转动系统施工方案

第一节编制依据及原则1、编制依据⑴与建设单位签订的施工承包合同文件及相关关补充协议。⑵设计单位的施工设计文件及相关设计图纸等。⑶中华人民共和国及铁道部颁发的现行规范、标准。⑷现场踏勘及调查所获取的有关资料。2、编制原则⑴严格遵守浙江省与嘉兴市对安全、文明施工和环境保护等方面的具体规定和技术要求。⑵严格遵守各有关设计规范、施工规范和质量评定与验收标准。第二节工程概况1、工程概况跨沪杭高速公路特大桥在铁路里程DK59+075.555～DK59+413.555设计为88m+160m+88m自锚上承式拱桥，该桥采用转体施工方法，转体重量16800吨，其中主跨跨越沪杭高速公路主线，与沪杭高速公路轴线夹角为33°。主墩采用18根φ200cm钻孔桩，桩长为129m；承台结构尺寸19.1m（顺桥向）×22.9m（横桥向）×6.5m（高）。转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统、助推系统、轴线微调系统组成。下转盘是转体重要支撑结构，布置有转体系统的下球铰、环形滑道、转体牵引系统反力座、助推系统和微调系统反力座及撑角、临时支撑沙箱；上转盘分转台和转盘，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分，内部设置牵引钢束。2、主要工程数量⑴、主要工程数量见表1球铰系统主要工程数量表表1名称单位数量备注球铰套2牵引反力座个4名称单位数量备注助推反力座对12牵引钢束束4撑角对12沙箱个28环形滑道套2⑵、施工人员及机械设备施工人员配置见表2施工人员配置表表2机械设备配置见表3机械设备配置表表3工种人数主要施工任务电焊工4骨架安装加固钢筋工10钢筋加工及安装木工6模板制作及安装普工10球铰打磨、除锈、涂油、试转起重工4吊装作业测量员4现场测量监控试验员2现场试验监控安全员1指挥安全施工及操作质检员1现场质量监控司索工2配合吊装作业设备名称型号单位数量备注吊车50t台1塔吊6015台2设备名称型号单位数量备注第三节施工方案平转牵引系统由牵引动力系统、牵引索、牵引反力座组成。转体施工设备采用全液压、自动、连续运行系统。牵引系统体系见图1。图1转动系统体系图钢筋切割机台1钢筋弯曲机台1电焊机台4打磨机台2吸尘器台2手拉葫芦个4拌合器台1电子天平台1千斤顶15t个10全站仪套1电子水准仪套11、施工顺序根据设计要求承台整体由下转盘、下转盘后浇部分、上转盘和后浇封铰部分共四部分组成，上下转盘之间设置球铰和环形滑道及撑脚等转动系统。其中球铰和环形滑道及牵引、助推、微调系统须在下承台施工过程中提前预埋安装。考虑工期及现场操作方便程度等综合因素，确定下转盘混凝土分四次浇注，具体施工顺序如下：⑴、浇筑第一次混凝土至球铰下套管底面；⑵、安装下球铰和滑道；⑶、浇筑第二次混凝土至后浇混凝土分界面；⑷、精调下球铰和滑道位置、标高；⑸、浇筑第三次混凝土至下转盘顶面；⑹、浇筑第四次下球铰下方突出部分混凝土。⑺、安装上球铰，浇注反力座混凝土，安装撑脚、沙箱；⑻、浇筑转台混凝土；⑼、浇筑上转盘混凝土；下转盘浇注顺序见图2图2下转盘浇注顺序示意图每次混凝土浇筑需严格控制浇筑标高，方便球铰及环向滑道安装定位和标高调整，要求每次混凝土浇筑标高控制在±5mm范围内。2、球铰、滑道设计及安装⑴、球铰和滑道概况球铰是转动体系的核心，是转体施工的关键结构。本桥转动体系采用钢球铰，竖向承载力168000KN，分为球铰定位骨架、球铰上盘、球铰下盘及内部滑块等部分。球体半径R8000mm，球面直径Φ4000mm，为减小转动摩擦力，球铰内设置976片滑块，涂抹四氟粉黄油。为抵抗转体过程中的不平衡力矩，在转台和滑道间对称均匀的设置六组撑脚。在撑脚下方的下转盘顶面设置1.2m宽的环形滑道，滑道中心线半径5.0m，转体时撑脚在滑道顶面滑动，以保持转体结构平稳。为保证转体的顺利实施，要求滑道面在同一水平面内，其相对高差不大于0.5mm，同时为减小转体过程中的滑动摩阻力，在滑道面板上方设置3mm厚不锈钢板。