-20-跨線橋梁雙幅同步轉體施工工法中鐵十八局集團第五工程有限公司白石磊劉晏斌齊文進楊苗朱紅偉1、前言隨著城市建設和客運需求的增加，重要省會、重大城市之間，將來都將陸續修建客運專線、城際鐵路、軌道交通。倡導建設資源節約型工程、環境友好型工程的科學理念，“以橋代路、注重城市景觀”是今后建設的一大特色，跨線橋也隨之日漸增多。對于修建處于交通繁忙的城市立交橋和鐵路跨線橋，目前由于火車的提速、高速鐵路大規模建設，鐵道部對鐵路行車安全高度重視，在跨越鐵路軌道時采用轉體法施工，不影響交通正常運輸，對鐵路影響時間少(一般僅轉體時間線路封閉)工藝簡單、速度快，并具有可靠的安全性，同時在施工中質量比較容易控制等優點，顯示了本施工方法超強的優越性，發展前景廣闊。本工法主要研發單位為中鐵十八局集團第五工程有限公司，成功應用于國道112線35標跨京滬鐵路轉體橋中，該工程先后獲得集團公司工法，天津市結構海河杯、天津市金獎海河杯。2、工法特點2.1全幅一次性跨越線路，轉體重量重、轉體跨度大。2.2采用對點器定位球鉸的方式，測量觀測方便，精度高，采用微調螺母方式進行球鉸各點標高精確定位方式，確保轉體完成后，梁體預制理論轉體就位與實際轉體就位的標高、方位差值較小。2.3采用8對撐腳、為轉體過程中穩定轉體提供有效保障，施工安全性高。2.4采用微不平衡原理，確保橋梁在轉體過程中，受力撐腳始終受力，以保證轉體過程穩定。2.5采用雙幅同時同步轉體，避免雙幅轉體情況下，兩幅之間的相互影響，且保證同時“要點”結束，盡量減少跨越鐵路時間。2.6轉體不受季節影響，一般情況下一年四季均可施工。轉體施工工藝簡單、施工工期短。。3、適用范圍本工法不僅適用于跨越鐵路線路橋梁施工，且可適用于跨越高速公路、河流、峽谷、現澆梁地基基礎條件差等常規橋梁施工方法無法實現或投資很高方可實現的橋梁施工。4、工藝原理轉體的基本原理是在轉體上下結構間設置耐高壓、摩擦系數小的球鉸滑動層，球鉸由上球鉸、四氟乙烯滑片和下球鉸組成，上下球鉸分別位于上下轉盤內，轉體時起動連續千斤頂，牽引埋設在上轉盤的牽引索，克服上下球鉸之間及撐腳與下滑道之間的動摩擦力矩,使橋體轉動到位，達到跨越障礙的目的。雙幅同步轉體施工方法是在單幅順利轉體的基礎上，做到雙幅同步啟動，對左右幅牽引線速度加以控制，保證轉體過程中，轉體角度保持一致，達到轉體過程中雙幅轉體不受任何影響，且能同時就位的目的。5、工藝流程及操作要點5.1工藝流程樁基施工→中墩承臺施工、轉體設備安裝→墩柱、梁體施工→轉體準備（申報要點計劃、梁體支架拆除、球鉸滑道清理、砂箱拆除、稱重配重、測控點布設、設備安裝調試）→試轉（檢查設備運轉情況、監測數據）→預轉（將梁體最大限度靠近鐵路、減少要點時間）→正式轉體→梁體姿態調整、固定→封閉上下轉盤→梁體現澆段合龍。5.2操作要點5.2.1轉體設備安裝操作要點：轉體設備主要構件均位于中墩承臺內，為了配合各構件的安裝，承臺分七步澆筑完成，承臺轉體系統施工具體步驟為：承臺一步澆筑混凝土→安裝下球鉸骨架、滑道骨架進行第二步澆筑→球鉸及滑道安裝、第三步澆筑→支立反力座模板，第四步混凝土澆筑→下球鉸聚四氟乙烯滑塊安裝→上球鉸安裝→上轉盤撐腳安裝、澆筑第五步混凝土→上轉盤上部結構施工澆筑第六步混凝土→轉體完成后，澆筑后封閉部分。