钟锐锋

摘 要：近年来，随着我国铁路、城际轨道及公路交通项目快速建设与发展，跨越大江大河和其他障碍物越来越多采用桥梁结构形式，特别是以客运专线和高速铁路为代表的铁路建设发展，众多桥梁工程都需要跨越高速铁路等构筑物，施工难度大、安全风险高、施工周期长等特点成为大跨度桥梁建设的关键环节，研究桥梁转体桥施工技术对我国的铁路建设特别是桥梁建设有着积极的现实意义。桥梁转体施工具有结构合理、施工周期短、安全可靠的优点。在跨越既有铁路时，可对既有铁路运营降低到最小，确保运营安全。文章结合湘桂铁路扩能改造工程下行联络线跨东外环特大桥跨越武广高速铁路墩顶转体梁施工实体工程为例，详细阐述连续梁跨越客运专线桥施工安全防护及墩顶转体施工技术，为大跨度桥梁类似工程建设提供借鉴。

关键词：施工防护；高铁；转体梁；施工

1 工程背景

湘桂铁路扩能改造工程下行联络线跨东外环特大桥在LXDK6+260.293处跨越武广高铁，与武广高铁线路夹角为26°。采用40+64+40m预应力连续梁，主梁先采用对称悬臂浇注法施工，再在墩顶进行转体。施工前，需在施工区域和既有武广高铁间搭设防护墙，防护墙采用六五式铁路军用墩，顺武广高铁方向长16m，并高出箱梁顶面2m，距武广高铁桥边缘距离为1m。为杜绝武广高铁电力线及雷电对施工构成的安全隐患，在正对正馈线位置处3m范围内设置防电板，防电板沿武广线的长度为17m，高为3m，其中心线距离武广高铁轨面高度为7.5m。

2 临近铁路防护技术应用

2.1 施工防护措施

连续梁紧邻既有武广高速铁路，为确保施工期间既有武广高铁的运营安全，施工墩身、转体系统及梁体0#块、1#块前应进行临边防护，即将既有武广高铁正馈线绝缘，并设置防护墙，并将施工区域和既有武广高铁进行物理隔离。

由于防护墙距离武广高铁线较近，列车高速通过时，会使其周围的空气（流场）受到强烈扰动，尤其是列车的头部或尾部通过防护墙瞬间，将引起防护墙和防电板的空气压力发生突变，形成一种瞬态压力冲击。为确保施工人员及施工设备安全，需对列车高速通过防护墙时引起的气动载荷进行研究，分析脉动力作用下防电板的刚度、强度和稳定性。

2.2 脉动力作用下防电板的强度分析

2.2.1 防电板及防护墙处的气动性能分析

武广线动车组以300km/h高速通过时，防护墙时，防电板所受列车风影响大，因此分析防护墙及防电板所受脉动风压值及其分布规律，为考核防电板和防护墙结构强度、稳定性提供载荷依据。根据空气动力学理论，采用流场数值对动车组高速通过防护墙时，防电板周围的氣动性能进行模拟计算分析，得到防电板所承受的气动载荷。

2.2.2 试验计算结果

防电板脉动力计算结果：当动车组车头通过防护墙时，防电板首先受到一个较大的推力作用，该力方向远离列车向外，接着受到一个吸力作用，该力方向靠近列车向内。当车尾通过时，防电板则首先受到一个较大的吸力作用，然后受到一个推力作用。CRH2动车组350km/h通过时，防电板受到的最大推力为3295N，最大吸力为2855N。

防电板压力分布计算结果

由表2可知：当CRH2动车组以350km/h速度通过防电板时，防电板外表面（靠近武广线一侧）测点压力变化峰值最大达301Pa，其相应的内表面（远离武广线一侧）测点压力变化峰值最大达182Pa，内、外表面顶面压力比为0.605，内、外表面压力差为144Pa；防电板经试验确定其强度为2.5Mpa，满足高速动车脉动力作用下防护需要。

