特大橋轉體橋梁施工方案工藝及措施

特大橋轉體橋梁施工方案、工藝及措施南河川渭河特大橋（72.5+120+72.5）m連續(xù)梁跨越隴海線，采用轉體施工，轉體重量約12000t。進行承臺施工時完成轉體系統(tǒng)的安裝，轉體系統(tǒng)主要由下轉盤、球鉸、上轉盤以及轉體動力系統(tǒng)組成。在施工承臺時精確安裝球鉸，然后進行墩身施工。按照掛籃懸臂澆筑法完成梁體的施工。待最后節(jié)段強度和彈模達到設計要求，進行張拉壓漿，達到強度后，拆除墩旁托架，進行轉體施工。轉體分試轉、正式轉體和精調對位三個過程。調試牽引系統(tǒng)，清理、潤滑滑道。拆除有礙平轉的障礙物。先讓輔助千斤頂達到預定噸位，再啟動牽引千斤頂使轉動體系起動，牽引牽引索平轉；在平轉就位處設置限位裝置，避免過轉，平轉基本到位后降低平轉速率，采用點動遷移進行精確就位；焊接上下轉盤鋼筋進行固定，清理雜物后澆筑上下轉盤混凝土。轉體就位后，拆除主墩臨時墊塊，拆除多余水平約束，同時進行兩邊跨合攏段施工，然后進行中跨合攏段段施工。轉體施工工藝流程框圖見圖2.5.3.14。鉆孔樁施工鉆孔樁施工鐵路設備改造轉動系統(tǒng)施工（含球鉸、滑道、撐腳、砂箱）墩身、臨時支墩及支座施工轉體梁段分段現(xiàn)澆轉體梁段落架、拆除砂箱安裝掛籃并配重稱重及配重試轉及試轉效果分析正式轉體及精調球鉸封固先邊跨后中跨合龍轉體梁段分節(jié)段懸灌施工支架搭設及預壓、0#塊施工牽引設備安裝調試圖2.5.3.14轉體施工工藝流程圖圖2.5.3.14轉體施工工藝流程圖2.5.3.9.1鉆孔樁施工主墩23#、24#位于鐵路路基坡腳附近，基坑開挖會對鐵路路基產生影響，樁基施工前對鐵路路基進行防護，采用鉆孔樁防護，樁徑、樁長根據受力計算確定。2.5.3.9.2承臺施工由于轉體的核心部件球鉸位于承臺中，承臺的施工工藝流程如下：基坑開挖→施工下承臺第一次混凝土→安裝球鉸定位底座→澆筑下承臺第二次混凝土→安裝下球鉸→澆筑球鉸下混凝土→安裝環(huán)道→澆筑環(huán)道下混凝土→澆筑反力座混凝土→安裝上球鉸→安裝撐腳→澆筑上承臺混凝土。2.5.3.9.3轉動體系施工進行承臺施工時完成轉體系統(tǒng)的安裝，轉體系統(tǒng)由下轉盤、球鉸、上轉盤、轉動牽引系統(tǒng)組成，轉體完成后，上下轉盤共同形成承臺。轉體系統(tǒng)構造見下圖2.5.3.15圖2.5.3.15轉體施工構造圖圖2.5.3.15轉體施工構造圖⑴下轉盤下轉盤承臺截面尺寸18m×18m×6.1m，分三次澆注成型，用于固定球鉸支架、滑道支架?；缹?.2米，半徑5米，滑道頂面為3mm厚不銹鋼板，安裝時任兩點相對高差≯2mm，且任意3m弧長滑道高度差不大于1mm。⑵球鉸鋼球鉸分上、下球鉸兩片，下直徑為3.9米，上直徑3.8米，厚度30mm。它是轉體施工的關鍵結構，制作及安裝精度要求很高，必須精心制作，精心安裝。球鉸采用具有多年生產經驗的工廠加工，質量均可信賴。球鉸各零件的外形尺寸及公差使用鋼直尺、卷尺測量，應符合設計圖紙的要求。球鉸各零件的組焊應嚴格按照焊接工藝要求操作，并采取措施控制焊接變形，焊縫應光滑平整，無裂縫、咬邊、氣孔、夾渣等缺陷。上下球鉸制造成型后，應進行驗收檢查，其驗收標準為：①球面光潔度不小于▽3；②球面各點處的曲率半徑務必相等，誤差不大于2mm；③球鉸邊緣各點的高程誤差≯1mm；④水平截面橢園度≯1.5mm；⑤下球鉸內球面鑲嵌四氟板塊頂面應位于同一球面上，其誤差≯0.2mm；⑥上下球鉸形心軸、轉動軸務必重合，其誤差≯1mm；⑦與上下球鉸相焊鋼管中心軸務必與轉動軸重合，其誤差≯1mm，鋼管務必鉛直，其傾斜度≯0.3%。⑶上轉盤上轉盤是轉體的重要結構，在整個轉體過程中形成一個多向、立體受力狀態(tài)。