跨既有铁路线大跨连续梁桥转体施工与控制技术

跨既有铁路线大跨连续梁桥转体施工与控制技术

赵大伟

赵大伟

中铁隧道局集团第五建筑有限公司天津市300300

摘要：我国铁路工程建设中，常会遇到跨既有铁路线大跨连续梁桥施工现象，为减少对铁路运营的干扰，确保既有线路行车安全，施工中常用转体技术。转体施工的工期紧、风险大、技术含量高，需要严格遵循工艺流程，加强每个施工环节质量控制，并重视转体防水施工，以促进施工效果提升。

关键词：铁路线；大跨连续桥梁；转体施工；控制技术；

连续梁转体施工避免了施工过程对既有铁路的运营干扰，减小了既有铁路线安全运营风险。针对工程施工难点，介绍了转体系统组成以及转体施工关键技术。并通过有效的施工监控以及准确的不平衡承重试验，使梁体在转体过程中始终保持平衡，保证了转体过程安全顺利，同时也确保了转体到位后主梁的合龙精度。

一、转体施工关键技术

1.下转盘球铰安装。（1）浇注下承台混凝土。（2）钢筋、模板安装结束并复测位置准确后，预埋下球铰定位钢骨架、环道、32对M20定位螺栓（固定滑道钢板用），定位螺栓安装到位，精确测量无误后，焊接固定于承台钢筋上，待混凝土浇筑结束后初凝前，重新测量检查钢骨架和定位螺栓的预埋位置并进行微调正位。（3）利用已预埋的定位钢骨架，安装固定下球铰并调整下球铰中心位置及球面，使中心销轴的套管竖直，用水准仪调整球面周圈标高，对角高差及局部高差控制在0.5mm以内，使球面周圈在同一水平面上，用螺栓固定下球铰，使其紧固牢靠，同时盖住中心销轴套管口；检查下球铰安装无误后，浇注铰下混凝土。

2.聚四氟乙烯滑动片、上球铰安装。在中心销轴套管中放入黄油四氟粉（黄油与四氟粉按质量比120∶1），然后将中心销轴放到套管中，放置时保证中心销轴竖直并与周围间隙一致。在下球铰凹球面上按照编号由内到外安装聚四氟乙烯滑板，并用黄油四氟粉填满聚四氟乙烯滑板之间的间隙，使黄油面与四氟滑板面相平。将上球铰的两段销轴套管接好，用螺栓将其固定紧固。上球铰凸球面涂抹黄油后，用防水塑料布将整个上球铰包裹严密，放置于搁置架上，使用时将上球铰吊起，去除防水塑料布，用纱布将凸球面擦试干净，在凸球面上抹涂一层黄油四氟粉，然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上。用拉链葫芦微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一致。去除被挤出的多余黄油，用泡沫胶将上、下球铰边缘的缝隙密封。

3.滑道的安装。在下转盘顶面设置外径491.5cm，宽1.0m的环形滑道，钢板采取分段组拼，由5mm厚的不锈钢板及5mm厚的四氟板贴面组成，四氟板通过环氧树胶粘贴在不锈钢板上，不锈钢板镶嵌于磨光的环形滑道的槽内。滑道槽在混凝土终凝前应反复打磨，磨光平整度及高程误差控制在0.5mm以内。

4.上转盘撑脚安装。上转盘共设有6组撑脚，安装时注意撑脚安装的角度及中心位置，保证整个转动过程撑脚均位于滑道不锈钢板范围内，标高控制应考虑转体梁体重量转移于球铰后，四氟滑片压缩引起的撑脚下沉量。

5.转体牵引设备。在该特大桥的施工中，为缩短转体时间，确保转体连续进行，采用了连续千斤顶设备。牵引动力系统由2台ZLDK主控台、4台ZLDB液压泵站、4台ZLD200智能连续转体千斤顶组成。牵引索由24根强度等级为1860MPa的Φ15.2mm钢绞线组成。牵引索的一端埋入上转台混凝土内，作为固定端，外露端逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过连续转体千斤顶作为张拉牵引端。