各步驟如下頁圖一所示：圖一中墩承臺分次澆筑示意圖5.2.1.1承臺一步澆筑混凝土先根據球鉸中心位置及球鉸骨架尺寸，預埋輔助固定鋼筋，將承臺混凝土澆筑至下球鉸型鋼骨架底端，待混凝土達到一定強度后，在輔助固定鋼筋上定位骨架，以保證球鉸骨架牢固和安裝精度。5.2.1.2安裝下球鉸、滑道型鋼骨架二步混凝土澆筑安裝過程中應控制球鉸、滑道型鋼骨架各點標高，誤差在設計范圍內。5.2.1.3下轉盤球鉸、滑道骨架安裝、三步混凝土澆筑球鉸安裝步驟如下：槽口清理→拼裝下轉盤球鉸→初步定位→綁扎槽口內鋼筋→安裝調整固定架→精確定位及調整→固定→澆注混凝土。拼裝下轉盤球鉸：下轉盤球鉸運到現場后進行檢查，主要對下轉盤球鉸表面橢圓度及結構檢查是否滿足設計加工要求。初步定位：確定下轉盤球鉸中心十字線，放出錨固螺栓位置。下轉盤球鉸初步定位的目的是保證槽口內鋼筋與轉盤的錨固鋼筋不發生沖突。精確定位及調整：先標出球鉸中心點，在球鉸兩側設置固定支墩，在支墩上架設雙鋼管搭設對點器平臺，精確定位對點器位置，確保對點器中心與設計球鉸中心坐標值偏差小于1mm，就位后首先機械千斤頂調整球鉸平面位置，依靠固定調整螺桿上下轉動調整球鉸標高。固定：球鉸精確定位及調整完成后固定，并對其中心、標高、平整度進行復查；中心位置利用全站儀檢查，標高采用精度0.01㎜的精密水平儀及銦鋼尺多點復測，如有偏差繼續調整直至符合精度要求。澆注混凝土：混凝土的澆注關鍵在于混凝土的密實度、澆注過程中下轉盤球鉸應不受擾動、混凝土的收縮不至于對轉盤產生影響?；赖陌惭b如下：滑道鋼板采取分節段拼裝，利用調整螺栓調整固定，要求整個滑道面在同一水平面上，其相對高差不大于2mm。固定后分節段澆注混凝土，滑道板預留通氣孔以保證其下混凝土澆筑密實?；炷琉B護三天后采用THA102不銹鋼焊條將預留孔焊死，其上安裝3mm不銹鋼板。5.2.1.4聚四氟乙烯滑動片、上球鉸安裝下球鉸混凝土澆注完成后，將下球鉸頂面清理干凈，保證球鉸表面及安裝聚四氟乙烯滑動片的孔內不得有任何雜物，并將球面吹干。將轉動中心軸φ260mm的鋼棒涂抹黃油插入下轉盤預埋套管中，然后進行下球鉸聚四氟乙烯滑動片安裝，保證聚四氟乙烯滑動片的編號與鑲嵌孔一一對應。聚四氟乙烯滑動片安裝完成后，涂抹四氟乙烯黃油，檢查合格后，安裝上球鉸，調整水平，保證與下球鉸外圈間隙一致，去除被擠出的多余黃油，并用寬膠帶將上下球鉸邊緣的縫隙密封，防止雜物進入球鉸摩擦部分。5.2.1.5上轉盤撐腳、砂箱安裝、第五步混凝土澆筑上轉盤設有8組撐腳，安裝時注意撐腳安裝的角度及中心位置，保證整個轉動過程撐腳均位于滑道不銹鋼板范圍內，標高控制應考慮轉體梁體重量轉移于球鉸后，四氟滑片壓縮引起的撐腳下沉量。為保證轉體前結構的穩定，每個撐腳間布設3個砂箱。綁扎上轉盤鋼筋、預埋牽引索澆筑第五步混凝土。5.2.1.6第六步澆筑上轉盤第六步混凝土是轉體時的重要結構，在整個轉體過程中是一個多向、立體的受力狀態，受力復雜，設計采用三向預應力結構。5.2.2轉體實施施工要點5.2.2.1施工準備5.2.2.1.1轉體T構清理在轉體前首先將轉體T構內外清理干凈，一是不使轉體結構增加任何重量，另外避免在轉體過程中掉落雜物。