桥梁工程中转体施工工艺分析_赵国华.pdf

LOW CARBON WORLD 2022/11桥梁工程中转体施工工艺分析赵国华（中铁十一局集团第四工程有限公司，湖北 武汉 430074）【摘要】为解决桥梁工程中转体施工难点问题，以具体桥梁工程为例，对转体工艺技术及其施工模式进行研究，基于桥梁转体基本施工流程，从悬臂段施工、试转作业、合龙段施工等环节展开分析，提出相应的现场施工要点，以期为类似工程提供参考。【关键词】桥梁工程；转体施工；试转【中图分类号】U445.4【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2022）11-0142-030引言现代桥梁工程建设中，转体工艺属于一项新型作业技术，在长期实践中逐渐得到完善与发展。转体法在多种地形条件下的桥梁工程中均有良好适用性，施工难度低、安全性高，并且有利于节省工程造价。1桥梁工程转体施工工艺特征转体工艺属于一项极为优良的技术，其具有以下使用优势：应用该施工技术，能够充分利用工程地形条件，以比较便利的方式使用预制构件。转体施工不会干扰桥下正常交通，并且还支持跨越通车线路进行作业。现场应用机具不多，实际操作人员无须具有高超的专业技能。从其他角度来说，转体作业能节省大量木材，控制整体材料用量，与常规缆索无支架工艺比较，转体技术可分别节省约 80%的木材与 60%的钢材。现场操作步骤得到合理简化，有效减少工程量。转体技术多用在单跨和三跨桥梁结构，主要在峡谷及深水区域的桥梁工程中，而在平原区域一般只有城市跨线桥会选择该项施工工艺。其中，大跨径桥梁通过转体技术能够提升工程整体经济效益，可行性评估更高1。利用转体工法能在保证施工质量的前提下，减轻结构自重，支持多工艺配合使用。由于转体工艺具有上述技术特性，因此被大量运用到大跨桥和特大跨桥的项目中，已经成为很多工程优先考虑的技术。2桥梁工程转体施工技术基本分类2.1竖向转体竖向转体一般是指在桥梁跨中处把相应结构分开，基于桥轴布置支架等各类预制件，岸端处设钢绞线。在此工法模式下，提升系统会被暂时安装于桥台及其后方，同时会利用卷扬机实现索引提升。在桥梁结构竖向转动到合龙处后随即浇筑混凝土，此时转体作业结束。在现有的桥梁工程中，竖向转体多用于肋拱桥项目，如搭设简单支架和浇拱肋等项目中。该施工技术通常应用于季节性河流或水深较浅的区域，从而便于安装支架。如果河流航道内有船只通行，应借助锁扣的方式完成牵引，让构件完成竖向转体。竖向转体体系主要包含牵引、拉索和索塔等多个系统。当拉索作用力处于极限状态时，一般会引发脱架的问题。因而在进行竖向转体时，不仅要保证支架和索塔高程符合要求，还需控制水平交角。在转体操作时，拼装支架及索塔都要承受极大的作用力，再加上实际材料投入量不多，所以在竖向转体中应重视拱肋和索塔受力的实际状况。2.2横向转体横向转体通常被用于水系两岸的桥梁工程，或涉及城市主干道的桥梁工程。该工法要求在桥位范围以外的横向水平面处，根据地形条件布置支架，相应的转体系统通常会固定在桥墩底部。在转体过程中，主要利用张拉锚扣系统保持重力平衡。待预制桥梁结构后，现场通过索引机械，把预制件移动至合龙处，随后浇筑混凝土，将转盘完全封固。拱桥项目通常会选择单扣点的形式，确保扣锁力与转动作用力基本相同，这有利于操作控制。进行桥梁整体作业前，相关人员需全面检查各个施工部分，特别要注意主体结构与转盘等的受力点，应该精细查看其可靠性，同时要确保索引系统的使用安全性2。另外，转体施工中，施工人员需先拆掉拱架和转盘对应支撑点，清除转体半径内所有障碍物，进而保证转体操作平稳开展。2.3综合施工综合施工方式主要是搭配使用竖向转体和横向转体两项工艺。位于山谷地区的桥梁工程，主要是利用自然山谷地形设置支架，实现横向转体。若施工桥梁所处河道比较宽，而且整体地形地貌也趋于平坦，该类桥梁可以同时使用上述两种工艺。根据工程实际建设条件与需要，采用综合施工方式，绿色交通142DOI:10.16844/10-1007/tk.2022.11.013LOW CARBON WORLD 2022/11能有效提升作业效率。