轉盤內布有縱、橫、豎三向預應力鋼筋。上盤邊長13m，高2.1m，轉臺直徑10米，高1.2米。轉臺是球鉸、撐腳與上盤相連接的部分，又是轉體牽引力直接施加的部位。轉臺內預埋轉體牽引索，預埋端采用P型錨具，同一對索的錨固端在同一直徑線上并對稱于圓心。每根索埋入轉盤長度大于2.5米，每對索的出口點對稱于轉盤中心。牽引索外漏部分圓順的纏繞在轉盤周圍，并用塑料布做好保護措施，防止施工過程中鋼絞線損傷后嚴重生銹。每個上轉盤下設有8個撐腳，每個撐腳為雙圓柱形，下設30mm厚鋼板，雙圓柱為兩個直徑900mm、厚20mm的鋼管，內灌C50微膨脹混凝土。撐腳在工廠整體制造后運進工地，在下轉盤砼灌注完成上球鉸安裝就位時即安裝撐腳，并在撐腳下支墊5mm厚鋼板作為轉體結構與滑道的間隙，轉體前抽掉鋼板。上轉盤撐腳為轉體時支撐轉體結構平穩(wěn)的保險腿，從轉體時保險腿的受力情況考慮，轉臺對稱的兩個撐腳之間的中心線與上轉盤縱向中心線重合，使8個撐腳對稱分布于縱軸線的兩側。⑷轉動牽引系統(tǒng)設計給定牽引索數量為19束，轉體施工選用300t連續(xù)千斤頂。每套自動連續(xù)轉體系統(tǒng)由兩臺ZLD200-300型連續(xù)提升千斤頂，兩臺ZLDB液壓泵站和一臺HLDKA－4主控臺，通過高壓油管和電纜線連接組成。每臺ZLD200-300型連續(xù)頂推千斤頂公稱牽引力3000KN，由前后兩臺千斤頂串聯(lián)組成，每臺千斤頂前端配有夾持裝置。兩臺連續(xù)千斤頂分別水平、對稱地布置于轉盤兩側的同一平面內，千斤頂的中心線必須與上轉盤外圓相切，中心線高度與上轉盤預埋鋼絞線的中心線水平，同時要求兩臺千斤頂到上轉盤的距離相等，千斤頂用高強螺栓固定于反力架上，反力架通過焊接與反力墩固定。主控臺應放置于視線開闊、能清楚觀察現(xiàn)場整體情況的位置。轉體轉盤埋設有牽引索，預埋牽引索時清潔各根鋼絞線表面的銹跡、油污后，逐根順次沿著既定索道排列纏繞后，穿過連續(xù)頂推千斤頂。牽引索的另一端應先期在上轉盤灌注時預埋入上轉盤混凝土體內，作為牽引索固定端。⑸轉體體系施工流程澆注下轉盤第一步砼→安裝滑道支架、下球鉸支架→澆注下轉盤第二步砼→安裝滑道、下球鉸→澆注下轉盤第三步砼→安裝四氟乙烯滑塊、上球鉸→澆注上球鉸內砼→上轉盤砼施工→墩柱及上部結構施工。2.5.3.9.4轉體轉動施工⑴轉體設備的工作原理自動連續(xù)轉體系統(tǒng)由三部分組成，即連續(xù)轉體千斤頂、泵站和主控臺，其液壓原理見圖2.5.3.16。圖2.5.3.16液壓原理圖自動連續(xù)轉體千斤頂的結構圖見圖2.5.3.17。1、后頂穿心套2、油缸3、后頂活塞4、后頂密封板5、后頂錨板6、后頂夾片7、行程開關SQ18、行程開關SQ29、行程開關SQ310、前頂穿心套11、前頂活塞12、前頂密封板13、前頂錨板14、前頂夾片15、行程開關SQ416、鋼絞線17、行程開關SQ518、行程開關SQ619、前頂回油嘴20、前頂進油嘴21、后頂回油嘴20、后頂進油嘴圖2.5.3.17自動連續(xù)轉體千斤頂的結構圖⑵具體操作方法①設備就位按照預先定好的方案，將自動連續(xù)轉體千斤頂、轉體泵站、主控臺安裝在預定位置，把泵站注好油，約600L/臺。把油管及各信號電纜連接好。②連接系統(tǒng)電源接好主控臺和各泵站的電源，主控臺為AC220V，泵站為AC380V。③各轉體泵站的調試把泵站的壓力調整在預定范圍內。④安裝行程開關（感應器）組件⑤主控臺的調試將主控臺與泵站之間的電纜連接好，啟動各泵站后即可開始調試。手動調試，看每個感應器的信號是否正常，各千斤頂的邏輯動作是否正常。各項都正常后自動運行。在自動運行狀態(tài)下調整出設計要求的運行速度。