上承式拱桥水平转体施工工艺工法.docx

上承式拱桥水平转体施工工艺工法1前言1.1工艺工法概况随着国家的交通道路网的迅速发展，转体法施工大跨度预应力钢筋混凝土连 续梁桥已经广泛应用于一些横跨主要陆地交通道路和水上交通道路的桥梁施工。 转体法施工在整个桥梁施工过程中几乎不会对其跨的交通道路或水路造成任何影 响。其技术性能直接关系到施工质量、施工进度、工程造价等因素。转体施工中 由于转体T构重量大，转体对磨心、滑道、环道的制作精度和转体过程中对转体 角度和转体后合龙精度要求较高，所以磨心、滑道、环道的施工以及箱梁施工中 标高及线形的控制是桥梁是否能够顺利转体并精确就位的关键。1.2工艺原理本工法工艺原理即在以往跨线桥梁施工基础上，在承台上增加一个转动中心 球面铰一磨心和转体滑动轨道一滑道。将原横跨铁路、公路、水路的桥梁平行于 原有道路施工，转体段施工完毕后用机械将转体段精确水平转动一定角度后将桥 梁箱梁转体段合龙，这样在不对原有道路造成影响的前提下实现桥梁的横跨。2工艺工法特点2.1本工法采用千斤顶直接顶推比传统牵引系统转体方案节省了大量的地锚 工程，节约了资金，缩短了工期。2.2本工法整体施工过程中仅在中跨合拢安装和 拆除吊架时临时封锁了高速公路的一个车道，整个主桥施工没有影响高速公路的 正常通车。2.3本工法施工机具简单，便于操作，转体所用机具采用箱梁施工中 的张拉机具就可以，无需投入专项机械；在箱梁施工中采用更为成熟、安全的满 堂支架法进行施工，同以往的跨线桥的挂篮施工相比更为安全可靠。3适用范围本工法适用于所有跨铁路、公路、水路的跨线预应力钢筋混凝土连续梁桥施 工，其中本工法的磨心、滑道、环道还适用于跨线的转体斜拉桥以及拱桥的施工。 4主要技术标准公路桥涵施工技术规范(JTJ041)公路斜拉桥设计规范(JTJ027-96)公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86)钢结构工程施工质量验收规范（GB50205）公路工程质量检验评定标准（JTGB80-1）铁路桥涵施工规范（TB 10203）5施工方法桥梁水平转体施工是将桥梁结构在非设计轴线位置制作（浇注或拼接）成形， 通过转体就位，最后边跨合拢、中跨合拢的一种施工方法。6工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程水平转体施工中，重点为滑道与球铰的安装施工。具体施工工艺流程见图1。图1水平转体施工工艺流程图6.2操作要点6.2.1承台施工图2承台整体布置图I承台中心线1/2下球铰及滑道骨架预埋件布置图（单位：cm）下球铉及定位销涂铉哥架滑.苴骨架阁I1首次浇注下转盘。砼浇注顶标高为下 球铰定位骨架底标高。绑 扎承台底和侧面四周钢 筋，进行第一层砼浇注， 并在砼顶面预埋滑道和下 球铰骨架安装定位埋件（下图）；图3滑道预埋2安装滑道、下球铰。下层砼强度达到25%后，先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； 骨架与埋件焊接牢固，经多次进行复查无误后，安装下球铰。图4骨架安装壬二如汗外祈赏图5二次混凝土浇筑3浇注第2次下承台砼图6上球钗安装在滑道及下球铰的定位精度及牢固性均满足要求后，浇注第2次下承台砼。， 待砼强度达到50%后进行上球铰安装。同时，将助推反力座及牵引反力座一并浇注完成。4安装上球铰撑脚2mm钢板1cm细沙走板螺杆滑道钢板撑脚下将下球铰球位布置各滑块安装槽内清理干净，按照厂家调配过的滑块对号入座, 安装聚四氟乙烯复合滑块，由中间向边缘逐排安爨脚滑块安装完定位布特制样板复查滑块顶面是否处于同一球面。确认无误后，在下球铰球面处涂黄油四氟粉，吊起上 走板沙箱钢板2mm钢板1cm细沙球铰清理球面杂物后涂上黄油四氟粉，缓慢下放与下球面对中，精确调好后滑将板动轴涂上黄油四氟粉，插入上下球铰轴套，并通过临时限位装置进行固定。最后, 将上下球铰用胶带密封防止杂物进入。5安装永久撑脚及临时沙筒SC2id 1冷，吝剖有沙箱钢板图7永久撑腿安装每个转体下设6个撑脚，每个撑脚由2根钢管焊接扇形钢底板而成，撑脚内 填充无收缩砼。