摘要： 結合秦皇島城市西部快速路需上跨京哈鐵路的工程特點，為確保鐵路運營安全，減少或消除對既有鐵路的影響，同時保證工程能夠優質、安全、快速的完成，設計部門經過篩選采用轉體橋方案。即先進行承臺、球鉸及牽引系統施工，并搭設支架澆筑主塔、墩身、連續梁，然后在封鎖要點后進行轉體，在鐵路上方合攏。本文以該工程為例對轉體橋施工的關鍵技術與控制要點探討，旨在對今后類似新建公路上跨既有鐵路提供借鑒經驗。

　　關鍵詞： 快速公路上跨鐵路,轉體橋,施工關鍵技術

　　1 工程概況

　　本工程為秦皇島城市西部快速路上跨京哈鐵路，全長133m，設計為變截面預應力混凝土連續剛構橋，左右幅分離，橋梁跨徑布置為：左幅橋40+48+45m，右幅橋45+48+40m，左右幅均在48m跨上跨京哈鐵路，采用平面轉體法施工。主梁采用單箱四室直腹板箱型截面，主梁分三段澆注：轉體連梁(42+42)m、邊跨現澆段(46m)、合攏段(3m)。轉體球鉸直徑3.0 m，轉體重量7200t。道路按城市快速路標準建設，規劃橫斷面布設為四幅路，橋面總寬47.5m，單幅橋面寬23m，中央1.5m分隔，帶主線雙向6車道，橋梁與鐵路交角為73.4°。

　　2 工程特點及難點分析

　　本工程特點及難點為上跨既有京哈鐵路，施工方案需報鐵路局審核批準，經同意后簽訂相關安全配合協議;現場施工時需鐵路局相關部門進行配合，并改移影響施工的相關鐵路設施。為確保既有鐵路運營安全，減少對鐵路運營的影響，該橋采用整幅箱梁轉體施工。

　　另一轉特點及難點主要為轉體施工，轉體結構由轉體下轉盤(承臺)、球鉸、滑道、助推反力座、拽拉反力座、上轉盤(轉臺、轉體底座)、撐腳、墩柱、主梁、轉體牽引系統等組成。轉體重量7200t，通過設置轉動牽引系統，逆時針同步轉動上轉盤73.4°至合攏段位置，和橋軸線重合。而轉動球鉸是轉動體系的關鍵工作，制作及安裝精度要求高，委托有資質的生產廠家加工。

　　3 轉體橋施工的關鍵技術

　　轉體橋總體施工步驟為：樁基→承臺基坑支護→承臺(轉體下轉盤)施工，并安裝球鉸下盤及滑道→球鉸四氟乙烯片安裝，同時進行反力座施工→球鉸上盤安裝，保險撐腳安裝→轉臺及轉體底座(轉體上轉盤)施工→墩身施工→轉體連梁施工→轉體實施→合攏→封盤。而施工的關鍵工作在于轉體體系及轉體施工，本橋轉動體系為球面轉動體系，球鉸分上、下球鉸，球鉸間四氟乙烯板、固定上下球鉸的鋼銷、下球鉸鋼骨架。

　　3.1 轉體下盤(轉體大承臺)施工

　　轉體下盤(轉體大承臺)為支承轉體結構全部重量的基礎，支撐重量7200噸，轉體完成后，與上轉盤共同形成橋梁基礎。下盤采用C40混凝土，下轉盤上設置轉動系統的下球鉸、保險撐腳的環形滑道及轉體拽拉千斤頂反力座等。轉體大承臺尺寸為14.5m×14.5m，為了要控制球鉸及下滑道的安裝精度的要求，轉體大承臺的澆注分三次完成。

　　3.1.1 第一步綁扎承臺底和側面四周鋼筋，進行第一層混凝土澆筑,并在混凝土頂面預埋滑道和下球鉸骨架安裝角鋼;

　　3.1.2 安裝下滑道骨架和下球鉸骨架,要求骨架頂面的相對高差不大于5mm。骨架中心和球鉸中心重合，與理論中心偏差不大于1mm;

　　3.1.3 綁扎預留槽兩側鋼筋，安裝預留槽模板，進行二次混凝土澆注;二次澆注至承臺頂面，控制好預留槽混凝土高度;

