上跨既有线铁路转体桥施工技术研究
时间：2023-03-23 15:25:09 来源：千叶帆 本文已影响人
刘付军
（中交二公局铁路建设有限公司,陕西 西安 710028）
我国的基础设施建设不断投入，新建的桥梁无法规避跨越既有的铁路、公路等。若采用原有的上跨既有线施工方法，整体施工安全性相对较低，容易影响工程的顺利进行。转体施工方法能解决上述问题，在地形复杂地区非常适用，能在一定程度上降低对既有线路的影响。
10号线高架区间上跨处铁路为路堤，现状正线双线铁路，左侧增设一股道联络线。现状正线实测轨面标高373.34，联络线轨面标高371.89，路基坡脚间距为40.6 m，两侧外扩10 m为铁路保护区。货北环铁路路基北侧敷设架空贯通线，塔顶高程382.529~383.913。在转体之后需加强对梁底的控制，确保梁底与供电线之间保持0.4 m以上的距离。桥总体跨BR51—BR53：线路上跨货北环铁路，现状路堤坡脚宽度40.6 m，两侧保护范围各10 m，10号线和铁路交角73.2°。桥梁跨度采用（70+70）m，结构承台不侵入路堤坡脚，满足铁路安全运营要求。货北环铁路运输繁忙，行车密度大，该设计采用转体方式一次跨越货北环铁路。如图1所示。
图1 转体桥墩位置图
2.1 转体施工流程
桥梁转体施工中，其结构主要包括上下转盘、环形滑道等，其中，下转盘以及球铰是整体结构中的重要部分，可有效支撑转体的全部重量。在桥梁转体后，以球铰与上转盘为主，且在转体系统中涵盖多个部件，如，助推反力支座、下球铰等。球铰是转体施工当中最为重要的结构，也是平动法施工的转动系统[1]。
施工顺序：现浇梁体施工完成后→拆除临时固结→割除上下承台连接精轧螺纹钢→平衡称重试验→配重→滑道清理、安装四氟乙烯板→安装连续千斤顶并预紧牵引索→试转→正式转体成桥。
转体的具体流程如图2所示。
图2 转体施工流程图
2.2 转体前的准备工作
（1）转体重心位置的确定。
（2）保证环形滑道清洁，做好相关间隙的检查工作，并将四氟乙烯板铺设在滑道上。
（3）根据转体标准合理标定千斤顶。
（4）做好各项装置的安装以及调试工作，如牵引索、泵站等，并对束钢绞线加以调整，使其保持平直。
（5）助推千斤顶安装。
（6）科学安装调控设备，根据要求做好标志，确定桥梁轴线位置。
（7）在有关位置安装相应监控标志。
（8）各关键部位再次检查，确认签字。
（9）做好技术交底工作，记录好相关数据，结合观测点数量合理进行人员分工，开展信号把控以及通信等各项工作。
（10）转体后需静置1 d，随后将测量数据汇总，明确桥梁转体后的平衡状况。
（11）上限位装置合理布置在桥墩、临时墩处，并清理好转体范围内的杂物。
（12）转体的气候条件要求。
（13）转体施工前墩身混凝土强度须达到设计强度的100%，连续梁混凝土强度达到设计强度的75%时进行转体施工。
除此之外，在转体前准备工作中，还应当查询天气状况，了解施工区域的气象条件，根据气象情况选择合适的时间拆除转盘支撑，在拆除时根据整体结构恰当保留部分支撑，以确保结构安全。同时，支架拆除直到结构锁定过程中，应避免恶劣天气施工。施工时应当确保当天天气无雨、风力在5级以内，风速应在于8.0~10.7 m/s之间，并准备好测风仪，充分为转体施工作业开展提供保障。
2.3 牵引系统及设备测试
2.3.1 牵引动力系统