撑脚在安装时与滑道钢板间预留间隙，以薄沙箱垫紧。撑脚的相 对位置精确控制，同时撑脚与梁体应根据对应关系确定撑脚的安装位置，以满足 卸架后的梁体平衡。临时沙筒的安装，由于在拱肋现浇施工中，两侧拱肋施工不可能保持完全同 步对称，为抵抗不对称或不同步施工引起的球铰偏载，在每2个永久撑脚间设置4 个临时沙筒对上、下承台进行临时锚固；每个转体需要沙筒24个；内填石英砂， 沙筒与永久撑脚同步安装，在拱肋支架拆除后，永久撑脚脱空前拆除。布置见下 图。图8撑腿、沙筒布置图牵引索的安装和保护牵引索是一头预埋在转台内的钢绞线，为转体提供牵引力，牵引索的锚固端采 用P锚，出口处采用平滑设计，不留死弯；牵引索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。6上球铰及转台处模板A. A .'儿"*. B . C "C B面板外边缘_l22-2图9上球铰转盘浇筑绑扎钢筋，安装牵引索，浇注砼。7浇注上层上转盘砼上层上转盘结构中心与转体中心重合，按照设计要求进行钢筋、预应力及预 埋件施工。6.2.2球钗加工球铉构造图图10球铰构造图1结构设计球钗的上下球钗系由球面板、加强肋板、球形加强板、定位轴套管、聚四氟 乙烯复合夹层滑板等零件组成。加强肋板呈放射状对称布置，并通过球形加强肋板 与球面板、定位轴套管连接固定到一起，球钗安装有定位销轴，保证转动时对中。 下球钗凹球面沿径向均匀镶嵌若干片聚四氟乙烯复合夹层滑板，与上球钗凸球面 形成摩擦副。下球钗的加强肋板上设有振捣孔，以保证球钗下部砼灌筑密实。在完 工后，出厂前进行验收，到现场后进行现场验收，主要验收内容如下：各部件的外形 尺寸及公差配合；焊缝质量及探伤情况报告；上球钗球面光洁度；下球钗镶嵌的聚 四氟乙烯滑板顶面位置；上下球钗的同心度;定位销轴套与球面截面的圆平面的垂 直度;摩擦副的模拟试验报告。2加工精度要求：球面光洁度不小于3；球面各处的曲率应相等，曲率半径之差±0.5mm；边缘各点高程差汁1mm；椭圆度汁1mm；各镶嵌四氟板顶面应位于同一球面上，误差汁1mm；球钗上、下钗形心轴、球钗转动中心轴务必吻合。6.2.3临时系杆施工在桥梁主体结构施工完成后，进行临时系杆施工。临时系杆由数根高强度低 松弛预应力钢绞线组成。临时系杆出厂时为打盘包装，在连续梁一段设置卷扬机，引出牵引绳将系杆 穿入孔道，先用前卡式千斤顶进行单根预紧后，进行整体张拉。6.2.4转体施工1施工流程桥梁主体结构现浇支架拆除完毕后，对单个转体进行称重试验，按照试验结 果进行合理配重；人工将牵引索按照顺序均匀排列并临时固定在转台周边，利用 专用千斤顶对牵引索进行预紧；安装QDCL2000型连续顶推千斤顶、YTB液压泵站 及LSDKC-8型主控台组成整套转体动力系统后进行式转，实际测定动、静摩阻系 数及转体过程中惯性影响系数。确认无误后开始连续转体，转体到位前，利用转 体系统的手动功能缓慢就位，准确调整轴线位置及合拢口两侧标高后对钢撑脚与 环道临时固结，并在三个合拢口之间设置临时固结措施，确保结构稳定。2施工准备首先清除转动区域内障碍，对结构线形与应力检查，临时支撑砂箱拆除，最 后进行称重试验。在试转前，进行不平衡称重试验，测试转体部分的不平衡力矩、偏心矩、摩 阻力矩及摩阻系数等参数，实现桥梁转体的配重，达到安全施工、平稳转体的目 的。1）牵引及助推系统牵引系统主要作用是张拉牵引索给上转盘提供一个克服上下球铰之间及撑脚 与下滑道之间动摩阻力矩的力偶。图11牵引系统、助推系统布置图6）防过转及微调系统为防止转体过程中，发生过转现象，设置防过转系统。在转体过程中及转体 就位后，对转体的悬臂端高程及轴线要进行微小调整，需要设置微调系统。防过转系统该系统由助推反力座、限位梁以及厚橡胶板组成。在转体快到位前，在反力座上设置限位梁和厚橡胶板，对撑脚进行限制，防止过转。位控反力座及出堡+厚橡般根正常馆体时） 反力槊十千斤顶匚宜生印魅时）图12防过转系统布置图微调系统微调系统在转体过程中发生偏位超标时，用微调系统进行调整，以使转体继 续；在转体完成后，利用微调系统将2个转体的技术参数调整到允许范围内。