无合龙段T构桥转体施工关键技术研究

■ 马明路 彭逸群

1 工程概况

新建郑万铁路河南段在Z W S L D K2+229．01—ZWSLDK2+245．57处上跨京广客专，线路夹角50°，跨越处线路平曲线半径2 500 m，纵坡度8．9‰。京广客专是我国《中长期铁路网规划》中“八纵八横”高速铁路的重要“一纵”，线路上运行列车繁多，如何保证京广客专的运营安全成为郑万铁路河南段设计、施工的重点。因此，跨越点位设计方面采用了（73+73）m无合龙段T构桥的结构形式，先平行于京广客专进行支架现浇施工，之后进行转体就位。T构桥总体布置见图1。上部结构采用单箱单室直腹板截面，中支点截面梁高7．5 m，梁端中心梁高4．0 m，全桥箱梁顶宽7．6 m、底宽5．0 m。上部结构采用支架法施工，节段划分为：A节段长42．0 m，B/B'节段长24．0 m，C/C'节段长28．7 m。梁体采用纵向预应力体系。T构桥中墩采用矩形直坡空心墩，墩高23．5 m；边墩采用圆端形收坡实体墩；主墩承台采用双层承台，下承台为矩形，上承台为圆柱形，上下之间设有转体系统；基础采用钻孔灌注桩。主梁采用支架分节段现浇后通过转体体系转动上跨京广客专。

图1 T构桥总体布置

2 总体施工方案与施工控制重点

2.1 总体施工方案

总体施工流程：桩基采用钻孔灌注桩。主墩下承台施工时预埋滑道、安装球铰及固结设施；上承台施工时预埋撑脚、砂箱。主墩采用翻模法施工。组合支架法施工T构A节段；A节段施工完成后拆除A节段支架，搭设B、B'节段支架并对称施工B、B'节段；拆除B、B'节段支架并对称施工C、C'节段；桥面附属设施施工并拆除C、C'节段支架。拆除上下转盘之间的临时固结，对转体结构进行称重、配重，试转体确定转体参数，天窗时间内正式转体，转体就位后对梁体姿态进行微调，锁定上下转盘并进行固封。梁体两端施加上顶力，安装梁端支座、施工垫石后成桥。

2.2 施工控制重点

（1）预应力混凝土连续无合龙段T构桥对施工中的过程控制要求较高，施工中需加强梁体尺寸控制，尽量减小转体前的配重。

（2）转盘球铰的安装和转体施工，球铰安装精度要求高，转体施工要做好称重工作，配置好平衡重，确保平稳转体。

3 施工控制关键技术

3.1 箱梁大节段施工控制

梁体的不平衡重主要在施工过程中控制，要求在梁体施工过程中严格把控梁体钢筋及外观的精确度。梁体施工时对所有模板的结构尺寸进行核实检查，对所有钢筋安装过程中设计图纸外的辅助钢筋全部进行记录，防止梁体在模板及钢筋安装过程中出现偏差，造成梁体的不平衡重过大。梁体混凝土浇筑过程中进行对称浇筑，所有混凝土均过磅称重，并在施工现场实测混凝土的容重，为后期梁体的预配重提供依据。

整个梁体施工完成后，利用三维激光扫描仪对梁体的所有结构断面进行扫描建模，根据所建立的梁体模型结构计算梁体各节段体积，用以复核混凝土称重过程中的误差，并计算出梁体的预估不平衡重，用于梁体的预配重。

3.2 球铰施工质量控制

T构桥转体球铰竖向承载力设计为100 000 kN，球面半径设计为8．0 m，球铰口直径为3．4 m，由上球铰、下球铰、转轴及耐磨板组成。球铰质量约10 t。梁体施工过程中，为保证T构桥的平稳，需要将上下转盘临时固结，固结采用砂箱加精轧螺纹钢均匀布置的结构形式。砂箱共12个，呈圆形均匀布置于滑道上（砂箱形成的圆直径8．3 m）。滑道外侧布置44根Φ40 mm精轧螺纹钢（PSB830），两端分别预埋在上下转盘内。精轧螺纹钢也呈圆形布置，与砂箱形成同心圆，直径9．8 m（见图2）。球铰的安装质量与转体的精确程度直接相关，因此该过程必须严格控制。

3.2.1 安装精度要求

（1）滑道钢板相对高差≤1 mm，平整度≤1 mm/ 3 m。滑道拼装焊接后进行打磨处理，确保无空鼓、顿挫、鼓包[1]。

图2 球铰布置图

（2）下球铰中心位置与理论中心偏差≤1．0 mm；下球铰安装基准面的水平度＜0．5 mm。

3.2.2 安装控制措施

（1）下球铰支架由型钢焊接而成，用汽车吊将下球铰调平支架吊入基坑。在下球铰支架支撑角钢底平面放置千斤顶，使用千斤顶调整支架标高，手动调节中心位置。支架标高调整采用水准仪及铟钢尺多点复测。待支架调整完成后将下承台预留角钢与支架角钢采用点焊方式焊接牢固。

