屈卫华荣跃
中铁十五局集团第一工程有限公司沪昆客专项目部邮编：710000
摘要：结合沪昆客专湖沿特大桥转体梁工程，介绍跨越既有铁路T构转体梁球铰施工技术。该桥采用平转法施工的转动体系，球铰是整个转体的核心，制作和安装要求精度很高。
关键词：T构平转法球铰施工技术
Twistbeamrotatingsystemconstructiontechnologycontrol
QuWeihuaRongYue
FifteenBureauofChinaRailwayGroupLimitedcompanyofthefirstengineeringShanghai-Kunmingpassengerspecialprojectdepartmentpostcode:710000
Abstract:combiningtheShanghai-KunmingpassengerspeciallinealongLakeBridgetwistbeamproject,introducedacrossexistingrailwayTconformationoftwistbeamballhingeconstructiontechnology.Thebridgewasofhorizontalrotaryconstructionmethodintherotatingsystem,theballhingeisthetwistofthecore,makingandinstallationprecisionisveryhigh.
Keywords:Tstructurelightmethodsphericalhingeconstructiontechnology
一、工程概况
沪昆铁路客运专线湖沿特大桥位于江西省上饶市玉山县境内。本桥与既有沪昆铁路相交，交角为122°。上部结构跨越既有沪昆铁路为2-64mT构现浇梁，采用平转法施工。本桥27#墩为T构转体主墩，采用平行于既有铁路，支架现浇的施工工艺。转体角度为逆时针旋转58°。
二、转动体系及球铰的组成
转体体系包括上转盘、下转盘、上球铰、下球铰、支撑腿、环道、限位架、反力座和牵引装置。
球铰分上下球铰，下球铰呈凹形，凹面向上；上球铰呈凸形，凸面向下；凸面位于凹面内且凹面向上包裹凸面形成球铰的整体，成为转体的核心。下球铰表面设置多个圆形凹槽，凹槽内镶嵌滑块（即四氟板）。四氟板与下球铰凹槽均有对应的编号，在安装的时候必须按编号镶嵌四氟板。
三、球铰的加工制造
依据设计图纸考虑转体结构净重，风荷载及施工误差等因素，导致转体结构失去平衡，需进行平衡配重，故应有一定的安全储备。球铰设计竖向承载力采用70000KN。球铰平面直径为3.0m，定位中心转轴直径为270mm。球铰由上下两块钢质球面板组成，上面板为凸面，固定在上转盘的底面，下面板为凹面，固定在下转盘的顶面。上下面板均采用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。转体球铰成品见图1：
因球铰在转体过程中支撑转体重量，是平衡转动体系的支撑中心和转动中心，其加工及安装精度直接影响转体效果。其制造精度控制如下：
1、球面光洁度小于△3，即表面粗糙度不大于Ra25μm；
2、球面各点处的曲率应相等，其曲率半径之差±0.9mm；
3、边缘各点的高程差≯1mm；
4、椭圆度≯1.5mm；
5、下球铰各镶嵌四氟板块顶面应位于同一球面上，其误差≯0.2mm；
6、球铰上、下锅形心轴、球铰转动中心务必位于设计位置，其误差：顺桥向±1mm，横桥向±1.5mm。
钢球铰在工厂加工制造，在下球铰面上按设计位置铣钻四氟板镶嵌孔，同时在下球铰面上设置适量的混凝土振捣孔，以方便球铰面下混凝土的施工。
四、施工工艺
1、工艺流程
下转盘施工——定位钢架预埋——钢架调平——固定钢架浇筑混凝土——下球铰及环道安装——下球铰及环道精调——安装四氟板及涂抹黄油——上球铰安装——上转盘支撑腿安装——上转盘安装。
2、下球铰安装
