肖建新

（中鐵大橋局集團第一工程有限公司 鄭州 450053）

1 工程概況

1．1 橋梁結構、環(huán)境特點及轉體意義

鄭州中心區(qū)鐵路跨線橋主橋為雙塔單索面3跨預應力混凝土斜拉橋，孔跨布置為106m＋248 m＋106m，全長460m。位于鄭州火車站北樞紐，主跨248m，先后跨越京廣和隴?？瓦\線、鄭州車輛段、京廣和隴海貨運線，交通非常繁忙［1］。為避免施工造成的長時間封鎖鐵道線或者頻繁干擾鐵路運輸，其中跨越京廣、隴?？瓦\線共7條股道的120梁段采用轉體法施工，以最大限度地減少對行車密集的京廣、隴海2大客運鐵路干線的行車影響，以及常規(guī)施工對鐵路運營的頻繁干擾，從而減少行車安全隱患，大大降低安全風險。［2］

跨線橋轉體前后橋梁位置關系見圖1。

圖1 跨線橋轉體前后橋梁位置圖（單位：m）

1．2 轉體體系概況

本橋上跨京廣隴?？瓦\鐵路的梁段采用轉體施工，球鉸設在3號主墩承臺頂中心，轉體的構件主要包括：上轉盤（含上球鉸）、墩身、支座及墊石、墩梁臨時固結、主梁轉體段（60．5m＋59．5 m）、主塔以及斜拉索（6對）、施工掛籃（1只）、配重及其他臨時荷載等。

轉體系統(tǒng)布置見圖2。

圖2 轉體系統(tǒng)布置圖

牽引系統(tǒng)包括牽引索、助拉牽引索以及相應的千斤頂反力座。牽引索采用15－15．2鋼絞線，固定端錨固在上轉盤內；助拉索采用11－15．2鋼絞線，固定端錨固在上轉盤撐腳內；承臺上設有千斤頂反力座和牽引反力座，牽引反力座用于轉體結構的啟動和轉動，千斤頂反力座用于轉體的啟動、止動、姿態(tài)微調等。

上轉盤為3向預應力結構，四周共設8對撐腳。撐腳中心線直徑為11．2m，施工時撐腳底離滑道頂26mm，轉體過程中起防傾覆作用。上轉盤與承臺之間設置球鉸，球鉸半徑8m。

1．3 轉體技術參數(shù)

設計轉體總重量171 000kN；轉體梁段長度60．5m（中跨）＋59．5m（邊跨）＝120m；平轉角度為逆時針60．4°。

2 轉體體系施工

2．1 球鉸施工

（1）球鉸構造。主橋轉體系統(tǒng)球鉸位于3號主墩承臺中心，球鉸分為上球鉸、下球鉸及轉動軸3部分，共重146．8kN。球鉸位置在上下轉盤之間，球鉸半徑8m，平面直徑為4m，球鉸由上下2塊45mm厚鋼質球鉸組成，上球鉸為凸面，與下轉盤（球缺面）接觸，下球鉸為凹面，通過承臺內鋼骨架固定在下轉盤的頂面上，上下球鉸球缺高度254mm，材質均為16Mnq鋼板壓制而成的球面，背部設肋條，球鉸中心設直徑×壁厚為325mm×18mm鋼套，總長度為4 050mm，為了便于運輸分為2 025mm的2節(jié)，用法蘭連接。中心軸為260mm的實心軸，下球鉸上鑲嵌直徑×壁厚為60mm×18mm聚四氟乙烯滑片906塊，直徑×壁厚為100mm×18mm聚四氟乙烯滑片4塊，上下球鉸間填充黃油四氟粉，作潤滑與上球面板組成摩擦副。

為了保證混凝土澆筑密實，在下球鉸面板上預留4個直徑80mm和4個直徑100mm振搗孔，預留孔制作為內襯環(huán)＋振搗法蘭蓋的安裝形式。等混凝土澆筑完成后將振搗法蘭蓋安裝在下球鉸面上，然后在振搗法蘭蓋上安裝四氟滑片。另外，為了振搗時能排除混凝土中的氣泡，也便于混凝土澆筑后水分蒸發(fā)，下球鉸均勻設置了32個直徑20mm的出氣孔。