3 转体施工技术

3.1 转体原理

墩顶转体是在墩顶和连续梁0#块之间设置球铰，梁体重量作用于上球铰，上球铰通过球铰间的聚四氟乙烯滑块传递至下球铰和球铰承台。待箱梁主体施工完成后，解除临时固结，全部梁体重量作用于球铰和支撑腿，然后进行配重使梁体基本保持中心承重。再利用埋设在上转盘的牵引索、连续千斤顶克服上下球铰之间及支撑腿和滑道之间的摩擦，使桥梁转动到设计位置。

转体结构由钢球铰及其支撑腿、上转盘、下转盘、转体牵引系统、助推系统、顶梁系统组成。

3.2 结构原理及转动参数

（1）转动角度：26°（2）梁端转动弧长：14.06m；（2）转体重量：1900吨；（3）转体几何尺寸：悬臂长度为31m，桥面宽8.5m，0#块高5.2m；（4）转盘直径：5.76m，球铰直径；1.48m；（5）悬臂端线速度不大于1m/分，角速度不大于0.032弧度（rad）/分；（6）牵引力：启动时最大牵引力2*9.7吨，转动时最大牵引力2*8吨。（7）千斤顶行程1.4m。

3.3 转体牵引体系

（1）牵引动力系统：每座转体的牵引动力系统由两套四台YCW

250C型千斤顶，两台ZB4-500型电动油泵通过高压油管连接组成。每套千斤顶由两台YCW250C型千斤顶串联组成。该系统能够实现4台千斤顶同步不间断匀速牵引结构转体到位，具有连续转动和点动功能。连续转动用于启动后正常旋转过程中，点动功能用于梁体转动至接近设计位置时精调就位使用。

（2）牵引索：每个转盘设置2束牵引索，每束由3根强度

1860Mpa钢绞线组成。牵引索长度为5m，以确保穿过千斤顶后留有1m的工作长度。预埋的牵引索施工期间一定要注意保护防止电焊烧伤，注意防雨防锈。牵引索经过清洁表面的锈蚀、油污后逐根平行穿过YCW250C型千斤顶。先逐根预紧后，再用千斤顶整体顶紧，使同一束钢绞线受力基本一致。牵引索的另一端为9孔锚板，在上转盘混凝土浇筑时预埋在上转盘内。

（3）反力架：每个桥墩顶设两个相同反力架，反力架为I30工字钢双拼，反力架在下转盘施工时预埋在下转盘混凝土内，反力架槽口为10cm宽，位置及高度要准确定位，与牵引力方向一致。

3.4 转体结构牵引力计算

转体总重量W=19000kN；球铰转动摩擦力矩M=∫μ*σ*dA*r=（2π*μ*σ*R3）/3=2*μ*R*W/3；R-球铰平面半径；W-转体总重量；μ-球铰摩擦系数，μ静=0.1，μ动=0.06；计算结果：启动时所需要最大牵引力2T=2*97KN；转动时所需要最大牵引力2T=2*80KN。

3.5 球铰施工技术

本球铰的结构为如图2所示，它由下球铰、上球铰、中心销轴、中心销轴套筒、钢垫板、预埋钢板、上下套筒、上下锚栓组成。

3.5.1 下球铰安装（球铰与桥墩的锚固）

先将下锚栓穿过下球铰的锚栓孔与下套筒连接在一起，将下套筒的上端插入下球铰的锚栓孔中并旋紧下锚栓。然后在下球铰四角用钢楔块调整球铰水平，并使下球铰底模高出桥墩顶面约30mm，找正球铰纵横中线位置，使之符合设计要求。用无收缩高强度支座灌浆料灌注下套筒预留孔及墩顶与下球铰之间的空隙。

