转体桥转体承台施工控制要点研究

转体桥转体承台施工控制要点研究

李忠良

(中铁十六局集团路桥工程有限公司，北京 101500)

摘 要：通过对京港澳高速公路石安改扩建工程石德铁路分离式立交主桥主孔2×80 m“T构”转体承台的施工，总结了大跨度、超重量、复杂地形转体承台的施工要点。通过对转体承台各个施工工序流程的介绍，尤其是对距离既有石德铁路、G307国道非常近且施工地形复杂的右幅4#主墩转体承台施工的详细介绍，分享了在施工中的相关经验，总结了施工控制要点，完善了一套转体承台施工控制工艺体系，可为类似桥梁施工提供借鉴。

关键词：转体系统控制；承台施工；球铰安装

为保证高速公路能安全、平稳的跨越电气化铁路、高速铁路、高速公路、国省干道、国家枢纽工程，且减少因施工对相关结构运营造成的影响，越来越多的桥梁上跨另一个结构物时采用转体结构形式。而对于转体桥的施工，转体承台是核心，对于较大跨度、较大转体重量、复杂地形下转体系统的安装转体承台的施工是能否顺利转体的关键。本文通过石德铁路分离式立交转体承台的施工，归纳总结了相应的转体承台施工控制要点。

1 工程概况

京港澳高速公路石安改扩建工程石德铁路分离式立交主桥主孔为2×80 m“T构”(分幅布置)，单幅宽20.5 m，自北向南上跨双线电气化石德铁路、双向四车道G307国道、南水北调石津干渠，地形非常复杂，转体长度为72 m+72 m，转体角度为逆时针83°，单幅转体重量143 000 kN。主梁先在平行于石德铁路和G307国道的位置进行满堂支架浇筑，然后进行转体，最后进行合龙段施工。

主桥主孔两个转体主墩分别为左幅6#墩和右幅4#墩(见图1)。主墩下部结构为双薄壁墩、转体大承台及钻孔灌注桩。墩身截面横向底宽度为12 m，壁厚2.0 m，两壁间净距为4.0 m。主墩下转体上转盘为12 m×12 m×3 m的大承台，上转盘下设5.0 m高下承台(其中转体前现浇4.0 m，余下1.0 m在转体施工完成后浇筑,见图2)，下承台下设25根?1.5 m钻孔灌注桩，桩间距为4.0 m，桩长65 m。墩顶顺桥向与主梁连接处设1 m×0.5 m的倒角，下承台平面投影尺寸为18.8 m×18.8 m。右幅4#墩承台与主墩中心线呈83°夹角，左幅6#墩承台与主墩中心线呈90°夹角。

图1 主墩左幅6#墩、右幅4#墩平面位置关系图

图2 下承台示意图(单位：cm)

转体系统由骨架、上下球铰、滑道、内千斤顶反力座、牵引力反力座、转台、撑脚、牵引索等组成。环形滑道中心直径为10 m，宽度1.1 m；球铰直径3.9 m，为厚度40 mm的钢板制作加工而成；设12对24个内千斤顶反力座，设2个牵引力反力座；转台直径为11 m，高度为0.8 m；设8组撑脚，牵引索为19根普通钢绞线，埋入转台内5 m。

2 施工控制要点

转体承台主要施工流程为：转体下承台浇筑第1次大体积混凝土→安装下球铰骨架、滑道骨架→下球铰安装及滑道安装→承台第2次砼浇筑→绑扎反力座钢筋、安装反力座模板、混凝土浇筑→安装四氟乙烯滑块→安装上球铰→撑脚、砂箱安装→上承台施工。

2.1 下承台第1层大体积混凝土施工

由于本承台为大体积混凝土施工，因此，在施工第1次混凝土时，按照图纸及规范的要求，增加冷却水管，按照大体积混凝土施工工艺进行混凝土施工，第1层砼浇筑了2.4 m。按照球铰骨架和滑道骨架的尺寸，为便于滑道骨架和球铰骨架的安装，第1层混凝土的浇筑标高低于骨架底标高20 cm。