（2）球鉸制造驗收。球鉸豎向承載力為171 000kN，由專業(yè)廠家制造，出廠和進場時分別組織業(yè)主、監(jiān)理、設計、施工單位進行檢查驗收。

（3）球鉸安裝。

①下球鉸安裝。球鉸安裝在3號墩承臺中央，承臺澆注混凝土時預留一個倒圓臺槽口，槽內預埋好預埋件。先將球鉸上球鉸吊開放置一邊，并用塑料、膠布將凸面防護好。將下球鉸型鋼骨架吊起安放在承臺預留槽內預埋件上，調整好位置，將其焊接固定，將下球鉸安放到位，利用調位螺母將其調整水平。

測量人員采用全站儀放出球鉸軸線和邊緣4個點的坐標值，控制球鉸偏位。采用水準儀調整水平，將下球鉸準確定位滿足設計要求后固定牢固。下球鉸安裝校正后做好防塵處理。

②預留槽口混凝土灌注。預留槽口共計需要C50混凝土22．8m3，球鉸部位灌注混凝土從一側通過球鉸下底面向另一側流動，振動棒從球鉸四周邊緣往里斜插使其流動，同時在球鉸頂面振搗孔處插入振動棒振動，排出氣泡，混凝土溢出孔后封堵振搗孔?；炷琳駬v確保密實。澆注完成后，及時清理球面內積水、混凝土殘渣，并用棉紗清理干凈?；炷琉B(yǎng)護直至上球鉸和滑片安裝前用篷布覆蓋，防止污染。

③安裝銷軸。將黃油與四氟粉按重量比120∶1的比例配制好后，在中心銷軸套管中放入黃油四氟粉，然后將中心銷軸輕放到套管中，放置時保證中心銷軸豎直并與周圍間隙一致。

④安裝滑片及上球鉸。將下球鉸再次清理干凈，按照設計要求安裝聚四氟乙烯滑片，在下球鉸凹球面上按照順序由內到外安裝聚四氟乙烯滑片，滑片應按照編號對應放入凹槽內，其頂面應位于統(tǒng)一球面上，誤差小于1mm。將聚四氟乙烯滑片安裝完畢后，用黃油四氟粉填滿聚四氟乙烯滑板之間的間隙，使黃油面與四氟滑片面相平。整個安裝過程要保持球面清潔，不要將雜物帶至球面上。

將上球鉸的2段銷軸套管接好，用螺栓固定牢固。注意保護好上球鉸，將上球鉸凸球面涂抹黃油后，用防水塑料布將整個上球鉸嚴密包起來，放置于厚木板上。使用時將上球鉸吊起，去除防水塑料布，用紗布將凸球面擦試干凈，在凸球面上抹涂一層黃油四氟粉，然后將上球鉸對準中心銷軸輕落至下球鉸上。用拉鏈葫蘆微調上球鉸位置，使之水平并與下球鉸外圈間隙一致。去除被擠出的多余的黃油，用寬膠帶紙將上、下球鉸邊緣的縫隙密封。

⑤試運轉。球鉸安裝完成后，進行試運轉，檢查無異常，再將球鉸密封。

2．2 上轉盤施工

3號墩轉體上轉盤包括8組撐腳及上轉盤，其主體為3向預應力混凝土結構，撐腳為鋼管混凝土結構。

2．3 墩身及轉體段主梁施工

主墩墩身混凝土采用整體鋼模一次澆筑，泵送入模。120m轉體段主梁采用支架現(xiàn)澆，包括0號塊（19．4m）、DB1（50．3m）和 DZ1（50．3m）分別一次澆筑完成。

上轉盤及墩身工程照片見圖3。

圖3 上轉盤及墩身

2．4 塔身及斜拉索施工

主塔為鋼筋混凝土獨柱式，梁面以上塔高64．5m，采用翻模法施工。塔身旁配1臺固定式塔吊輔助施工。轉體前施工完成6對斜拉索。

2．5 反力座施工

承臺施工完成后設置牽引索反力座、千斤頂反力座，采用混凝土吊罐進行混凝土澆筑。

2．6 滑道及撐腳施工

滑道在承臺施工時在設計位置通過木板預留槽口，然后用砂漿找平，分塊將滑道鋼板安裝固定，測量監(jiān)控確保滑道平整度。

為避免撐腳在體系轉換時抵死，在通過設計人員同意后將撐腳與滑道間的間隙由16mm調整為26mm，且撐腳施工時根據(jù)圖紙預留助拉牽引索鋼絞線。

2．7 牽引索施工

牽引索錨固于上轉盤中，上轉盤施工時將牽引索錨固在設計位置，錨固長度大于7m，在錨固高度對應的上轉盤相應位置周圈預埋支撐牽引索的鋼筋頭，由于牽引索長時間外露避免其銹蝕和過電，預留完成后將外露部分涂抹黃油，且用塑料管包裹保護。

