浅谈某跨铁路预应力混凝土桥转体施工质量控制

摘要：某跨铁路预应力混凝土桥施工跨度为71m+71m，转体总重量约为7083吨，采用自平衡体系的平面转体施工工法。文章对桥梁转体施工的施工工艺，转体施工测量放线，球铰加工安装、上转盘施工，现浇梁体支架搭设及堆载预压，试转体、正式转体施工等各主要环节质量控制进行了分析总结。

关键词：跨铁路;预应力;混凝土桥;转体;施工质量;质量控制 文献标识码：A

中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2015）02-0110-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0152

1 工程概况

北京地铁某跨铁路桥采用主跨为84m的预应力混凝土连续T构，桥梁全长168m，施工跨度为71m+71m，以470m曲线半径、38.89°的斜交角度跨越既有六条铁路线。采用自平衡体系的平面转体施工工法，转体总重量约为7083吨，偏心距达1153mm，转体角度33.46°，跨越铁路且转体总重量之大在北京地铁尚属首次。地铁桥与铁路线位置关系如图1所示：

图1 地铁桥与铁路线位置关系图

转体桥梁结构组成：基础及下部结构为桩基、承台、实心独柱墩，上部结构采用变截面单箱单室连续箱梁。

2 桥梁转体施工工艺

2.1 转体施工流程

转体施工流程如图2所示：

图2 转体施工工艺流程图

2.2 转体结构组成

转体结构由转动系统（现浇箱梁、柱墩、牵转台等）、转体系统（球绞、上下转盘、牵引体系等）两部分组成。施工质量控制重点是球铰及撑脚、环形滑道等的安装。转动系统为球面转动体系。球面转动体系中心转盘球面半径为8.5m，上球铰直径为3.9m，下球铰直径为3.5m，定位中心轴钢销直径为270mm。

牵引系统由2台ZLD200型连续顶推千斤顶（公称牵引力2000kN）、2台ZLDB液压泵站组成、两束（17根/束）牵引钢索（fpk=1860MPa、Φ15.24钢绞线）。

2.3 牵引力及钢索安全系数验算

2.3.1 牵引力计算：

首先进行转体结构摩擦力计算，采用公式：

F=W×μ

式中：W――转体重量（70828kN）;μ――球绞摩擦系数（μ静=0.1，μ动=0.06）。

则：

然后计算牵引力，采用公式：

式中：R――球铰平面半径（175cm）;D――转台直径（850cm）。

则：

启动时牵引力

转动时牵引力

牵引力储备系数为2000kN/972.1kN=2.06

2.3.2 安全系数验算：

牵引钢索的安全系数：2000kN/972.1kN=2.06，钢索的容许牵引力满足要求。

3 桥梁转体施工质量控制

3.1 测量精度控制

本转体桥位于圆曲线上，以半径470m、角度38.89°跨越既有丰沙铁路;承台中心同球铰中心偏离1153mm;转体前墩柱中心同承台中心偏离636mm、同球铰中心偏离962mm，转体完成后墩柱中心与承台中心重合，因此施工精度控制要求高。过程中采用导线复核、放样复核、混凝土浇筑前位置复核“三步核查法”确保测量精度。

3.2 球铰加工安装质量控制

球铰是桥梁转体施工的关键结构，从加工和安装两方面对其进行质量控制。

3.2.1 球铰加工精度要求：球面光洁度≮3，球面各处曲率半径之差±0.5mm，边缘各点的高程差≯1mm，椭圆度≯1.5mm;同一球面上四氟板顶面误差≯0.2mm;球铰的形心轴与转动轴中心要重合。

3.2.2 安装精度控制：球铰螺栓孔和安装骨架上的螺栓位置要逐一对应，球铰中心安装偏差要能够使下球铰顶面圆周误差≯1mm。

3.2.3 聚四氟乙烯滑动片顶面应处于同一球面上（误差≯0.2mm）。对于槽口深度与设计偏差大于0.1mm的部位，四氟滑板要按照实际偏差制作、标识并对应安装。

3.3 上转盘施工质量控制

3.3.1 撑脚安装。为保证撑脚的均衡受力，对称的两个撑脚之间的中心线与上盘纵向中心线重合。撑脚与下转盘滑道间隙的设置尤为关键，撑脚与滑道间“若即若离”是最理想的状态，但实际施工中由于不平衡重及施工误差等因素影响很难达到，综合分析后确定间隙控制在6～10mm之间。

3.3.2 牵引索安装。牵引索应逐根顺序沿着既定索道排列缠绕，固定端采用P锚锚于上转盘内，在索道上环绕不少于3/4周且锚固长度不小于2.5m;沿上转盘切线方向进入牵引反力座。

3.3.3 混凝土分期浇筑。为提高结构尺寸精度、减小施工难度，上转盘混凝土采用两期浇筑，Ⅰ期浇筑上球铰内及80cm厚的转台，Ⅱ期浇筑2m高的上转盘。重点做好混凝土基面处理、撑脚与滑道间距检查。

