转体桥梁施工方案、工艺、措施

转体桥梁施工方案、工艺、措施南河川渭河特大桥（72.5+120+72.5）m连续梁跨越陇海线，采用转体施工，转体重量约12000t。进行承台施工时完成转体系统的安装，转体系统主要由下转盘、球铰、上转盘以及转体动力系统组成。在施工承台时精确安装球铰，然后进行墩身施工。按照挂篮悬臂浇筑法完成梁体的施工。待最后节段强度和弹模达到设计要求，进行张拉压浆，达到强度后，拆除墩旁托架，进行转体施工。转体分试转、正式转体和精调对位三个过程。调试牵引系统，清理、润滑滑道。拆除有碍平转的障碍物。先让辅助千斤顶达到预定吨位，再启动牵引千斤顶使转动体系起动，牵引牵引索平转；在平转就位处设置限位装置，避免过转，平转基本到位后降低平转速率，采用点动迁移进行精确就位；焊接上下转盘钢筋进行固定，清理杂物后浇筑上下转盘混凝土。转体就位后，拆除主墩临时垫块，拆除多余水平约束，同时进行两边跨合拢段施工，然后进行中跨合拢段段施工。转体施工工艺流程框图见图2.5.3.14。钻孔桩施工铁路设备改造转动系统施工（含球铰、滑道、撑脚、砂箱）墩身、临时支墩及支座施工转体梁段分段现浇转体梁段落架、拆除砂箱安装挂篮并配重称重及配重试转及试转效果分析正式转体及精调球铰封固先边跨后中跨合龙转体梁段分节段悬灌施工支架搭设及预压、0#块施工牵引设备安装调试2.5.3.9.1钻孔桩施工主墩23#、24#位于铁路路基坡脚附近，基坑开挖会对铁路路基产生影响，桩基施工前对铁路路基进行防护，采用钻孔桩防护，桩径、桩长根据受力计算确定。2.5.3.9.2承台施工由于转体的核心部件球铰位于承台中，承台的施工工艺流程如下：基坑开挖→施工下承台第一次混凝土→安装球铰定位底座→浇筑下承台第二次混凝土→安装下球铰→浇筑球铰下混凝土→安装环道→浇筑环道下混凝土→浇筑反力座混凝土→安装上球铰→安装撑脚→浇筑上承台混凝土。2.5.3.9.3转动体系施工进行承台施工时完成转体系统的安装，转体系统由下转盘、球铰、上转盘、转动牵引系统组成，转体完成后，上下转盘共同形成承台。转体系统构造见下图2.5.3.15⑴下转盘下转盘承台截面尺寸18m×18m×6.1m，分三次浇注成型，用于固定球铰支架、滑道支架。滑道宽1.2米，半径5米，滑道顶面为3mm厚不锈钢板，安装时任两点相对高差≯2mm，且任意3m弧长滑道高度差不大于1mm。⑵球铰图2.5.3.14转体施工工艺流程图图2.5.3.15转体施工构造图钢撑脚环形钢板滑道混凝土桥墩混凝土上转盘混凝土下转盘定位钢销轴千斤顶反力座牵引反力座钢球铰牵引钢绞线混凝土转台钢球铰分上、下球铰两片，下直径为3.9米，上直径3.8米，厚度30mm。它是转体施工的关键结构，制作及安装精度要求很高，必须精心制作，精心安装。球铰采用具有多年生产经验的工厂加工，质量均可信赖。球铰各零件的外形尺寸及公差使用钢直尺、卷尺测量，应符合设计图纸的要求。球铰各零件的组焊应严格按照焊接工艺要求操作，并采取措施控制焊接变形，焊缝应光滑平整，无裂缝、咬边、气孔、夹渣等缺陷。上下球铰制造成型后，应进行验收检查，其验收标准为：①球面光洁度不小于▽3；②球面各点处的曲率半径务必相等，误差不大于2mm；③球铰边缘各点的高程误差≯1mm；④水平截面椭园度≯1.5mm；⑤下球铰内球面镶嵌四氟板块顶面应位于同一球面上，其误差≯0.2mm；⑥上下球铰形心轴、转动轴务必重合，其误差≯1mm；⑦与上下球铰相焊钢管中心轴务必与转动轴重合，其误差≯1mm，钢管务必铅直，其倾斜度≯0.3%。⑶上转盘上转盘是转体的重要结构，在整个转体过程中形成一个多向、立体受力状态。转盘内布有纵、横、竖三向预应力钢筋。上盘边长13m，高2.1m，转台直径10米，高1.2米。转台是球铰、撑脚与上盘相连接的部分，又是转体牵引力直接施加的部位。转台内预埋转体牵引索，预埋端采用P型锚具，同一对索的锚固端在同一直径线上并对称于圆心。每根索埋入转盘长度大于2.5米，每对索的出口点对称于转盘中心。牵引索外漏部分圆顺的缠绕在转盘周围，并用塑料布做好保护措施，防止施工过程中钢绞线损伤后严重生锈。