⑥穿索千斤頂安裝就位后，將油路同時接通前退錨頂和后退錨頂，開動泵站，將前工具夾片和后工具夾片頂開，同時保壓;把鋼絞線的一端帶上引線套，逐一從后頂尾部穿心孔內穿入，此時應注意將前后工具錨板各孔中心找正，再順次穿過牽引裝置上的后、前工具錨板。注意，使用的鋼絞線應盡量左、右旋均布；不能交叉、打絞或扭轉；不得拆、碰行程開關組件，以免穿束后難以安裝、調試、空載聯(lián)試等;將油路卸荷，頂錨板在彈簧作用下回位，把夾片壓緊。檢查頂錨板上各鋼絞線與錨板孔是否對正，同時保證鋼絞線沒有交叉和扭轉，最后用手動拉緊器或其它設備預緊各鋼絞線，使各根鋼絞線松緊程度基本一致;操作各泵站，預緊各千斤頂鋼絞線，使各千斤頂鋼絞線松緊程度基本一致;將前、后退錨頂的油嘴拆下，等需松夾片時再裝上，以免在轉體過程中因活塞的旋轉而將油嘴碰壞。⑦轉體過程調試、穿索及各項準備工作結束后，方可開始轉體。⑧分級調壓加載的實現(xiàn)：由于各千斤頂間的進油腔并聯(lián)，油壓相等，要實現(xiàn)分級加載必須將所有泵站溢流閥限壓調成一致。分級加載步驟：千斤頂加載到額定壓力的30%加載。千斤頂加載到額定壓力的50%加載。此時若主梁未轉動則再按每級5%加載直到主梁被頂動為止。千斤頂加載到額定壓力的55%加載。千斤頂加載到額定壓力的60%加載。千斤頂加載到額定壓力的65%加載。千斤頂加載到額定壓力的70%加載。若加到額定油壓主梁仍未被頂動則應停止轉體，全面檢查所有的轉體設備、滑動機構等，并分析原因，采取應急預案。⑶千斤頂頂不動時的應急預案：理論上四氟板與不銹鋼板之間的摩擦系數很小（≤0.1一般在0.06~0.08），但由于施工現(xiàn)場環(huán)境的差異的各種因素的存在，轉體初期的摩擦系數還是較大的。每個墩用2臺YDTS250千斤頂組成力偶助推。⑷轉體轉動施工工藝流程轉體轉動施工工藝流程見圖2.5.3.18。轉體工作準備轉體工作準備設備安裝、調試牽引索、千斤頂連接牽引索預緊防傾保險體系準備監(jiān)控體系準備最后梁體節(jié)段強度和彈模達到要求，拆除主墩托架試轉氣象信息“自動”狀態(tài)下啟動轉體糾偏排除隱患輔助頂推轉體過程質量控制同步控制力偶平穩(wěn)控制主控臺泵站千斤頂鋼絞線轉體監(jiān)測暫停轉體動力小轉體傾斜發(fā)現(xiàn)異?！笆謩印睜顟B(tài)下點動操作就位抄墊固定轉體結束測量監(jiān)控輔助千斤頂微調2.5.3.18轉體轉動施工工藝流程2.5.3.18轉體轉動施工工藝流程⑸轉體施工步驟①施工準備a澆筑反力墩。根據轉體設備布置圖在相應的位置澆筑能承受200t反作用力的鋼筋混凝土反力墩。（這項工作在施工承臺時完成）b稱重試驗及配重橋梁正式轉體前，應進行試轉，試轉嚴格控制在鐵路限界邊以外。試轉前，需進行稱重平衡試驗，測試轉體部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系數等參數，實現(xiàn)橋梁轉體的配重要求。在上轉盤下用千斤頂施加力，分別用位移計測出球鉸由靜摩擦狀態(tài)到動摩擦狀態(tài)的臨界值，上轉盤兩側的力差即為不平衡重量。該轉體方案的思想是，在轉體過程中轉體梁應在梁軸線方向略呈傾斜態(tài)勢，即梁軸線上橋墩一側的撐腳落下接觸滑道，另一側的撐腳抬起離開滑道。這樣做的好處是使轉動體形成兩點豎向支承，增加了轉動體在轉動過程中豎平面內的穩(wěn)定性。配重的位置應結合現(xiàn)場裝卸操作的難易程度；配重的大小應保證新的重心偏移量滿足的要求。配重及重心偏移可按下式計算：需要配重=（摩阻力矩-N*e）/(懸臂長度－配重距梁端距離）重心偏移=[配重*(懸臂長度－配重距梁端距離）+N*e]/Nc設備安裝就位并調試d安裝牽引索。