桥梁转体施工技术

白燕发

摘要：桥梁转体施工是指将桥梁结构在非设计位置制作后，通过转体将其旋转至设计位置的一种桥梁施工技术。随着道路立体化交通的广泛普及，转体施工成为一种流行的趋势，广泛应用于跨度较大、安全要求较高、不具备长时间中断交通条件的繁忙公路、铁路的区域施工。主要分为竖向转体施工法、水平转体施工法两种，目前应用较多的水平转体施工法。桥梁转体施工具有造价低、施工安全可靠、对既有交通影响小等特点。

本文主要以某跨铁路转体桥梁的施工进行分析和总结，对桥梁转体中的平转法的主要施工技术进行介绍。

关键词：桥梁转体 ;体系转换

1. 工程概况

本工程上跨京包铁路处采用转体设计方案，跨越处为铁路干线。双线电气化铁路、直线段、半堤半堑地段，桥梁与铁路交叉点铁路桩号为TK239+440，铁路与设计线夹角81.445º。上跨铁路部分主桥采用2个55m整幅转体T型节构，截面采用单箱三室斜腹板。

球铰主要包括以下5大部分：①定位骨架②球铰下转盘③中心销轴④球铰上转盘⑤上下盘之间的四氟乙烯滑动片。球铰下转盘作为转体结构的基础，当转体施工完成后球铰与球铰上转盘结合后，共同组成球铰基础结构。

球铰的制作和安装精度要求极高，选择有资质、有经验的厂家来制作本桥球铰，以满足设计要求的球铰加工精度。

2. 施工方案

转体桥一般施工步骤在此不再赘叙，仅对转体施工相关内容进行描述。承台施工时需预埋转铰定位预埋件和滑到预埋件。

转体施工工艺流程如下：

办理要点施工手续→桥面附属施工及梁端部清理→拆除上转盘支架→清理滑道→清理撑脚石英砂、铺设四氟乙烯滑块→转体前称重、配重→转体牵引系统设备安装调试→根据铁路局批准的施工计划进行试转→根据铁路局批准的施工计划进行桥梁转体。

2.1转体系统施工

转体支撑系统主要由上转盘和下转盘组成，是平转法的重要组成部分。转体支撑系统的上转盘包括上球铰、上球铰骨架和撑脚，其作用主要为支撑转动结构;下转盘包括下球铰、下球铰骨架、下滑道、下滑道骨架、中心定位轴、千斤顶反力座等结构组成，其作用主要是联结基础。通过上转盘与下转盘之间的相互运动，达到转体的目的。转动支撑体系需要考虑转体、承重、平衡等多方面因素的综合影响。

（1）下转盘施工

为了保证施工质量下转盘的施工主要分四次完成：

1）承台钢筋按图纸安装完毕后进行第一层基础混凝土浇筑（2.76m至球铰骨架底）。混凝土浇筑前需要提前预埋顶面滑道和下球铰骨架角钢;

2）第一层基础混凝土养护完成，达到设计强度后可进行下球铰骨架安装。球铰骨架采用成品直接运至现场进行施工，球铰骨架精度要求很高，需要精确进行水平及高程定位后准确吊装入位。经验收定位准确无误后浇筑第二层混凝土（0.54m至滑道骨架底）。

3）第二层混凝土达到设计强度后安装滑道骨架，骨架安装完成后进行预留槽钢筋和模板安装，具备浇筑条件后进行第三层混凝土浇注（0.7m厚）;

4）待转体完成后，进行第四层混凝土上下转盘封固浇筑（1.0m厚）。

（2）球铰安装施工

1）下球铰安装施工

使用吊车将下球铰安装在已经牢固定位的滑道骨架上并对下球铰进行水平位置和中线的调整，误差须满足设计及规范要求。

2）上球铰安装施工

①提前在加工厂内对四氟乙烯滑块安装、调试并做好标识，以便后续安装时准确对位。对下球铰表面和安装孔进行清洁后将四氟乙烯滑块安装在以及固定好的下球铰上。

②在安装好四氟乙烯滑块的下球铰表面均匀涂抹一层黄油，黄油务必充满四氟滑块之间的空隙，黄油的作用是充当润滑油减小摩擦阻力，黄油需略高于四氟乙烯滑块。

③黄油填充施工完成后进行吊装上球铰施工。吊装定位需精准。确保上盘中心对准定位轴后缓慢、轻落至下球铰上。

④球铰安装施工完成后，将上下球铰用胶带缠绕并包裹严密，确保没有杂质进到摩擦面内。

3）撑脚安装

本桥设计上转盘设置撑脚，均为钢筒，钢管内灌注微膨胀混凝土，位于上下承台间环形滑道正上方，并与滑道保持距离。撑脚安装时，转体前在滑道面内铺装四氟乙烯滑板，以减小滑动摩阻力。

