周磊 ZHOU Lei

（北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責任公司，北京 100855）

0 引言

目前我國鐵路建設(shè)正處于蓬勃發(fā)展的時期，越來越多的鐵路項目陸續(xù)開工，由于我國鐵路建設(shè)時間跨度較大，使得后續(xù)新建鐵路與既有鐵路產(chǎn)生交叉，為減少對既有鐵路的影響，一般采用連續(xù)梁上跨，但連續(xù)梁由于其施工期較長且在施工過程中各種安全隱患也較為突出，對既有鐵路線路的運營安全影響較大。為最大限度的降低對鐵路線的影響，近年來很多鐵路橋梁在跨越既有鐵路時多采用轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工工藝，即梁體先以連續(xù)梁的工藝在鐵路線路范圍外進行施工，然后通過轉(zhuǎn)動球鉸對連續(xù)梁進行轉(zhuǎn)動，從而完成上跨既有鐵路的施工。轉(zhuǎn)體連續(xù)梁大大縮短了對既有鐵路的影響，最大限度的保證了鐵路運營安全，但轉(zhuǎn)體連續(xù)梁對施工技術(shù)水平要求較高，尤其是轉(zhuǎn)體中各工序的把控是否嚴格配合更是關(guān)系著整個項目的成敗。在新建鐵路項目某特大橋轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工中，由于該連續(xù)梁不但高度高跨度大，而且上跨多條既有鐵路線路和地方公路，使得連續(xù)梁在施工工程中對周邊影響較大，尤其是鐵路營業(yè)線施工安全防護風險加大，同時也對連續(xù)梁轉(zhuǎn)體后合龍精度提出嚴峻考驗。為確保鐵路和公路的安全運營及轉(zhuǎn)體合龍后的精度，項目部對該連續(xù)梁轉(zhuǎn)體方案進行統(tǒng)籌規(guī)劃，對轉(zhuǎn)體施工各項工序進行嚴格把控，通過一系列措施，有效縮短了轉(zhuǎn)體施工工期，大大降低了對周邊交通線路的影響，確保了鐵路及公路運行安全，同時轉(zhuǎn)體后合龍精度也滿足有關(guān)要求，保證了梁體線性和外觀質(zhì)量。通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，該大跨度轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工工藝及相關(guān)技術(shù)在施工中取得很好的效果。

1 工程概況

新建鐵路某特大橋（41+76+41）m 連續(xù)梁全長為159.5m，上跨既有鐵路正線（K28+751 某特大橋9#墩）、K2線（K28+742 某特大橋9#墩、10#墩）、K1 線（K28+733 某特大橋10#墩）、貨物疏解線（K28+710 某特大橋10#墩）。在既有鐵路正線及K1 線兩側(cè)設(shè)T 構(gòu)，分別轉(zhuǎn)體就位，跨中合攏。中跨跨越東艷路、既有鐵路正線線、客車車底取送線。東艷路寬度為32m，交叉角度為57°，既有鐵路正線、客車車底取送線交叉角度為61°；T 構(gòu)采用墩底轉(zhuǎn)體法施工，均位于R=400m 的圓曲線上。橋面設(shè)2%橫坡。既有鐵路線為國家III 級鐵路，電氣化牽引單線鐵路，限制坡度12‰，最小曲線半徑400m。K2 線、K1 線為國家V 級鐵路，電氣化牽引單線鐵路，限制坡度7‰。貨物疏解線均為國家III級鐵路，電氣化牽引單線鐵路，限制坡度16‰，最小曲線半徑400m。梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，底板、腹板、頂板局部向內(nèi)側(cè)加厚，底板按二次拋物線變化，其他均按直線線性變化。中支點截面中心線處梁高6.442m，中跨跨中10m 及邊跨8.75m 直線段截面中心線處梁高3.642m，梁底下緣按二次拋物線變化。（圖1）