微 调系统包括轴向微调及横向微调。3正式转体前的试转试转时实际测试启动牵引力T0、单位时间转动的角度及悬臂端转动的水平孤 线距离、点动操作时受惯性影响大小（每点动一次悬臂端所转动水平弧线距离） 三项内容。4正式转体转体启动后，将动力系数调整到预计的牵引力并使其在“自动”状态下运行。 核对实际转动速度与预计速度的差值，确定“自动”状态下的运行时间。在桥面中心轴线合拢前1.5米，桥面监控人员开始每10厘米给主控台报告一 次监测数据；在20厘米内，每1厘米报一次；即将到位时准确对梁的中轴线进行 贯通测量，加强与控制台操作人员的沟通，确保准确到位。就位控制措施：1）转体前在转台上设置弧长及角度观测标尺，转体过程中进行观测控制。2）根据试转时确定的惯性大小，提前停止自动连续顶推，改为点动操作。3）利用助推反力座安装限位装置，防止过转。5轴线测量转体施工前，对单个转体上的轴线控制点进行测量放样，转体快到位时用两 台全站仪进行轴线位置贯通观测。6转体标高控制测量方案轴线调整到位后，准确测量各悬臂端实际标高，利用千斤顶在转台位置施力， 调整各合拢口之间标高，测量无误后利用钢块将钢撑脚与环道之间间隙塞死并焊 接牢固。7上下转盘锁定在标高和轴线调整符合要求后，立即进行上下转盘的锁定工作；可以利用永 久撑脚与滑道和临时沙箱的上半部分与滑道钢板，利用钢板和槽钢迅速进行锁定 工作。8封铰混凝土施工上下转盘锁定完成后，清理施工区域，绑扎钢筋，支立模板，浇注封铰混凝 土；封铰混凝土采用标号C55的微膨胀混凝土；同时将下承台预应力锚头一并浇 注。6.2.5边跨、中跨合拢段施工在上下转盘锁定后，开始安排合拢段支架施工，安装底模、侧模；焊接合拢 型钢支撑，安装永久系杆钢管，绑扎钢筋，浇注混凝土；待边跨合拢施工完成后 施工中跨合拢。6.2.6永久系杆施工其主要工序为：永久系杆支架安装、PE管安装、分丝圈安装、锚具安装、永 久系杆穿索、永久系杆张拉、PE管焊接、永久系杆附属件的安装和防腐。采用PE管、分丝圈分段布置，单根穿索，单根张拉，整体调索、PE管后对焊的工艺。7劳动力组织水平转体施工劳动力组织主要分为钢筋混凝土施工组、张拉组、系杆施工组、 转体组。具体见表1。表1水平转体施工劳动力组织序号作业组人数备注1钢筋混凝土施工组20承台、桥梁结构施工2张拉组10张拉全桥预应力钢绞线3系杆施工组20施工临时、永久系杆4转体组10进行转体施工注：每个工作面总人数为60人。8主要机具设备在主桥转体段箱梁和转体施工中使用主要机具设备详见表2,转体箱梁主要机 具设备。表2水平转体施工主要机具设备序号名称规格单位数量说明1全站仪TC802台2用于全桥放线2水准仪C32II台2用于全桥水准标高测定3电阻应变仪YJ-5台1用于测定箱梁内部应力、应 变4钢筋截断机GQ40台4用于箱梁施工5钢筋弯曲机GW40台4用于箱梁施工6调直机TQ4-14台2用于箱梁施工7电焊机BX3-300台10用于箱梁施工8插入式振动器ZN-50台20用于混凝土施工9附着式振动器BL-11台4用于混凝土施工10卷扬机JK5台4用于安装预应力钢绞线11起重机YQ25台2用于箱梁施工12千斤顶YCD4600台8用于主桥预应力张拉和主桥转体驱动13千斤顶YCD1100台4用于主桥预应力张拉和14千斤顶YCD270台4用于主桥预应力张拉15油泵ZB2-50台8用于主桥预应力张拉和主桥转体驱动16灰浆泵UB3台2用于箱梁孔道压浆序号名称规格单位数量说明17灰浆搅拌机JW180台2用于箱梁孔道压浆18水泵8J35X3台6用于箱梁混凝土养护9质量控制9.1易出现的质量问题水平转体施工中，最重要的质量问题为球铰、滑道水平位置与标高的控制， 在进行滑道预埋时的预埋件，球铰安装完成后球铰周围混凝土浇筑控制为重中之 重，应该反复测量。浇筑前与浇筑后都必须进行测量对比，保证误差在要求范围 内。保证后期转体施工安全顺利进行。9.2保证措施9.2.1桥梁施工前要对工程中用到的所有混凝土进行配合比验证，混凝土配 合比验证合格后才能进行施工。