2.2 球铰骨架及滑道骨架安装

安装球铰骨架与滑道骨架前，先对第1层混凝土面进行人工凿毛处理，以保证新旧混凝土的结合质量。为保证安装精度，安装前，先建立精密的高程精控系统，严格按照等级测控要求，测出坐标和高程，然后放出球铰骨架及滑道骨架平面位置。安装采用汽车吊进行。骨架落架后，人工通过精调螺栓调整至设计位置，然后进行初步固定，固定后再次进行放样复核，复核无误后，进行锁定固定。

2.3 下球铰及滑道钢板安装

球铰由上球铰和下球铰构成，在工厂加工，下球铰面上按设计位置铣钻四氟板镶嵌孔，为便于球铰下混凝土振捣，按照设计要求，在下球铰面上设置了4对混凝土振捣孔。

2.3.1 下球铰安装要点

(1)复核尺寸：用游标卡尺等工具对球铰进行几何断面检查，确保符合设计要求。

(2)球铰清洁：用棉布将球铰上的灰尘等杂物清除干净，必要时用吹风机进行全面清理。

(3)球铰吊装：球铰采用汽车吊进行吊装，吊装过程中专人指挥，确保吊装过程中球铰的安全。

(4)精确定位及调整：已经预埋好的骨架上有固定精调螺丝，将吊装至设计位置后的球铰用精调螺丝进行固定，然后利用可调间距，按照测量人员的测量结果，对球铰进行精密调平，确保满足设计要求。

(5)固定：再次用全站仪检查中心位置，用电子水准仪每隔1 m复测标高，无误后进行最后固定。

2.3.2 滑道安装

滑道厚度为24 mm，由专业厂家生产，现场采取分节段拼装，滑道用吊车吊装至滑道骨架上，利用调整螺栓调整固定，然后按照测量人员精测的结果，进行精调，确保误差不大于设计误差。精调主要以高程测量为主，采用电子水准仪进行。

2.4 承台第2次大体积混凝土浇筑施工

待球铰骨架及滑道骨架安装定位完成后，绑扎承台钢筋及反力座预埋钢筋，然后支立模板。混凝土浇筑方法同第1层，浇筑高度为1.6 m。

第2层混凝土的浇筑关键在于如何保证混凝土的密实度、如何保证浇筑过程中下转盘球铰不受扰动以及如何保证混凝土的收缩不对转盘产生影响。为解决这几个问题采取以下措施：

(1)利用下转盘球铰上设置的混凝土振捣孔及排气孔分块单独浇筑各肋板区，混凝土的浇筑顺序由中心向四周进行，注意加强振捣。

(2)经充分调研以及向球铰厂家安装人员咨询，全国大多数球铰下混凝土浇筑后均不同程度存在空洞现象，很多都进行了二次压浆处理。为确保施工质量，节约工期，项目部充分分析了出现空洞的原因并提出了解决办法。存在空洞的原因：滑道和球铰面较宽，混凝土从侧面无法正常流至滑道和球铰下，同时由于滑道面、球铰面和混凝土面相平，混凝土无侧压力，滑道和球铰下混凝土几乎无法充盈整个空间。解决办法：在滑道与球铰四周支立5 cm高模板，模板采用三合板，外形与球铰和滑道外沿紧贴，浇筑混凝土时使滑道与球铰外混凝土与滑道和球铰下混凝土产生高差，经过振捣后混凝土较容易充满整个空间，同时在混凝土初凝前进行二次振捣，确保不出问题。

(3)搭设工作平台，避免扰动球铰及滑道。工作平台搭设时全部立筋独立设置，避免直接焊接在结构钢筋上连带球铰及滑道移位，工作平台交叉布设在球铰和滑道周围，平台上搭设跳板方便人工操作。

(4)加强混凝土的养生。施工完混凝土后，及时覆盖土工布并洒水养生，养生时间为7 d。

2.5 反力座施工

第2层混凝土施工完成后，就可施工反力座。施工前先在下承台第2次混凝土顶面精确放样出反力座的位置，然后用墨线弹出每个反力座的大样，用无齿锯沿墨线内侧切槽后人工凿出模板槽；模板支立在槽内，四周用回型钢筋进行加固，杜绝用拉杆；模板支立前表面涂抹模板漆，随后浇筑反力座混凝土，此法可杜绝平地起模易跑模漏浆问题，同时不使用对拉杆解决了混凝土表面有对拉杆孔影响美观的问题。

