12000t双幅同步同向自平衡重转体桥关键技术研究

12000t双幅同步同向自平衡重转体桥关键技术研究

邵雅红 1，马银熠 2

（ 1邵雅红， 2马银熠，浙江交工路桥建设有限公司，浙江省杭州市， 310000）

摘要: 本文以杨凌大道市政工程为例，对双幅同步自平衡转体桥综合施工技术进行了详细的阐述和分析，供大家参考和借鉴。

关键词：双幅同步；自平衡重；转体桥；施工技术

0 工程概况

杨凌示范区杨凌大道市政工程（神农路～北干渠路段）第三标段项目南起神农路，北至北干渠路以南，里程桩号为 K2+360～K3+700,主线全长 1340m。杨凌立交上跨陇海铁路桥梁工程位于杨凌境内，在里程 K3+158.330 位置上跨陇海铁路，对应铁路里程为 K1160+542m（下行线），道路与铁路交角 80.1°。陇海铁路为双线快速铁路，线间距 4.5m，通行和谐号动车。由于斜交，采用左右错孔布置，右幅在 MR20#～21#主墩之间、左幅在 ML19#～20#墩之间跨越陇海铁路，孔跨布置为 2×56mT 构，上部结构采用左右分幅箱梁，全长 112m。其平面位于直线上，左幅交界墩位置位于曲线上，桥面最大纵坡为 0.8%，桥面横坡为双向1.5%。该桥采用自平衡重水平转体法施工，左右幅分为 2 个独立转体结构，转体部分为 2×44m 节段，标准桥宽 30.95m，转体角度约为 80.1°，转体重量约为 12000t。

墩身采用矩形实体墩，墩顶宽15.2m，底宽11.2m，厚度3m，墩高6.5～8m。墩台基础形式为钻孔灌注桩基础，桩基直径1.5m，ML19#、MR21#主墩桩基为16×45m，ML18#、ML21#、MR20#、MR22#边墩桩基为8×45m；主墩承台为四边形上下两层双承台结构，上层厚2.5m，下承台2.7m，上下承台间隙0.8m，总厚6.0m。底承台尺寸为14.6×14.6m，两端均有3×4m的突台；上承台高度为3.3m，承台尺寸为11.5×11.5m，采用5ΦS15.2、7ΦS 15.2规格的预应力钢束；边墩承台尺寸为6.3×6.3×3m。左幅桥主墩承台距陇海铁路防护栏为7.56m，右幅桥主墩距陇海铁路防护栏为5.66m。

上部结构采用左右分幅箱梁，其平面位于直线上，左幅交接墩位置位于曲线上，桥面最大纵坡为0.8%，桥面横坡为双向1.5%，桥梁部分全长112m，转体部分为2×44m节段。梁体采用变截面预应力混凝土箱梁，单箱四室截面，箱梁根部梁高7.0m，边支点处梁高2.8m，梁顶宽30.95m，底宽23.95m，采用直腹板方式，桥面横坡通过箱梁顶底板横坡实现。左幅箱梁内侧翼缘板距铁路围网5.125m，右幅箱梁内侧翼缘板距铁路围网4.325m。

主梁为预应力混凝土结构，采用单箱双室变高度箱形截面，跨中及边支点处梁高4.6m，中支点处梁高10.6m，梁底按圆曲线变化。箱梁顶宽14.2m，中支点处局部顶宽16.5m；箱梁顶板厚0.44~0.68m，中支点处局部顶板厚1.7m，边支点处局部顶板厚0.72m，箱梁底宽10.8m，中支点处局部底宽13.8m；底板厚度0.40~2.0m，中支点处局部底板厚度2.0m，边支点处局部底板厚0.85m，边支点处底板设0.70×0.8m检查孔。

图1 转体桥箱梁翼缘板与铁路围网的关系

1施工工艺

1.1 总体施工顺序

主墩、边墩钻孔灌注桩施工→承台及转体体系结构施工→墩身、边墩施工→箱梁现浇施工（0#块至5#段，9m+7m*5段共44m）→转体→6m节段（6#段）、4m现浇段施工（8#段）→2m合龙段施工（7#段）。

图2 施工工艺流程图

1.2施工方案概述

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，在上下承台间设置水平转盘，下承台中预埋下转盘，上承台下部安装上转盘；本桥采用平面转体进行施工，在平行于铁路线路方向搭设支架现浇主桥墩和2×44m部分梁体，同时施工两侧远端交界墩5m以下部分，借助主墩下设置的球铰和不锈钢板的环形滑道，用千斤顶将主墩及转体部分梁体平面同步顺时针转体就位，在转体两端设加密Φ300的钢管桩临时支墩进行支护，确保转体桥就位后合拢前的平衡稳定。

