公路施工：曲线形桥梁转体施工工法

曲线形桥梁转体施工工法曲线形桥梁转体施工工法 马福民 孙军柱 舒万华 石 斌 何兵严 （中电建路桥集团有限公司） 1.1.前言前言 目前国内基础设施建设正处于飞速发展阶段，桥梁建设采用普通的预制梁、现浇梁已 经不能满足发展要求，越来越多的结构形式是基础设施建设科技进步的标志。转体桥作为 一种跨越峡谷、河流、铁路、公路等不能做支撑部位的一种桥梁，在现阶段桥梁建设中， 为满足实际情况需求，到达计划目标，在桥梁设计与施工过程选用转体法施工是解决新建 桥梁因原有地理位置、 临近或桥跨既有构筑物保护及新建桥梁线路走向等问题的重要因素。 根据目前常用的转体形式主要有有平转法、竖转法和平竖结合转体法三种，国内运用最多 的是平转法施工，由于转体是上部预先成型后实施转动达到设计线路，这种施工方法转体 过程中头重脚轻，这对上部结构平衡要求非常高，所以常见的转体大部分为横纵轴向对称 结构。对于上部弧线型桥梁采用转体法施工，解决转体实施过程牵引过程中的平衡控制是 一项新的技术难题。 G108 国道青白江段改扩建工程 B 段 （大件路东绕线）K0555.5～K1040 及 K1130～ K1855.5 段上跨北环铁路立交桥工程标桥梁上跨北环、达成铁路，桥下为电气化铁路，过 往列车密度大，为保证施工质量、安全及铁路营运，本桥采用转体工艺施工。该桥转体重 量为 8513T,处于坡道上，平面线型呈弧形（曲线半径为 260m） ，转体施工难度较大。为确 保良好履约，中电建路桥集团联合中水五局对现有转体桥施工工艺进行研究，并进行技术 创新，探索满足设计要求并处于同类工程国内领先的施工工艺。以曲线形桥梁转体法施工 法研究为核心内容， “曲线型桥梁转体施工关键技术及一体化检测控制优化研究与应用” 获得 2017 年度中国电力建设集团有限公司科学技术三等奖、 “T 构转体合拢施工工艺研究” 获得 2015 年中国水利水电第五工程局科技进步二等奖、“转体平衡安全监控关键技术研 究” 科技进步奖二等奖， 空压反循环清孔系统获得实用新型专利一项，专利编号为 ZL 2014 2 0635831.9、申报的一种桥梁转体施工全自动控制方法发明专利已获得国家知 识产权局授予发明专利权通知局，目前正在办理登记手续。同时，形成一套完整的曲线形 桥梁转体法施工工法。 2.2.工法特点工法特点 2.0.1 与传统的施工方法相比，曲线形桥梁转体施工引进了计算机控制液压同步提升 技术完成转体牵引施工。 第 1 页 共 26 页 2.0.2 与传统的施工方法相比，曲线形桥梁转体施工转体过程动态监控软件研究，是 转体法施工中平衡监控的技术创新（该科研由中电建路桥集团联合西南交大共同研发，目 前已基本完成，正在编写成果报告） 。 2.0.3 保证临近构筑物的施工安全、保证施工工程进度目标，节约安全措施成本，提 高施工效率。 2.0.4 与常规桥梁转体桥施工相比，曲线形桥梁转体施工桥梁为坡道桥梁，平面呈曲 线形，其球铰转动中心轴与桥梁重心不重合，通过转体球铰安装施工控制、牵引动态控制 克服转动轴心和桥梁重心不重合的施工控制难点。 3.3.适用范围适用范围 适用于大跨径、 高吨位、 曲线形及转动轴心和上部结构重心不重合的转体法施工桥梁。 4.4.工艺原理工艺原理 曲线形坡道桥梁采用平行于铁路支架现浇转体上部结构后实施转体的施工方法施工， 施工准备阶段着重查阅相关文献资料及相关部门的施工强规、分析施工过程控制要点、拟 定重点部位重点工序检测方案、确定施工机械等，形成施工组织文件、专项施工指导文件， 整理出一套完整的施工指导文件。