跨京广铁路转体桥施工方案

-1-京广铁路跨线桥实施性施工组织设计1工程概况张石高速公路京广铁路跨线桥，采用2—50m跨度的转体T形刚构，路线中心线与铁路夹角为48˚12΄，桥下净高大于7.96m。公路桥基础采用直径1.5m的钻孔桩基础，承台高5m；转体墩墩身为矩形双壁墩，高11-12m；上部结构采用单箱单室箱梁，箱梁中支点处高4m，底宽6.5m，顶板厚0.25m，腹板和底板厚0.8m；合拢段高1.8m，底宽7.6m，腹板和底板厚0.5m；采用纵向和横向预应力。2—50m跨度的T形刚构采用平面转体施工，其中2×40m梁体连同刚壁墩沿铁路方向在支架上现浇，在墩身与基础间设置转盘，两幅桥同步逆时针转体48.2度，其余两边墩处搭支架原位现浇8m梁段，分别与转体完成后的T构在支架上合拢，合拢段长2m。2施工方案概述首先将桥位处铁路电缆管线进行迁移和保护，完成后在既有线路基边坡上设置工字钢桩板式防护体系及刚壁桥墩防护架，安全防护体系设置完毕后，才能进行桥梁基础施工；桥梁基础首先进行钻孔桩施工，钻孔桩施工完毕后，进行承台混凝土施工，在墩底与承台间设置型钢水平转盘，承台中预埋下转盘、环道及顶推反力体系，墩身下部安装上转盘，上转盘安装完毕后，进行应力检测试验，取得成功的数据后进行刚壁桥墩施工；在桥墩施工的同时搭设箱梁支架，安装防电板，刚壁桥墩施工完毕后，即开始现浇箱梁，箱梁采用两侧对称分段浇注，并随时观测不平衡重量的变化；2—40m箱梁现浇完成后，利用型钢水平转盘及四氟滑片式走板转体到桥位，完成后浇注上、下转盘间混凝土；每跨其余10m在支架上现浇施工，其中合拢段长2m。3主要施工方法和工艺3.1主要施工工艺-2-施工程序如下：主墩、边墩钻孔灌注桩施工→承台及转体体系结构施工→墩身、边墩盖梁施工→箱梁现浇施工→转体→合拢段施工。详见施工工艺流程图承台施工转盘、环道安装矩形双壁墩施工支架拱设T形刚构转体施工工艺流程图转动牵引体系安装、调试现浇梁落架形成转体状态、静置24小时观测试转两T构同时转体到位线型测量，对横向倾斜、轴线横向、纵向偏差调整，上下盘间抄垫锁定、平面定位上下转盘固结灌注上下转盘间混凝土现浇8m边跨段支架搭设浇筑2m合拢段检查转体空间清除障物现浇2×40m箱梁-3-3.2主要施工方法3．2．1既有线边坡防护方案跨京广铁路的转体桥墩承台位置在路基边坡上，承台开挖深度在5.5m—8m,因此需要对既有边坡进行防护。考虑路基边坡的稳定性，边坡采用工字钢打入桩加横向连接进行防护,工字钢采用型号为I16，长度为12m，沿线路方向间距0.4m,横向连接采用100mm槽钢，间距1m，中间用5cm厚木板挡土。工字钢桩采用打夯机打入，每3m一节，每节打入后再焊接上面一节，直至12m全部打入。承台开挖前，所有工字钢桩必须打入完毕，边坡开挖中，随挖随进行横向连接及设置挡土板施工，承台开挖完毕后，承台底以下工字钢桩有大于4m的锚固深度，保证边坡防护体系自身的稳定性。边坡防护体系平面及立面布置见附图1、附图2。3．2．2钻孔桩基础施工采用反循环钻机钻孔，钻孔桩钢筋笼就地加工焊接，分节吊装，为避免吊装时设备机具侵入接触网供电线安全距离，在防护排架上安装防电板进行防护。灌桩混凝土在混凝土拌和站集中拌和，混凝土输送车运输，导管灌注水下混凝土。3．2．3承台施工基坑用吊车配合抓斗或挖掘机进行开挖，人工配合清渣，基础土方直接用自卸汽车运到现场临时堆放场。开挖时，注意不要损伤桩头钢筋，接近基底时保留0.3～0.4m，采用人工突击开挖一次到位，以减少对基底的扰动，最后铺设5cm厚的碎石找平基底。基底开挖尺寸应考虑人工操作空间及排水要求，一般宽出基础0.6m左右。坑底高程误差控制在50mm之内。桩头处理与桩基检测:桩基达到设计强度的70%以后，即可进行桩头处理，人工凿除桩头。达到100％的设计强度后按设计要求逐根进行整体性检验，检验合格后才能进入下道施工工序。-4-钢筋绑扎:承台钢筋绑扎时,应调整好其主筋与钻孔桩主筋的位置，钢筋外侧绑扎与混凝土同级别的砂浆垫块，以确保保护层厚度满足要求。