圖1 轉(zhuǎn)體連續(xù)梁與周邊交通位置關(guān)系示意圖

2 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)設(shè)計

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)包含上下轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)動球鉸以及轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成。在下承臺頂面設(shè)置環(huán)形滑道、助推反力支座、牽引反力支座等設(shè)施，在上下承臺之間布設(shè)有銷軸的轉(zhuǎn)動盤（球鉸）。施工時需將圓柱滑塊均勻布置在球面板上，上球面板頂面與托盤相連，托盤上設(shè)置轉(zhuǎn)盤，整個系統(tǒng)臨時支撐均采用混凝土結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動牽引束采用鋼絞線纏繞而成。上轉(zhuǎn)盤設(shè)有6 組撐腳，每個撐腳由兩個?500mm 的鋼筒組成雙圓柱形，下設(shè)30mm 厚鋼走板。將聚四氟乙烯滑塊按照設(shè)計位置嵌入到下球鉸面上，然后將黃油和聚四氟乙烯粉的混合料對球鉸間的縫隙進行填充。連續(xù)梁施工完成后，實施轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)體前梁面上雜物需清除，梁面小型物件需固定牢靠。轉(zhuǎn)體總重量為9#墩4962t、10#墩4962t，在轉(zhuǎn)體施工前應(yīng)對其摩阻力等參數(shù)進行測試，每處轉(zhuǎn)體施工點配備2 臺ZLD200 型千斤頂，轉(zhuǎn)體總耗時需小于90 分鐘，轉(zhuǎn)體就位進行精調(diào)后立即鎖定，然后進行下一步施工。（圖2）

圖2 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)立面圖

3 轉(zhuǎn)體各項參數(shù)計算

3.1 轉(zhuǎn)體牽引力、安全系數(shù)計算 9#、10#墩轉(zhuǎn)體重量均為49620kN，即總重量G 取49620kN。轉(zhuǎn)體牽引力計算：牽引力T=2/3×（R×W×μ）/D[1]

其中R 為球鉸平面半徑，R=1.275m；W 為轉(zhuǎn)體最大重量；D 為轉(zhuǎn)臺直徑，D=7.2m；μ 為球鉸磨擦系數(shù)，μ 靜=0.1，μ 動=0.06；轉(zhuǎn)動開始時最大索引力T=2/3×（R×W×μ 靜）/D=585.5kN；正常轉(zhuǎn)動時牽引力T=2/3×（R×W×μ 動）/D=351.5kN。

根據(jù)上述計算公式，計算各轉(zhuǎn)體墩的啟動牽引力、轉(zhuǎn)動牽引力。計算轉(zhuǎn)體過程撐腳豎向力，考慮的不平衡力有：

①兩側(cè)梁體澆筑偏差，按重心偏心10cm 計算；②一側(cè)風向上吹，按6 級風考慮。撐腳豎向力N，撐腳距球鉸重心距離L=3m，增加牽引力T=μ×N×L/D。

表1 轉(zhuǎn)體施工牽引力統(tǒng)計表

啟動時單側(cè)動力儲備系數(shù)：K1=2000/585.5=3.42。轉(zhuǎn)動時單側(cè)動力儲備系數(shù)：K2=2000/351.5=5.69。連續(xù)千斤頂型號為ZLD200 型，最大張拉力為2000kN，計算結(jié)果表明千斤頂動力有足夠的安全系數(shù)儲備。

3.2 鋼絞線的安全系數(shù)計算 牽引索采用15-?s15.2鋼鉸線；標準強度：fytp=1860MPa；每束根數(shù)：n=15；單根截面面積：A=140mm2；上轉(zhuǎn)盤設(shè)置兩束牽引索，設(shè)計牽引索采用15-15.2 鋼絞線。單根理論張拉力：140*1860=260.4kN；15 根合計15*260.4=3906kN；啟動時鋼絞線的安全系數(shù)2×3906/778.6=10.03，滿足施工要求。轉(zhuǎn)動時鋼絞線的安全系數(shù)2×3906/544.3=14.35，滿足施工要求。