在施工阶段主要是施工过程控制，现场实发问题处理措 施，确保安全、质量、工期可控，顺利完成桥梁施工任务。 5.5.工序流程及操作要点工序流程及操作要点 5.5.1 1 施工工艺流程施工工艺流程 施工准备→主墩桩基础施工→下承台施工→转体系统施工→上承台施工→主墩施工 →分段支架现浇悬臂转体段 T 构（同步施工临时固结部分）→转体牵引系统安装→试转→ 调偏→转体→临时固结→封盘施工→支架现浇合拢段。 5.5.2 2 操作要点操作要点 本曲线形桥梁转体施工分六步施工 第一步施工 1、主墩基础支护桩施工； 2、主墩桩基施工； 3、下承台施工； 4、转体系统施工； 5、上承台施工； 6、墩柱施工； 第 2 页 共 26 页 7、边跨段交接墩桩基、墩柱施工。 第二步施工 1、支架现浇转体桥悬臂端 T 构施工； 2、交接墩墩柱盖梁施工； 3、转体悬臂端 T 构梁两侧防撞护栏及防抛网施工。 第三步施工 1、临时支墩（临时固结）施工； 2、转体前悬臂现浇段支架拆除及重量平衡施工； 3、转体准备及试转； 4、转体施工。 第四步施工 1、转体临时锁定施工； 2、上下球铰封盘施工； 第五个阶段 1、支架现浇合拢段施工； 2、拆除支架、临时固结部分施工。 第六步施工 1、引桥施工 2、桥面系施工 3、成桥验收及通车运行。 5.2.1 第一步施工 1 主墩基础支护桩施工 主墩基础开挖边坡支护挖孔桩桩长为 12m，间距为 4.8m，截面尺寸为 2.892.2m 的 矩形方桩。开挖时为保证施工的安全，开挖基坑护壁采用钢筋混凝土护壁，开挖采用分层 护壁分层开挖， 单根桩基一次浇筑成型， 全部挖孔桩分两次跳槽开挖。 挡土墙采用现浇 C25 钢筋混凝土板，板厚 38cm。 2 主墩桩基施工； 主墩承台采用 12 根直径为 1.5m，桩长为 32m 的钻孔灌注桩作为基础，根据桩基布置 形式，桩基采用梅花型跳打法施工成桩施工均采用冲击钻成孔、汽车吊装钢筋笼，导管灌 注水下混凝土的施工方法施工。 3 下承台施工； 第 3 页 共 26 页 承台基坑开挖采用明挖法施工，靠铁路侧垂直开挖；其余三个侧采用 11 坡度开挖。 基础四周均设置排水沟，并在四角分别设置四个集水井。开挖时人工配合清渣，挖土直接 运至弃碴场。开挖时，必须注意保护桩头钢筋，基底预留 0.3～0.4m 原状土待下一步施工 前人工突击开挖。最后铺设 10cm 厚 C15 混凝土找平基底。 下承台钢筋绑扎一次成型，采用大面积定型组合钢模板混凝土泵车分层入仓现浇法施 工。下承台第一次浇至下转盘下球铰骨架底面高程后进行下球铰及滑道安装。待下球铰安 装完毕，钢筋制安完成后进行下承台剩余部分混凝土浇筑。 4 转体系统施工； 转体系统由下转盘、球铰、撑角、上转盘及转体牵引动力系统组成。根据结构布置部 位及施工工艺，施工工艺流程如下 安装下滑道→安装下球铰劲性骨架→浇注底盘及牵引反力支座→设置定位轴→安装 上球铰面板、劲性骨架→细磨上下球铰→撑脚安装→施工上转盘。 1）球铰制造 球铰由上下两块钢质球面板组成，上面板为凸面，直径 φ3700mm，通过圆锥台与上部 的牵转盘连接，上转盘就位于牵转盘上；下面板为凹面，直径 φ3000mm，嵌固于下转盘顶 面。上下面板均为 40mm 厚的钢板压制而成的球面，背部设置肋条，防止在加工、运输过 程中变形，并方便球铰的定位、加强以及与周围混凝土的连接。 钢球铰是转体施工的转动系统的核心，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。其制造精度的标准如下