9.2.2在磨心施工中要严格控制球铰的混凝土振捣质量和球铰的养护，在球 铰磨合过程中严格按照施工规范和以往转体桥梁的经验进行控制，坚决控制球铰 的磨合面积和高差。9.2.3在滑道施工中严格控制滑道的标高，保证每块滑道预埋板4个角标高 误差在2mm之内，并且在滑道前进方向上只能存在负误差。9.2.4在箱梁施工中要严格控制立模标高，在两个转体段每次立模标高都要 有两个人分别完成测量消除视觉误差保证测量精度。9.2.5在箱梁转体过程中采用上下共同精确控制箱梁转动速度和箱梁就位位 置，保证箱梁精确就位。9.2.6在进行合拢段施工时严格按照设计顺序进行施工，先合拢边跨，在拆 除墩顶临时锚固后在合拢中跨合拢段。10安全措施10.1主要安全风险分析10.1.1主桥箱梁施工系高空作业，高空作业的安全隐患；10.1.2正式转体施工过程中，突然事件安全控制。10.2保证措施主桥箱梁施工系高空作业，除遵守“桥梁施工安全技术规则”的有关规定外， 还应注意以下几点：10.2.1在进行起重机吊装过程中，对起吊重量、起重机位置、扒杆倾角等参 数必须经过准确计算，以免出现吊装不到位、起重机倾覆等事故。在起重机吊装 货物是严禁人员在起重机扒杆旋转范围内走动，防止起吊物掉落造成人员伤亡。10.2.2在箱梁施工中必须配备消防器材，防止在箱梁施工中电焊作业等原因 引燃防雨篷布和安全网等易燃物而出现火灾。10.2.3在箱梁施工中必须派专人对支架进行全面检查，防止在箱梁浇筑过程 中造成支架倾覆产生安全事故。10.2.4箱梁施工中所有施工用电线路全部由电工敷设，并经常检查，以消除 漏电、短路等隐患。10.2.5跨越高速转体作业时，必须提前向高速公路管理部分协调对高速线路 交通管制时间，批准后方可进行作业，转体时还应积极配合高速交警部门疏通高 速交通，并应派专职防护员进行防护。10.2.6跨线转体施工前一天，施工部门调度必须与高速部门取得联系，并在 转体前高速管理部分和交警部门到场协调下才能对高速公路进行交通管制进行转 体施工。转体期间交通疏导人员必须坚守岗位，时刻与指挥人员保持联系，直到 施工完毕。10.2.7在转体施工中随时观察箱梁行进过程中滑道和箱梁的稳定情况，一旦 发现箱梁有不稳定现象立即通知指挥人员和高速交警。高速交警得到通知后应立 即封闭交通，防止箱量的倾覆造成高速车辆以及人员的伤亡。现场技术人员以及 专家立即组织观察情况以及处理方案，确定没有安全问题后再开放交通。10.2.8转体前应与气象部门联系，选择转体移动的施工时机，要求48小时 内无4级以上大风，无雨天气。11环保措施11.1工程进场前先按照施工需要进行场地硬化和临时便道的修筑，防止“晴 天尘土飞扬，雨天泥浆漫地”的不良现象发生。11.2施工中的施工垃圾和生活垃圾不得随意乱堆乱放，施工中全部统一堆 放，施工完毕后全部外运统一处理。11.3在钻孔灌注桩施工中泥浆全部外运处理，杜绝现场泥浆乱排现象。12应用实例 12.1工程简介沪杭客专跨越石大路采用自锚上承式拱桥，孔跨组成88.8+160+88.8m，采用转体施工工艺，单个转体重量16800t；转体角度265#墩26° 0' 54、266#墩25° 55，28。转体所用球铰对应球体半径R=8.0m，球面水平投影直径6=4.0m,上下 球铰之间填充四氟乙烯滑块；环形滑道设计直径10m,上转台设计直径12m ；转台 内预埋牵引索2束，单束采用19615.2mm高强度、低松弛钢绞线，作为转体施工 过程中的牵引索；沿环道环线上均匀布置6对钢撑脚、6组砂箱，并沿环道线内外 侧面分别布置轴向微调反力座。12.2施工情况沪杭客专跨石大路转体桥于2010年8月7日成功转体。12.3工程结果评价在工期方面，转体法施工中，每对称施工一个块段一般耗时平均10天左右， 而挂篮每对称施工一个快段最快为8天一般也为10天左右。工程采用的转体法施工现浇连续预应力混凝土连续箱梁具有对所跨公路、铁 路、水路影响小，节省工期，节约成本等特点，市场前景广阔极具使用价值。12.4建设效果及施工图片图13承台施工图14下球钗安装图15永久系杆施工图16转体施工图17转体图18转体合拢