某大型转体桥转体系统关键施工技术探讨

王 洁

（中铁十八局集团第五工程有限公司,天津 300459）

转体桥具备对施工周边环境影响范围小、安全风险低等优点，特别是跨越既有铁路、公路等施工时，在确保既有运输通道畅通的同时，能够实现安全快速施工[1]。凭借这些独特优势，在跨越既有铁路、公路的桥梁建设领域中应用越来越广泛[2]。某转体桥施工重难点为转体重量达1.4 万t的跨铁路（68+116+68）双转体梁转体施工，本文对该项目关键施工技术展开论述。

图1 转体桥下盘结构示意

①搭设脚手架、绑扎钢筋；②立模、砼浇筑和养护；③凿毛、安装下球铰；④定位支架、下球铰和滑道；⑤砼二次浇筑、安装上球铰、立模和撑脚；⑥浇筑和养护上转盘砼；⑦凿毛、浇筑反力座[3]。转体桥下盘结构见图1。

下球铰首层砼浇筑完成后,及时对砼表面进行凿毛处理，用高压清洗机将其洗净，并把导轨定位支架、下球铰定位支架等安装在预埋件上。安装并准确定位下球铰后，对第二层砼进行浇筑[4]。

2.1 球铰精度要求

上球铰、下球铰均厚4.0cm，直径3.9m，共上下两片，其所构成的转动体系是转体施工的核心，必须精心加工和安装。球铰精度要求如下：

①边缘各点的高程差不大于1mm ；②转动轴和上下球铰销轴套管中心重合，误差不大于1mm，而钢管要求垂直，倾斜角度不大于3% ；③球面光洁度不大于 3； ④水平截面椭圆度不大于1.5mm[5]。球铰制造完毕后，需用型钢在球铰背面加劲肋上设置桁架，以保证其在运输、吊装过程中不会发生损伤和变形 。

2.2 下转盘球铰拼装步骤

下转盘球铰转运至目的地后仔细检查，详细记录下转盘结构和球铰表面椭圆度，要求百分百符合设计。下转盘球铰的拼装通过螺栓进行，其他构件都在定点工厂加工，制作完成后再运至现场，其拼装步骤如下：①定位。确定锚固螺栓的确切点位，标出球铰中心十字线位置。② 调整钢筋。如果槽口内钢筋和下转盘球铰锚固螺栓不相匹配或不符合尺寸时，可对钢筋进行调整，变动位置。③精调。借助事先预埋合适的定位支架和悬挂调整螺栓，调整中心位置，保证球面铰链中心轴的平面位置和预埋套筒的定位精度，并用固定的调整螺钉精确调整标高。④固定下转盘球铰。球铰中心轴的预埋套筒精准定位和标高精确调整在符合要求的前提下，复查下转盘球铰的标高、中心、平整度等内容；采用全站仪校对中心位置，水准仪复测标高；符合要求后，用调节螺栓和型钢对下转盘球铰进行固定。⑤环形滑道安装。该滑道（结构见图2）为镀铬钢板，焊接加工好背面后刨平顶面，顶部平整度不能大于0.5mm，按照标准规范安装好环道钢板后，进行预留槽的浇筑工作[6]。

图2 滑道结构示意

图3 上盘结构

图4 滑动片安装示意

2.3 砼浇注要点

为确保砼的浇注效果和质量，必须确保砼的密实度，并在浇铸过程中不能产生扰动，以免影响下转盘球铰。同时砼的收缩程度要可控，务必不能影响转盘的功能。砼的浇注作业要注意以下两点：①灌注下球铰面砼前，必须将测试砼应力的元件埋设好，防止返工。②分块单独浇注各独立肋板区时，要在下转盘球铰上设置砼浇注和排气孔，砼的浇注顺序应从中心向四周方向。[7]

上盘（结构见图3）高3m，边长14m；转台高8m，直径10.8m。上转盘不仅是上盘、上盘支撑脚与球铰紧密相连的重要结构，也是直接施加旋转牵引的重要结构。旋转牵引绳预埋于上转盘内，由锚具进行牵引。通过圆顺缠绕牵引绳外露部分，搁置于预埋钢筋上，要求不能相互干扰[8]。此外必须做好防潮防撞等保护措施，避免施工中出现生锈，对钢绞线产生损伤，影响安全和质量。

3.1 上球铰安装

（1）滑片安装。在下转盘预埋套管中加入黄油“塑料王”（PTFE）粉。球铰总面积2.07m2，共布置直径6cm 的PTFE 滑动片（见图4）934 块，PTFE 滑动片设计抗压强度不能大于100MPa。安装PTFE 滑动片前，可通过吸尘器处理球面，确保球面干燥和洁净，且球铰表面和安装PTFE 滑动片孔内不能有丝毫杂物存在，然后在一一对应的镶嵌孔里，将砼振捣孔法兰盖以及PTFE 滑动片小心安放。另外，在PTFE 滑动片中心需钻小孔，方便安装时排除内部空气，确保工程质量。

（2）上球铰安装步骤。PTFE 滑动片（见图4）安装完成后，误差不能大于0.2mm，并保证其顶面位于同一球面上。检查符合要求后，将黄油粉在球面上PTFE 滑动片间进行仔细涂抹，将PTFE滑动片之间的空间均匀涂满黄油，并稍比PTFE 滑动片顶面略高，使得有一层黄油粉布满PTFE 滑动片顶面。黄油粉涂抹完成后尽快安装上球铰，不能落入任何杂物。连接2 段销轴套管，并通过螺栓进行固定。然后吊起上球铰，将一层黄油粉涂抹在凸球面上，对齐上球铰与中心销轴，并轻落在下球铰上。通过倒链微调上球铰位置，让两个球铰外圈间隙相同且水平。通过仔细调整，使上球铰与下球铰上的PTFE 滑动片表面更加吻合,将多余黄油PTFE 粉挤出。上、下球铰接触面禁止泥砂及杂物进入，防止破坏球铰。