　　3.1.4 綁扎球鉸預留槽和下滑道鋼筋，安裝滑道鋼板,要求滑道鋼板頂面局部平整度不大于0.5mm，相對高差不大于5mm，采取調整骨架上的螺母使其水平;

　　3.1.5 第三次澆筑預留槽混凝土(下滑道鋼板下部和下球鉸預留槽)，澆筑千斤頂反力座和轉體牽引反力座混凝土。

　　3.2 球鉸安裝

　　3.2.1 球鉸下盤定位支架安裝

　　轉體下轉盤(承臺)澆注完第一次混凝土后，在已預埋好的預埋件上安裝下球鉸定位支架。

　　3.2.2 安裝球鉸下盤

　　待承臺第二次混凝土澆注后，在定位支架上安裝微調裝置，再吊裝球鉸下盤放在定位支架上并進行對中和調平，通過調節微調裝置精確定位球鉸下盤，球鉸下盤精定位后進行鎖定。

　　球鉸對中采用十字線法進行，要求球鉸中心縱橫向誤差不大于1mm;球鉸水平調整先使用普通水平儀調平，然后使用精密水準儀調平，控制球鉸圓周頂面處各點相對誤差不大于1mm。

　　3.2.3 安插定位銷

　　下球鉸安裝完成并其底部混凝土澆注完畢后，將球鉸定位銷插入球鉸下盤預埋軸套中組成球鉸定位軸。

　　3.2.4 鑲嵌四氟乙烯滑動塊

　　定位銷安放好后，即可鑲嵌四氟乙烯滑動塊。

　　四氟乙烯滑動塊安裝前，先將球鉸下盤滑動面清理干凈，要求安裝后各滑動塊頂面應位于同一球面上，其誤差≯0.2mm。

　　3.2.5 涂抹黃油四氟乙烯粉

　　滑動塊安裝合格后，在球面上滑動塊間涂抹黃油四氟乙烯粉，使黃油四氟乙烯粉均勻充滿滑動塊之間的空間，并略高于滑動塊頂面，保證滑動塊頂面有一層黃油四氟乙烯粉。

　　3.2.6 球鉸上盤安裝

　　球鉸上盤附著在下盤上安裝，安裝前先起吊球鉸上盤，調整好起吊千斤繩使球鉸上盤吊起后水平不傾斜，對準定位銷并套入定位銷緩慢下落直至降落到球鉸下盤上，再試轉動確認球鉸上盤轉動自如后臨時鎖定球鉸上下盤。注意球鉸下盤下落過程中不得碰撞球鉸定位鋼銷。

　　3.2.7 密封球鉸上下盤吻合面

　　球鉸上下盤間臨時鎖定限位后，用封口膠帶纏繞密封球鉸上下盤吻合面外周，嚴禁泥砂或雜物進入球鉸。

　　3.3 撐腳的安裝

　　本轉動體系有4對撐腳,每個撐腳由兩根直徑600mm、高1660mm的鋼管焊在厚30mm扇形鋼板上，撐腳內填充微膨脹混凝土,撐腳底與不銹鋼板間預留20mm間隙，施工時，在撐腳底和不銹鋼板間放置由木條做成的一個方框，方框厚度為20毫米，內填平石英砂，把撐腳水平地布置在石英砂上。在滑道上布置8個砂箱，砂箱直徑為500mm，每個理論承重300t，用來支承上轉盤和上部結構的重量,同時起到穩定上轉盤作用。

　　3.4上轉盤施工

　　轉體上盤是轉體的重要結構，在整個轉體過程中形成一個多向、立體的受力狀態，上盤布有縱、橫向預應力筋，采用單端張拉，錨固端采用P型錨具。

　　上轉盤施工分兩步：

　　a.下部為1.0m厚、直徑為11.5m的圓柱臺，其中預埋兩對對稱于轉盤中心的牽引索;

　　b.上部為13.5×13.5×2m的矩形臺，結構中心與球鉸中心重合，施工時預埋橫縱向預應力筋，達到強度以后進行預應力張拉。

　　3.5 牽引系統

　　本橋轉體設計給定每一T構2束牽引索，每一T構采用一套ZLD200自動連續頂推系統，每套ZLD200自動連續頂推系統由兩臺ZLD200型連續頂推千斤頂、兩臺ZLDB液壓泵站和一臺ZLDK-16主控臺組成，其相互間通過高壓油管和電纜線相連接.

