连续梁转体结构施工工艺

2015-07-25薛建

铁路技术创新 2015年5期

关键词：连续梁施工技术

薛建

连续梁转体结构施工工艺

薛建

摘要：转体球铰安装是转体梁施工的基础工作，也是转体梁的核心。结合兰州—中川机场线跨铁路连续梁转体工程，分别介绍下承台、上承台施工工艺流程及施工方法，并严格按照计算要求和设计规范执行，以期为同类桥梁转体施工提供借鉴。

关键词：连续梁；转体结构；施工技术；球铰安装

1 工程概况

本工程位于兰州—中川机场线H K21+497．9—HK21+561．91段周家庄立交特大桥处，上承台采用（40+64+40）m单线预应力混凝土连续梁，下承台结构圆端形桥墩、钻孔桩基础。该线与既有兰武线夹角30°，连续梁采用墩底转体施工。转体结构由钢球铰及其撑脚、上转盘、下转盘、转体牵引系统、助推系统、轴线微调系统、顶梁系统和临时辅助平衡系统（撑脚底加塞的楔形钢板）组成。

2 施工环境

连续梁主墩为12#、13#墩，12#墩中心距既有兰新线上行线线路中心15．6m，13#墩中心距下行线线路中心12．9m。该连续梁64m主跨跨越既有兰新线，12#、13#墩分别位于兰新线两侧，与既有兰新线位置关系见图1—图2。

3 下承台施工方法

3.1 下承台施工工艺流程

施工工艺流程为：测量放线→安装钢筋及模板→安装预埋钢筋→第一次混凝土浇筑→第二次测量放线→安装支架及下球铰→安装滑道→浇筑第二次混凝土。

图1 连续梁转体之前与既有兰新线相对关系示意图

图2 连续梁转体之后与既有兰新线相对关系示意图

3.2 施工方法

3.2.1 测量放线

（1）测量放样的准则。为保证转体结构的中心位置及转体角度的准确性，转体结构施工的所有测量放样均采取以下措施：测量放样过程中所使用的坐标，必须是经过3人以上复核计算所得；放样过程中，必须经由2～3人换手测量；下球铰安装完成后，在浇筑混凝土之前，邀请三方检测单位进行复核球铰中心位置以及标高的准确度。

（2）第一次测量放线。待承台垫层施工完成后，根据设计要求施工放样，准确定位承台四角位置；准确定位出承台中心点，然后从承台中心点支立一根钢筋，并涂红色标记。

3.2.2 钢筋安装

（1）根据设计要求安装承台底面及侧立面钢筋（见图3）。

（2）分别预埋牵引反力支座钢筋、助推反力支座钢筋、上下转盘临时固结的精轧螺纹钢，根据设计要求上述预埋钢筋各埋入承台顶面1．2m、1．1m、1．5m。助推反力支座钢筋安装时，以承台中心竖立的钢筋为圆心，分别以1．65m、3．15m为半径安装钢筋；牵引反力支座钢筋按设计位置结合现场实际情况进行安装，要求有足够的张拉牵引位置。上下转盘临时固结钢筋安装时，以承台中心为圆心，以2．9m为半径布置。

3.2.3 混凝土浇筑

（1）第一次混凝土浇筑。顶面标高的确定：

下球铰安装完成后的顶面标高要求高于承台顶面2cm，结合球铰结构尺寸计算第一次浇筑混凝土高度（见图4）；

球铰各结构尺寸如下：

A=定位支架+球铰+调平螺栓=0．95m；B=下承台高度=2．50m；

C=球铰高出承台顶面尺寸=0．02m；D=定位支架调平支垫高度=0．02m；

根据以上尺寸计算得出第一次浇筑混凝高度为：

L=B-（A-C）-D=2．50-（0．95-0．02）-0．02=1．55m。

图3 下承台钢筋安装

图4 下球铰安装示意图

（2）混凝土浇筑。根据以上计算所得混凝土面标高，浇筑混凝土，浇筑过程中振捣棒不要直接与预埋钢筋接触，防止预埋钢筋因固定不稳而移位。

3.2.4 第二次测量放样

（1）待首次浇筑的混凝土凝固后，根据设计要求进行施工放样，准确定位承台的中心位置。

（2）承台中心位置必须由不同测量人员换手测量，复核2～3次，以确保数据的准确性。

3.2.5 安装下球铰及滑道

（1）安装定位支架。定位架安装一般采用定位钢筋、定位型钢和调平垫板相结合的方式。

（2）安装下球铰。在球铰中心安装轴承的位置（承台中心）打入木桩，周围用木楔固定，并将下球铰的圆心在木桩上标记出来；由技术人员放样承台中心点，利用固定调整架及调整螺栓将下球铰悬吊，使用千斤顶调整中心位置，依靠固定调整螺杆上下转动调整标高，最后确保球铰顶面高差在1mm以内；精确定位及调整完成后，对下转盘球铰的中心、标高、平整度进行复查；中心位置使用全站仪检查，标高采用精度为0．03mm的水准仪及钢尺多点复测，经检查合格后将调整螺栓与横梁之间拧紧固定，并定位架与下球铰之间、定位架与周围钢筋之间焊接加强固定。