近年来，该施工技术的使用场景有所增加。3桥梁工程转体施工技术实践分析某桥梁工程总长度是 1 696.665 m，桥跨部分以T 梁、双变单道岔连续梁为主。在实施转体作业之前，21#梁边和现有铁路梁边相距 6.1 m，而 22#墩边和铁路梁边只有 13.5 m。转体前梁体和铁路立面相对位置如图 1 所示。在转体处理后，跨中梁底和现有线梁面之间的垂直间距是 14.37 m。在本项目段，转体梁长度有 65.6 m，施工范围包含安设转体牵引与合龙段作业等，具体施工操作如下。3.1基本施工安排本转体梁营业线的作业安排中，先安排试转作业，在此基础上进行正式转体，两次转体施工预计消耗的时间分别是 65 min 与 110 min。合龙段作业由于涉及钢筋、预应力、混凝土等多项施工内容，所以作业时间跨度会比较长，预计在 11 d 内完成。桥梁转体开工前，施工队要准备吊车、不同规格的千斤顶、油泵等操作用具，以及信号旗、对讲机等防护用品。在材料方面，本工程根据招标订货单，确认具体的交货地与时间，并保证材料充足，以免由于材料供应问题而无法跟上施工进度，影响正常的作业安排。转体工艺流程如图 2 所示。3.2悬臂段作业在悬臂段的施工中，现场通过托架工艺设置 0#块，并利用挂篮法完成 A1/B1A9/B9 部分。为保障施工作业安全、有序进行，在梁体节段的作业面上不可堆放任何杂物以及易飘物等。在悬臂段作业结束后，施工人员立刻将 21#墩挂篮都拆掉，而 22#墩部分的小里程侧挂篮需保留，同时大里程侧要加装配重，这样才可使 T 梁维持基本平衡。另外，可借助 22#墩剩下的挂篮，开展中跨合龙段作业。3.3试转处理为保障桥梁工程最终的质量，要先通过试转判断具体技术参数与工艺可行性，并监测各项系统运行情况，以便及时发现转体施工中的实际问题。试转开始前，相关技术员需复测各个测量点，随后才能进行其他施工操作。点外施工。先将转盘之间锁定砂箱拆掉，仔细清理转盘作业面，随后启动称重平衡试验，确认摩擦系数、不平衡力矩等具体数值，据此实现精准配重。桥梁试转前，相关人员调试与检查主控台、千斤顶，安排现场作业人员就位3。点内施工。根据试转指令，按照设定牵引力参数开始作业，相关计算公式如式（1）所示。M=2uRW/3。（1）式中：M球铰（图 3）转动的摩擦力矩；u球铰摩擦系数，静止状态取值是 0.1，运动状态取值是0.06；R球铰的平面半径，本项目取值是 1.4 m；W转体总重量，本项目取值是 60 000 kN。在试转设备启动时，u 属于静摩擦系数，由此得出 M 为 5 600 kN m；转动期间，u 是动摩擦系数，此时 M=3 360 kN m。在实际转动作业中，应当以不平衡状态为基准，也就是人为干预转体向后倾斜，由支撑腿提供反作用力，该反作用力需在 2 000 kN 以内。按照基本设定条件，牵引力的运算公式如式（2）所示。T=2/3（RWu）/D+NuR撑/D。（2）式中：T牵引力；D转台直径，本工程取值是9.3 m；N转体中支撑腿可提供的极限支撑力，取值是 2 000 kN；R撑支撑腿半径，取值是 3.75 m。在设备启动时，2T=1 366 kN；转动过程中，2T=820 kN。在转体过程中，距离设计角度仅有 1时，需暂停整体转动，开始进行点动，给后续正式转体点动与精准微调提供参考数据。图2转体工艺流程悬臂段施工试转正式转体合龙段施工桥面系施工图3球铰结构混凝土墩身混凝土上转盘撑脚千斤顶反力座混凝土下转盘钢板滑道定位钢销轴图1转体前梁体和铁路立面相对位置20#下行联络线乌山联络线上行联络线21#22#23#10.00 m14.00 m10.50 m13.02 m26.75 m27.18 m7.74 m绿色交通143LOW CARBON WORLD 2022/113.4正式转体转体前，现场技术员需先测量箱梁移动半径中所有可能会阻碍转动的物体，包括临时构件与电线等，估算箱梁和障碍物的间距与高程，将影响施工的障碍物拆掉，保证转体过程稳定。