市政工程跨铁路转体桥施工关键技术分析

发表时间:2021/1/29   来源:《基层建设》2020年第27期   作者:朱建华
[导读] 摘要:在城市不断发展的进程中,交通事业的发展也不断加快,对于桥梁建设的要求也不断提高。
        中铁九局集团第二工程有限公司  吉林省吉林市  132000
        摘要:在城市不断发展的进程中,交通事业的发展也不断加快,对于桥梁建设的要求也不断提高。本文以四平市东丰路上跨铁路立交桥(主桥)施工为例,对市政工程跨铁路转体桥施工关键技术的分析,探究提高转体桥施工技术在桥梁建设中应用水平的措施。
        关键词:市政工程;跨铁路;转体桥施工;关键技术;分析
        1、工程概况
        四平市东丰路上跨铁路立交桥是连通四平市铁东铁西的重要通道,通车后将成为四平市具有地标意义的建筑。东丰路上跨铁路立交桥拟建于四平站房南侧约3km处,与既有铁路正交,由西往东依次跨过既有铁路编组站(12股道)、京哈铁路上下行及四梅线共15条既有铁路。为降低施工对东北铁路大动脉京哈铁路、四梅线、四平站枢纽编组场等多条运营铁路的行车干扰,设计采用预制钢砼混合梁后转体法施工,可以大大缩短既有线施工的安全风险。本桥施工技术难度极大,截至2018年6月末,主要施工特点包揽国内“三个第一”:①转体重量最大,达2.55万吨,转体重量相当于3.64个埃菲尔铁塔;②斜拉桥转体法施工,单侧悬臂长达145m。③采用非对称转体斜拉桥索塔高度最高,达到75m。
        本桥为塔-梁-墩全固结形式,主跨为钢箱梁,边跨为预应力砼箱梁,在钢结构和砼结构连接处采用钢-砼混合结构连接。桥梁为双向6车道,总宽36m。桥塔净高75m,采用平转法施工,旋转角度90°,转体部分边跨为78m砼箱梁+主跨145m钢箱梁,全桥长259m。斜拉索采用单索面双排索布置,锚固区位于中央隔离带,共设斜拉索24对,共48 根。转体总重量25500吨,采用目前国内最重、直径最大的转体球铰支座进行转体施工,球铰支座可承载转体重量达3.5万吨,球铰直径5.1m,高度为0.47m,是平转法施工转动体系的核心。
        2、市政工程跨铁路转体桥施工关键技术
        2.1转盘结构
        在墩底与承台间设置型钢水平转盘,上转盘Φ510 cm,下转盘Φ512cm,高度0.47m。下转盘中心设Φ288 mm 的16Mn钢转轴,在上转盘底中心设置Φ290 mm的钢轴套,使铰中心与上盘中心完全吻合。
        在上盘环道内设置4个向下悬吊的钢筋砼平衡脚,与下盘环道保持12mm间隙,在下盘环道外设置8个钢筋砼支撑柱,与上盘保持5mm间隙,控制转体过程中墩身稳定;在下盘环道内设置对应于上盘平衡脚的4个钢筋砼支承柱,二者之间设置水平助推千斤顶助推。
        2.1.1转盘上、下盘钢板加工
        转盘在工厂加工完成后,需经脉冲反射法,利用HS-510数探仪对转盘进行探伤检测,检测合格构运至现场安装。
        2.1.2上盘钢板
        上盘钢板Φ510cm,厚度30mm;在上盘钢板表面贴焊2mm的不锈钢板。钢板制作中直接焊接[28作为钢板的劲性骨架,槽钢呈“#”字型焊接,间距45cm,加强上盘钢板的刚度。下盘钢板下盘钢板Φ512cm,厚度30 mm;同时在下盘钢板上嵌入四氟滑片,四氟滑片采用圆柱形,Φ60 mm,厚度23mm,嵌入下转盘钢板13mm。
        2.2转盘及环道安装
        2.2.1转盘安装
        转盘的施工精度是顺利转体的关键,主要做好加工精度和安装精度的把控。因此转盘加工委托专业厂家,安装要按方案精心组织。由于水平转盘面积比较大,盘下结构复杂,下转盘混凝土的密实性是转盘安装成败的关键。
        提前试配微膨胀砼,将砼的工作度调整到最佳。在下转盘上留有振捣孔和排气孔,确保混凝土的振捣密实。在转盘外周围支立直径大于下盘直径约1.5m圆形钢模,模板高度高于盘面50~80cm,待砼强度增长到2 MPa时,将反压混凝土清除。安装过程中,采用徕卡精密水准仪做好转盘平面标高的控制。在盘下砼浇筑到接近下盘底面约20cm时,首先将已经浇筑的砼充分振捣密实后上层砼采用单方向整体推进浇筑,浇筑层厚控制在50cm左右,即让混凝土将盘面充分掩埋,一次浇满盘下混凝土。
        待砼初凝(约4h)后,及时用人工对盘面以上的反压区砼进行清除,并拆除排气管道。为防止损伤转盘周边混凝土,预留盘面以下周边10 cm高先暂时不予处理,待整个盘下砼终凝后,再由人工进行清理凿除。

在清理盘面时,应加强对盘面的保护,防止机械损伤盘面而影响下转盘盘面的平整度和光洁度。