ZLD200自动连续转体系统中通常包括主控台、千斤顶等部分，牵引系统则放置在转盘两侧，以保持平行对称状态，促使千斤顶中位线与上转盘外圆相切，其中心线高度需与上转盘钢绞线的中心位置保持水平，并在反力座上合理设置千斤顶，确保预埋型钢插入转盘中，并做好槽口放样工作，精确牵引反力座高度，明确其具体定位，以此保证其能够承受较大的反作用力。同时，还需科学调试动力系统，并将有关设备运送到施工现场，完成一系列的安装工作。贮满油泵箱内的液压油，将油路以及电路进行合理连接，加强系统设备的调试，确保其能够达到正常运行的状态，充分发挥动力系统连续工作的最佳状态。
2.3.2 牵引设备测试
（1）桥梁转体施工中在引进各类设备时需展开全面测试，根据测试结果做好相应标定。
（2）将设备运送至施工场地后对其加以安装，根据施工现场的平面图在规定位置上将其安装就位，随后连接各个部分的信号线，并将泵站以及千斤顶间的油路加以衔接，一系列设备连接后进行设备调试以及检查工作，保证设备顺利运转。
（3）设备测试时需采取空载运行方式加以检测，结合千斤顶施力值，如，启动牵引力静摩擦系数标准为0.1，动摩擦力系数为0.06，以此详细计算泵站油压值，根据相关数值合理调整泵站油压，确保其处于规定范围内。
黄藻是一种生长于湿地的藻类植物，俗称“黄苔”“青泥苔”或者“水绵”。由于湖区水体富营养化，氮、磷等几种营养盐比例失调，这类植物一般出现在浅水区，并且在磷含量较高的条件下最容易发生。开始时在浅水处萌发，为绿色细丝状，一缕缕绿色“细丝”附着在水底或者像网一样悬浮在水中大量繁殖，为数极多的丝聚集成团，颜色呈暗绿色，经阳光照射后，放出的氧气常聚于丝团中，使之漂浮于水面，当接合孢子成熟时，老化的水绵由绿色变成黄色，呈团状漂浮在水面。
2.4 配重方案
称重单位在完成称重工作后需结合转体结构相关数值，如不平衡力矩、观测值等各项数据信息，据以制定科学合理的配重方案。
（1）称重单位可根据具体称重结果出具相关报告，针对纵向重心偏移情况，可结合实际测量结果加以推算。在施工现场中可利用增加砂箱的方式适当调整两端重量，确保结构重心与转轴中心相互重合，在配重之后将转体结构的偏移距离保持在5~15 cm之间。
（2）在横向重心偏移情况下，应当将外环道横桥方向与转盘中心相对称的千斤顶加以调整，纠正其具体位置，使千斤顶能够有效覆盖全部转动角度。
2.5 试转
桥梁转体未正式转动前，应当进行试转，先做好各项系统的检查工作，确保牵引系统以及转体体系等各方面均保持良好的状态。检查时，若发现系统中存在问题，则需及时解决，强化系统处理，为后期转体起到良好的保障作用，充分确保各项系统的安全性以及可靠性。检测过程中，需对其观察一天时间，确保各个部分未发生异常变形。随后组织相关部门对转体前进行检查，做好各系统的验收工作，严格审查有关数据信息，并对检测内容以及结果加以分析，确保各项数据信息准确无误后即可签字确认，然后进行试转。
转体的试转工作主要是为了检查牵引系统、电源等相关设备的运行状态，充分了解系统在不同环节运转下牵引力的具体情况，明确有关施工数据，找出转体前设备存在的各项隐患，避免其对施工带来不利，影响转体的顺利推进。
除此之外，工作人员应当收集转体系统的初始资料，以构建桥墩转动角速度以及梁端转动线速度的关系，并对转体展开全方面跟踪，对其加强监测，从而确保转动速度保持在合理范围内，以满足转体要求[2]。
（1）试转角度。试转以梁端翼缘板投影线不侵入既有线施工安全界限为准，确定试转角度为5°。
（3）试转主要收集的重要数据。①前2°转动可保持自动状态，进行转速测量，采集相关数据值，明确转动时的拉力，以合理控制转动速度；