2．8 臨時墩施工

為確保轉體后轉體段梁體形成穩(wěn)定結構，在轉體后邊跨距離墩中心55m處設置鋼管臨時墩，臨時墩采用直徑×壁厚為1．0m×10mm的鋼管，待轉體完成且姿態(tài)微調后用型鋼將臨時墩與梁體抄實。

2．9 稱重施工

（1）稱重反力架。稱重反力架分別設置與中跨和邊跨距離墩中心55m處的隔板位置，其結構為9m×5m的混凝土基礎，6根直徑×壁厚為0．426m×10mm的鋼管作為支撐柱，其上設置2［36的型鋼作為分配梁。并在每個反力架上安裝3臺2 000kN千斤頂及經(jīng)標定過的傳感器。

（2）稱重。①在一端向上施力頂升梁體，當梁體發(fā)生轉動的瞬間（通過轉盤處設置的百分表來判斷），記錄傳感器頂升力和百分表讀數(shù)；②通過頂升力與力臂求得力矩；③中跨、邊跨各頂升1次記錄相關數(shù)據(jù)，分析后剔除不合理數(shù)據(jù)，由最小二乘法分析求得球鉸摩阻系數(shù)、偏心距；④根據(jù)計算數(shù)據(jù)減少邊跨配重13．6t，調整偏向距，再次稱重使偏心距為0．05m，滿足預定偏心距；⑤稱重成果見表1。

表1 稱重成果一覽表

3 轉體施工準備

3．1 轉體設備

轉體設備見表2。

表2 轉體施工主要機具設備儀器

3．2 轉體施工組織

轉體時成立轉體施工指揮組，下設監(jiān)控組、技術組、施工組、安全防護組、測量組、觀察應急組、后勤組等，在專家組的指導和監(jiān)理組的監(jiān)督下加強信息傳遞，確保指令暢通。

4 轉體施工

4．1 轉體設備布置

（1）布置連續(xù)平轉千斤頂動力泵站。

（2）布置轉體控制設備。①布置連續(xù)平轉千斤頂檢測傳感器；②連接現(xiàn)場實時網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。

（3）布置助拉千斤頂。根據(jù)經(jīng)驗在開始轉體過程中，轉體結構由靜摩擦轉為動摩擦過程中，靜摩擦力有可能很大，需要利用助拉千斤頂提供一個拉力輔助結構轉動，在2個千斤頂反力座后各布置1臺助拉千斤頂，當轉體結構啟動后，助拉千斤頂自動失去作用。

4．2 轉體同步控制方案

采用計算機控制系統(tǒng)確保連續(xù)平轉千斤頂動作同步和牽引點位置同步。

4．3 轉體施工步驟

（1）轉體系統(tǒng)設備安裝準備。在每個牽引點分別布置1臺40L雙比例液壓泵站，共布置2臺。每個助拉點布置1臺液壓泵站，共布置2臺。

（2）支架、塔吊拆除及掛籃安裝和配重。

（3）靜置。轉體段施工支撐支架拆除前對各觀測點進行觀測并作為原始記錄，支架拆除完成后靜置24h，每2h對觀測點進行一次測量并記錄（標高、位置、測量溫度等），若有異常（如觀測點標高突變等），立即對結構進行檢查并復測。

靜置過程中對轉盤、墩梁固結以及梁體等結構進行檢查，檢查是否有裂縫等現(xiàn)象發(fā)生并記錄，若有異常及時處理。

（4）調整重心。為確保轉體過程中梁體的穩(wěn)定，且確保鐵路運營線的安全，在稱重后，根據(jù)稱重結果調整重心在邊跨側距球鉸中心5～10cm之間，形成球鉸、邊跨側2個撐腳同時支撐的3點支撐狀態(tài)。

調整時應根據(jù)稱重結果所測得的不平衡力矩，確定配重重量并配重。

（5）測量及監(jiān)控標志。①在滑道轉盤上做好線速度控制標記，在上轉盤外緣貼上坐標米格紙帶，以便轉體過程中監(jiān)測并控制轉體速度；②對其他所需的觀測點提前做好標記，并要預見轉體施工動態(tài)變化過程中測點的可視性。