（2）通过调节螺栓初步将下球铰定位在下球铰定位支架上，接着调整球铰中心位置，然后通过调节螺母位置调整下球铰标高，直至球铰安装精度满足上述要求。精确定位并调整完成后，先对下转盘球铰的中心、标高、平整度进行复查。中心位置采用全站仪检查，标高采用水准仪及铟钢尺多点复测。经复查合格后，拧紧调整螺母，并再次复核转盘球铰的中心、标高、平整度。复测完毕后将调整螺母固定，确保后续施工球铰位置不变。按照设计位置安装固结精轧螺纹钢并固定[2]。

（3）安装滑道定位骨架，采用型钢或钢筋进行加固，滑道骨架中心和球铰中心重合。通过调整螺栓精确调平滑道钢板。滑道拼装焊接后进行打磨处理，确保无空鼓、顿挫、鼓包。下球铰混凝土施工完毕后，将不锈钢板焊接在滑道上，焊后要求不锈钢表面高差不大于1 mm。

（4）下转盘混凝土施工完毕后在下球铰球面上按由内到外的顺序安装耐磨板。耐磨板在工厂内安装调试后进行编号，现场对号入座。安装耐磨板前先在下球铰球面涂抹一层氯丁胶，然后用螺丝钉固定。在下球铰表面涂抹黄油四氟粉，保证黄油四氟粉充满耐磨板之间的间隙及耐磨板表面的储脂槽，并使黄油四氟粉略高于耐磨板。在中心销轴套管中放入黄油四氟粉，然后将中心销轴轻放到套管中，放置时保证中心销轴竖直并与周围间隙一致。

（5）将上球铰吊起，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，人工旋转球铰3圈以上，确保上下球铰面充分磨合无空隙，没有顿挫感。通过手拉葫芦微调上球铰位置，使之水平并通过定位销轴使其上下球铰中心重合。上球铰精确就位后，通过角钢将上球铰与承台钢筋焊接，防止长时间放置后挪动。球铰安装后对周边进行防护，上下球铰吻合面四周采用胶带缠绕密封。

（6）按照设计要求安装撑脚、砂箱，进行上承台的施工。

3.3 平衡配重

梁体的称重试验利用千斤顶的顶升力矩、自平衡体系的自重平衡力矩和球铰的摩阻力矩三者力矩平衡的原理。

具体试验方法：在梁体的横纵向4个位置分别放置提供顶升力的千斤顶，利用千斤顶对梁体施加上顶力，直至在撑脚上设置的用于测量撑脚与滑道之间间隙的千分表发生突变，则判断为梁体球铰发生滑动。此时的顶升力矩已知，可分别计算出球铰的摩阻力矩及不平衡力矩。

根据现场称重试验数据，横桥向不平衡力矩为3 440 kN·m，纵桥向不平衡力矩为14 070 kN·m。由于桥梁宽仅为7．6 m，配重横桥向不平衡力矩位置有限，效果不明显，且满足转体施工的控制要求，所以该桥未对横桥向不平衡力矩进行配重，仅对纵桥向不平衡力矩进行配重。因此，在转体施工过程中，转体系统的受力必将是球铰与2个撑脚共同参与的三点受力。

3.4 牵引转体

3.4.1 试转体

梁体试转体的主要目的为测试梁体转动的最大启动力、记录梁体的启动和制动距离、测试梁体各时长的点动操作转动距离，为梁体的正式转体提供必要的参数。

试转体宜于正式转体前1 d进行，试转体完成后应尽快实施正式转体。试转体时牵引索的启动力应分级多次进行加载，直至梁体发生转动，此时即为梁体转动的最大启动力。然后按照3、5、10 s等时长多次实施点动操作，并测量各时长梁体的转动距离，测量时应待梁体完全静止后方可读数。各时长的点动操作数据是梁体正式转体精确就位的必要数据。试转体现场采集数据见表1。

3.4.2 正式转体

正式转体过程主要分为2个阶段：第1阶段为连续转动阶段；第2阶段为点动转体阶段。根据规范要求，转体过程中梁端线速度v≤1．20 m/min，转体角速度w≤0．02 rad/min。

正式转体前由2个牵引千斤顶分别按照每级100 kN进行分级加载，直至梁体开始转动。根据梁端线速度v≤1．20 m/min，可以推算出油缸最大线速度，并根据油缸最大线速度控制整个梁体转动速度。待梁体转动至距离设计位置1 m左右时，停止连续转动操作，根据测量数据进行相应时长的点动操作，直至梁体中心线与设计中心相吻合。

桥梁转体到位后，需利用千斤顶对梁体的姿态进行精调。根据转体完成后的测量结果，显示转体完成后梁体的轴线偏差仅为5 mm，满足设计要求，所以转体完成后无需进行精调。

表1 试转体现场采集数据

施工完成后，将上下转盘撑脚位置采用钢板进行焊接，防止出现位移。并尽快完成上下转盘的混凝土封铰施工，保证梁体结构稳定。

4 结束语

随着我国社会经济的快速发展，跨越既有高速铁路的桥梁施工越来越多，为减少跨线施工对既有线行车安全的影响，采用旁位现浇、水平转体的施工方法是经济可行的方案，将发挥越来越大的作用。通过新建郑万铁路河南段（73+73）m T构桥上跨京广客专施工，研究总结无合龙段T构桥转体施工的关键技术，为类似工程提供借鉴。