②后1°控制采取定距模式操作，分别点动测试千斤顶伸长1 s、2 s、3 s、4 s、5 s、10 s的各时段梁体转动距离，测试点应当进行3次测试，测量数据计算平均值，确保转体达到规定要求后，促使定位操作更加精准。
试转时应当充分明确静止启动状态下以及转动过程中的最大牵引力，并保证转体角速度在0.015 rad/min以内。同时，主梁端部水平线速度也应小于0.15 m/min。
（4）试转到位后用楔形铁撑脚对转体进行临时锁定，在正式转体前，派专人对转体现场进行24 h值守，防止外人进入转体区域对转体关键部位实施不安全行为，并对梁体进行测量保证其稳固平衡。
2.6 正式转体
在试转结束后，应当针对所收集的数据信息加以分析研究，合理修正转体施工方案，才能开展正式转体。实际转体时通常采用人工指挥方式对其加以控制，并运用监视系统采集数据。指挥人员可以根据监视系统中的数据资料合理协调指挥，并且结合转体施工情况科学分配人员，做到严密部署，明确人员自身职责，在总指挥的统筹安排下，共同协作完成施工作业。
（1）转体施工时卡控要点。①应尽量选择在风和日丽的天气进行转体，密切关注天气情况，提前与气象部门沟通，获取准确的天气预报资料；
②转动前需拆除支座临时装置；
③转体过程中随时观察作业现场的风压变化，若现场风速超过5级则不得进行转体作业，同时施工单位应采取措施，确保梁体稳定；
④转动角速度不宜大于0.015 rad/min，转体最后阶段采用点动，确保梁体精确就位，并且转体施工只能单向运转工作，杜绝出现过转情况发生，由于过转也不能进行逆向调整，为此要安装限位系统；
⑤转体前做好称重工作，明确转体结构重量，确定重心位置；
⑥转体结构试转时，需测量相关参数；
⑦转体施工时应当全方位观测承台以及墩身的沉降。
（2）转体时间计算。试转后，转体梁剩余转体角度为68.2°。以转体角速度ω=0.015 rad/min计算：根据转体角度68.2°及上转盘直径7.1 m，对应弧长l=π×D×68.2÷360=3.141 59×7.1×68.2÷360=5.42 m，转体角速度则为0.015 rad/min，转盘线速度为0.015×5.42=0.081 3 m/min，则完成68.2°转体所需时间t=5.42/0.081 3=66.67 min。考虑点动精调建议转体时间不小于110 min，根据货运北环线铁路天窗点，计划要点时间110 min。
（3）平转实施。①启动。平转启动时，同步张拉牵引千斤顶，其吨位应满足动摩阻力的计算要求。同时，需助推千斤顶进行加力，按照分级方式加力，直至撑脚走板水平位移观测确认启动，详细记录静摩阻力数值；
②平转。平转时应当结合铁路部门所规定的时间开展转体作业，工作人员对轴线偏位情况加以观测，明确梁端部位高程的具体变化。同时，平转过程中需保持匀速转动，转动到距离规定位置大约1 m位置时降低速度，并在距离0.5 m位置时进行点动操作，达到设定位置的0.15 m处则需停止转动。此时测量轴线，结合实际差值准确定位，避免出现超转的现象。转动时千斤顶所产生的作用力应当大小一致，方向则呈现相反状态。此外，设备运转时工作人员要集中注意力，观察设备运行状况，排查安全隐患。
随着转体桥施工技术的愈发成熟，其施工技术的便捷等优点得到充分体现，并逐渐应用到各类型的桥梁建设中。该技术可提升桥梁施工的质量以及效率，并为相关单位节省大量成本，提高工程施工的安全性，通过该技术的广泛运用推动我国桥梁建设事业稳定发展。
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