施工过程中特别注意两个问题：①牵引反力座预留牵引索槽口中心线与转台切线方向一致；②综合考虑转体时的牵引方向(是逆时针还是顺时针转)，牵引反力座的设置与牵引力钢束的设置位置对应。

2.6 安装定位销轴、聚四氟乙烯滑动片及上球铰

2.6.1 安装定位销轴

定位销轴为?260 mm的钢棒，采用汽车吊进行吊装。吊装前先在套筒内涂抹一定量的黄油，黄油的量要能让套筒与销轴间充分充满黄油不留空隙，然后吊装起销轴后人工用清洁的棉布细致的将销轴擦干净，随后轻落销轴至套筒内，人工调整好销轴的垂直度与周边间隙。安装销轴时特别注意黄油必须涂抹饱满，使其将销轴与下球铰套筒之间间隙填充饱满。

2.6.2 安装聚四氟乙烯滑动片[1]

聚四氟乙烯滑动片安装前，先用抛光机将下球铰顶面杂物进行打磨，然后用干净棉布对表面进行擦拭，随后用吸尘器对表面进行细致除尘。

四氟乙烯粉与黄油的重量比为1∶120，施工前先用电子天平精确的称量出四氟乙烯粉的重量，按照每桶黄油的量分成相应份数，然后加入到每桶中，用手持搅拌机充分进行搅拌。为保证搅拌质量，搅拌多次后将整桶四氟乙烯黄油翻倒至空桶中再次进行搅拌，搅拌充分后备用。

清洁好球铰表面及四氟滑片镶嵌孔后，便可以开始安装四氟滑片。根据受力不同，四氟滑片均进行了标号，球铰内的镶嵌孔也逐一进行了标号，安装时一一进行对应，安装过程使用除尘器反复进行清洁。安装过程见图3。

图3 四氟乙烯滑片安装

安装完四氟滑片后，将四氟乙烯黄油涂抹至四氟滑片上，涂抹要均匀且有一定厚度。

2.6.3 安装上球铰

涂抹均匀四氟乙烯黄油后用吊车将上球铰吊起，用干净的棉布将上球铰凸面擦干净，然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上，用拉链葫芦微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一致。上球铰安装见图4。

图4 上球铰安装

上球铰安装完毕后须将上球铰旋转2～3圈使上球铰四周挤出黄油。上、下球铰临时锁定限位后，用封口胶带缠绕密封上下球铰吻合面外周，防止泥砂或杂物进入球铰摩擦部位。

球铰安装要点：①保持球铰面部不变形，保证球铰面光洁度和椭圆度；②球铰范围内混凝土振捣务必密实；③防止混凝土浆或其他杂物进入上、下球铰相吻合的部分。

2.7 安装撑脚及砂箱

撑脚下采用斜铁固定位置及高程,撑脚底与不锈钢板间预留20 mm厚间隙。为保证该间隙均匀，用游标卡尺进行量测后确定斜铁的固定位置，然后用电焊进行固定。安装前，由测量人员对转体前撑脚及砂箱平面位置进行放线定位。

砂箱安装前对砂箱进行预压，预压采用支架配合千斤顶进行，支架用工字钢在现场焊制，保证撑脚底部与滑道之间的间隙。砂箱顶部直接与上转盘混凝土面相接触，在施工上转盘底模时，在设置砂箱的位置预留砂箱孔洞。

2.8 转台施工

转台施工前按照转台结构尺寸安装模板。砂箱顶部贴上胶布防止与混凝土浇筑在一起，然后绑扎转台内钢筋，安装牵引索锚具钢绞线。牵引索埋入转台内长度5 m，固定端采用P型锚具，同一对牵引索的锚固端在同一直径线上并对称于转盘中心。