3.5.2 聚四氟乙烯滑块与定位轴安装

将黄油与四氟粉按重量120：1配置好后，放入中心销轴套筒中，然后将中心销轴轻放到套筒中，保证中心销轴竖直并与周围间隙一致。在下球铰凹球面上按照编号由内到外安装聚四氟乙烯滑块。滑块安装完毕后用配置好的黄油四氟粉填满聚四氟乙烯滑块之间的间隙并与滑块面相平。整个安装过程要保持球面清洁，不要将杂物带至球面上。

3.5.3 上球铰安装

将上球铰吊起除锈后，涂抹黄油四氟粉，然后将其对准中心销轴轻落至下球铰上。使用千斤顶微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一致并去除被挤出的多余黄油。然后旋紧上下铰的连接螺栓，并保持上球铰水平。

3.5.4 上球铰与梁体的锚固

上球铰安装完成后，用上锚栓将预埋钢板（已经焊接好上套筒）、钢垫板、与上球铰连接紧固。然后在预埋钢板顶面四周向外搭建模板，打好模板后浇筑梁体，注意浇筑过程中上下球铰之间的连接螺栓不得松开，并保持上下球铰平面水平，防止梁体发生转动。

3.5.5 上下球铰连接螺栓拆除

在連续梁各节段施工完成并达到设计强度后，拆除上下球铰之间的连接螺栓，以免转体时约束梁体转动。

3.5.6 球铰拆卸

在完成合拢段施工及永久支座底砂浆灌注后，进行转体球铰的拆卸。拆卸球铰时，先拆除与预埋钢板连接的全部上锚栓，再用千斤顶顶起梁体，高度约为10mm即可，先拆除钢垫板，落梁，使永久支座受力。然后拆除全部下锚栓，此时上球铰顶面与梁体之间有大约40mm空隙，使用拉链葫芦将上、下球铰、中心销轴同时拖出，并用彩条布包裹好球铰，装箱以便下次转体施工重复利用。

3.5.7 正式转体

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，连续千斤顶逐级加载，每次1吨直至转动开始，如果开始转动则连续千斤顶进入连续工作状态转体结构接近设计位置100cm时系统“暂停”。为防止结构超转，先借助惯性结束后，动力系统改由连续状态下改为点动操作。每点操作一次，测量人员报轴线走行现状数据一次，反复循环，直至结构轴线精确就位。

3.5.8 顶落梁施工方法

当中跨合拢段达到设计强度后，解除球铰及支撑腿的临时锁定，然后依次在墩顶用千斤顶顶起梁体，拧开球铰上部与梁体内预埋套筒的连接螺栓，抽掉球铰上部与梁体间的钢板，拆除球铰，支座灌浆、落梁，使永久支座受力。准备工作完成后四台600吨千斤顶并联一台ZB4-500型电动油泵同时顶升。将千斤顶打压，顶住梁底，观察百分表读数的变化，百分表开始有规律的转动，记录初读数。直到全部顶升到位，球铰可顺利取出。整个顶升过程均须对梁体、桥面及附属设施进行认真观察，如有异常立即停止顶升。顶升到位后，立刻用CDM高强无收缩支座灌浆料将垫石与支座之间空隙迅速灌满。支座灌浆料到达强度后拆除千斤顶，使支座永久受力。

4 结束语

桥梁转体施工其技术、工艺在实际的工程操作中日益成熟。随着高速铁路的发展，新建桥梁跨越既有线时将把对既有线的影响大小作为一个重要因素进行考虑，从实际操作来看转体桥是对铁路干扰最小的施工方案，整个施工过程中对既有铁路正常运行几乎没有任何影响。因此转体桥方案今后可作为跨既有线施工的优选方案。其施工工艺减小了对既有营运线的影响，为桥梁工程的建造提供了安全保障。

参考文献

[1]张联英，谭邦明，等.桥梁转体施工技术[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]李慧萍.桥梁转体的施工方法及应用分析[J].建筑科技与管理，2013.