4）上转盘安装

撑脚安装完成后进行搭设上转盘现浇支架，安装底模板绑扎钢筋后安放牵引索及预应力束，转体内预埋转体牵引索15-19，埋入上转盘内长度大于4米，每束采用并排布置，作为转体牵引束。安装侧模板后浇筑上转盘混凝土。经过同条件石块检测确定混凝土满足设计要求后方可拆除支架和模板，張拉上转盘预应力束。解除临时转角、上下转盘临时锁定并将上转盘与承台进行临时固结，完成球铰安装施工。

（3）临时固结

转体前将上转盘与承台进行临时固结，转体完成后浇筑混凝土将上转盘与承台进行永久固结。临时固结采用930MPaJL32螺纹钢筋312根，承台施工时采用工20工字钢将其固定预埋在承台中。临时固结精轧螺纹钢每根的锚下应力为930MPa，每延米的张拉伸长量为0.23cm，张拉时需要同时满足张拉力和伸长量两个参数，实测张拉伸长量与理论张拉伸长量之间的误差不大于±6%。精轧螺纹粗钢筋张拉后不进行灌浆，转体前对其进行退锚，然后沿下转盘进行切割拆除，要求墩身两侧对称且同时拆除。

2.2转体前准备

（1）办理铁路要点相关手续

认真贯彻落实营业线施工许可证制度，按规定取得营业线施工许可证后，方可在营业线上施工。

转体施工方案、安全保证措施必须报请有关部门逐级审核和审查，并逐级签认最后经业主批准后方可进行。

（2）技术准备

提前制定专项施工方案同产权单位及交通管理主管部门联系，措施及方案征求其同意，报主管部门审批，施工过程中严格按照有关规定做好防护，并制定专项应急预案。

（3）转体的气候条件要求

专人负责查看天气情况，避开恶劣天气并整理气象资料，做好天气预测，并在梁面安装风力测速仪，转体前风力超过5级时暂停转体施工。

（4）设备测试

1）桥梁转体施工使用的液压泵站、千斤顶及电机等设备均需采用经试验检测机构标定和测试合格并进行标定，经空载联试没有问题后再投入使用。

（2）将主牵引系统安装就位，主要包括控制台、液压泵站和连续千斤顶。全面检查各项指标参数及体系，确保状态良好。

（3）各项准备工作完成后由专门的测量人员对各项初始数据进行收集记录，并对转体施工进行全方面的监测。

（4）平衡称重作业

称重作业由具有资质的第三方科研单位完成，该单位资质要提前通过业主审查通过。桥梁平转法施工需要在转体前对转体T构进行平衡称重试验并根据称重结果计算转体T构的实际重心位置。如果实际重心与设计重心之间的偏差过大，就需要通过沙袋进行配重来对T构实际重心进行调整。在实际施工中通过称重和配重使实际重心偏离理论重心5-15厘米，配重后使转体桥前进端有一微小翘起。称重后，第三方出具称重结果及配重的重量与位置，根据称重试验报告进行梁体配重。梁体配重采用材料为沙袋、成捆、成盘的钢筋等。

2.3试转

清理完钢绞线牵引索各根钢绞线表面的锈迹、油污后，将钢绞线用千斤顶的夹紧装置夹紧。操作控制台对钢绞线进行预紧，预紧力由10KN逐渐降至5KN后用牵引千斤顶对该束钢绞线整体预紧。

试转时，应做好以下重要数据的测试工作。

（1）检验每分钟转动的角度及悬臂端所转动的水平弧线距离是否满足转体时间要求。

（2）控制采取点动方式操作，测量组应测量每点动一次悬臂端所转动水平弧线距离的数据，以供转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。