安装球铰时要确保其安装顶口的水平度，顶面任意两点间误差不能超1mm ；确保球铰面光洁度和椭圆度，保持球铰面不变形及接触面洁净。

3.2 撑脚安装

专业工厂定制好撑脚（结构见图5）后运进项目。灌注完成下盘转体砼、安装就位上球铰后，立即安装撑脚。为确保滑道和转体结构之间有间隙，要求在撑脚下垫上6mm 厚的钢垫板。通过2个直径800mm×18mm 的双圆柱钢管组成撑脚，把C50 微膨胀砼灌注到钢管内，下设40mm 厚钢走板，走板底面加工精度为3 级。设置1.1m 宽的钢板滑道在撑脚下面，滑道上铺设3mm 厚不锈钢板，撑脚走板与不锈钢板间隙为6mm，滑道中心线半径与撑脚中心线半径相等，均为4.9m。确保转体时撑脚能在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。

3.3 底模施工

上球铰、撑脚安装后，底模采用特殊加工的弧形钢模架设，除砂箱支撑外，还需通过斜撑和木楔进行加固，并在球铰边缘与钢模板接合处解决防渗漏砂浆的问题。支撑脚固定好，立好侧模。底膜施工要点如下：

（1）牢固预压后的砂箱，砂箱采用干石英砂，经过筛分，满足颗粒均匀要求。砂箱接缝必须紧密无渗漏，接触面保持洁净。底模必须满足一定的刚度要求，这样才能确保支撑牢固，不易沉降，而且方便拆除。

图5 撑脚结构示意

（2）底模完成铺装后，将水泥砂浆垫块作为钢筋保护层。绑扎好钢筋骨架，依据设计坐标埋设固定牵引索，并对称埋设4 个注浆孔在转盘上。桥梁转动完成后，封闭转盘下空隙，同时将灌浆孔和通气孔预留在套管轴销顶部，完成桥梁转体后为微膨胀混凝土压入套管做好预备，连接钢筋埋设在千斤顶反力座的相对应位置。对所有关键部位检查无异样后，再进行侧模架设。

（3）对钢筋、模板、预埋件和支撑体系检查合格后按大体积砼施工工艺，对上转盘砼进行浇筑施工。首先在转盘钢箱及撑脚钢管内灌注C50型微膨胀混凝土，再进行其他部位C50混凝土浇筑，采用插入式振捣棒进行密实振捣，C50 混凝土按30cm 厚分层浇筑，浇筑时仔细保护好预埋件。混凝土浇筑后及时通过覆盖养护布等进行养护，防止产生裂缝。

（4）借助无粘结套管体系直径为32mm 的精轧螺纹钢筋对上盘进行竖向预应力施工。在上盘顶面，将张拉控制应力控制在595MPa 进行单端张拉，上盘底砼里进行锚固端预埋，底模距离锚板8cm。采用波纹管制孔作为预应力孔道，通过钢筋定位网对波纹管进行定位，并在张拉完成后立即进行封锚处理。

（5）转盘混凝土完全达到设计强度时，将滑道垫板取出，通过自动同步液压连续牵引系统施加牵引力，令转台围绕球铰中心轴线进行旋转，并对摩擦系数进行详细验算，为球铰是否达到工作条件提供科学依据。如未达条件，可据验算数据对球铰进行调整，直至其达到正常工作条件。

依据下列公式确定摩擦系数：μ= M /1.13G

式中，μ表示摩擦系数，M表示转动力矩（t·m），G 表示转台总重量（t）。要求设计静摩擦系数值0.1，动摩擦系数0.06，如果与设计相比，测出的摩擦系数不太一致，及时分析原因并解决。

项目转体部分重量达113 332kN 时，经计算需通过1 455.1kN（约150t）牵引力才能转动。依据施工经验，借助两台自动同步液压连续牵引系统（型号ZLD300），可满足施工要求（见图6）。

（1）启动。由现场指挥负责人用对讲机通知东西方向转体作业组负责人启动。

（2）随时监测转盘刻度。转体前，必须将多个刻度均匀布置在上转盘最外圆周上，然后依据顺序逐一编码。转体时，时刻观测两个转盘的转过刻度，观察转动速度是否保持同节奏。

（3）做好转动控制。把铁楔安设在每个撑脚处并固定好，准确给点后，派专人全部完整取出并放置指定地点；转体真正到位后由专人将铁楔安设在撑脚处固定好并同时检查是否完备。

图6 牵引系统

（4）转体同步控制措施。转体过程中，两边监控测量组每隔一定时间向指挥负责人汇报一次，如双方转速不一致（超过10°）时暂停予以调整，待双方转动基本距离相近后再开始转体。在距终点20cm 以内，操作方式改为点动，每转过2cm 再次向指挥负责人汇报，以保证精确到位。

球铰安装和上下盘砼浇筑是桥梁转体施工中的重要环节，各职能部门要密切配合、共同把关、排除隐患、精益求精，特别要注重以下三点：①为防砼开裂，要注意温控和养护。②为防止产生偏移、歪斜等质量隐患，要对所有构件尺寸、标高、滑道平整度、中心点位置进行重点把控和复测。③要求下球铰滑块完全吻合上球铰圆弧表面，丝丝入扣，不能有气泡；撑脚不能偏移，浇筑上盘砼时要保护好球铰和滑道，防止砼溅落其中。