浇筑交界墩5m以上部分，完成后在支架上现浇最后一个6m节段与现浇段梁体，合龙形成全桥。

3主要工序施工方案

3.1 钻孔桩施工

根据地质柱状图，确定施工钻机选用徐工生产SR360型旋挖钻机成孔。施工前对铁路围网外侧原地面进行处理，首先对原地面进行平整，清除表层垃圾土，然后采用22t压路机对原地面进行碾压，确保压实度能够满足钻机承载力要求。钻机垂直于铁路方向布置，防止侧倾侵入既有线，在旋挖钻后方斜向45度设置两道φ14.5mm钢丝绳作为缆风绳。

依据经复核计算无误的各钻孔桩中心坐标，利用全站仪放样桩位的中心点位，打设护桩，埋设钢护筒，护筒顶面应高出地面30cm以上。

施工时分别在两个主墩旁开挖一个6m×10m×2m的泥浆池，泥浆池距离既有线外侧围网30m以外，同时在临近既有线桩位侧砌筑一道50cm高24砖墙，内侧用砂浆抹面，防止泥浆涌出流入既有线侧。

钻孔桩钢筋笼采用集中加工制作成节，钢筋笼单节加工长度为9m一截，采用平板车运输至施工现场，利用25t汽车吊吊装就位，节段之间采用套筒螺纹连接，钢筋笼的制作及安装均需复核设计及规范要求。汽车吊支车前应平整场地，确保地基承载力满足要求，汽车吊支立位置与铁路保持平行，吊装过程为防止钢筋笼晃动侵入铁路界限，在钢筋笼入孔前在其底端设置两根牵引软绳，由人工牵引区确保钢筋笼准确入孔。

3.2 承台施工

3.2.1承台结构设计

转体桥主墩承台分为两层，下承台尺寸为14.6m×14.6m，厚3.7m，上承台尺寸为11.5m×11.5m，厚3.3m。承台结构自下而上由三部分组成，下转盘、球铰、上转盘，根据需要，下转盘分三次浇筑完成，上转盘分两次浇筑完成。

图3 转体承台横桥向立面图

下承台砼设计标号C40，球铰处为C50砼；撑脚内填充C50微膨胀砼，转台及上承台为C40防腐，封铰区为C50微膨胀砼。下球铰直径3.7米，上球铰直径4m；设置8组撑脚，每组撑脚由2个直径0.8米的钢管组焊而成，撑脚安装中心直径9.3米；滑道宽度1.1米，由骨架及滑道板组成，滑道板为2.4cm厚钢板。滑道钢板与撑脚走板预留2cm间隙。在上承台纵向及横向均设有预应力钢束，共计24束7-Фs15.24mm钢绞线和24束5-Фs 15.24mm钢绞线，在上承台施工完成后张拉。

图4 转体承台纵桥向立面图

图5 转体承台平面图

3.2.2基坑开挖及防护

为防止基坑开挖后边坡失稳，同时为减小施工对一旁铁路路基影响，转体桥主墩ML19#及MR21#均采用放坡开挖加Ф600钢管桩排桩支护方案，清理整平场地后，插打钢管桩，桩顶安装冠梁，土方放坡分层开挖，开挖到位后，施工垫层，完成基坑施工。基坑底部尺寸比承台外轮廓每边加宽1m。因两主墩所处原地面均高出轨面，首先清除地表土层至轨面以下80cm处，清表后ML19#主墩基坑开挖深度为5.5m，MR21#主墩基坑开挖深度为6.1m。采用钢管桩进行基坑支护，即在靠近既有线一侧利用震动桩锤插打Ф600×10mm钢管桩，桩顶设双拼I32工字钢冠梁；钢管桩内侧按1：0.6放坡开挖，坡面施工10cm厚C20混凝土护壁，采用此方法对既有线进行双重防护。非既有线侧直接采取1：0.6进行放坡开挖。ML19#主墩钢管桩桩长12m，沿既有线侧插打插打43根，钢管桩间距1m；MR21#主墩钢管桩桩长12m，沿既有线侧插打插打42根，钢管桩间距1m。

距既有线最近一根钢管桩距铁路外围网3.19m，距内围网7.27m，距下行线外轨12.11m ；距既有线最近一根钢管桩距铁路外围网3.87m，距内围网7.09m，距上行线外轨11.91m。