（3）惯性位移值：停止牵引后梁体惯性移动数据。

（4）启动时油压：实际启动拉力后，相应高压电源泵压力值。

（5）转动时油压：实际持续转动时，相应高压电源泵压力值。

试转过程中，应检查转体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。如有异常情况，则应停止试转，查明原因并采取相应措施整改后方可继续试转。试转各项参数是转体控制的依据。根据各项参数得出的结果进行计算，与理论值比较，如有偏差进行调整。

试转完成后，在每个撑脚与滑道钢板之间采用铁楔楔紧、固定。

控制千斤顶进行试转，若不能转动则启用辅助顶推千斤顶进行转动。若启用辅助顶推千斤顶后还不能转动，则应停止试转分析原因并进行改进。

试转结束后根据得到的各项数据分析结果，修正转体施工实施方案，经批准后可进行正式转体。

2.4正式转体

（1）转体实施

1）正式开始转体施工，先将助推千斤顶加载到预定吨位后启动主千斤顶，保持主千斤顶正常运行。

2）转体施工过程中，需要控制两个千斤顶一直保持大小相等、方向相反，这样做不会产生倾覆力矩，大大降低了倾覆的可能性。

3）转体施工过程中各岗位人员各司其职，操作人员需要注意观察各个设备的运行情况。如有异常必须立即暂停转体施工，待问题解决后才能重新进行转体施工。

4）提前设置转体限位装置并在转盘上做好标示。安排现场技术人员专门负责对转盘的标示进行观测，确保不发生超转。

5）现场技术人员进行中线及高程的控制，转体结构接近设计位置时停止自动牵引操作，采用手动控制以防止结构超转。

6）每次手动控制后测量人员均需对轴线走行现状进行测量，直至转体桥结构精确就位。预埋限位型钢加橡胶缓冲垫，如若发生超转情况，则利用反力架将转体桥反向顶推就位。

（2）转体监测

转体监测需要监测转体桥关键部位的应力应变以保障转体施工的安全。同时还可以通过桥梁的受力状态优化施工工艺。

转体监测的主要项目包括以下几个方面：

1）拆除上下转盘临时固结前后箱梁两端高程变化情况;

2）清理撑脚石英砂转体体系转换前后箱梁两端高程变化情况;

3）转体试转过程中箱梁两端高程变化情况;

4）转体正式转体过程中箱梁两端高程变化情况;。

（3）就位后固结

转体精确就位后，利用千斤顶进行梁体姿态调整，调至设计位置后，立即进行上下转盘封固施工完成转盘结构固结。凿毛、清洗底盘上表面，对预留的钢筋接头进行焊接处理，经监理检验合格后直立模板浇注封固混凝土，使转盘与下转盘连成一体。同时在与上转盘接口处预埋压浆管，待封固混凝土凝固后用灌浆法填补因混凝土收缩留下的空隙，保证上、下盘间混凝土密实。

3. 施工安全管理措施

（1）对所有参加顶进施工的人员进行培训和技术交底，明确岗位职责，使所有人清楚自己的任务。

（2）施工中应重视施工监测和控制。

（3）桥上各个钢构件成桥后均进行多点的可靠接地。

（4）进行跨越铁路转体作业时，必须中断铁路运营的应按规定办理。

（5）桥梁跨越铁路及公路孔径范围施工时，应做好相关的施工防护，并采取有效措施防止施工中物件坠落。

4. 施工质量控制措施

（1）钢球铰的制作及安装精度要求极高，其制造精度控制如下：

（2）技术措施

1）正式实施转体前，需要对设备进行空载调试。调试的主要内容包括系统油路、电路的连接等，确保设备各项功能性能完好、可靠。

2）转体牵引力索选用低松弛高强度钢绞线。

3）辅助千斤顶的反作用座上设有防止过度转动的限位装置。

5. 结语

桥梁转体施工广泛适用于跨河跨公铁立交等情况，尤其适用于跨越深谷等不具备支架现浇条件的特殊桥位，具有良好的社會效益和经济效益，是一种有效的桥梁施工方案。随着社会发展，桥梁施工安全性、便捷性、实用性的要求越来越高，桥梁转体施工作为一种较新的桥梁施工工艺，技术不断突破日益成熟，带来更高的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]公路桥涵施工技术规范，JTG/T3650-2020。