■ 王亞美

1 工程概況

滬杭高速鐵路跨越杭州市江干區(qū)石大公路，為（88.8+160+88.8）m自錨上承式混凝土拱橋，采用拱墩基礎(chǔ)固結(jié)、拱梁固接。拱肋采用拋物線線形，矢跨比為1/6。邊、中跨拱肋拱頂截面高4 m，拱腳截面高6 m，拱肋橫向?qū)? m，采用單箱單室截面。拱肋上設(shè)置3個(gè)拱上立柱，支承（20+22+22+20）m連續(xù)梁。連續(xù)梁邊跨采用變截面，梁端截面高4 m，跨中截面高3 m。大橋采用旁位支架現(xiàn)澆形成單T拱，而后水平轉(zhuǎn)體合龍形成整體的施工方案。轉(zhuǎn)體角度26°，單個(gè)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)158 m，寬7.5 m，重16 800 t，轉(zhuǎn)體質(zhì)量目前在世界同類型橋梁中居第一。

2 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)主要由球鉸、下滑道、撐腳、砂箱、轉(zhuǎn)體牽引和助推反力座、轉(zhuǎn)體牽引索及動(dòng)力系統(tǒng)組成。動(dòng)力系統(tǒng)包括牽引系統(tǒng)和助推系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)體所用鋼球鉸對(duì)應(yīng)球體半徑8.0 m，球面水平投影直徑4.0 m，上下球鉸之間填充四氟乙烯滑塊。環(huán)形滑道設(shè)計(jì)直徑10 m，上轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)直徑12 m。轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)預(yù)埋牽引索2束，單束采用19根φ15.2 mm高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線。沿環(huán)道環(huán)線均勻布置6對(duì)鋼撐腳、6組砂箱，并沿環(huán)道線內(nèi)外側(cè)面布置軸向微調(diào)反力座。

3 轉(zhuǎn)動(dòng)方案

對(duì)單個(gè)轉(zhuǎn)體進(jìn)行稱重試驗(yàn)，按試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理配重。將牽引索按順序均勻排列并臨時(shí)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)周邊，利用專用千斤頂對(duì)牽引索進(jìn)行預(yù)緊。安裝QDCL2000型連續(xù)頂推千斤頂、YTB液壓泵站及LSDKC-8型主控臺(tái)，組成整套轉(zhuǎn)體動(dòng)力系統(tǒng)后進(jìn)行試轉(zhuǎn)，實(shí)際測(cè)定動(dòng)靜摩擦阻力系數(shù)及轉(zhuǎn)體過程中慣性影響系數(shù)。確認(rèn)無誤后開始連續(xù)轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體到位前利用轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的手動(dòng)功能緩慢就位，準(zhǔn)確調(diào)整軸線位置及合龍口兩側(cè)標(biāo)高后對(duì)鋼撐腳與環(huán)道臨時(shí)固結(jié)，并在3個(gè)合龍口間采用臨時(shí)固結(jié)措施，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

4 施工重點(diǎn)及難點(diǎn)

4.1 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)安裝及精度控制

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)安裝順序：在澆筑承臺(tái)第一層2.5 m高混凝土前安裝球鉸、滑道定位架預(yù)埋板，澆筑強(qiáng)度達(dá)到25%后安裝球鉸及滑道定位骨架，安裝助推座、牽引座鋼筋、下球鉸及滑道鋼板，綁扎下球鉸及滑道鋼筋，澆筑下球鉸及滑道混凝土，下球鉸混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%，張拉Z1、H1索，并壓漿封錨，安裝上球鉸、撐腳，澆筑上球鉸及轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土，等轉(zhuǎn)體到位后澆筑上承臺(tái)混凝土封鉸。