本桥承台设计高度为3.0m，长12.0m，宽12.0m。上转盘设置在承台中心位置，高0.75m，直径8.2m。详见图2：
承台浇筑C35混凝土时提前预埋接茬钢筋及钢架定位角钢，确保承台与下转盘混凝土的整体性及下球铰、环道固定钢架定位的准确性。下转盘球铰安装顺序如下：
①下转盘槽底清理：首先根据设计标高对槽底进行清理，对超过设计标高的地方进行处理；然后对槽内混凝土表面进行凿毛处理；最后将槽内杂物清除干净；
②初步定位：用全站仪进行放样，确定下球铰中心十字线及定位钢架位置。下转盘球铰初步定位的目的是保证给绑扎钢筋提供依据，防止侵入钢架范围内；
③绑扎下转盘钢筋：在准备工作完成后，按照设计及规范要求进行钢筋绑扎；
④安装调整固定钢架：采用吊车将固定钢架吊入，在根据中心十字线进行初步就位。然后用撬棍慢慢移动，再用全站仪及水准仪检查位置和高程，反复进行校对，直至钢架位置及高程准确为止。下球铰及环道钢架顶面相对高差小于5mm。
环道及定位钢架同步进行安装，环道设计宽度为0.8m，半径3.9m（外径），由16段拼装而成。拼装时采用全站仪及水准仪检查位置和高程，反复进行校对，直至环道位置及高程准确为止；
⑤钢架固定：钢架就位后立即与预埋角钢进行焊接牢固，防止在施工的过程中发生偏移；
⑥安装下球铰：钢架固定牢固后，采用吊车将下球铰吊入就位。吊装时注意先安装调节螺栓，再安装下球铰；
⑦精确定位及调整：下球铰就位后，采用全站仪和电子水准仪分别对球铰的平面位置和高程进行监控，高程采用调节螺栓进行调平，平面位置采用拉链葫芦进行调整。顶面高程应控制在±0.5mm范围内，其相对高差不大于2mm。
环道顶面高程控制及允许偏差与下球铰要求一致；
⑧下球铰固定：待平面位置及高程准确无误后，将调节螺栓拧紧。并在下球铰肋板和固定钢架之间用钢板进行加固；详见图3：
⑨浇筑下转盘混凝土：混凝土浇筑过程中密实度的控制、浇筑过程中下球铰不能收到扰动、混凝土收缩不至于对转盘产生影响。为解决这几个问题采取以下措施。
a.球铰上设置浇筑及排气孔，浇筑顺序采用由中心向四周进行浇筑，有利于排气。混凝土振捣过程中严格按照规范要求进行作业；
b.混凝土浇筑前，搭设施工平台，在浇筑混凝土的过程中禁止人员在球铰上走动或作业，防止对球铰造成扰动，并对下球铰表面进行覆盖，便于安装四氟板时便于清理；
c.严格控制混凝土浇筑，并派专职人员加强对混凝土的养护工作，混凝土终凝后采用敲击的方法进行检查，对因混凝土收缩产生间隙的部位进行钻孔压浆处理。
3、四氟乙烯板安装
在下转盘混凝土浇筑完成养护的时间里，应做好四氟乙烯板安装的准备工作，备齐所需材料及设备。具体见表1：
表1材料设备统计表
名称
单位
数量
备注
黄油
桶
6
15kg/桶
四氟乙烯粉
Kg
2
四氟乙烯板
块
576
吸尘器
台
1
电子称
台
1
筛子
个
1
筛孔规格1mm
搅拌器
个
1
磨光机
把
3
钢丝球
个
20
钢抹
把
3
毛巾
条
6
塑料袋
个
20
防尘鞋套
①清理下球铰：首先用磨光机对球铰大面积进行打磨，除去下球铰表面锈迹。镶嵌四氟板的凹槽内磨光机无法除锈，采用钢丝球进行除锈；球铰表面全部打磨完毕后，用吸尘器将球铰上所有粉尘进行清理；最后用干毛巾全部擦拭干净，再用吸尘器清理一遍，所有清理工作均由中心向四周进行清理；②插入转动轴：下球铰清理工作结束后，工人穿上防尘鞋套进行作业，首先将转动轴预留孔内清理干净并涂抹黄油；然后将转动轴吊装至孔内，插到底后人工旋转转动轴，使其孔内黄油密实、均匀分布；
③安装四氟乙烯板：所有四氟乙烯板出厂就已排好编号，必须对应球铰上凹槽的编号对应安装并用木锤将四氟乙烯板敲紧、敲平，不能翘曲；详见图4：
④涂抹黄油
a.首先采用1mm规格的筛子将四氟乙烯粉进行过筛，并用电子秤进行称重分成份。现场采用的黄油和四氟乙烯粉的配比为120:1，黄油为15kg/桶，经过计算每桶加入125g。再用搅拌器将其搅拌均匀即可使用；
b.黄油从中心向四周进行涂抹，需盖住四氟乙烯板，表面要平整。涂抹时不得碰松四氟乙烯板。将下球铰表面全部涂抹黄油。详见图5：