球铰构造见图3图3求教构造图⑵、下球铰和滑道安装下球铰和滑道安装是下转盘施工中的重要项目，精度要求高，须在下转盘施工过程中预埋其定位骨架，通过调整螺栓栓杆的高低来精确调整下球铰平面和滑道平面的标高，要求各平面相对高差不大于0.5mm。球铰及滑道骨架安装前准确计算下球铰骨架底面标高和平面位置，下转盘施工过程中注意控制混凝土浇注位置，及时预埋安装下球铰骨架及环形滑道骨架。安装前需详细量测核实球铰和环道骨架尺寸，计算骨架安装位置和标高，根据计算对安装位置进行精确测量放样，同时将骨架调整螺栓调至其可调范围的一半处（约2cm位置）；骨架安装时初步控制其平面位置和顶面标高，要求平面位置偏差不大于5mm，安装完成后骨架顶面需平整、水平，相对高差小于5mm。骨架位置确定后进行定位加固，确保在后续混凝土浇筑过程中球铰骨架位置不致移动，定位骨架加固牢靠后安装下球铰和滑道面板。下球铰及滑道面板安装前要对其骨架平面位置及高程进行测量复核，无误后方可进行下一步操作。骨架安装固定后进行球铰和滑道安装，下球铰套管采用型钢骨架进行支撑固定。下球铰通过调整螺栓可进行平面位置和高度微调，要求球铰平面位置安装准确，各平面相对高差不大于0.5mm，下球铰安装需保证球冠水平和套管垂直，球铰调整好后及时将下球铰锁定在球铰骨架上。安装调整下球铰的同时进行滑道面板定位安装，通过调整螺栓进行平面位置和高度调整，安装过程严格控制其平面位置，偏差不大于5mm，骨架顶面应平整、水平，保证滑道面在同一水平面上，相对高差小于0.5mm。标高测量要求采用二等水准测量，位置测量放样时要求采用前方交会法做出误差三角形，然后做出误差分配，最终确定放样点位。同时，每次测量放样均采取换手或换仪器复核，保证位置和标高精确。球铰和滑道安装后进行下转盘混凝土浇筑，浇筑过程严谨振捣棒碰撞球铰骨架和滑道骨架，同时须密切检查球铰、滑道平面位置、标高及支撑结构是否发生变化，确保球铰和滑道在混凝土浇筑过程中位置及标高准确。同时在混凝土浇注过程中注意对球铰表面及下球铰套筒的覆盖保护，防止混凝土等杂物污染，加强球铰下方混凝土浇筑时的振捣，保证下球铰下方混凝土浇注饱满，振捣密实。下转盘混凝土浇注完成后进行上球铰和滑道不锈钢板的安装，球铰安装宜选择在无大风、大雨雪的良好天气进行。⑶、上球铰安装（1）球铰表面除锈上球铰安装前首先对下球铰面及上球铰底面进行除锈清理，采取钢丝刷除锈、吸尘器清理的方式将下球铰表面及上球铰底面的锈渍及杂物清理干净，锈渍清理过程注意标记、保护下球铰滑块凹槽内的编号。（2）润滑脂涂抹及滑块安装然后进行润滑脂涂抹，润滑脂采用3#通用锂基润滑脂和四氟粉的调和物四氟粉黄油，拌合配比1：120，拌合均匀，稠度应便于现场拌合及涂抹，如施工过程中，气温过低致使黄油四氟粉粘度过大，不利于黄油拌合和涂抹，应将锂基油进行现场加热处理。首先在对销轴套管和销轴涂抹四氟粉黄油，调整好垂直度与周边间隙，将中心销轴放到套管中。然后在下球铰球面上按照滑块标记顺序由内到外安装聚四氟乙烯滑板，滑块安装同时用四氟粉黄油填涂聚四氟乙烯滑板之间的间隙，四氟粉黄油表面略高于四氟滑板表面，滑块间填涂饱满、连续。（3）安装上球铰将上球铰吊装到位，套进中心销轴内，用手拉葫芦和千斤顶微调上球铰位置，保证球面水平并与下球铰外圈间隙一直。（4）球铰试转上球铰安装结束后，进行球铰试转，采用杠杆原理在球铰四周对称施力，缓慢转动球铰，使球铰内四氟粉黄油均匀布于球铰上下盘之间，同时使上下球铰同心，保证下球铰均匀受力。（5）球铰安装完毕后须对上下球铰接缝位置进行包裹防护，采用油封和胶带粘贴方式密封上下球铰间隙，以确保杂质不会进入到球铰摩擦面内。⑷、滑道面板安装（1）安装前进行位置和标高复核，保证滑道位置准确及顶面在同一水平面。（2）不锈钢板安装时以滑道面板边缘线作为控制基线，要求不锈钢板底面与滑道面板顶面衔接紧密，且不锈钢板边缘须与滑道面板做断焊固定处理。（3）要求不锈钢板接缝衔接严密，宜采用饱满、连续焊缝连接。（4）焊缝须打磨平整、光滑，表面高差不大于0.5mm。