万吨桥凌空转体城市“天堑”变通途——中铁大桥局一公司在城市敏感区的桥梁建设之路

万吨桥凌空转体城市“天堑”变通途
——中铁大桥局一公司在城市敏感区的桥梁建设之路

文/中铁大桥局集团第一工程有限公司 周功健 唐 明 刘 师

中铁大桥局集团第一工程有限公司（以下简称“中铁大桥局一公司”）是一家以交通基础设施建设为主的企业，在城市发展建设中承担着重大责任和义务。公司结合城市发展新特点，积极推动技术创新，采用先进、科学的施工方法（如顶推、转体等），实现了城市“天堑”一个又一个的成功跨越。2016年建成通车的中州大道跨陇海铁路大桥便是其中一个重点项目。

目前，我国正处于城镇化向前推进的关键时期，在新一轮城市发展过程中，助推城市发展的引擎是基础设施建设，基础设施建设的重中之重当属城市道路交通设施建设。困扰城市道路交通设施建设的问题很多，如前期城市发展规划不匹配、城市构筑物众多，交通干扰、污染、噪声等问题较突出。尤其是在跨越一些城市主干道、多股道铁路等高风险敏感区域的城市道路建设中，需要采取更先进、更科学的施工方法来实现城市“天堑”的交通跨越。

飞跃铁路建高架

郑州是中国公路、铁路、航空、通信兼具的综合性交通枢纽，被称作“火车拉来的城市”，是中国普通铁路和高速铁路网中的“双十字”中心，拥有亚洲最大的列车编组站和中国最大的零担货物转运站。陇海铁路、京广铁路在该市交汇，让郑州一直处于全国铁路交通枢纽地位。

中州大道是主城区三环快速系统的重要构成部分。现状陇海路止于未来路，规划将陇海路向东南方向延伸，与货栈街衔接。目前货栈街下穿中州大道，采用2m×18m地道桥，路面设置双向六车道。现有立交仅能右进右出，无法实施左转,右转辅道通行效率低，无法实现交通快速有效转换。

陇海路与中州大道属于快速路与快速路直接连接，为将陇海路高架桥高低分幅，规划为4个左转匝道、西向南和东向北2个右转与原立交一起构成4层全互通立交。交叉口地面交通为分离组织形式，结合实际情况进行适当交通管制，保证中州大道快速畅通。为彻底避免车流交织和“左进左出”的匝道连接方式，所有匝道均采用“右进右出”的连接方式。除了由北往东流向采用环形匝道，其余左转流向均采用迂回匝道。

中州大道互通立交上跨陇海铁路桥梁工程，路基为填土路基，高约3.5m，路基上共设6股道，线间距5m。本上跨桥梁工程与陇海铁路交角87.3°。工程分左右两幅桥设计，桥跨布置均为70m+70m，桥宽2m×26.75m，全长140m（见图1）。

雪中转体筑坦途

本工程施工重点和难点如下。

1）主墩承台开挖深度达6m，属深基坑施工，基坑边距陇海铁路路基坡脚为3～3.8m、距中州大道主干道侧墙3～3.2m。施工中要确保基坑开挖后陇海铁路路基及中州大道主干道侧墙的稳定，安全风险大。

2）桥梁上部施工横跨中州大道并覆盖了中州大道的主干道及辅道，为保证中州大道车辆正常通行及行车安全，安全防护要求高。

3）桥梁上部跨越陇海铁路，确保陇海铁路运营安全是本项目施工的重中之重。

4）对城市环境保护、噪声污染控制要求高。

5）施工过程中涉及各种城市管线及构筑物迁移，与建设有关各方的协调复杂，难度大，为保证施工顺利进行，需确保各方无障碍沟通。

图1 中州大道互通立交

6）左右双幅桥体需同步逆时针转体87.3o。由于左右双幅桥体在同一个平面上，且直线间距小于边跨长度，导致桥体转体前的现浇段相互侵占了转体后的成桥位置，所以转体施工必须左右两幅同步进行，增加了工序的复杂性和精度控制的难度，此外，重达2.46万t的双幅桥体同时旋转，在全国范围内较为罕见。

考虑到工程施工对既有铁路运营的影响，主桥采用双幅70m+70m的T形刚构桥，双幅同步转体施工，其中左幅在铁路北侧预制，右幅在铁路南侧预制，转体长度均为65.5m+65.5m。两幅桥同步逆时针转体87.3°就位，单幅桥转体重量约12300t。梁体达到设计强度100%时进行转体施工（见图2）。

施工主要工序为：施工准备→钻孔桩施工→既有陇海铁路防护→承台、铰座、上转盘、墩身施工→梁体施工→附属工程施工→T构转体施工→后浇段施工→桥面施工。

承台施工。本工程主墩承台距离铁路线较近，主墩承台基坑开挖属于深基坑施工，对铁路安全影响较大。结合桥址处地形、地质及既有铁路等情况，采用排桩支护开挖基坑方案。基坑支护桩采用钻孔灌注桩，桩顶设置钢筋混凝土冠梁，桩间土采用锚喷混凝土防护。

转体段梁体施工。上部结构主梁转体段跨越中州大道，考虑中州大道道路保通，支架下部采用钢管贝雷梁方式，设置双向4车道及专用人行道的下穿通道，同时采取防坠物安全措施，保证施工期间城市主干道的正常通行（见图3）。整个转体段混凝土箱梁长131m，分3段浇筑。

