纵坡偏心T构桥转体施工关键技术分析

付 巍，蒋灵敏

1.中国交通建设股份有限公司总承包分公司，北京 100000

2.中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武汉 430000

1 工程概况

郑州至四川高速铁路（河南段）上行联络线采用T型连续刚构桥梁形式跨越京广高速铁路，该桥梁全长147.4m，桥跨布置采用（73+73）m预应力混凝土连续T型刚构箱梁，主墩为60号墩，边墩为59号、61号墩。线路位于曲线半径为2500m的平曲线上，沿大里程方向纵坡坡度为8.9‰。跨越位置采用50°夹角上跨通过，跨越部位既有高铁桥面至地面高差约为17.2m，主墩承台与既有高铁梁边水平净距为19.5m。

2 转体相关临时结构设计

2.1 千斤顶反力座设计

反力座设置于主墩下承台，宜为直角T型块，采用预埋钢筋、原位现浇法施工。设计布置位置应沿上承台切线方向，端部安装连续千斤顶，使牵引钢绞线从凹槽处穿过连接转盘，为整个转动体系的转动牵引提供支撑。在受力计算中，除了考虑反力座底部所受最大弯矩和剪切应力作用，还应进行牛腿模型中的混凝土抗裂计算。计算荷载应考虑初始牵引时不使用助推千斤顶和临近转动归位时仅用连续千斤顶的最不利情况。根据现场实际工况，牵引反力座水平最大拉力按1000kN进行计算，确保受弯、抗剪、抗裂计算满足要求。

2.2 转盘临时锁定设计

上、下转盘临时锁定采用砂箱加精轧螺纹钢均匀布置的结构形式，用12个砂箱均匀布置于环道圆心上，在砂箱外侧直径为9.8m的圆环处均匀布置46根φ32cm的精轧螺纹钢，两端分别预埋在上、下转盘内。

2.3 牵引索布置

转体牵引系统对称布置，牵引索采用11根φ15.2cm钢绞线。牵引索预埋于上转盘内，预埋索端头采用P11-17型锚具锚固于上转盘内，预埋索预埋于1/4圆周上转盘，预埋索缠绕上转盘约17～18圈。

3 转体施工方案

3.1 确定转体施工参数

施工前应全面熟悉并核对相关设计文件和技术资料，充分了解设计意图；审核图纸与各组成部分之间有无矛盾和错误、技术要求是否正确。该梁体采用平转法施工，根据计算分析，得出主要技术指标如下：平转角度为50°，平转角速度ω≤0.016r/min，转体结构主梁端部水平线速度υ≤ 1.2m/min。

3.2 千斤顶布置

通过计算，在转盘中心两侧布置8台800t千斤顶，可控制最大不平衡弯矩110000kN·m，实际配重后，所需最大微调力矩为100000kN·m，单顶反力为7246kN；牵引千斤顶采用ZLD-350B型连续平转千斤顶，转体时以牵引反力座为牵引千斤顶提供支反力；助推千斤顶采用100t液压千斤顶，在滑道内外侧设有反力座，在两个反力座上安装分配梁作为助推千斤顶的受力作用支点，然后再通过助推千斤顶给撑脚水平方向助推力以抵消梁体启动时动摩擦力和静摩擦力的差值，完成转体的启动[1]。

3.3 监控测量布置

基本方案：（1）转体施工定位放样采用三维坐标法。用全站仪进行水平控制，用水准测量进行高程控制，严格交叉计算复核，保证转体施工各环节万无一失。（2）监控点采用埋置式金属观测桩，埋设于T构主梁两端中线部位、肋梁部位、翼缘板端头、转体承台等部位。（3）观测数据通过数控连接，与数控系统互通，形成转体模型三维实况图像，确保准确反映转体结构的实时情况。

3.4 试转体

经方案论证确定试转体角度为1.5°，梁端线位移为1.91m。试转体前需要组织各方召开转前协调会，确保现场组织合理、作业有序。认真检查各控制传感器安装，确保通信线连接通畅；认真检查测量观测点，确保观测点通视无遮挡，并对原始高程、空间位置进行记录；认真检查数控系统、转体系统的工作情况；对转体系统关键部位如撑脚、滑道、球铰、钢绞线、液压泵站进行末次验收，确保无异常情况发生。

3.5 试转体总结

试转体过程中应记录最大启动力和平衡状态动力，为正式转体提供参考值，测定摩擦系数；记录启动时间、停止时间、启动和制动距离，为正式转体时间、速度和停止位置提供参考；记录整体平衡状况，为正式转体稳定性及精确调整做准备；监测整体结构的受力、变形及位移，通过整体分析各项监测结果，评判整个转动体系和转体设备的性能。