（3）滑道安装（见图5）。滑道由8节段构成，施工时需先安装滑道定位架，具体施工同下球铰。定位架安装完成后，再进行滑道安装。滑道现场采取分节段拼装，利用调整螺栓调整并固定。为保持转体结构的平稳，转体时需保证撑脚可在滑道内滑动。另外，滑道顶面需低于下球铰顶面2cm，且整个滑道面在同一水平面上相对高差不大于1mm。最后，用断焊的方式将各节段滑道焊接牢固，焊接过程中严禁一次焊满，避免滑道整体发生应力变形。

图5 滑道安装示意见图

3.2.6 第二次混凝土浇筑

下球铰及滑道安装完成后，安装相应的钢筋和预埋件，进行下转盘混凝土的二次浇筑。为防止后期施工过程中水或杂物进入上下球铰之间的空隙，施工时下转盘混凝土顶面比下球铰顶面低2cm。浇筑关键在于确保混凝土的密实度及浇筑过程中下转盘球铰应不受扰动、混凝土的收缩会对转盘产生影响。一般采取以下措施：

（1）利用下转盘球铰上设置混凝土浇筑及排气孔分块单独浇筑各肋板区，混凝土的浇筑顺序由中心向四周进行。

（2）严格控制混凝土浇筑，直至球铰以及转盘的排气孔冒浆且混凝土溢出为止，且要加强混凝土的养护。

（3）在混凝土浇筑前搭设工作平台。施工人员在工作平台上作业，避免操作过程对其产生扰动。

4 上承台施工方法

4.1 上承台施工工艺流程

施工工艺流程为：反力支座施工→安装滑道面板及上球铰→安装撑脚及砂桶→测量放线→安装模板及钢筋→安装牵引钢绞线→浇筑混凝土。

4.2 施工方法

4.2.1 反力支座施工

助推反力支座是在以承台中心为圆心，分别以1．65m、3．15m为半径的圆周上对称8等分布置。在下承台施工完成后，绑扎反力支座钢筋，立木模浇筑牵引反力支座和助推反力支座混凝土（见图6）。

图6 反力支座施工示意图

4.2.2 安装滑道面板和上球铰及撑脚砂桶

（1）滑道面板安装。滑道面板采用不锈钢板，厚度为3mm。先将不锈钢板在滑道上分节段拼接，然后使用不锈钢焊条将各节段不锈钢板焊接牢固，并固定在滑道上。

（2）上球铰安装（见图7）。首先，清理下球铰球面，使用打磨机将下球铰表面的混凝土浮浆及其他污渍进行清理，保证下球铰表面光洁无污；其次，采用1mm规格的筛子将四氟乙烯粉进行过筛，并用电子秤进行称重分成份。现场采用的黄油和四氟乙烯粉的配比为120∶1，加入四氟乙烯粉是为了加大黄油的润滑能力；然后，在下球铰中心销轴套管中放入拌有聚四氟乙烯粉的黄油，将中心销轴放到套管中，调整好垂直度与周边间隙，并使用撬棍转动销轴，直至下球铰的销轴套管内的黄油溢出，将中心销轴全部使用黄油涂抹，黄油涂抹厚度不小于1cm；最后，在下球铰凹球面上按照编号由内到外安装聚四氟乙烯滑动片，各滑动片应位于同一球面，其误差不大于1mm。

检查合格后，在球面上滑动片间涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使黄油聚四氟乙烯粉均匀充满滑动片之间的空间，并略高于滑动片顶面；将上球铰吊装到位，使用打磨机将球面打磨光洁，套进中心销轴内。用倒链微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙垂直，上下球铰外圈的间隙使用剩余黄油涂抹，确保杂质不进入到摩擦面内（见图8）。

（3）安装撑脚及砂桶。根据球铰中心为圆心，根据设计要求在滑道上布置撑脚及砂桶，确保转体施工时撑脚始终在滑道上运动；在撑脚及砂桶下方支垫钢楔，钢楔支垫高度根据滑道平整度进行调整，支垫高度不得小于2cm。

图7 上球铰安装

4.2.3 测量放线

根据转体施工的角度，按以上制定的测量准则定位上承台四角模板线。

4.2.4 安装钢筋及模板

为便于成型和后期拆除，模板采用竹胶板，支架采用脚手架，立杆间距、布距为60cm。钢筋严格按设计图纸进行绑扎（见图9）。

图8 上下球铰外圈的间隙使用黄油涂抹

图9 上承台安装钢筋及模板

4.2.5 安装牵引钢绞线

上承台底层钢筋安装完成后，安装定位两束采用7-φj1524钢绞线的牵引索，为保证转体时，牵引索之间互不干扰的工作，牵引索钢绞线7束正旋和7束反旋。牵引索在混凝土内的预埋端采用M15-7H型锚具锚固，并利用固定在底层钢筋上的定位钢板确定钢绞线的平面位置和高度，同一对牵引索的锚固端在同一直线上并对称与转台的圆心，每根索的预埋高度和牵引力方向应一致（见图10）。施工时，按照设计位置预埋牵引索及支撑钢筋，牵引索外漏上承台部分圆顺缠绕在转盘周围，互不干扰地搁置于预埋筋上，并做好防护措施，防止施工过程中钢绞线损坏或生锈。

4.2.6 混凝土浇筑

钢绞线安装完成后，安装上承台其他钢筋及预埋件。上承台为一次浇筑成型，杜绝转体过程中由于施工缝产生的影响。由于上承台转盘部位钢筋较为密集，所以混凝土的坍落度应加以控制，保证混凝土的流动性，避免因混凝土不密实而造成的空洞（见图11）。