每个上转盘下设有8个撑脚，每个撑脚为双圆柱形，下设30mm厚钢板，双圆柱为两个直径900mm、厚20mm的钢管，内灌C50微膨胀混凝土。撑脚在工厂整体制造后运进工地，在下转盘砼灌注完成上球铰安装就位时即安装撑脚，并在撑脚下支垫5mm厚钢板作为转体结构与滑道的间隙，转体前抽掉钢板。上转盘撑脚为转体时支撑转体结构平稳的保险腿，从转体时保险腿的受力情况考虑，转台对称的两个撑脚之间的中心线与上转盘纵向中心线重合，使8个撑脚对称分布于纵轴线的两侧。⑷转动牵引系统设计给定牵引索数量为19束，转体施工选用300t连续千斤顶。每套自动连续转体系统由两台ZLD200-300型连续提升千斤顶，两台ZLDB液压泵站和一台HLDKA－4主控台，通过高压油管和电缆线连接组成。每台ZLD200-300型连续顶推千斤顶公称牵引力3000KN，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶前端配有夹持装置。两台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，同时要求两台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。转体转盘埋设有牵引索，预埋牵引索时清洁各根钢绞线表面的锈迹、油污后，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过连续顶推千斤顶。牵引索的另一端应先期在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内，作为牵引索固定端。⑸转体体系施工流程浇注下转盘第一步砼→安装滑道支架、下球铰支架→浇注下转盘第二步砼→安装滑道、下球铰→浇注下转盘第三步砼→安装四氟乙烯滑块、上球铰→浇注上球铰内砼→上转盘砼施工→墩柱及上部结构施工。2.5.3.9.4转体转动施工⑴转体设备的工作原理自动连续转体系统由三部分组成，即连续转体千斤顶、泵站和主控台，其液压原理见图2.5.3.16。1234567788991010111YA2YA1YA2YA液压原理图1．油箱2.吸油过滤器3.电动机4.泵头5.单向阀6.分流阀7.溢流阀8.压力表9.电磁换向阀l0.千斤顶11.回油过滤器图2.5.3.16液压原理图自动连续转体千斤顶的结构图见图2.5.3.17。1、后顶穿心套2、油缸3、后顶活塞4、后顶密封板5、后顶锚板6、后顶夹片7、行程开关SQ18、行程开关SQ29、行程开关SQ310、前顶穿心套11、前顶活塞12、前顶密封板13、前顶锚板14、前顶夹片15、行程开关SQ416、钢绞线17、行程开关SQ518、行程开关SQ619、前顶回油嘴20、前顶进油嘴21、后顶回油嘴20、后顶进油嘴图2.5.3.17自动连续转体千斤顶的结构图⑵具体操作方法①设备就位按照预先定好的方案，将自动连续转体千斤顶、转体泵站、主控台安装在预定位置，把泵站注好油，约600L/台。把油管及各信号电缆连接好。②连接系统电源接好主控台和各泵站的电源，主控台为AC220V，泵站为AC380V。③各转体泵站的调试把泵站的压力调整在预定范围内。④安装行程开关（感应器）组件⑤主控台的调试将主控台与泵站之间的电缆连接好，启动各泵站后即可开始调试。手动调试，看每个感应器的信号是否正常，各千斤顶的逻辑动作是否正常。各项都正常后自动运行。在自动运行状态下调整出设计要求的运行速度。⑥穿索千斤顶安装就位后，将油路同时接通前退锚顶和后退锚顶，开动泵站，将前工具夹片和后工具夹片顶开，同时保压;把钢绞线的一端带上引线套，逐一从后顶尾部穿心孔内穿入，此时应注意将前后工具锚板各孔中心找正，再顺次穿过牵引装置上的后、前工具锚板。注意，使用的钢绞线应尽量左、右旋均布；不能交叉、打绞或扭转；不得拆、碰行程开关组件，以免穿束后难以安装、调试、空载联试等;将油路卸荷，顶锚板在弹簧作用下回位，把夹片压紧。