3.6 正式转体

正式转体应遵循以下步骤进行：（1）分级加载助推千斤顶，每增加一级对整个转体系统、结构物各部位进行观察，持荷10～20s无异常情况后继续进行。（2）转体系统在克服静摩擦力的过程中，继续分级加载连续千斤顶，直至完全消除静摩擦力至梁体转动。（3）继续加载连续千斤顶使梁体按设计线速度匀速转动，过程中要对梁端中线、翼缘板边、肋板、上转盘的刻度线及撑脚与滑道之间的空隙进行持续观测，实时记录观测点数据，并根据观测数据指导转体施工。（4）认真做好控制信号的监控和记录工作，如有异常情况及时反馈至指挥中心，必要时立即停止转动。（5）转体接近尾声时，根据测量观察，在梁端距转体设计位置相差2m左右时开始放缓，牵引连续千斤顶由连续作业变更为点动操作，并启动转体制动装置，尽可能利用自身惯性转体至设计位置，减少因超过设计位置而反向调整作业量。（6）转体至最后一道撑脚位置后，立刻安排操作人员快速安装限位装置；转体至设计位置后，对观测点进行及时复测，确认转动位置轴线偏差符合设计要求。经确认无误后，由作业人员锁定连续平转千斤顶下锚，正式转体施工顺利完成。

3.7 精确定位

转体就位后，对桥梁结构进行全面测量复核，重点观测梁端合拢段中心线、翼缘板边线、肋板边线，若出现误差超出允许偏差的情况，应采用微调系统、限位装置协调配合，将桥梁结构轴线偏差调整至允许范围，确保梁体精确就位。微调应谨慎有序，采用点动操作，利用千斤顶先将桥梁中心轴线对正，最后利用转盘间的微调千斤顶将桥梁纵坡、曲线横坡调整至设计要求。

3.8 转盘封固

桥梁微调精确定位完成，经验收合格后应及时进行转盘封固。首先在转盘内撑脚位置打入钢楔块进行固定，保证桥梁结构整体不再产生位移；在下转盘承台上事先精确定位预埋钢板，然后在撑脚进行牢固焊接确保转盘稳固；逐一拆除上下转盘间千斤顶、限位梁等临时装置，拆除过程中应实时监控量测，如发生位移，应立即停止；采用高压水枪清洗底盘表面并做好必要的排水措施，焊接预留钢筋使其连成整体，安装模板并浇筑高强度封固混凝土，使上转盘与底盘连成整体；混凝土浇筑按照一般要求振捣密实，以保证上下盘牢固密实。

3.9 支座安装

利用4个千斤顶在梁端临时支墩处施加向上的顶力，施作时注意4个腹板受力应同步、缓步进行。上顶力施加完毕后，主梁梁端标高应等同于设计标高。

设置临时受压支撑，临时支撑设置于墩顶腹板底部。临时支撑应具有足够的强度、刚度、稳定性。临时支撑安放完毕后，撤走千斤顶，使主梁落在临时支撑上。垫石混凝土达到设计强度、弹性模量要求后，安装支座，然后拆除临时支撑，转换为永久支座受力[2]。

4 重点控制内容

4.1 转体控制系统

（1）控制2台连续千斤顶的油压和位移控制参数，其误差应在5%以下。（2）连续千斤顶的行程需要一致，通过控制系统PID控制程序自动调节。（3）控制方式均采用以位移控制为主、以压力控制为辅的方式（压力误差控制在一定范围内），保证同步性和可调性。

4.2 梁体施工监控

为保证转体施工能够顺利进行，要严格控制模板安装的精度，减少不平衡重的误差。在施工过程中还应控制混凝土的浇筑，控制好顶面高程。

4.3 不平衡重调整

为控制不平衡力的产生，保证转体施工能够顺利进行，在施工过程中要控制好混凝土的浇筑，不得超浇筑，并控制好顶面高程。转体前，通过监测数据反算转体梁偏心距，如在设计允许范围内可实施转体，否则应通过配重减小转体梁在恒载作用下的不平衡弯矩，给转体施工创造良好的条件。调整措施可采用水箱压重法和千斤顶配合进行操作[3]。

5 结论

（1）应通过理论计算确定合理的辅助临时结构及参数；（2）应借鉴国内类似项目经验，确定转体主体施工流程；（3）应结合该桥梁设计工况和现场实际情况，确定转体过程中关键施工参数，如转动速度、转体时间、牵引力等；（4）在施工过程中应对不平衡重进行精确控制，科学监控量测桥梁受力结构，确保该特殊复杂大桥转体施工得以顺利完成，并总结相关经验。