4、上球铰安装
①清理上球铰：首先用磨光机对上球铰底面进行打磨，除去下球铰表面锈迹。并用干毛巾全部擦拭干净；
②吊装上球铰：采用吊车将上球铰吊装，在吊装时要注意不得左右摆动，要统一指挥，防止损坏转动轴；
③上球铰就位：因转动轴与预留孔壁之间有一定的间隙，所以吊装完毕后有可能偏位，需用拉链葫芦进行微调，确保上下球铰外边缘平齐不错台；
④密封处理：就位后，人工对上球铰进行旋转，将上下球铰间多余黄油挤出，并用钢抹刮出，再用胶带进行封闭，达到粉尘、防水的效果。上球铰安装及安装后效果详见图6、图7：
5、上转盘施工
上转盘是球铰、支撑腿相连的部分，又是转体牵引索直接牵引的部分。因此上转盘的施工质量将影响最终转体。为了能保证质量必须注意一下几点：
①在施工过程中禁止在球铰上随意走动，防止球铰受到扰动产生位移；
②牵引索布设要求埋入承台1/2圈，与上转盘外边线混凝土厚度不得小于1.0m。然后再沿着上转盘外边缘绕1/2圈，水平通过反力座。本桥设2束牵引索，每束为6根强度为1860MPa的钢绞线组成对称布设。
转盘内预埋牵引索固定端采用P型锚具，并且同一对牵引索的锚固端应在同一直径上并对称与圆心进行布设；详见图8：
③牵引反力座采用钢筋混凝土结构，反力座预埋钢筋深入承台内70cm，结构尺寸为长150cm×宽150cm×高190cm，反力座混凝土与下转盘混凝土同时浇注，牵引反力座槽口位置及高度准确定位，与牵引索方向相一致。为减小转体时牵引索与反力座混凝土的摩擦了，反力座槽口在设计时牵引索进口采用喇叭口形式。在转体的左右幅分别单独成为一套牵引体系。详见图9
④上转盘底面为凸形，与下转盘间由一定空间，这给转体结束后，浇筑封铰混凝土带来很大不便。为了满足设计及规范要求，再浇筑上转盘混凝土前先预埋适量的Φ100PVC管，作为浇筑、振捣及排气使用。封铰混凝土采用C50微膨胀混凝土，在浇筑时要注意应由中心向四周进行浇筑。从而有效杜绝了混凝土内有气泡、振捣不密实、及混凝土收缩产生的间隙等问题；
⑤上转盘支撑腿即为转体时支撑结构转体平稳的保险腿，从转体时支撑腿受力情况考虑，转台对你的两个支撑腿之间的中心线重合，使8个支撑腿对称分布于纵轴线的两侧，在支撑腿的下方是环道。
每个支撑腿为双圆柱形，下设30mm厚钢板。双圆柱为两个φ630mm×8mm×1280mm的钢管，支撑腿钢管内灌注C50微膨胀混凝土。支撑腿由工厂制造后运至工地，在下转盘混凝土浇筑完成上球铰安装就位时即安装支撑腿，并在支撑腿走板下支垫10mm砂箱支撑底面与不锈钢板间预留10mm间隙，施工时，在支撑腿底和不锈钢板间放置由木条做成的一个方框，方框厚度为10mm，内填平石英砂，把支撑腿水平地布置在石英砂上。滑道上布置8个砂箱，砂箱尺寸为500×500mm，每个理论承重300t，用来支承上转盘和上部结构的重量，同时起到稳定上转盘作用，转体前抽调砂箱并在滑道面内铺装3mm聚四氟乙烯片。
⑥为防止上转盘混凝土浇筑过程中，混凝土倾倒的侧压力会导致上球铰位移，故对称水平预埋了2根I30工字钢与承台上的垂直预埋的限位架进行连接，确保施工过程中不发生位移；
⑦为防止转体角度超过设计角度，增加限位装置，在承台上垂直对称埋设I30工字钢，上转盘上水平同样埋设。水平与垂直的两种工字钢的水平投影夹角是58°，确保在转体过程中不会出现超转现象。
四、结束语
转体球铰安装是一项要求精度十分高的施工技术，在施工过程中每一道工序都必须严格按照设计及规范要求执行。转体球铰是转体梁施工的核心，也是基础工作。所以球铰安装施工技术的顺利实施，不但能够节省工期，同时也为最终桥梁转体提供保障。
在高速铁路日益发展的今天，转体球铰施工技术将会广泛的应用到跨越既有线施工中。通过对湖沿特大桥的转体球铰安装施工经验的总结，使我们已经掌握了这一技术，下一步我们将在更多的工程实践中，不断的学习和研究，将这一技术进一步的深化和发展。
参考文献：
［1］张联燕等编著.桥梁转体施工.人民交通出版社.2003-3