钢筋绑扎按顺序进行,从下而上,从内向外，逐根安装到位，避免混乱。安装成型的钢筋做到整体性好，尺寸、位置、高程符合验收标准。C50混凝土浇筑:模板采用组合钢模，要求模板平顺，严密不漏浆，模板表面涂刷脱模剂，模板支撑要牢固。混凝土采用滑槽下料分层浇筑，每层控制在30cm左右，连续作业一次完成。为方便墩身立模，在承台顶面上距墩身外轮廓线20cm处，沿圆周均匀预埋角钢8根，外露15cm，埋入混凝土中20cm。拆模后，四周基坑用原土分层夯填密实。夯实时采用小型压路机和冲击夯。3．2．4承台与墩身间转盘施工3．2．4．1转盘结构在墩底与承台间设置型钢水平转盘(亦称平铰)，上转盘直径为300cm，下转盘直径为302cm。下转盘中心设Φ288mm的16Mn钢转轴，在上转盘底中心设置Φ290mm的钢轴套，以避免在转体过程中上、下转盘中心偏离，并使铰中心与上盘中心完全吻合。为降低转体时上下盘之间的摩阻力，在上盘钢板底面贴不锈钢板；为保证大吨位结构平转的稳定性，在上盘环道内设置4个向下悬吊的钢筋混凝土平衡脚，与下盘环道保持12mm间隙，在下盘环道外设置8个钢筋混凝土支撑柱，与上盘保持5mm间隙，控制转体过程中墩身稳定；在下盘环道内设置对应于上盘平衡脚的4个钢筋混凝土支承柱，二者之间设置水平助推千斤顶助推。转盘上、下盘钢板加工钢板加工选择有经验和实力的厂家，按图纸要求的精度进行，转盘在工厂加工完成后，需经脉冲反射法，利用HS一510数探仪对转盘进行探伤检测，各项指标满足要求后运至工地安装。-5-上盘钢板上盘钢板直径约300cm，厚度30mm；为减小上下盘钢板间的摩阻系数，在上盘钢板表面贴焊2mm的不锈钢板。为保证钢板在加工、运输和吊装过程中不变形，钢板制作中直接焊接28槽钢作为钢板的劲性骨架，槽钢呈“#”字型焊接，间距45cm，加强上盘钢板的刚度。（2）下盘钢板下盘钢板直径约302cm，厚度30mm；同时在下盘钢板上嵌入四氟滑片，四氟滑片采用圆柱形，Φ60mm，厚度23mm，嵌入下转盘钢板13mm。转盘结构设计如图3所示。3．2．4．2转盘及环道安装转盘安装转盘施工的精度直接影响到转体能否顺利进行，转盘施工精度受加工和安装精度两方面的影响。因此转盘加工委托专业厂家，安装要按方案精心组织。由于水平转盘面积比较大，盘下结构复杂，下转盘混凝土的密实性是转盘安装成败的关键。（1）提前试配微膨胀混凝土，并作好膨胀力现场测试记录；调整配比中减水剂、膨胀剂的掺量，将混凝土的工作度调整到最佳。Φ50振捣孔Φ60聚四氟乙烯23Φ60Φ2通气孔聚四氟乙烯滑片孔内嵌入聚四氟乙烯滑片1351330607560钢板N10A--A图3:下转盘钢板面聚四氟乙烯滑片平面布置图-6-（2）在加工转盘时就充分考虑到混凝土施工时的密实性问题，在下转盘上留有振捣孔和排气孔。（3）在转盘外周围支立直径大于下盘直径约1.5m圆形钢模，模板高度高于盘面50～80cm，待混凝土强度增长到2MPa时，将反压混凝土清除。（4）安装过程中采用高精度水准仪进行全过程测量控制，并在盘下混凝土浇注前后对每座转盘进行监测。（5）转盘盘面用多层塑料布进行封闭，在形成对盘面保护的同时，更有利于浇筑完毕后对盘面的清理。排气孔预先选用同孔径的塑料管连接盘下，上口引至计划浇筑的反压混凝土以外。（6）在盘下混凝土浇筑到接近下盘底面约20cm时，首先将已经浇筑的混凝土充分振捣密实后上层混凝土采用单方向整体推进浇筑，浇筑层厚控制在50cm左右，即让混凝土将盘面充分掩埋，一次浇满盘下混凝土。（7）当混凝土浇筑到每个振捣孔位置时，在水平方向振捣的同时，采用插入式振捣设备从振捣孔深入盘下，捣固密实，现场观察混凝土不产生下沉，而且周边排气孔充分有混凝土冒出。（8）由于采用缓凝型混凝土进行浇筑，因此，在将整个反压区内浇筑完成后，再迅速浇筑整个盘上反压区内上层混凝土，直至浇满整个反压区预备高度。此时，观察预留的排气孔仍然冒出浓混凝土，并不再有泌水或气泡排出，从而起到对盘下已浇筑密实的混凝土的反压作用。