4.1.1 安裝滑道、下球鉸

球鉸分上、下球鉸和定位骨架，安裝位置是否準(zhǔn)確主要由下球鉸安裝精度控制。安裝時(shí)首先下承臺(tái)施工2.5 m高，混凝土頂標(biāo)高為球鉸定位骨架底標(biāo)高。施工同步預(yù)埋定位鋼板，確保球鉸定位骨架安裝牢固，便于球鉸精度控制。下層混凝土強(qiáng)度達(dá)到25%后，利用預(yù)埋件安裝滑道骨架和下球鉸骨架，要求骨架頂面相對(duì)高差不大于5 mm。骨架中心和球鉸中心重合，與理論中心偏差不大于1 mm。骨架與埋件焊接牢固，進(jìn)行復(fù)查無誤后安裝下球鉸。為確保球鉸安裝精度，下球鉸與支架連接采用M20×0.5 mm細(xì)牙螺桿，參照全站儀調(diào)平對(duì)中方式，調(diào)節(jié)下球鉸至滿足要求。

4.1.2 安裝滑塊及上球鉸

下球鉸球面上安裝有聚四氟乙烯復(fù)合滑塊，轉(zhuǎn)體過程中，16 800 t質(zhì)量主要落在滑塊上?；瑝K安裝前，先將下球鉸球面及滑塊安裝槽清理干凈。將廠家調(diào)配過的滑塊由中間向邊緣逐排對(duì)號(hào)入座安裝。為保證滑塊安裝牢固，安裝時(shí)可借助橡皮錘敲擊。安裝完成后，采用特制樣板復(fù)查滑塊頂面是否處于同一球面。確認(rèn)無誤后，在下球鉸球面涂黃油四氟粉。吊起上球鉸，清理球面雜物后涂上黃油四氟粉，緩慢放下與下球面對(duì)中，精確調(diào)好后，將轉(zhuǎn)動(dòng)軸涂上黃油四氟粉，插入上下球鉸軸套，并通過臨時(shí)限位裝置進(jìn)行固定，將上下球鉸用膠帶密封，防止雜物進(jìn)入。

4.1.3 安裝撐腳、臨時(shí)砂筒及牽引索

撐腳、臨時(shí)砂筒及牽引索位于上轉(zhuǎn)盤，上轉(zhuǎn)盤施工前需安裝好。

（1）撐腳安裝。每個(gè)轉(zhuǎn)體下設(shè)6個(gè)撐腳，每個(gè)撐腳由2根直徑0.9 m焊在扇形鋼板上的鋼管組成，撐腳內(nèi)填充無收縮C50混凝土。撐腳主要是防傾覆并與球鉸構(gòu)成3點(diǎn)支撐，保證轉(zhuǎn)體平穩(wěn)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)體起動(dòng)時(shí)助推的著力支點(diǎn)。因此，撐腳的安裝精度要求較高。安裝時(shí)，撐腳與滑道鋼板間預(yù)留10 mm間隙，以薄砂箱墊緊。精確控制撐腳的相對(duì)位置，根據(jù)撐腳與梁體的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定撐腳的安裝位置，以滿足卸架后梁體的平衡。

（2）臨時(shí)砂筒安裝。拱肋現(xiàn)澆施工中，兩側(cè)拱肋不可能完全同步對(duì)稱施工。為抵抗不對(duì)稱或不同步施工引起的球鉸偏載，在每2個(gè)永久撐腳間設(shè)置4個(gè)臨時(shí)砂筒，對(duì)上、下轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行臨時(shí)錨固。每個(gè)轉(zhuǎn)體需要砂筒24個(gè)，砂筒采用直徑680 mm、壁厚14 mm的無縫鋼管制作，內(nèi)填石英砂。砂筒與永久撐腳同步安裝，在拱肋支架拆除后永久撐腳脫空前拆除。砂箱的堅(jiān)固性確保其承載力，砂粒的干燥保證御載時(shí)能順利流出。砂箱進(jìn)行預(yù)壓，減少砂箱的塑性變形。拱肋支架現(xiàn)澆過程中，對(duì)臨時(shí)砂筒進(jìn)行應(yīng)力檢測(cè)，以確保拱肋施工安全。