3.4 现浇梁体支架搭设、堆载预压质量控制

3.4.1 地基处理做好地基处理范围与深度、地基承载力、高程及平整度、排水措施检查。

3.4.2 支架搭设检查支架的平面和空间位置是否能够保证结构物的位置和形状满足设计要求;支架杆件的间距、位置、节点连接是否按照论证方案确定的间距、位置及搭设方式实施。

3.4.3 堆载预压。堆载预压重量不小于方案确定的重量，安全系数不小于最大施工荷载的1.1倍。按照方案确定的加荷顺序及荷载分布图进行堆载预压，每级荷载持荷时间不少于10min，满载后持荷时间不少于24h，进行堆载预压过程沉降观测及观测成果整理。

3.5 试转体质量控制

3.5.1 防倾斜控制措施。为使球铰承担转体结构全部重量时不因意外情况出现倾斜，在转盘上设置辅助撑腿和调整倾斜的千斤顶。为保证转体结构稳定，在转动过程中由球铰及其后两钢撑脚形成三点支承，当转体重心位置偏差过大时通过梁上堆载调整。

3.5.2 限位控制措施。为控制和调整转体结构就位偏差，设置水平偏转及横向倾斜限位与调整装置。水平偏转限位与调整，用2台QCD-1200型及2台YCD600型千斤顶，以下转盘上设置的8对反力座作为支点，顶推上转盘下撑脚调整转体轴线偏位，就位后将撑脚与反力座间用钢梁固定。横向倾斜限位与调整，将4台QCD6000型千斤顶对称设置在滑道外侧距桥中线3.3m处，在横向倾斜调整后将上下转盘间、撑脚与滑道间用型钢固定。

3.5.3 清理滑道滑道内清理完成后，在转盘撑脚与滑道间铺垫四氟乙烯板（9mm）并均匀涂抹黄油。

3.5.4 试转前进行不平衡称重采用手动千斤顶和位移传感器相结合的方式进行，称重时通过位移传感器和千斤顶对梁端挠度进行应力和应变双控，在位移传感器读数一致的情况下，测得的千斤顶仪表值之差即箱梁两侧悬臂重力差。

3.5.5 设备安装调试。按正式转体要求安装动力设备、监测设备等并预紧钢绞线，用2台千斤顶同时施力（在结构不能转动时用辅助顶推千斤顶同时出力）启动桥梁转动。

3.5.6 检查关键受力部位是否出现变形开裂等异常情况、转体结构是否处于平衡稳定状态。

3.5.7 分析试转体运行结果（每分钟转速、点动方式控制时悬臂端每次所转动水平弦线距离等），确认运转是否正常、是否还需优化改进，确保设备处于最佳状态。

3.6 正式转体质量控制

3.6.1 转体准备工作。施工组织及人员分工，通讯设备、监测设备与控制信号测试，安全技术交底与记录等方面。转体设备（平转千斤顶、辅助千斤顶、微调千斤顶）及控制设备安装、调试完成，助推千斤顶及反推梁已安装完成，环形滑道清理干净、已并做好防尘处理。牵引各束钢绞线平直、不打绞、扭结。作好转体轴线位置、各项监控标志;静置24h，复核各项监测数据，确认其是否处于平衡状态。

3.6.2 转体实施。启动同步张拉牵引千斤顶，若达到设计顶力而转体仍然未动时启动助推千斤顶，在监测到撑脚出现水平位移时记录启动静摩阻力。启动后进入平转状态，同步张拉牵引索匀速平转，重点监控主梁端部线速度、角速度及高程变化。转体结构接近设计位置（距离根据试转测试结果确定）时让结构先借助惯性运行，然后将动力系统调整为“手动”状态下点动操作，根据试转体测试结果与实际点动走行现状数据监测，控制结构轴线精确就位。

3.6.3 转体就位。转体就位后校核箱梁梁端中心与支墩上的中心线是否重合，进行转体就位轴线、就位后梁端顶面高程观测，符合设计要求后利用合拢段支墩及时对转体进行支护、将撑脚与滑道钢板焊接锁定，保证转体单元不再产生位移。

3.6.4 转盘合体。用空压机和高压水清洗下转盘上表面，焊接预留钢筋，浇筑封固混凝土（C50微膨胀混凝土），使上、下转盘连成一体。

4 结语

桥梁转体施工具有结构合理、受力明确、工艺简便、安全可靠、施工周期短、适用范围广等特点，具有良好的经济和社会效益。通过对地铁跨铁路预应力混凝土桥转体施工各环节质量的严格把控，确保了该桥施工质量符合设计及验收规范要求。

参考文献

[1] 中华人民共和国交通部.公路桥涵施工技术规范（JTG/TF502011）[S].

[2] 中华人民共和国铁道部.铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB10415-2003）[S].

[3] 周广伟，黄龙华.桥梁转体施工技术[J].华东公路，2007，（3）.

基金项目：北京市教育委员会科技发展计划面上项目资助，项目编号：KM201410009011。

作者简介：王涛（1976-），男，北京人，就读于北方工业大学建筑工程学院，高级工程师，研究方向：土木工程。