图6 主墩基坑防护平面布置图

图7 主墩基坑防护立面布置图

基坑采用挖掘机进行开挖，人工配合清底，基础土方直接用自卸汽车运至远离既有线的临时堆放场。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，最后浇筑20cm厚的C25基底垫层。

3.2.3承台施工

主墩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。承台垫层施工完毕，利用全站仪精确放样承台角点，用墨线弹出承台边线，然后开始绑扎钢筋。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。钢筋绑扎完毕，报检验收合格方可安装模板。

承台模板采用定型钢模，局部小构件采用竹胶板加工，模板的安装及拆除均人工操作，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。

承台采用分层多次浇筑混凝土。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。为方便之后的墩身立模，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。

（1）下承台施工

1）首次浇筑下转盘3.7m高；

图8 首次浇筑下转盘

绑扎承台底和侧面四周钢筋，埋设冷却管，进行第一层混凝土浇筑，并在混凝土顶面预埋滑道和下球铰骨架安装定位埋件；滑道及下球铰预留区域模板采用5mm厚钢板卷制，并按规范预留接茬钢筋。预埋件采用1cm厚钢板，尺寸20×20cm，焊接2根Ф12钢筋，钢筋加工成U型，端部打弯钩。锚筋埋入砼中长度15cm。允许平面定位偏差10mm，高程偏差2mm。滑道及球铰定位支架共需预埋件埋件41块。

2）安装滑道及下球铰

利用预埋件安装滑道骨架和下球铰骨架，要求骨架顶面的相对高差不大于5mm。骨架中心和球铰重合，与理论中心偏差不大于1mm；经多次进行复查无误后，骨架与埋件焊接牢固，方可进入下道工序。

用吊车将下球铰吊入，并进行粗调，然后利用千斤顶及骨架调整螺栓将球铰精确调整就位后，临时固定。静置一段时间后，对球铰位置再次复核，确认无误后，完成下球铰最后固定工作，完成下球铰定位安装。

图9 1/2下球铰及滑道预埋件布置图(单位：mm)

图10 安装滑道及下球铰示意图

3）浇筑二次混凝土

安装预留槽两侧钢筋，进行二次混凝土浇筑，必须控制预留槽高度，浇筑中需注意对骨架位置的复核。

图11 浇筑二次混凝土示意图

4）安装滑道钢板

滑道安装：在钢撑脚的下方设有环形滑道，环道由工厂预制，现场采取分节段拼装。转体时确保撑脚可在滑道内滑动。环道的平面高差直接控制转体顶推力的大小和梁体高程，控制精度要求高，具体施工工艺如下：滑道板是由24 mm厚钢板经机加工后镀铬抛光处理而成，表面粗糙度6.3级。环道角钢顶面相对高程高差小于5mm，环道钢板由螺母调整校平，顶面局部平面度0.5mm。

5）浇筑预留槽混凝土

在滑道及下球铰的定位精度及牢固性均满足要求后，浇筑混凝土。下球铰的混凝土采用C50无收缩混凝土,其配合比需经28d强度验证。由于下球铰处钢筋较密,且灌筑困难,混凝土需具备良好的流动性。要求混凝土从球铰的一边向另外一边流动,利用球铰球面的振捣孔进行振捣,不得过振和欠振,待混凝土溢出孔后封堵振捣孔。混凝土灌筑完毕及时清理下球铰处污染物并封闭保护。混凝土应进行收面和养生,待混凝土强度达到50%后进行上球铰安装。同时，将牵引反力座与千斤顶反力座一并浇筑完成。

图12 浇筑三次混凝土示意图

图13 浇筑牵引反力座与千斤顶反力座示意图

6）承台基坑体系转换

下承台施工完成，拆除模板，清理基底，用素土分层回填夯实3.4m高至低于下承台30cm处，再浇筑30cm厚C30混凝土，使得混凝土表面与下承台顶面平齐，等强养护后，即完成了主墩承台基坑体系转换。ML19#主墩承台基坑深度由5.5m转换为1.8m深，MR21#主墩承台基坑深度由6.1m转换为2.4m深。承台基坑体系转换完成后，继续转盘及上承台施工。

图14 承台基坑深度体系转换示意图

（2）上承台施工

1）安装上球铰

清理上下球铰球面，在下球铰凹球面上按顺序由内到外安装聚四氟乙烯滑板，用黄油四氟粉填满聚四氟乙烯滑板之间的间隙，使黄油面与四氟滑板面相平。在中心销轴套管中放入黄油四氟粉，将中心销轴放到套管中，调整好垂直度与周边间隙；将上球铰吊装到位，套进中心销轴内。微调上球铰位置，使之精确就位。球铰安装完毕对周边进行保护，上下球铰之间包裹严密，确保杂质不进入到摩擦面内。