（3）牽引索的安裝及保護(hù)。牽引索由19根φ15.24 mm鋼絞線組成，一端預(yù)埋在轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)，為轉(zhuǎn)體提供牽引力。牽引索的錨固端采用P錨，計(jì)算錨固長(zhǎng)1.2 m，實(shí)際按1.5 m埋設(shè)。出口處采用平滑設(shè)計(jì)，不留死彎。牽引索中心與牽引座中心對(duì)中，2條牽引索高度一致，有各自索道，互不干擾。牽引索應(yīng)預(yù)留足夠長(zhǎng)度并考慮4 m的工作長(zhǎng)度。安裝完成的牽引索應(yīng)注意保護(hù)，特別注意防止電焊打傷或電流通過，注意防潮、防淋，避免銹蝕。

4.2 下球鉸混凝土施工

下球鉸混凝土支撐著整個(gè)上部轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，其灌注密實(shí)度、振搗等質(zhì)量控制尤為關(guān)鍵。轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土采用C50無收縮混凝土。由于下球鉸處鋼筋較密，灌注條件較差，混凝土需具備良好的流動(dòng)性。澆筑時(shí)混凝土從球鉸的一邊向另一邊流動(dòng)，利用球鉸球面的振搗孔進(jìn)行振搗，振動(dòng)棒從球鉸四周邊緣向里斜插使其流動(dòng)。同時(shí)在球鉸頂面預(yù)設(shè)的振搗孔上插入振動(dòng)棒振動(dòng)，排出氣泡?；炷翉目變?nèi)溢出時(shí)觀察孔內(nèi)混凝土，達(dá)到飽滿密實(shí)時(shí)封堵振搗孔?；炷凉嘧⑼戤叄皶r(shí)清理下球鉸處污物并封閉保護(hù)?；炷翍?yīng)進(jìn)行收面和養(yǎng)生，待其強(qiáng)度達(dá)到50%后進(jìn)行上球鉸安裝。同時(shí)，將助推反力座及牽引反力座一并澆筑完成。

4.3 轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)施

4.3.1 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)牽引力、安全系數(shù)

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)見圖1。最小靜摩擦力矩M=22 400 kN·m，其中μ靜取0.1，μ動(dòng)取0.06。理想狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)所需最大牽引力為1 867 kN，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中所需牽引力為1 120 kN。實(shí)際轉(zhuǎn)體中，轉(zhuǎn)動(dòng)體系有可能不平衡，控制轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)偏向后側(cè)，使一個(gè)支撐腿接觸環(huán)道，控制該支腿最大支撐反力不超過2 000 kN，此時(shí)啟動(dòng)力為1 927 kN，轉(zhuǎn)動(dòng)牽引力為1 156 KN，牽引鋼絞線的安全系數(shù)為2.39。

4.3.2 轉(zhuǎn)體牽引助推系統(tǒng)、位控及微調(diào)系統(tǒng)

轉(zhuǎn)體牽引助推系統(tǒng)作為牽引系統(tǒng)工作不正常時(shí)的應(yīng)急手段。轉(zhuǎn)體過程中，16 800 t質(zhì)量只有球鉸一點(diǎn)支承。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中心高度21 m，上部轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)受外界條件或施工影響，易出現(xiàn)傾斜，必須設(shè)置位置控制系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)體過程中及轉(zhuǎn)體就位后，對(duì)轉(zhuǎn)體懸臂端高程及軸線進(jìn)行微小調(diào)整，需要設(shè)置微調(diào)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)體牽引助推系統(tǒng)見圖2。

下球鉸承臺(tái)平面上4處設(shè)置外環(huán)輔助防傾保險(xiǎn)鋼構(gòu)墩（見圖3），其與上轉(zhuǎn)盤橋墩下平面間預(yù)留一定空隙。轉(zhuǎn)體過程中，如上部轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜，輔助墩起防傾保險(xiǎn)作用。采用防傾千斤頂糾偏后，可繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)體。