2.9 上承台施工

上转盘布设有三向预应力钢筋。顺桥向和横桥向的预应力钢筋均采用19-Фs15.2 mm钢绞线，采用单端张拉。竖向预应力钢筋采用抗拉强度值为930 MPa的公称JL32 mm的精轧螺纹钢筋，在上转盘顶面单端张拉。

钢筋安装过程中适时安装预应力波纹管，波纹管位置严格按照图纸放样。纵横向间距由胎具进行控制，在竖向精轧螺纹钢施工时，为避免P锚端浇筑混凝土时波纹管与P锚垫板处漏浆，在波纹管与P锚垫板间增加一小段钢管，钢管外径略小于波纹管内径，切割10～15 cm长，与钢垫板焊接在一起，将波纹管切成平口，穿入焊接好的钢管中。在施工混凝土时，无论波纹管如何变形，均被钢管固定，解决了漏浆问题。

钢筋绑扎过程中进行墩身钢筋的预埋。在墩身钢筋预埋时，先搭设支架，由于下承台尚未浇筑混凝土，搭设的支架在下承台钢筋顶面。先在每根立杆的位置向下承台插入一根较大直径钢筋，与下承台钢筋骨架焊接牢固，然后将支架立杆插入焊接好的这根钢筋中，下端焊一根限位钢筋，使立杆底部高于将要浇筑的混凝土顶面，再搭设水平杆和剪刀撑，搭设比整体预埋钢筋顶面低1～2 m的井字形支架。在支架最上层预埋钢筋的垂直上方向外1/2预埋钢筋直径处搭设一根水平杆，预埋钢筋先在平地进行平焊连接，然后用吊车吊入支架指定位置，确认位置后下部与下承台顶面钢筋点焊，上部与水平杆绑扎牢固，绑扎时按图纸要求保证间距和垂直度。

预应力张拉施工顺序按照要求进行，先竖后横纵，横纵向分两次进行，分三次压浆。张拉、压浆工艺与普通工艺相同。

3 结束语

本文通过较大跨度、较大转体重量、复杂地形下转体桥球铰骨架及滑道骨架安装、下球铰及四氟滑片安装、转台施工等关键工序施工，研究总结了转体桥转体系统的施工要点，目前此桥已精确转体就位。转体时，设计最大启动牵引力为2 490.3 kN，实际最大启动牵引力为970 kN，仅为设计的39%，从侧面也反映出球铰安装精度、滑道打磨质量以及四氟板安装精度等均达到了较高水平。

参考文献：

[1]尚高科.大西客运专线上院跨朔黄铁路连续梁转体施工技术[J].国防交通工程与技术，2013，11(3):78-80

Important Points for Attention in the Control of the Rotary System for the Construction of a Rider Cap

Li Zhongliang

(The Road and Bridge Engineering Co. Ltd. of the 16th Bureau Group Co. Ltd. of China Railway,Beijing 101500,China)

Abstract：With the construction of the transforming-and-expanding project of the Beijing-Hongkong-Macao Expressway——the construction of the rider cap of the rotary system for the main span made up of 2×80 m T-shaped girders of the separate flyover of the Shijiazhuang-Dezhou Railway——as a practical example,the important points for attention in the construction of the large-span and extra-heavy rotary system in complex landforms are summed up in the paper.Through the introduction to each of the construction processes for the rotary system,especially through the detailed introduction to the construction of the right half-width of the rider cap for the rotary system for main pier 4,which is very close to the existing Shijiazhuang-Dezhou Railway and the State Highway of G307,and is complex in construction landform,the corresponding experience obtained from the construction is shared,with the important points of construction control summed up and the process system of construction control for the rider cap of the rotary system perfected.It may serve as a useful reference for the construction of other similar bridges.

Key words：control of the rotary system;construction of the rider cap;fixing of the ball bearing butts

收稿日期：2014-11-19

作者简介：李忠良(1971—)，男，高级工程师，主要从事桥梁与隧道施工技术管理工作 [e-mail]

DOI：10.13219/j.gjgyat.2015.01.003

中图分类号：U445.465

文献标识码：B

文章编号：1672-3953(2015)01-0008-04