　　每臺ZLD200型連續頂推千斤頂公稱牽引力2000KN，牽引索有18根強度級別為fpk=1860Mpa的φ15.24鋼絞線。預埋牽引索時清潔各根鋼絞線表面的銹跡、油污后，逐根順次沿著既定索道排列纏繞后，穿過ZLD200型連續頂推千斤頂。牽引索的另一端應先期在上轉盤灌注時預埋入上轉盤混凝土體內，作為牽引索固定端。

　　轉體結構的索引力、安全系數及轉體時間的初步計算：

　　轉體總重量W為72000KN。

　　其摩擦力計算公式為F=W×μ。

　　啟動時靜摩擦系數按μ=0.1，靜摩擦力F=W×μ=7200KN;

　　轉動過程中的動摩擦系數按μ=0.06，

　　動摩擦力F=W×μ=4320KN。

　　轉體拽拉力計算：

　　T=2/3×(R·W·μ)/D

　　R—球鉸平面半徑，R=150cm;

　　W—轉體總重量，W=72000KN;

　　D—轉臺直徑，D=1150cm;

　　μ—球鉸摩擦系數，μ靜=0.1，μ動=0.06;

　　計算結果：啟動時所需最大牽引力T=2/3×(R·W·μ靜)/D=626KN<2000KN;

　　轉動過程中所需牽引力T=2/3×(R·W·μ動)/D=375KN<2000KN。

　　故本橋選用兩套ZLD200型液壓、同步、自動連續牽引力系統(牽引力系統由連續千斤頂、液壓泵站及主控臺組成)，形成水平旋轉力偶，通過拽拉錨固且纏繞于直徑1150cm的轉臺圓周上的鋼絞線，使得轉動體系轉動。

　　4、轉體施工實施

　　4.1 轉體前施工準備

　　施工前與鐵路局簽訂安全協議，施工時成立轉體指揮小組，布置好測量觀測點、清理滑道，解除撐腳約束，安裝好助推千斤頂及反推梁，解除上轉盤約束，做好T構不平衡力測試及配重，并安裝好牽引索，做設備測試，確保儀器調試正常，在封鎖要點后進行施工。

　　4.2、試轉

　　在上述各項準備工作完成后，全面檢查一遍牽引動力系統及轉體體系、位控體系、防傾保險體系等是否狀態良好。試轉時應做好以下兩項重要數據的測試工作：

　　⑴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。

　　⑵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。

　　4.3、正式轉體

　　轉體人員接到轉體命令后，啟動動力系統。張拉牽引千斤頂，分級加力，按100KN一級分級加力，直至撐腳走板水平位移觀測確定啟動，并記錄靜摩阻力。勻速轉動，平轉基本到位(距設計位置約1m處)減速，降低平轉速度，距設計位置0.5m處，采取點動操作，并與測量人員配合確認點動后梁端弧長。在距設計位置0.1m處停轉，測量軸線，根據差值，精確點動控制定位，防止超轉。

　　轉體就位后，精確調整轉體傾斜位置，并用型鋼將上下轉盤抄死。臨時墩墩頂與梁底先行抄死。防止梁體在外力作用下擺動。

　　利用臨時墩墩頂上設置的千斤頂，精確地調整梁體端部標高，并采取措施抄墊。

　　5 結束語

　　橋梁轉體施工是將箱梁重量通過墩柱傳遞于上球鉸，上球鉸通過球鉸間的四氟乙烯板傳遞至下球鉸和承臺。待箱梁主體施工完畢以后，脫空砂箱將梁體的全部重量轉移于球鉸，然后進行稱重和配重，利用埋設在上轉盤的牽引索、轉體連續作用千斤頂，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。通過本次關鍵技術的施工控制，使整個轉體施工更加快速、簡便、安全、易控，減少對既有鐵路影響，并實現了該橋如期安全的轉體到位，是一項值得推廣的轉體工藝。