4.3.3 稱重

在橋梁軸線豎平面內(nèi)，由于球鉸體系制作安裝誤差和拱肋質(zhì)量分布差異、一級(jí)預(yù)應(yīng)力張拉程度差異，導(dǎo)致兩側(cè)拱段剛度和質(zhì)量不同，產(chǎn)生不平衡力矩，造成懸臂端不同的下?lián)隙取楸ＷC轉(zhuǎn)體過程中體系平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)先調(diào)整體系的質(zhì)量分布，使其處于平衡狀態(tài)。稱重試驗(yàn)步驟：在選定的斷面處安裝位移傳感器和千斤頂及壓力傳感器，將所有頂升千斤調(diào)整為設(shè)定的初始頂壓狀態(tài)，記錄壓力傳感器的反力值。千斤頂逐級(jí)加力，記錄位移傳感器的微小位移，直到位移出現(xiàn)突變，繪制出P-Δ曲線。重復(fù)以上試驗(yàn)步驟，對(duì)轉(zhuǎn)體進(jìn)行4次頂升試驗(yàn)，確定不平衡力矩、摩擦阻力系數(shù)、偏心距，確定配重重量、位置及新偏心距。

4.3.4 試轉(zhuǎn)

試轉(zhuǎn)目的是核對(duì)理論計(jì)算的轉(zhuǎn)體啟動(dòng)力、牽引力，確定點(diǎn)動(dòng)慣性行走距離，為正式轉(zhuǎn)動(dòng)提供參考。轉(zhuǎn)體拱橋試轉(zhuǎn)角度3o，試轉(zhuǎn)結(jié)果為啟動(dòng)力：2×52 t（反算靜摩擦阻力系數(shù)為0.028）；牽引力：2×45 t（反算動(dòng)摩擦阻力系數(shù)為0.024）；每分鐘梁端轉(zhuǎn)動(dòng)距離93.4 cm；點(diǎn)動(dòng)3 s，梁端慣性行走距離10.7 cm；點(diǎn)動(dòng)2 s，梁端慣性行走距離6.7 cm；點(diǎn)動(dòng)1 s，梁端慣性行走距離5 cm。

4.3.5 正式轉(zhuǎn)體

（1）啟動(dòng)牽引力控制。根據(jù)試轉(zhuǎn)前確定的啟動(dòng)牽引力T0，分級(jí)加載到位。第一步：千斤頂加載到對(duì)應(yīng)牽引力600 kN等級(jí)；第二步：千斤頂加載到對(duì)應(yīng)牽引力1 000 kN等級(jí)；第三步：千斤頂加載到啟動(dòng)牽引力T0。

（2）轉(zhuǎn)體過程控制。轉(zhuǎn)體啟動(dòng)后將動(dòng)力系數(shù)調(diào)整到預(yù)計(jì)的牽引力，并使其在“自動(dòng)”狀態(tài)下運(yùn)行。核對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)速度與預(yù)計(jì)速度的差值，確定“自動(dòng)”狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間。在橋面中心軸線合龍前1.5 m，監(jiān)控人員每10 cm向主控臺(tái)報(bào)告一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，合龍前20 cm，每1 cm報(bào)一次。合龍即將到位時(shí)，準(zhǔn)確對(duì)梁的中軸線進(jìn)行貫通測(cè)量，確保準(zhǔn)確到位。

（3）就位控制措施。轉(zhuǎn)體前在轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置弧長(zhǎng)及角度觀測(cè)標(biāo)尺，轉(zhuǎn)體過程中進(jìn)行觀測(cè)控制。根據(jù)試轉(zhuǎn)時(shí)確定的慣性大小，提前停止自動(dòng)連續(xù)頂推，改為點(diǎn)動(dòng)操作。利用助推反力座安裝限位裝置，防止過轉(zhuǎn)。

4.3.6 轉(zhuǎn)體后鎖定

轉(zhuǎn)體就位后迅速進(jìn)行轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)調(diào)整，按先軸線后標(biāo)高的原則進(jìn)行調(diào)整。利用轉(zhuǎn)體牽引設(shè)備逐步將轉(zhuǎn)體軸線調(diào)整到位，軸線偏差控制在2 mm內(nèi)；利用永久撐腳安裝限位裝置，限制結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)；調(diào)整標(biāo)高、稱重、配重，標(biāo)高控制兼顧中跨與邊跨，誤差控制在5 mm內(nèi)。

標(biāo)高和軸線調(diào)整符合要求后，立即進(jìn)行上下轉(zhuǎn)盤的鎖定工作。利用永久撐腳與滑道、臨時(shí)砂箱的上半部與滑道鋼板、鋼板與槽鋼鎖定上下轉(zhuǎn)盤。