5.2.2.1.2拆除支架、臨時支撐拆除梁體支架、清理滑道與撐腳間的干砂，拆除上、下轉盤間的砂箱，然后將球鉸、滑道清理干凈并在滑道上涂潤滑油以減小轉體摩阻力。將上下轉盤預埋的封固鋼筋進行彎折，以保證不防礙轉動。5.2.2.1.3稱重平衡加載為保證轉體過程平穩，平衡轉體施工必須保證轉動的平穩性，通過微不平衡原理進行稱重和配重，使梁體鐵路側稍微翹起，梁體重心偏心量e在5~15cm之間。5.2.2.1.4測控點布設試轉前，根據線路中心線及轉角，測出順線路澆筑連續梁梁面的中心線，標識于梁端、墩頂中心，作為軸線控制點；同時在梁端翼緣板兩側各布置2個高程控制點，監測轉體過程中橋的整體平衡性；在中墩4個面上分別彈出垂直線，作為轉體時觀測垂直度；轉體過程中，安排2組觀測人員，分別于既有線兩側進行觀測。試轉時，做好轉速及點動一次懸臂端所轉動水平弦線距離測試，以供轉體初步到位后，進行精確定位提供操作依據；同時檢查轉體結構是否平衡穩定，有無故障，關鍵受力部位是否產生裂紋；配重是否合理。5.2.2.1.5申報要點計劃根據預計轉體日期，提前1個月向鐵路部門審報轉體施工計劃，確定轉體時間。5.2.2.1.6設備檢查調試、安裝牽引索將千斤頂、液壓泵站、主控臺等轉體動力設備安裝就位，并空載試運行，檢查設備運行是否正常，控制信號、通訊聯絡是否暢通、良好。將預埋好的牽引索順著牽引方向纏繞上轉盤后穿過千斤頂，并用千斤頂的夾緊裝置夾持住。首先用1-5KN的力對鋼絞線逐根進行預緊，再用牽引千斤頂在2MPa油壓下對該束鋼絞線整體預緊，使同一束牽引索各鋼絞線持力一致。5.2.2.2試轉準備工作就緒后，進行試轉，以確定牽引設備、轉體系統是否能夠安全運轉、以及各種運行參數。試轉前在每個撐腳下墊四氟乙烯板。為防止轉體過程中擦腳，需多備3塊四氟乙烯板。如遇擦腳則在行走前方放置四氟板，確保在轉體過程中每個撐腳下方均有四氟乙烯板。準備工作完成后，同步張拉牽引千斤頂，采取分級加載，分級加載步驟：左右幅連續千斤頂分別按設計啟動值加載到計算啟動力的85%→緩慢加載到計算啟動力的100%,此時若主梁未轉動則再按每級5%加載直到主梁被頂動為止。試轉時，應做好以下重要數據的測試工作：每分鐘轉速：即每分鐘轉動主橋的角度及懸臂端所轉動的水平弧線距離，應將轉體速度控制在設計要求內。點動位移：控制采取點動方式操作，測量組應測量每點動一次懸臂端所轉動水平弧線距離的數據，以供轉體初步到位后，進行精確定位提供操作依據。停止牽引后，梁端慣性位移值。啟動油壓值、轉動時油壓值。試轉過程中，應檢查轉體結構是否平衡穩定，有無故障，關鍵受力部位是否產生裂紋。如有異常情況，則應停止試轉，查明原因并采取相應措施整改后方可繼續試轉。試轉各項參數觀測的實際值是轉體控制的依據。根據各項參數得出的結果進行計算，與理論值比較，如有偏差進行調整。5.2.2.3正式轉體液壓控制系統、要點審批、氣象條件、結構物等全部就緒并滿足轉體要求，各崗位人員到位，待轉體命令由鐵路部門傳遞至指揮長，轉體人員接到指揮長的轉體命令后，進行轉體操作。5.2.2.3.1啟動同時啟動千斤頂至啟動油壓值，使雙幅橋同時轉動。5.2.2.3.2平轉根據鐵路部門確定的轉體作業時間，根據轉臺上標識的轉角刻度及梁面軸線雙控，兩幅橋同步進行轉體，平轉過程中測量人員反復觀測墩身軸線偏位，梁端部位高程變化。