3、牵引、助推系统设计及安装⑴、牵引、助推系统概况转体牵引系统、助推系统、轴线微调系统均设置在下转盘上。为保证转体施工时转体结构平稳，而在转台和滑道间对称设置六组撑脚。撑脚须在上转盘模板安装前进行施工。为防止球铰在拱、梁施工过程因不平衡荷载而发生竖转，特将一组撑脚设置在施工预制方向拱、梁轴线位置处，其余撑脚设置沿施工预制方向对称设置。同时为保证在施工过程中对转台的支撑，在相邻两组撑脚间均匀设置4个支撑沙箱，加强对转台在施工过程的竖向支撑。每个承台对称设置两个牵引反力座，每个牵引反力座所能抵抗的水平反力按2000KN设计。助推系统和微调系统设置六组共用的反力座，以平衡转体启动时较大的启动力矩和进行转体结构的轴线微调。考虑转体角度和操作空间，助推（微调）反力座按与撑脚中心成15º角设置，且与撑脚位置相对应。牵引力座、助推反力座须在下承台施工过程提前预埋设置，沙箱和撑脚在转台施工前完成施工，牵引钢束设置在转台内部，与转台施工同步进行。⑵、牵引力计算转体结构牵引力计算转体总重量168000KN球铰转动摩擦力矩为M=2*μ*R*W/3R—球铰平面半径，R=2.0mW—转体总重量，W=168000KNμ—球铰摩擦系数，μ静=0.1，μ动=0.06M静=22400KN·m实际转体按不平衡体系转动，即人为控制转体结构偏向后侧，使一个撑脚接触滑道，控制该撑脚支撑反力不超过2000KN，计算牵引力为：T=2/3*（R*W*μ）/D+N*μ*R撑脚/DD—转台直径，D=12.0mN—转体时撑脚最大支撑力，N=2000KNR撑—撑脚半径，R撑=5.0m启动时所需最大牵引力2T=2*1950KN转动时所需最大牵引力2T=2*1170KN设计启动牵引力为2*2000KN，转动牵引力为2*1170KN，起动时，起转时牵引张拉力略小于设计转动牵引力，其余力采用千斤顶辅助启动，各力宜分级、逐步、缓慢增加，使结构平稳起转。⑶、牵引系统安装牵引系统主要由牵引力座和预埋牵引钢束组成，施工过程主要综合考虑转体角度和旋转长度及转体过程方便操作空间和预留牵引千斤顶工作空间，保证牵引刚输施力方向始终与转台接点相切，经现场实际模拟确定牵引力座布置位置及方式见图4。图4反力座位置图图牵引钢束根据计算设置19根Φj15.2钢绞线，其中普通正捻钢绞线10根，反捻钢绞线9根，正捻和反捻钢绞线交错布置，预埋于转盘内1/2圆弧，由半径4.0m至6.0m按缓和曲线布置，钢束外露缠绕在在转盘周围长度1/4圆弧，钢束每隔2.0m设置一道约束环，钢束设置高度与反力座牵引预留孔高度一致，牵引钢束布置见图5。图5牵引钢束布置图助推反力座为转体牵引启动和轴线微调施加起动力，施工过程需注意每组助推反力座应与撑脚轴线垂直，助推反力座布置见图6。图6助推反力座位置示意图牵引力座在施工过程须注意准确定位预埋钢筋位置，保证牵引预留孔与牵引钢束设置高度一致。4、撑脚和沙箱的制作与安装每组撑脚为双圆柱形，采用Φ900mm*16mm钢管，钢管内灌注C50微膨胀混凝土，撑脚走板下支垫钢板楔块（作为转体结构与滑道的间隙）；沙箱采用Φ500mm*15mm*640mm钢管制作，内部灌注石英砂（12目：30目=2：1）。撑脚和沙箱安装前均须进行测量放样，按放样位置进行安装，此部工作须在转台施工前完成。撑脚沙箱设置见图7。5、转台施工转台是球铰、撑脚与上转盘相连接的部分，又是转体牵引力直接施加的部分，内部设置牵引钢束，施工时需注意：①同一对索的锚固端在同一直径线上并对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向应一致；②每根索的出口点对称于转盘中心；③做好牵引索保护措施，防止施工过程钢绞线损坏或生锈。图7撑脚、沙箱位置示意图第四节安全措施1、防火措施严格按照公安、消防部门的要求设置防火设施。施工现场配备足够的灭火器材，定期对灭火器等消防设施器材进行检查，保证消防设施的使用性能。消除一切可能造成火灾、爆炸事故的根源，严格控制火源、易燃物和助燃物的贮放。在重要电器设施周