3.3 轉(zhuǎn)體時間的計算 千斤頂?shù)臓恳碚撍俣龋╩m/min）=泵頭流量（L/min）/（2×伸缸面積）。理論上由于泵頭的實際流量可根據(jù)要求從0 到36L/min 進行選擇，所以轉(zhuǎn)體的速度可根據(jù)設(shè)計的要求而設(shè)定在規(guī)定的時間范圍內(nèi)實現(xiàn)施工要求。9#墩轉(zhuǎn)體角度為順時針60°，10#墩轉(zhuǎn)體角度為順時針55°。順時針試轉(zhuǎn)5°后，正式轉(zhuǎn)體9#墩按順時針55°、10#墩按順時針50°考慮，上轉(zhuǎn)盤直徑7.2m，計算出9#墩鋼絞線牽引長度L=3.46m、10#墩鋼絞線牽引長度L=3.14m。9#墩梁端轉(zhuǎn)過弧線長度為35.84m、10#墩梁端轉(zhuǎn)過弧線長度為32.58m。按轉(zhuǎn)體角速度0.02rad/min 進行計算：正式轉(zhuǎn)體到位所用時間：9#墩t=55/（0.02×180/π）=48min，10# 墩t=50/（0.02×180/π）=44min；9# 墩轉(zhuǎn)體線速度為35.84/48=0.75m/min，10#墩轉(zhuǎn)體線速度為32.58/44=0.74m/min；牽引索速度：V=L/t=3.46/48=0.07m/min（9#墩），V=L/t=3.14/44=0.07m/min（10# 墩）；精調(diào)時間按20min 考慮；轉(zhuǎn)體用時為：48+20=68min（9# 墩）、44+20=64min（10#墩）。轉(zhuǎn)體要點總時間計算：轉(zhuǎn)體前提前做好準備工作，不占用時間，其它工序所需時間如下：①接觸網(wǎng)斷電及恢復送電時間：15min；②轉(zhuǎn)體到位時間：48min（9# 墩）、44min（10#墩）；③精調(diào)時間：20min；總計時間：15+48+20=83min（9#墩）、15+44+20=79min（10#墩）橋面兩端頭中心軸線合攏前2m 內(nèi)時，監(jiān)測點工作人員開始給控制臺倒數(shù)報告監(jiān)測數(shù)據(jù)，每10cm 報告一次；當主梁端部即將到達設(shè)計位置前100cm 時，采用點動操作；在30cm 內(nèi)，每1cm 報告一次；在5cm 內(nèi)每1mm 報告一次。預計點動階段時間20 分鐘。因此，9#墩轉(zhuǎn)體要點總時間按120 分鐘考慮、10#墩轉(zhuǎn)體要點總時間按120 分鐘考慮。

4 翻模主要施工工藝

4.1 總體施工工藝流程 總體施工流程圖，詳見圖3。

圖3 轉(zhuǎn)體施工流程圖

4.2 臨時鎖定微調(diào)系統(tǒng)及拆除砂箱 在主梁施工完成，主梁落架前，將4 臺400 微調(diào)千斤頂安裝到位，使其均勻受力。上轉(zhuǎn)臺與下承臺之間采用鋼撐腳下部打入鋼楔塊進行鎖定，完成整體結(jié)構(gòu)的臨時鎖定。待配重到位后，拆除撐腳與滑道間的石英砂箱，清理滑道與撐腳間的石英砂，并在撐腳下鋪設(shè)聚四氟乙烯滑板后對稱、均衡拆除上、下轉(zhuǎn)盤間的砂箱，采用4 臺400t 千斤頂將上下轉(zhuǎn)盤抄實（即微調(diào)系統(tǒng)千斤頂），拆除后利用高壓水沖洗以保證清潔[2]。

4.3 鋪設(shè)撐腳下聚四氟乙烯板及安裝鋼楔塊 拆除撐腳上部支后鋪設(shè)聚四氟乙烯板，每個撐腳位置其鋪設(shè)數(shù)量為2 塊。然后將鋼楔塊固定在撐腳的四個方向。每個轉(zhuǎn)體點位置鋼楔塊需布置8 組共32 個，鋼楔塊厚度≥0.5cm。