將預埋好的鋼絞線牽引索順著牽引方向繞上轉盤后穿過千斤頂，并用千斤頂的夾緊裝置夾持住。e拆除上、下轉盤間的固定裝置及支墊，清理滑道，并涂潤滑油以減小摩阻力，檢查滑道周圍是否存在有礙轉動的因素；f防超轉機構的準備。在平轉就位處應設置限位機構，防止轉體到位后繼續(xù)往前走。g輔助頂推措施的準備。根據現(xiàn)場條件，將3臺輔助轉體千斤頂對稱、水平地安放到合適的反力座上，根據需要在啟動、止動、姿態(tài)微調時使用。②試轉正式轉動之前，進行試轉，全面檢查一遍牽引動力系統(tǒng)、轉體體系、位控體系、防傾保險體系是否狀態(tài)良好,檢測整個系統(tǒng)的安全可靠性。同時由測量和監(jiān)控人員對轉體系統(tǒng)進行各項初始資料的采集，建立主橋墩轉動角速度與梁端轉動線速度的關系，準備對轉體全過程進行跟蹤監(jiān)測，以便在轉動過程中把轉動速度控制在要求范圍內。試轉的目的：檢查、測試泵站電源、液壓系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)的工作狀態(tài)；測試啟動、正常轉動、停轉重新啟動及點動狀態(tài)的牽引力、轉速等施工控制數據；以求在正式轉體前發(fā)現(xiàn)、處理設備的問題和可能出現(xiàn)的不利情況，保證轉體的順利進行。a、預緊鋼絞線。用YDC240Q千斤頂將鋼絞線逐根以5-10KN的力預緊，預緊應采取對稱進行的方式，并應重復數次，以保證各根鋼絞線受力均勻。預緊過程中應注意保證19根鋼絞線平行地纏于上轉盤上；b、合上主控臺及泵站電源，啟動泵站，用主控臺控制兩千斤頂同時施力試轉。若不能轉動，則施以事先準備好的輔助頂推千斤頂同時出力，以克服超常靜摩阻力來啟動橋梁轉動，若還不能啟動，則應停止試轉，另行研究處理。c、試轉時，應做好兩項重要數據的測試工作：每分鐘轉速，即每分鐘轉動主橋的角度及懸臂端所轉動的水平弦線距離，應將轉體速度控制在設計要求內；控制采取點方式操作，測量組應測量每點動一次懸臂端所轉動水平弦線距離的數據，以供轉體初步到位后，進行精確定位提供操作依據。試轉過程中，應檢查轉體結構是否平衡穩(wěn)定，有無故障，關鍵受力部位是否產生裂紋。如有異常情況，則應停止試轉，查明原因并采取相應措施整改后方可繼續(xù)試轉。d、試轉總結：為正式轉體提供施工參數。③正式轉體a、試轉結束，根據采集的各項數據分析結果，修正編制詳細的轉體實施方案，經建設單位批準后，即可進行正式轉體。整個轉體基本采用人工指揮控制，所以，兩墩同步轉體必須有統(tǒng)一的指揮機構。轉體過程中數據的收集，采用一套嚴密的監(jiān)視系統(tǒng)。指揮人員通過監(jiān)視系統(tǒng)反映的兩幅橋的數據資料進行協(xié)調指揮，以達到同步的目的。轉體結構旋轉前要做好人員分工，根據各個關鍵部位、施工環(huán)節(jié)，對現(xiàn)場人員做好周密部署，各司其職，分工協(xié)作，由現(xiàn)場總指揮統(tǒng)一安排。設備運行過程中，各崗位人員的注意力必須高度集中，時刻注意觀察和監(jiān)控動力系統(tǒng)設備的運行情況及橋面轉體情況。發(fā)現(xiàn)任何異常情況必須馬上向現(xiàn)場指揮匯報，以便及時處理。b、轉體施工的外部條件的確認轉體施工必須在無雨霧及風力小于5級的氣象條件下進行，所以轉體施工日期的選擇必須以氣象條件做依據。c、根據鐵路局有關規(guī)定，橋梁轉體時采取對線路進行封閉施工。按設計理論計算，轉體需要時間。轉體前進行精心組織，科學安排，確保在要點時間內完成。d、同步轉體控制措施兩墩同時啟動，現(xiàn)場設同步啟動指揮員，用對講機通訊指揮。連續(xù)千斤頂