根據轉臺上標識的刻度觀察，當距合攏位置約1.5°處時，開始點動精確調整，向控制臺倒數報告監測數據，直至梁體旋轉至設計位置。5.2.2.3.3同步轉體控制措施兩橋同時啟動，現場設同步啟動指揮員，用對講機通訊指揮。千斤頂公稱油壓相同，轉體采用同種型號的兩套液壓設備，轉體時控制好油壓表壓力。轉體前在轉盤上布置刻度并編號，轉體過程中隨時觀測兩個轉盤轉過的刻度是否一致。5.2.2.3.4梁體姿態調整、定位梁體中線到達設計位置后，利用千斤頂調整轉體T構傾斜角度，高端張拉設置在臨時支墩上的精扎螺紋鋼將梁端下壓，低端頂升，保證梁體精確就位，并在撐腳與滑道鋼板之間采用鐵楔楔緊、固定，防止梁體在外力作用下擺動，保證整個結構的穩定性。梁體轉體調整就位后，轉體施工結束，報請鐵路運輸部門解除封鎖開通線路，恢復正常運營。5.2.2.4轉體結束后封固上下轉盤轉體結束后進行上、下轉盤封固施工。將上、下轉盤預留鋼筋焊好，外側支模澆筑砼，并在與上轉盤接口處預埋壓漿管，待封固混凝土凝固后用灌漿法填補因混凝土收縮留下的空隙，保證上、下盤間混凝土密實。6、材料與設備工法所用材料及設備如表1所示：表1主要機具設備序號材料名稱規格單位數量備注1球鉸依據設計而定2滑道依據設計而定3連續千斤頂組4依據設計而定4助推千斤頂150T機械個85油泵個46黃油桶27四氟乙烯板塊208鋼楔塊9工字鋼1m長40a根1610鋼板15*10cm塊800.5~2cm不不同厚度各20塊11精軋螺紋鋼∮32*4m根1612精軋螺紋錨墊板塊3213精軋螺母32個1614對講機個10測量班4個，副指指揮2個，總指揮2個監護2個，15發電機120Kw個216氧氣、乙炔套617轉體指示刻度圖9m個218轉體指示針個27、質量控制7.1施工遵循的標準、規范《建設工程施工質量檢驗統一標準》（GB50300-2001）；《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204－2002）；《公路橋涵工程施工技術規范》（JTJ041-2000）；7.2控制標準7.2.1、球鉸、滑道安裝精度：球鉸、滑道加工合格后，安裝時應保證其平面位置、頂面各點偏差均不大于1mm。7.2.2、轉體稱重、配重技術：為了保證轉體過程平穩，既不抖動摩擦力有不能太大，要求轉動梁體偏心距e在5cm~15cm之間。7.2.3、轉體穩定：轉體過程保證始終平穩,無抖動現象。7.2.4、同步轉體控制：因本工程為雙幅轉體，轉體就位后兩幅橋梁凈距為2.25m，轉體過程中兩幅橋梁不能相互影響，要求兩幅橋梁同時轉體、同時就位。7.3質量控制方法7.3.1球鉸、滑道定位：采用多次測量修正對點器位置，確保球鉸位置中心準確，采用微調螺母定位標高。7.3.2轉體配重采用微不平衡原理，配重保證遠離鐵路側稍重些,使鐵路側翹起轉動以確保梁體底板與接觸網之間的距離，并確保鐵路安全。7.3.3安全系數及技術措施轉體動力儲備一定系數。轉體牽引索選用Φs15.2mm低松弛、高強度鋼絞線作為轉體牽引力索。采用力偶均衡技術，防止因轉體力偶不均衡，產生不平衡力矩的不利影響。