        2.3环道施工
        换到作为控制箱梁T构的前后左右重量相对平衡和稳定性的关键。环道由不锈钢板和四氟板组成,其宽度为50cm,墩底全宽设置。环道的平整度将直接影响顶推力和梁体标高的变化。
        承台混凝土浇注到—定高度后,安装下盘滑道骨架,骨架固定牢固后,吊装滑道钢板使其放在骨架上,对其进行对中和调平,对中要求纵横向误差不大于1mm,施工采用十字线对中法,水平调整先使用普通水平仪调平,然后使用精密水准仪调平,水平控制点采用坐标控制法定点,使滑道周围顶面处各点相对误差不大于5mm,固定死调整螺栓。上转盘共设8组撑脚,每个撑脚为两根直径800mm钢管,下转盘滑道钢板与撑脚之间间隙原设计为2cm,与厂家沟通后,厂家建议设为2.5cm,间隙填充石英砂,确保撑脚不下沉。施工时,在撑脚底和不锈钢板间放置由木条做成的一个方框,方框厚度为20毫米,内填平石英砂,把撑脚水平地布置在石英砂上。每个滑道上布置24个砂箱,砂箱直径为500mm,每个理论承重300t,用来支承上转盘和上部结构的重量,同时起到稳定上转盘作用。撑脚对称分布于纵轴线的两侧。砂箱放置在撑脚中间,每两个撑脚中间放一对砂箱。
        2.4转体牵引体系
        转体系统主要由球铰、下滑道、撑脚、转体牵引索及动力系统组成,动力系统包括牵引系统和助推系统两部分。
        2.4.1牵引动力系统
        本桥每个转体选用两套四台ZLD600型液压、同步、自动连续牵引系统(牵引系统由连续千斤顶、液压泵站及主控台组成),形成水平旋转力偶,通过拽拉锚固且缠绕于直径1300cm的转台圆周上的22-Φs15.2钢绞线,使得转动体系转动。 将调试好的动力系统设备运到工地进行对位安装后,往泵站油箱内注满专用液压油,正确联接油路和电路,重新进行系统调试,使动力系统运行的同步性和连续性达到最佳状态。 牵引系统由连续千斤顶、液压泵站和主控台3部分组成。其主要特点是能够实现多台千斤顶同步不间断匀速顶进牵引结构旋转到位,以主控台保证同步加压。本系统兼具自动和手动控制功能,手动控制主要用于各千斤顶位置调试和小距离运动,自动控制作为主要功能用于正常工作过程。 连续千斤顶分别水平、对称地布置于转盘两侧的同一平面内,千斤顶的中心线必须与上转盘外圆相切,中心线高度与上转盘预埋钢绞线的中心线水平,同时要求千斤顶到上转盘的距离相等,千斤顶用高强螺栓固定于反力架上,反力架通过焊接与反力墩固定。主控台应放置于视线开阔、能清楚观察现场整体情况的位置。
        2.4.2牵引索
        转盘设置有二束牵引索,每束由若干根Φ15.24钢绞线组成。预埋的牵引经清洁各根钢绞线表面的锈斑,油污后,逐根顺次沿着既定轨道排列缠绕后,穿过ZLD600型千斤顶。先逐根对钢绞线预紧,再用牵引千斤顶整体预紧,使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。牵引索的另一端设锚,已先期在上转盘灌注时预埋入上转盘砼体内,在钢筋焊接过程中避免可能对钢绞线造成损伤。
        牵引索的安装应注意如下几个问题:锚固长度足够;出口处不能有死弯或者硬折角;预留的长度要足够并考虑4m的工作长度。牵引索安装完成后,必须采用波纹管或者塑料纸等进行包裹防锈,同时避免电焊打伤或电流通过。
        2.5转体实施
        试转结束,分析采集的各项数据,整理出控制转体的详细数据,马上进行正式转体,试转和正式转的间隔时间不要超过24小时;转体结构旋转前要做好人员分工,根据各个关键部位、施工环节,对现场人员做好周密部署,各司其职,分工协作,由现场总指挥统一安排;液压控制系统、要点审批、气象条件、结构物等全部就绪并满足转体要求,各岗位人员到位,转体人员接到指挥长的转体命令后,启动动力系统设备,并使其在“自动”状态下运行。
        3、结束语
        桥梁转体施工是目前桥梁施工跨越峡谷、河流及铁路等障碍物的一种非常便捷的施工方法,随着我国市政工程的快速发展,转体桥技术的应用将越来越广泛。
        参考文献:
        [1]岩溶隧道施工关键技术[J].刘鹏羽.山西建筑.2017(28)
        [2]浅析云(浮)湛(江)高速公路跨铁转体桥施工关键技术[J].曲大海.四川水泥.2017(07)
        [3]蒙华铁路跨京广铁路转体梁施工关键技术研究[J].相浩义.工程技术研究.2020(05)
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