4.4 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)備安裝及調(diào)試 本工程轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由4臺ZLD200 型連續(xù)千斤頂，每臺千斤頂配備液壓泵提供動力，每兩臺千斤頂采用1 臺主控臺進行控制。千斤頂油缸前后位置需設(shè)置緊鎖裝置。在轉(zhuǎn)盤處的反力墩上將千斤頂按要求進行布置，油缸中心線必須與鋼絞線的工作受力線重合，每個轉(zhuǎn)體位置的千斤頂距離轉(zhuǎn)盤的距離必須一致，同時距離牽引所脫離點位置≥2m。千斤頂位置與油泵及總體控制柜處于同一平面上以便油壓穩(wěn)定，同時要確保轉(zhuǎn)體的組件部分與設(shè)備保持一定距離，控制柜位置要選擇在視野范圍良好處，能夠觀測到整個施工狀況。

4.5 試轉(zhuǎn)體及正式轉(zhuǎn)體 在正式轉(zhuǎn)體前需先進行試轉(zhuǎn)體，確保各項參數(shù)無誤后將臨時支撐拆除，梁體靜置24 小時后再由專職人員對梁體進行全面檢查，確認無誤后在規(guī)定時間內(nèi)進行轉(zhuǎn)體施工。轉(zhuǎn)體時間點需提前與鐵路及公路管理部門進度溝通確認，然后由轉(zhuǎn)體施工總負責人發(fā)號指令方可進行，在轉(zhuǎn)體過程中鐵路防護員及駐站聯(lián)絡(luò)員要保持通訊設(shè)備的通暢。在轉(zhuǎn)體過程中觀測人員要明確分工，確定觀測范圍，尤其是轉(zhuǎn)體速度、反力架受力狀況，鋼絞線情況等。在轉(zhuǎn)臺處做好標識。在梁體配重位置觀測人員在轉(zhuǎn)體接近剩余1～2°時，將剩余梁端走行弧長及時匯報給轉(zhuǎn)體總負責人，按照前期的試驗數(shù)據(jù)進行點動轉(zhuǎn)體，每個點動操作結(jié)束后要及時計算剩余弧線長度以便指揮人員及操作人員能夠?qū)崟r了解轉(zhuǎn)體狀況，從而為一步操作提供依據(jù)，重復上述工序直至轉(zhuǎn)體達到設(shè)計位置[3]。

4.6 轉(zhuǎn)體到位后的約束鎖定及封盤施工 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)精確就位后，即對結(jié)構(gòu)進行約束鎖定。下轉(zhuǎn)盤施工時下球餃及滑道安裝就位后，澆筑下轉(zhuǎn)盤混凝土。澆筑混凝土前安裝下球餃振搗孔防護套及排氣孔管，保證下轉(zhuǎn)盤混凝土密實并防止混凝土流入下球餃凹面內(nèi)；上轉(zhuǎn)盤施工時注意預留振搗孔，保證上下轉(zhuǎn)盤封固混凝土振搗密實。

5 安全質(zhì)量保障措施

①在轉(zhuǎn)體施工前，由項目部對所有參建人員進行交底，對其操作規(guī)范及安全掌握狀況進行考核，符合要求后方可進行上崗作業(yè)[3]。②在轉(zhuǎn)體之前進行認真檢查，發(fā)現(xiàn)問題提前處理，試轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)體前應(yīng)先確定滑道及撐腳間留有間隙，且無雜物，若有雜物需提前清理干凈，并涂抹黃油后再進行轉(zhuǎn)體施工。③大風天氣及雨天不得進行轉(zhuǎn)體作業(yè)施工，并將上下轉(zhuǎn)臺之間重新用4 臺400t 千斤頂進行抄墊固定，防止在風力作用下梁體發(fā)生顫振或抖振。

6 結(jié)束語

通過對該連續(xù)梁轉(zhuǎn)體方案進行統(tǒng)籌規(guī)劃，對轉(zhuǎn)體施工各項工序進行嚴格把控，通過一系列措施，有效縮短了轉(zhuǎn)體施工工期，大大降低了對周邊交通線路的影響，確保了鐵路及公路運行安全，同時轉(zhuǎn)體后合龍精度也滿足有關(guān)要求，保證了梁體線性和外觀質(zhì)量。通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，該大跨度轉(zhuǎn)體連續(xù)梁施工工藝及相關(guān)技術(shù)在施工中取得很好的效果，也為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。