選用合適流量的泵站，控制轉體速度，使其滿足工程要求，通過轉體施工前試轉和點動試驗，取得的數據，正式轉體時，與測量人員密切配合，確保橋面軸線精確定位。7.3.4上、下轉盤及滑道是轉體運動的關鍵部位，要嚴格按施工圖規定的程序進行澆筑、整平、磨合，在上、下轉盤球面要涂四氟粉加黃油混合物，以減小摩阻力。7.3.5撐腳與下滑道的間隙要控制在2～3mm，滑道鋼板面應鋪墊聚四氟乙烯片、涂抹潤滑油以減小磨擦，滑道面要求平整光滑，每3米弧長高差不大于1mm。7.3.6連續千斤頂的安裝位置應精確定位，確保千斤頂的中心線與上轉盤外圓相切，高度與預埋鋼絞線中心線相平，并且兩對連續千斤頂的中心線要相互平行。7.3.7轉體正式開始后，其懸臂轉體速度應控制在設計要求的范圍內。7.3.8整個轉體過程中，密切監測轉體結構的標高、軸線位置及平衡情況。7.3.9轉體結束后，迅速調整梁體姿態將梁體鎖死在臨時支墩上，減少梁體自由時間。8、安全措施8.1認真貫徹執行北京鐵路局規定的既有線施工的一切規章制度。對所有在崗人員進行安全教育和技術交底，認真學習相關操作規程，經項目經理部審定合格者方可持證上崗。所有上崗人員始終貫徹落實“安全第一”的原則。8.2必須按《鐵路技術管理規程》設置施工安全防護體系。8.3轉體前向鐵路有關部門提供具體的施工計劃和方案，提前申請辦理“要點施工”手續?？玷F路橋梁轉體施工時，必須在申請的有效時間內完成轉體工作。提前把轉體施工的使用材料、機具準備充足，以便能迅速施工，充分利用申請的轉體時間。8.4由于轉體工程難度大、程序復雜、作業機械多，轉體施工前建立統一的指揮機構，并配備通信聯絡工具。轉體施工中必須聽從統一指揮，發現問題或隱患應及時報告，并隨時處理。8.5在轉體施工前應全面檢查所用機具設備及各項安全防護設施的落實情況，并增設漏電保護裝置。將梁體與大地間設置接地線，防鐵路高壓電輻射擊傷作業人員。8.6轉體前應與氣象部門聯系，選擇轉體的施工時機，要求48小時內無5級以上大風，無雨等惡劣天氣。8.7跨線轉體施工前一天，施工部門調度必須與行車部門調度聯系，鐵路給點施工前施工單位的駐站聯絡員提前一小時到車站值班室按計劃進行登記，并堅守崗位，時刻與車站保持聯系，直到施工完畢，并認真消點。在跨鐵路橋梁轉體施工時，必須邀請鐵路各站段有關部門人駐守施工現場，并進行全過程監督、指導，確保安全。8.8要點施工命令傳遞路線必須按以下步驟進行，轉體開始時：鐵路運輸部門→現場總指揮→泵站操作人員；消點時由下向上逐級匯報。8.9設專職防護員，持證上崗、統一著裝，禁止在鐵路沿線、站內設置妨礙確認信號的紅、黃、綠色的裝飾彩布、標語和燈光。8.10在轉體施工前、鐵路指定的時間內，派專人手持對講機于施工地點前后各800米處提前進行警戒，負責警戒的人要攜帶小紅、綠旗，用對講機隨時匯報車輛情況，來車前警戒員立即向指揮部領導匯報,直至施工完成。8.11千斤頂張拉系統操作人員嚴格執行有關操作規程，服從命令，聽從指揮，做到班前檢查，班后保養，發現故障及時清除，確保設備處于良好狀態。8.12在轉體施工中，操作人員精力要高度集中地從事本職工作，密切注意轉體情況，遇到障礙，立即排障。轉體位置要準確，梁體支撐要穩固，梁體運轉至設計位置，馬上與臨時支墩聯接。