（9）待混凝土初凝(约4h)后，及时用人工对盘面以上的反压区混凝土进行清除，并拆除排气管道。为防止损伤转盘周边混凝土，预留盘面以下周边10cm高先暂时不予处理，待整个盘下混凝土终凝后，再由人工进行清理凿除。在清理盘面时，应加强对盘面的保护，防止机械损伤盘面而影响下转盘盘面的平整度和光洁度。-7-3．2．4．3环道施工由于箱梁T构的前后左右重量相对于钢轴很难保证平衡，箱梁转体的稳定就由环道来控制。环道为不锈钢板和四氟板组成的滑动面，其宽度为50cm，墩底全宽设置。环道的平整度将直接影响顶推力和梁体标高的变化。具体的施工工艺：在承台的顶面预留2cm深环道槽口，下层钢板与四氟板的粘贴由专业厂家分块施工，现场组拼。施工前将槽口清洗干净，用环氧砂浆贴底层钢板，同时用预埋钢筋固定钢板，四氟板的平面高差控制在±0.5mm，接缝相对高差为0.2mm，转动时前进方向只能为负误差。安装时每块钢板测4个点，逐块调整，直至满足误差要求为止。不锈钢板位于四氟板之上，与上层钢板采用环氧树脂粘贴，和墩身浇在一起。其前口应向上卷成圆弧形，防止转动时刮板。3．2．4．4转体牵引体系本桥的平转牵引体系由牵引动力系统、牵引索、反力架、锚固构件组成。转体施工设备采用全液压、自动、连续运行系统。具有同步，牵引力平衡等特点，能使整个转体过程平衡，无冲击颤动，该设备是一种较为理想的转体施工设备。转体牵引体系见下图。连续千斤顶拽拉牵引索8Φ15.24钢绞线水平拽拉反力架旋转方向转盘主控台索1索2油管路钢支腿并联油管路转体牵引体系示意图-8-牵引动力系统每座转体的牵引动力系统由两台ZLD100型连续牵引千斤顶，两台ZLB液压泵站及一台主控台（QK～8）通过高压油管和电缆连接组成。每台ZLD100型连续牵引千斤顶公称牵引力1000KN，额定油压31.5Mpa，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。助推千斤顶采用YCW150A型穿心式千斤顶6台（配备ZB4—500电动油泵6台）。将调试好的动力系统设备运到工地进行对位安装后，往泵站油箱内注满专用液压油，正确联接油路和电路，重新进行系统调试，使动力系统运行的同步性和连续性达到最佳状态。ZLD100自动连续转体系统由千斤顶、泵站和主控台3部分组成。其主要特点是能够实现多台千斤顶同步不间断匀速顶进牵引结构旋转到位，以主控台保证同步加压。本系统兼具自动和手动控制功能，手动控制主要用于各千斤顶位置调试和小距离运动，自动控制作为主要功能用于正常工作过程。牵引索转盘设置有二束牵引索，每束由若干根Φ15.24钢绞线组成。预埋的牵引经清洁各根钢绞线表面的锈斑，油污后，逐根顺次沿着既定轨道排列缠绕后，穿过ZLD100型千斤顶。先逐根对钢绞线预紧，再用牵引千斤顶整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。牵引索的另一端设锚，已先期在上转盘灌注时预埋入上转盘砼体内，在钢筋焊接过程中避免可能对钢绞线造成损伤。牵引索的安装应注意如下几个问题：锚固长度足够；出口处不留死弯；预留的长度要足够并考虑4m的工作长度。牵引索安装完到使用期间应注意保护，特别注意防止电焊打伤或电流通过，另外要注意防潮防淋避免锈蚀。反力架和锚固构件均采用钢板和型钢焊接的组合构件。转体的-9-左、右幅分别单独成为一套牵引体系。锚固构件采用20mm16Mn钢板组焊预埋在转盘内，锚固构件按照计算拉力控制计算；反力架设置在承台上，反力架是由型钢和钢板组焊构件，承台施工时，在承台上预留槽口，上部悬臂箱梁施工基本结束后，进行反力架安装，调整到安装精度要求后固定，并浇筑预留槽口内的混凝土，反力架按照张拉力控制计算。3．2．5双壁墩及箱梁施工墩身及箱梁现浇施工同常规施工。平行于京广铁路搭设满堂支架，在支架上现场浇筑混凝土，张拉预应力束，完成T构的施工。3．2．5．1刚壁墩身施工在墩底与承台间设置型钢水平转盘(亦称平铰)，双壁墩身模板采用整体模板，混凝土分层浇筑成型。墩身施工时采用