（6）監(jiān)控元件布設。按監(jiān)控單位要求布設應力監(jiān)控元件。

4．4 預轉體

在正式轉體前先預轉體，根據(jù)數(shù)據(jù)調查確定轉動1．5°后不進入鐵路限界。在滑道上設置一根角鋼作為轉體強制限位裝置，保證預轉角度。鐵路給點并停電后，解除臨時支撐，觀察滑道上無障礙物后開始啟動牽引千斤頂。

預轉時采用牽引千斤頂進行分級加載，當千斤頂加載至開始轉動，到1．5°后轉動停止，恢復臨時支撐。通過預轉體實施情況決定正式轉體不采用助拉千斤頂，將助拉索通過鋼筋固定于撐腳上，在轉體過程中隨撐腳一起轉動。

4．5 轉體

根據(jù)鐵路局相關調度命令轉體分2次要點完成，每次要點60min。施工前對所有設備進行檢查，停電完成后，指揮組命令解除臨時支撐，施工人員分組打掉臨時支撐抄墊鋼板，去除型鋼支撐，觀察人員對解除過程和結果進行觀察，解除完畢后向指揮組匯報施工與觀察情況，由指揮組發(fā)布張拉命令。

張拉開始后觀察人員對鋼絞線、反力座結構以及撐腳和滑道進行觀察，轉動開始后及時將未隨撐腳一同移動的四氟乙烯板向轉動方向進行倒運，并對抽拔出的鋼絞線進行梳理，保證轉體順利進行。轉動至距離設計位置2m時，改為點動，通過點動使梁體到達設計位置，并固定制動裝置，確保轉體段的位置。然后認真檢查轉體結構、牽引平臺、鎖定措施等情況，確認一切正常后，結束轉體施工并消點。

4．6 姿態(tài)微調

轉體完成后調整線形，先調梁體中線，再調主塔垂直度，最后調主梁標高線型。在轉體段和邊跨現(xiàn)澆段端頭設置十字交叉2根鋼絞線，用千斤頂張拉調整，調整完成后中心偏位為中跨20 mm，邊跨14mm。主塔垂直度采用3臺4 500 kN千斤頂在轉盤千斤頂反力座上頂上轉盤，通過百分表控制千斤頂?shù)男谐?，調整完成后主塔塔頂偏位為偏南5mm，偏西27mm。經(jīng)測量梁體線形滿足監(jiān)控要求。

用鋼筋將撐腳與滑道抄實并焊接牢靠，將千斤頂反力座上型鋼與上轉盤用鋼板抄實，保證梁體位置不因轉盤而變化。

5 結語

通過對鄭州中心區(qū)鐵路跨線橋超大噸位轉體施工的工程實踐，總結其技術要點如下：

（1）轉體時攜帶了大型施工臨時設施。在施工過程中，因場地限制及跨越京廣、隴海鐵路等共7條電氣化股道的復雜外部環(huán)境要求，掛籃、塔吊等大型臨時設施需要在轉體前安裝就位并參與轉體，故轉體平衡控制要求較高，現(xiàn)場采取了平衡配重、動態(tài)監(jiān)控等工藝手段，完成了主體結構攜帶多種大臨設施同步轉體的施工技術實施。

（2）采用了2階段轉體法。因該橋轉體時需跨越鄭州火車站北咽喉，平均約3min通行一趟客運列車，若一次要點120min，須中斷京廣、隴海2大動脈2h，勢必嚴重影響全國大部分列車的通行。施工中采用了2階段轉體法，即120min分2次給點，每次60min，中間間隔一定的時間，讓積壓的列車通行，從而有效緩解了交通運輸壓力。

整個轉體過程安全、優(yōu)質、高效，為類似橋梁施工積累了寶貴經(jīng)驗。

［1］ 中鐵二院工程集團有限公司．鄭州市中心區(qū)鐵路跨線橋施工圖設計文件［Z］．成都：中鐵二院工程集團有限公司，2007～2009．

［2］ 中鐵大橋局股份有限公司鄭州中心區(qū)鐵路跨線橋項目經(jīng)理部．鄭州市中心區(qū)鐵路跨線橋施工組織設計方案［Z］．鄭州：中鐵大橋局股份有限公司鄭州中心區(qū)鐵路跨線橋項目經(jīng)理部，2007～2010．