二、转体施工控制

对于连续梁的施工监控，最重要的就是准确计算各节段施工预拱度，同时在主梁施工过程中对结构变形及应力进行观察，并通过变形观测及现场实测参数预测及时调整下节段施工预拱度。对于转体连续梁的施工监控，除准确计算及预测预拱度外，最重要的就是计算转体牵引力、转体惯性制动距离以及确定转体梁不平衡弯矩。

预拱度计算。结构计算采用Midas软件，采用空间梁单元，分为91个单元。结构计算参数采用现行铁路规范和实际材料特性。通过单元的激活和钝化功能来实现不同施工阶段的计算。计算模型如（图1）所示。

式中：T1为牵引力；M1为球铰产生的摩阻力矩；D1为牵引力力偶臂；R为球铰平面半径；N为转动体重量；μ为静摩擦系数（按设计取0.1）。

3.转体不平衡重测试。转动体的平衡对转体施工过程的安全性起着至关重要的作用。梁体因混凝土浇筑误差及其他不平衡荷载造成的主梁两侧不平衡力矩，可由主梁根部截面或墩底截面应力值初步预估。但考虑到混凝土应力测试干扰因素多，应力测试精度低，且应力还受到预应力张拉施工误差的影响（管道误差、张拉力误差），因此需要精确的方法来确定不平衡弯矩。球铰转动测试法，采用测试刚体的位移突变的方法进行测试，受力明确，而且只考虑刚体作用，且不涉及挠度等影响因素较多的参数，结果比较准确。该法可测试转动体部分的不平衡力矩、静摩阻系数及偏心距。由于该特大桥梁体两侧预应力锚固齿块、临时荷载及施工误差不对称，致使梁体的不平衡荷载较大，为防止试验时千斤顶吨位不足，先根据墩底纵桥向两侧截面应力初步估算出不平衡弯矩大小及方向，根据估算结果初步配重，平衡掉部分弯矩，不平衡弯矩及对应配重调整见表1。

表1应力估算法测得不平衡弯矩及对应配重调整

4.施工难度及施工措施。（1）施工难度。1）桩基：采用钻孔灌注桩，桩径1.5m，桩长78.5m。2）承台：开挖面积达到300m2，开挖深度达4.5m，基坑距离既有线边最短仅有2.3m，挖开难度极大。3）箱梁：箱梁距离地面超过8m，支架安全风险非常大，而且由于距既有线较近，靠近铁路一侧的箱梁外模，无法使用吊车支立模板。4）转体：转体梁重6688.1t（含桥面系等附属结构重量），转体角度34°，转体难度、风险很大。（2）采取措施。1）钻孔时护筒加长到6m，并在钻孔中加入化学制剂，加固钻孔护壁，控制流沙沉积。2）基坑开挖前，先注浆加固既有线周边基础，在基坑周围采用拉森IV型长12m钢板桩，双I32工字钢围檩，确保基坑的稳定及安全。3）支架基础挖深1m采换填石灰改良土，最后浇筑一层30cm厚混凝土硬化基础；创造了满堂支架上的模板行走装置，成功解决靠铁路一侧无法支立模板的问题。①钻孔时护筒加长到6m，并在钻孔中加入化学制剂，加固钻孔护壁，控制流砂沉积。②基坑开挖前，先注浆加固既有线周边基础，在基坑周围采用拉森IV型长12m钢板桩，双I32工字钢围檩，确保基坑的稳定及安全。③支架基础挖深1m采换填石灰改良土，最后浇筑一层30cm厚混凝土硬化基础；创造了满堂支架上的模板行走装置，成功解决靠铁路一侧无法支立模板的问题。④与多家有资质有经验的转体企业和机构通力协作，做好多种保障措施及预案，保证转体顺利成功。

施工完成后进行质量检测，各项指标都合格，得到设计、施工和监理单位的好评。同时也减少对既有铁路线运营的干扰，经过两个雨季的检验，转体防水效果良好，没有出现水损害现象，取得良好的社会效益，类似转体施工可从中得到借鉴。

参考文献：

[1]刘琴亮．跨既有铁路线大跨连续梁桥转体施工与控制技术．2016.

[2]张俊．浅谈跨既有铁路线大跨连续梁桥转体施工与控制技术研究.2017.