整个转体现浇段混凝土在张拉压浆完成后将支架拆除，使转体段处于自由悬臂状态，这样将转体段由支架承重转换为球铰及撑脚共同承重体系，然后拆除上转盘下面的砂筒及撑脚下面的抄垫，使整个转体段转换为单球铰支撑状态，然后再进行称重试验，通过称重试验确定静、动摩擦力系数及转体段T构的偏心距，最后确定是否需要设配重（见图4）。完成转体前的工作后，根据要点计划确定具体的转体时间并实施转体施工。

转体施工。转动体系包括131m长现浇主梁、主墩墩身、上盘牵转台、牵引系统。转体转盘设牵引反力座和千斤顶反力座，牵引反力座用于转动结构的启动及转动，千斤顶反力座用于转体的启动、止动、姿态微调等。每个转体选用一套LSD主从随动控制液压牵引系统（由LSD200型连续牵引千斤顶、YTB液压系统和QWIT16控制系统及牵引钢绞线、多台辅助千斤顶等组成），形成水平旋转力偶，通过拽拉锚固且缠绕于直径10m的转台上的15根φ15.2mm钢绞线，使得转体结构转动。

转体过程中设置限位控制体系，包括转体限位和微调装置，主要作用为双幅同步转体转动过程中及转动到位出现偏差时，及时对各个转体进行调整和限位。

正式转体之前需将拆除称重支架与梁底支撑的转动体静置24h，进行应力与线形监控，确认是否处于平衡状态。首先进行试转体，记录试转时间和停止转动后余转值，同时确认各交通道口实施封闭的情况，结合试转体情况开始正式转体，距设计位置约0.5m时，改为手动点动操作直至转体到位（见图5）。双幅桥同步转体施工于2016年1月22日上午进行，在大雪纷飞中历时100min顺利转体到位（见图6）。

图2 转体施工平面布置示意

图3 现浇支架及保通设施

图4 转动球铰及撑脚安装施工

转体就位后，对转体结构进行全面测量，计算梁体轴线及高程偏差值。转动体精确定位后，将撑脚与下滑道间焊牢，补浇承台顶面剩余的混凝土，使墩台固结。

图5 转体过程

图6 转体到位

桥梁建设新趋势

加强节能减排，实现低碳发展，是生态文明建设的重要内容，是促进经济提质增效升级的必由之路。

项目从建设初期至结束，始终将绿色施工、文明施工理念贯穿施工全过程。施工现场使用节水型产品，供水管网根据用水量设计布置，采取有效措施减少管网和用水器具的漏损。设置废水回收水池，沉淀后进行重复利用，实现水资源循环利用。采取多种措施防尘降噪，利用喷淋设施降低过往车辆扬尘，施工垃圾、泥浆及时清运，清运时适量洒水并覆盖减少扬尘。施工现场的主要道路采取硬化处理，土方集中堆放，裸露的场地和集中堆放的土方采取覆盖、固化或绿化等措施。严格控制强噪声作业时间，晚间作业不超过22点，早晨作业不早于6点。加强施工现场环境噪声的长期监测，采取专人管理的原则，根据测量结果填写建筑施工场地噪声测量记录表，达到施工噪声不扰民的目的。对工地的废水、废气、废渣三废排放进行识别、评价和控制，安排专人、专项经费，制定专项措施，减少工地现场的三废排放。通过积极探索及技术创新，采用特殊保通措施和双幅桥同步转体的施工技术，实现了低碳环保、文明施工的目标。

双幅桥同步转体施工方案的可行性研究与设计、转体称重试验、球铰制造与安装、滑道与撑脚设置、双幅桥同步转体张拉工艺及桥梁线形监控方面的研究，为本项目顺利转体奠定了基础，也为双幅桥同步转体提供了有力的技术保障。

上跨铁路工程施工的主要问题是对铁路运营的影响和确保铁路安全问题，转体施工主要施工场地在铁路线之外的两侧，与同类跨铁路施工方法相比较具有施工速度快、干扰因素少等显著优点。转体前施工对铁路运营几乎没有影响，仅在转体过程中需要2h的要点施工。双幅桥同时在铁路两侧现浇，然后采用双幅桥同步转体的施工技术最大程度地减少了施工对铁路运营的影响。同时通过现浇支架预留宽幅通道，保证城市主干道在施工期间畅通无阻。

通过铁路、公路跨线桥的建设，发现城市现代化桥梁施工正在向安全高效、绿色文明的方向发展。作为施工企业，在建好桥梁的同时，更要思考如何深入贯彻节能环保、绿色文明理念，使桥梁全寿命周期融入于顺畅交通、美丽城市中。

承建该大桥的中铁大桥局一公司隶属有着“建桥国家队”之称的中铁大桥局集团有限公司，立足中原，已建成数百项桥梁、市政和综合工程。2010年建成通车的郑州市中心区铁路跨线桥采用“转体法”施工，2016年开工建设的郑北大桥跨越亚洲最大、最繁忙的编组站——郑州火车北站，采用顶推法施工。在城市基础设施建设中，中铁大桥局一公司始终向着“安全零事故、质量零缺陷、环保零投诉”的目标迈进。