8.13轉體完成后，迅速進行上、下轉盤聯結固定，同時對施工范圍內的線路和限界進行清理、檢查，確認無誤后，方可報開通線路。8.14轉體施工完畢，工地仍有礙行車安全的情況時，工地負責人立即采取有效措施解決，并通知車站值班員和有關單位后及時組織搶修。8.15為防止雨天高壓接觸網發生放電事故，在支架上設接地線，接地線直通樁底；雨量較大時，停止施工。支架距接觸網供電線距離不小于2m。9、環境保護措施9.1水污染控制措施認真學習《天津市城市排水管理條例》等規定和要求，嚴格按規定的各項要求執行。工程開工前完成工地排水和廢水處理設施的建設，并保證工地排水和廢水處理設施在整個施工過程中的有效性，做到現場無積水、排水不外溢、不堵塞、水質達標。在季節環保措施中要有雨季施工時的有效排水措施；鉆孔樁的施工現場必須有有效的廢漿處理設備。9.2大氣污染控制措施認真學習《天津市大氣污染防治規定》等規定和要求，嚴格按規定的各項要求執行。對易產生粉塵、揚塵的作業面和裝卸、運輸過程，制定操作規程和灑水降塵制度，在旱季和大風天氣適當灑水，保持濕度。合理組織施工、優化工地布局，使產生揚塵的作業、運輸盡量避開敏感時段（室外多人群活動的時段）。嚴禁在施工現場焚燒任何廢棄物和會產生有毒有害氣體、煙塵、臭氣的物質，熔融瀝青等有毒物質要使用封閉和帶有煙氣處理裝置的設備。使用商品混凝土。水泥等易飛揚細顆粒散體物料應盡量安排庫內存放，堆土場、散裝物料露天堆放要壓實、覆蓋。選擇合格的運輸單位，做到運輸過程不散落。車輛出場沖洗車輪，減少車輪攜土。拆除物筑物時要有防塵遮擋，在旱季適量灑水。施工現場要在施工前做好施工道路的規劃和設置，臨時施工道路基層要夯實、路面要硬化。9.3固體廢棄物控制措施認真學習《天津市建筑垃圾工程渣土管理規定》、《天津市環境保護條例》等規定和要求，嚴格按規定的各項要求執行。制定泥漿和廢渣的處理、處置方案，按照法規要求選擇有資質的運輸單位，及時清運施工棄土和渣土，建立登記制度，防止中途傾倒事件發生并做到運輸途中不撒落。選擇對外環境影響小的出土口、運輸路線和運輸時間。剩余料具、包裝及時回收、清退。對可再利用的廢棄物盡量回收利用。保證回填土的質量，不得將有毒有害物質和其它工地廢料、垃圾用于回填。施工現場內無廢棄砂漿和混凝土，運輸道路和操作面落地料及時清理。教育施工人員養成良好的衛生習慣，不隨地亂丟垃圾、雜物，保持工作和生活環境的整潔。施工現場設垃圾站，嚴禁垃圾亂倒、亂卸或用于回填。10、效益分析10.1經濟效益消除常規支架體系現澆箱梁無法實現的困難，經濟效益顯著。與架橋機相比可以實現障礙跨越度大，梁體重量較重情況的施工。架橋機架設梁體長度一般僅為30m，當需跨越超過50m的障礙時，梁體重量較重，架橋機懸臂過孔、橋梁架設安全要求很高，普通架橋機無法滿足施工要求，購置特殊架橋機投資較大約400萬元，而單幅轉體施工僅需150萬元，節省250萬元。10.2工期效益因采用轉體施工工藝，梁體可采用現澆法施工（梁體施工40天），比懸臂施工方法（58m懸臂至少分15節段每節段10天）可縮短工期約90天。10.3社會效益對鐵路的影響比懸臂施工法、架橋機架梁均短，且轉體時各結構已施工完畢，梁上無任何操作，對鐵路運營安全有很高的保證，通