检查顶锚板上各钢绞线与锚板孔是否对正，同时保证钢绞线没有交叉和扭转，最后用手动拉紧器或其它设备预紧各钢绞线，使各根钢绞线松紧程度基本一致;操作各泵站，预紧各千斤顶钢绞线，使各千斤顶钢绞线松紧程度基本一致;将前、后退锚顶的油嘴拆下，等需松夹片时再装上，以免在转体过程中因活塞的旋转而将油嘴碰坏。⑦转体过程调试、穿索及各项准备工作结束后，方可开始转体。⑧分级调压加载的实现：由于各千斤顶间的进油腔并联，油压相等，要实现分级加载必须将所有泵站溢流阀限压调成一致。分级加载步骤：千斤顶加载到额定压力的30%加载。千斤顶加载到额定压力的50%加载。此时若主梁未转动则再按每级5%加载直到主梁被顶动为止。千斤顶加载到额定压力的55%加载。千斤顶加载到额定压力的60%加载。千斤顶加载到额定压力的65%加载。千斤顶加载到额定压力的70%加载。若加到额定油压主梁仍未被顶动则应停止转体，全面检查所有的转体设备、滑动机构等，并分析原因，采取应急预案。⑶千斤顶顶不动时的应急预案：理论上四氟板与不锈钢板之间的摩擦系数很小（≤0.1一般在0.06~0.08），但由于施工现场环境的差异的各种因素的存在，转体初期的摩擦系数还是较大的。每个墩用2台YDTS250千斤顶组成力偶助推。⑷转体转动施工工艺流程转体转动施工工艺流程见图2.5.3.18。转体工作准备设备安装、调试牵引索、千斤顶连接牵引索预紧防倾保险体系准备监控体系准备最后梁体节段强度和弹模达到要求，拆除主墩托架试转气象信息“自动”状态下启动转体纠偏排除隐患辅助顶推转体过程质量控制同步控制力偶平稳控制主控台泵站千斤顶钢绞线转体监测暂停转体动力小转体倾斜发现异常“手动”状态下点动操作就位抄垫固定测量监控辅助千斤顶微调⑸转体施工步骤①施工准备a浇筑反力墩。根据转体设备布置图在相应的位置浇筑能承受200t反作用力的钢筋混凝土反力墩。（这项工作在施工承台时完成）b称重试验及配重桥梁正式转体前，应进行试转，试转严格控制在铁路限界边以外。试转前，需进行称重平衡试验，测试转体部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系数等参数，实现桥梁转体的配重要求。在上转盘下用千斤顶施加力，分别用位移计测出球铰由静摩擦状态到动摩擦状态的临界值，上转盘两侧的力差即为不平衡重量。该转体方案的思想是，在转体过程中转体梁应在梁轴线方向略呈倾斜态势，即梁轴线上桥墩一侧的撑脚落下接触滑道，另一侧的撑脚抬起离开滑道。这样做的好处是使转动体形成两点竖向支承，增加了转动体在转动过程中竖平面内的稳定性。配重的位置应结合现场装卸操作的难易程度；配重的大小应保证新的重心偏移量满足cmecm155的要求。配重及重心偏移可按下式计算：需要配重=（摩阻力矩-N*e）/(悬臂长度－配重距梁端距离）重心偏移=[配重*(悬臂长度－配重距梁端距离）+N*e]/Nc设备安装就位并调试d安装牵引索。将预埋好的钢绞线牵引索顺着牵引方向绕上转盘后穿过千斤顶，并用千斤顶的夹紧装置夹持住。e拆除上、下转盘间的固定装置及支垫，清理滑道，并涂润滑油以减小摩阻力，检查滑道周围是否存在有碍转动的因素；2.5.3.18转体转动施工工艺流程f防超转机构的准备。在平转就位处应设置限位机构，防止转体到位后继续往前走。g辅助顶推措施的准备。根据现场条件，将3台辅助转体千斤顶对称、水平地安放到合适的反力座上，根据需要在启动、止动、姿态微调时使用。②试转正式转动之前，进行试转，全面检查一遍牵引动力系统、转体体系、位控体系、防倾保险体系是否状态良好,检测整个系统的安全可靠性。同时由测量和监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集，建立主桥墩转动角速度与梁端转动线速度的关系，准备对转体全过程进行跟踪监测，以便在转动过程中把转动速度控制在要求范围内。试转的目的：检查、测试泵站电源、液压系统及牵引系统的工作状态；测试启动、正常转动、停转重新启动及点动状态的牵引力、转速等施工控制数据；以求在正式转体前发现、处理设备的问题和可能出现的不利情况，保证转体的顺利进行。a、预紧钢绞线。用YDC240Q千斤顶将钢绞线逐根以5-10KN的力预紧，预紧应采取对称进行的方式