆铁路超过60m，桥下立交净高要求7.96m，为了避免桥梁施工对铁路运营的影响，采用转体施工工艺一次性转动就位。本文依托该工程项目积累，总结转体施工的关键技术要点，分析重要施工过程的注意事项，为类似工程提供技术参考。
2 依托工程概况
2.1 基本概况
湖沿特大桥位于上饶市玉山县六都乡境内，桥梁起止里程为DK305+462.560~DK306+ 848.930，全长1386.370m，中心里程为DK306+ 155.745。本桥于DK306+339.280处与既有沪昆铁路交叉，斜交角度为122度，既有沪昆铁路路基面宽为20.32m，轨面标高98.320。本桥以2-64m转体梁跨越该铁路，桥下立交净高需7.96m。
转体区域桥梁设计为连续梁桥结构，为单向单室箱型截面，主要施工方法是在在桥梁区域内与既有沪昆铁路平行进行支架现浇施工，然后通过转体施工转动梁体58°到设计线形位置，最后施工垫石,安装支座。该桥位于灰岩区，岩溶为桥的主要不良地质现象。
2.2 总体技术方案
湖沿特大桥转体施工的基本过程是：
(1) 进行施工准备，包括进行边坡防护、不良地质处理、基础加固等方面，并进行桩基础施工和承台施工；
(2) 进行转盘施工，包括转盘安装、球铰、乙烯板、转体对顶等装置的施工，转盘的施工质量是影响后续转动顺利的关键，需要严格控制施工质量和效果；
(3) 主体桥梁施工，转盘施工完成后就是在现场通过支架方法现场浇筑桥墩和悬臂梁体等结构，这包含了支架施工、模板支护、钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉、混凝土养护等，这些工艺与传统的桥梁支架现浇施工基本相同；
(4) 转体过程，主体桥梁施工完成后就可以进行转体施工，转体过程中需要严格控制转动速率和操作方法，保证整体转体过程连续，因此需要进行全方位的施工监控，确保转动过程梁体的安全性和线形的可控性；
(5) 后续施工，转体完成后需要调整梁端标高进行垫石、支座施工，再将转盘完全固结，确保桥梁运营中桥墩位置是固结不可动的。
根据上述主要施工过程的分析，结合本工程的实施开展，对转体施工的关键技术要点进行系统的总结分析。
3 转体施工的关键技术要点
3.1 转体施工前准备
转体施工前需要对周边地质状况进行勘测和处治，例如对于沿线潜在的不稳定边坡需要进行支护，对不良地质状况进行处理包括大范围的岩溶区域，然后才能进行桩基础的施工。
桩基施工过程中严格按照设计图进行，注重实际施工中的细节问题思考，如桩基标高、平面位置应反复核对、桩底沉渣厚度准确测量等。提前预判施工中可能出现的问题，确保桩基成孔、钢筋笼及声测管安装、混凝土灌注等环节不出现质量问题，为后续施工建立良好基础。桩基完成后进行桩头切除并进行承台施工，这些施工过程如图1所示。
1. 转体前桩基与承台施工
3.2 转盘的施工
转体施工的转盘分为上下两部分，转体下盘为支承转体结构全部重量的基础，支承上部转体重量，转体完成后，与上转盘共同形成桥梁基础。下转盘上设置转动系统的下球铰和撑脚环形滑道等构造。
作为转动体系重要组成部分，环形滑道及下球铰安装固定时应加强标高及平面位置测量，由于滑道支架及球铰本身变形及环境温度影响，要兼顾局部部位及整体部位的测量，且分时段采集数据，分析滑道及球铰安装固定过程中出现问题的原因并予以解决，确保浇筑混凝土浇筑后，滑道及球铰标高、平面位置及平整度满足设计要求。钢球铰在工厂加工制造，在下球铰面上按设计位置铣钻四氟板镶嵌孔，以方便球铰面下混凝土的施工。
图2. 转盘安装施工主要步骤
球铰精确定位后，进行下球铰聚四氟乙烯滑动片的安装。聚四氟乙烯滑动片安装前，先将下球铰顶面清理干净，球铰表面及安装滑动片的孔内不得有任何杂物，并将球面吹干。球铰安装期间，受外界环境影响的，会附着水汽、杂物，以致表面产生锈蚀。此外安装时的吊装过程也容易产生碰撞，致使球铰产生轻微变形、损伤。因此在整个安装过程中，应注意以下事项：
①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。
②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的碰撞，特别要注意保护上球铰凸球面，不得磕碰、划伤。