图15上球铰安装示意图

球铰安装精度要求：①安装顶口务必水平，其顶面任意2点误差不大于1mm；②球铰转动中心务必位于设计位置，误差：顺桥向±1mm，横桥向±1.5mm。

2）安装撑脚及临时砂筒

上转盘共设有8组撑脚，撑脚内灌注微膨胀混凝土；撑脚在工厂整体制造后运进现场，与上承台转盘部分一起浇筑完成；安装撑脚时预留撑脚与下滑道的间隙为20mm。转体前在滑道铺装5mm厚不锈钢板及5mm厚聚四氟乙烯板。同时为确保上部结构施工时转盘、球铰结构部不发生移动，用钢楔将型钢混凝土撑脚与环道之间塞死。

砂筒为满足后期梁体卸架后，方便拆除钢撑脚与滑道间的钢楔块，在每2个永久撑脚间设置2个临时砂筒，单个上转盘下需要砂筒16个；砂筒用直径680mm壁厚14mm的无缝钢管制作，内填石英砂，砂箱与永久撑脚同步安装。安装前采用千斤顶根据梁体重量进行预压持荷。

3）牵引索的安装和保护

牵引索是一头预埋在上转盘上的12 根Ф^s15.24mm钢绞线，为转体提供牵引力，牵引索的锚固端采用P锚，按设计要求进行埋设，出口处采用平滑设计，不留死弯；钢绞线采用双排设置，中心与牵引座中心对中，2条牵引索高度一致，有各自的索道，互不干扰。预留的长度要足够并考虑4 m的工作长度。牵引索安装完到使用还有几个月时间，在此期间应注意保护，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。

图16上球铰安装示意图1

图17上球铰安装示意图1

4）上转盘模板安装

上转盘为厚0.5m，直径10.5m圆形结构。底模板支撑系统采用特殊加工的钢管及顶撑作为立柱，前后及左右间距0.7m，下层方木规格为12×15cm，上层方木采用10×10cm，间距不大于25cm，底模板采用12mm厚竹胶板满铺。

图18 上转盘模板下方木平面布置示意图

图19 上转盘模板安装断面示意图

模板采用12mm厚竹胶板，由于上转盘为标准圆形，需在工厂用Ф48钢管特殊加工3个内径等于上转盘直径加面板厚度的标准圆环，将特制的圆环竖向三道固定在设计位置上，然后将竹胶板弯曲后布设在圆环内侧并固定，固定时确保模板接缝严密无错台。最后绑扎钢筋，安装牵引索及预埋件，浇筑混凝土。

图20 上转盘混凝土浇筑示意图

5）上承台施工

上承台为11.5m×11.5m×2.0m的矩形结构，结构中心与转体中心重合，按照设计及规范要求进行钢筋、预应力及预埋件施工，在预应力束直线段按施工规范每50cm设置定位钢筋一道，曲线段按每30cm设置一道，定位后管道偏差不大于5mm。模板采用定型钢模，安装完成后浇筑混凝土。

图21 上承台浇筑示意图

上承台浇筑完毕拆模后，立即在上下承台间应设置型钢锚固结构，防止在后续上部结构施工过程中，不平衡重量差引起的上下球铰的水平向错位。混凝土达到设计强度的90%且龄期不小于5天，方可分批张拉相应节段预应力束。张拉采用双端张拉。

（3）承台施工安全要求

承台尺寸寸为14.6m×14.6m，为保证铁路施工安全，承台钢筋采用在钢筋长加工成半成品后运至施工现场；单根钢筋长度不能大于9m，在吊装过程中，在钢筋另一头栓麻绳，人工牵引，防止左右摆动。

承台模板采用部分采用钢模板进行施工，模板平面尺寸均小于6m，在吊装过程中，吊车沿铁路方向进行吊装，吊装高度尽量放在最低，在模板底部两侧各拉绳索一根，采用人工牵引，辅助立模。拆模同上述做法。

在承台施工过程中，机械安排专人进行“一人一机”安全防护，安全员全程巡视，保证铁路营业线施工安全。

4结束语

在桥梁工程施工技术快速发展的今天，转体桥作为先进的桥梁施工技术，发挥着不可或缺的重要作用。

参考文献

[1]大跨度转体施工工艺拱桥施工阶段稳定性问题研究[J].郝景宏.山西建筑. 2018(26)

[2]大跨度斜拉桥转体不平衡称重施工技术[J].张成.施工技术.2019(11).

10