在下转盘位置做好角度标记，通过仔细观察确认转体角度，得出当前操作速度，及时报告给主控台。正式转体时，点外部分的作业流程与试转环节基本一致，但需在施工前召开协调会。点内作业中，根据操作指令，拆除试转中布置的临时限位设施，牵引力按照 1 366 kN 标准启动。在转体过程中，极限牵引力是 820 kN，根据施工设计，21#与 22#墩都要逆时针转动 35。现场测量技术员需一直监测转体角速度与线速度，保证二者分别不超过 0.02 rad/min 与1.5 m/min。为精准把控转体角度，现场转盘上设置由I45 工字钢制成的限位件，以免发生超转。当转体角度仅剩 5时，监测人员需提高汇报频率。在转体角度仅有 1时，停止继续转体，进行细致测量。本工程中相关技术员需重点监测主要点位，判断其有无偏心的情况，检查梁端各处和初始值有无明显偏差。倘若不存在任何异常，则可开始点动处理。同时，为尽可能缩短天窗点时间，需在其中几个关键监测点完全符合要求后，及时将测得结果报告给主控台。当转动期间确认偏心达到审计标准，便可结束转体，并留出10 cm 的空间，用于精准调整4。转体初步到位后，技术员要进行精准对位，并焊接固定转盘上的钢筋，起到临时锁定的作用。随后，现场施工人员撤出作业场地，驻站销记。在对应桥墩底部浇筑 C50 混凝土，直接固定转盘。待转体作业结束后，本工程 B9 段的梁底与现有线路接触网顶部相距 14.32 m。3.5合龙段作业本工程的跨中合龙段选择挂篮法进行作业。为避免现有线区域内掉进任何杂物，需在挂篮地面与侧面安设封闭式兜底加以防护，并且保证其底部和接触网顶部最小直线间距是 4 m，和现有线梁面距离达到 12.86 m。结合桥梁工程常规施工流程，合龙段需经过模板微调与安设钢筋、预应力张拉、混凝土浇筑多道工序。浇筑结束后，为避免养护水与轻飘物掉进现有线区域，影响整体结构质量，本项目直接选择在梁体浇筑后使用养护液。待合龙段张拉与压浆结束后，施工人员直接将挂篮移动到 B1 位置，随后在此处将其拆掉，此时跨中梁体底部与现有线梁面最小间距是 14.37 m。3.6施工注意事项为确保桥梁转体作业过程的安全性与质量，施工队要严格遵守基本注意事项。在穿钢绞线的环节中，严禁出现扭转与交叉等情况，钢绞线也要均匀分布，而且其方向需与千斤顶保持相同。另外，千斤顶进、回油嘴和泵站需一一对应，不能出现错误。对接千斤顶油嘴与油管时，施工人员要先清理接口处，以免其留有砂粒与灰尘。在拆除油管的环节中，需在泵站与千斤顶油嘴上都安设防尘帽，避免其受到施工现场复杂条件的影响。转体施工中，为确保现场各项操作能按照计划精准实施，相关人员要进行动态监测。期间的注意要点如下：首先，测出转体结构上布点精确坐标，需在拆掉挂篮前便采集信息，方便后续准确微调。其次，按照上转盘的半径尺寸，计算夹角弧长，生成行程刻度表，同时在适当位置安设指针，便于转体过程的监测。再次，测出转体梁底面与直线段工字钢顶部之间的高程，保证转动期间不会遇到任何阻碍5。最后，现场转体时需先称重与配重，此时测量技术员应协助称重人员，得出转体结构监测点和初始数据的实际变化，这样有利于保障配重后的结构受力与荷载情况均和未拆挂篮时保持一致，保障梁体受力均匀。连续桥梁作业环节结束后，拆掉挂篮和临时构件后要将悬臂先静置 1 d，并在此后的 24 h内，每间隔 3 h 利用高精密的测量仪器测量一次悬臂前端的高程，在确认没有异常表现的前提下进行试转。4结语桥梁工程的复杂程度逐渐深化，对于比较复杂的桥梁工程，转体工艺的优势非常明显，其有助于优化作业条件，以相对便利的方式完成架设施工。目前，转体工艺已经在桥梁工程中得到非常普遍的应用，结合本文所述的案例工程来看，应用该工艺后整体操作难度低，质量控制点少且单一，能有效确保桥梁结构的稳定性。参考文献1 章涛.桥梁工程项目中转体施工探讨：以安康市长春片区棚户区改造开发建设 PPP 项目跨襄渝铁路转体桥为例J.工程技术研