③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，可用布轮抛光方法清除。
④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，待上盘混凝土浇筑完毕，球铰转体之前，用刀片将宽胶带纸划开。
3.3 主体桥梁施工
主体桥梁的施工包含了桥墩和梁体的支架现浇施工，这与常规桥梁的支架现浇基本是相同的，主要是控制施工中梁体的现浇安全和线形控制问题，因此需要对支架基础进行处理，并在现浇前对支架进行预压施工，确保支架在施工过程中不会发生附加变形影响梁桥的线形控制精度。主体桥梁的主要施工过程如图3所示。
图3. 主体桥梁施工主要过程图
3.4 转体过程监控
转体的基本原理是箱梁通过墩柱传递于上球铰，上球铰通过球绞间的四氟乙烯传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕后，脱空砂箱将梁体的全部重量转移于球铰，然后进行称重和配重，利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩，使桥体转动到位，主要转动过程如图4所示。
转体总重量W为68720KN，其摩擦力计算公式为F=W×μ，启动过程中的静摩擦系数按μ=0.1，静摩擦力F=W×μ=6872.0KN；转体过程中的动摩擦系数按μ=0.06，动摩擦力F=W×μ=4123.2KN。转体拽拉力计算：
T=2/3×（R·W·μ）/D
其中：R—球铰平面半径，R=1.5m；W—转体总重量，W=68720KN；D—转台直径，D=8.0m；μ—球铰摩擦系数，μ静=0.1，μ动=0.06；
计算结果：启动时所需最大牵引力T=2/3×（R·W·μ静）/D=859KN＜1000KN；转动过程中所需牵引力T=2/3×（R·W·μ动）/D=515.4KN＜1000KN；动力储备系数： 1000KN/859KN=1.164；钢绞线的安全系数：6（根/台）×26（t/根）/85.9（t）=1.82。
从此计算结果可以看出千斤顶动力储备和钢绞线的安全已达到工程的设计要求。故本桥转体选用两套四台ZLD100型液压，同步、自动连续牵引系统（牵引系统由连续千斤顶、液压泵站及主控台组成），形成水平旋转力偶，通过拽拉锚固且缠绕于直径8.0m的转台周围上的9φ15.24钢绞线，使得转动体系转动。
图4. 转体过程现场图
通过转体施工过程中的同步监控和各种有效施工控制，桥梁顺利一次性转动到位，未出现任何工程问题，取得了良好的工程实施效果。
3.5 转体就位后
转体就位后，使用两个千斤顶（共用一个油泵）支撑梁底，以确保梁体标高最终达到设计标高。支座安装后，要求对每个支座有无脱空或局部脱空现象等进行仔细检查，确保支座安装密贴。每块支座要得到监理工程师检查确认，待垫石强度达到设计后，再松开千斤顶，以防等强过程中支座与垫石位置发生变动。待垫石强度达到设计要求后，对梁体底板预应力束张拉、压浆，最后进行封铰混凝土施工。
图5. 桥梁转体施工后
4 结论
上饶市沪昆客专湖沿特大桥跨越既有沪昆铁路超过60m，桥下立交净高要求7.96m，为了避免桥梁施工对铁路运营的影响，采用转体施工工艺一次性转动就位。本文结合该工程的顺利实施系统地总结了转体施工的关键技术和要点，包括施工控制措施和方法，为类似工程的实施提供参考。
参考文献：
[1] 程飞, 张琪峰, 王景全. 我国桥梁转体施工技术的发展现状与前景[J]. 铁道标准设计, 2011 (6): 67-71.
[2] 袁可. 桥梁转体施工的关键控制点分析[J]. 铁道建筑技术, 2016 (5): 9-11.
[3] 董琴亮. 跨既有铁路线大跨连续梁桥转体施工与控制技术[J]. 中外公路, 2014, 34(4): 143-147.
论文作者:毛晓辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/9
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