1、跨既有铁路连续箱梁转体球绞施工技术【摘要】本文主要是介绍跨既有铁路现浇连续梁桥转体球绞安装施工技术。 【关键词】球铰安装 中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号： 一.工程概况 哈大客运专线运粮河特大桥在 DK913+222.25DK913+443.95 段，桥梁上部结构为（60+100+60）现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构为钻孔桩基础、圆端形桥墩。既有哈大铁路线为级繁忙京哈铁路，哈大客运专线与既有哈大铁路两线夹角 24，影响线路长度约 260m 且该段既有铁路处在弧线弯道位置。为了减少施工过程中既有线加固防护数量，为了减少占用铁路“天窗” ， 保证既有铁路线的运营安全，确保跨
2、既有线施工安全，设计经过多次方案比选，上部结构选定支架现浇后再转体并合拢的施工工艺，即平行于既有铁路线采用支架现浇，然后平转至原设计位置，再施工合拢段。838#墩顺时针旋转 24，839#墩顺时针旋转21。在上下承台之间设置钢转盘结构。主跨梁体现浇结束后两幅桥按顺时针转体至设计位置。 二球绞施工设计 1.平转法转动体系的组成 平转法转动体系主要有承重系统、顶推系统和平衡系统三部分构成。承重系统由上转盘、下转盘和转动球铰构成，上转盘支承转体结构，下转盘与桩基础相连，通过上转盘相对于下转盘的转动，达到转体的目的；顶推系统由牵引设备、牵引反力支座、助推反力支座构成；平衡系统由结构本身、上转盘 8 对
3、 700mm 的钢管混凝土圆形撑脚、大吨位千斤顶及梁顶 3#块放置的 5m的备用水箱构成。 2.球铰型号产品的选用 通过对球铰竖向反力的计算 838#墩转体结构净重 G=58950KN，839#墩转体结构净重 G=60766KN，考虑风荷载及施工误差的因素，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，球铰设计竖向承载能力采用 73000KN。按 G=73000KN 计算得球铰平面 D=3.0m,球铰产品选用工厂生产的 7300 吨级的转体产品球铰，球铰平面直径 D=3.0m，设计最大静摩擦系数 0.1，最大动摩擦系数 0.06。 三球绞的加工 1、材料： （1） 、转体球铰的球
4、面板采用 Q345 钢板（2） 、转体球铰的加强肋板采用 Q2 钢板（3） 、转体球铰的销轴采用 45 号钢（4） 、支座骨架采用Q235 角钢. （5） 、聚四氟乙烯滑板采用中船重工研制的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板（LR516）制成，其容许应力100MPa，滑动摩擦系数0.03（脂润滑） 。 2、制造： （1） 、转体球铰各零件的外形尺寸及公差使用钢直尺、卷尺测量，应符合设计图纸的要求。 （2） 、转体球铰各零件的组焊应严格按焊接工艺要求操作，并采取措施控制焊接变形。球面与肋板采用整体焊接方法，焊缝为双面角焊缝，焊缝应光滑平整，无裂纹、咬边、气孔、夹渣等缺陷，焊脚尺寸为 12mm. (3)、
5、上、下球铰的球面板允许采用两块钢板拼焊制成。钢板拼焊时应开坡口。 (4)、上、下球铰的球面板采用压制成型，成型后与放射筋及环形筋组焊，组焊后进行退火处理。 (5)、上、下球铰的工作球面需进行机加工，加工后的球面应表面光滑，其表面粗糙度不大于 Ra12.5。加工后的球面各处的曲率半径应相等，使用样板和塞尺检查，球面与样板的误差应在 0.85mm 以内。上、下球铰球面的水平截面应为圆形，椭圆度不大于 1.5mm。球铰边缘各点高程应相等，球铰边缘不得有挠曲变形。 (6).下球铰凹球面镶嵌的聚四氟乙烯滑片顶面应在同一球面上，且其球心与下球铰凹球面的球心应重合。使用样板和塞尺检查，滑片顶面与样板的误差应
6、在 0.85mm 以内。 (7)、与上、下球铰焊接的定位轴套管中心轴应与转动轴重合，且钢管中心轴与球面截面圆平面保持垂直，其倾斜度不大于 3%。 三球绞的进场验收和存放 球绞由厂家从河南洛阳运至施工现场。运至现场后首先进行进场质量验收，按装箱单检查球铰各部件有无缺少，聚四氟乙烯滑板是否齐全，定位骨架是否有损坏。检查无误后由 25T 吊车将上、下球绞吊离分别放置在枕木上，再将定位骨架吊下并用方木垫平，待定位骨架吊放稳固平衡后将上、下球绞分别吊放置骨架上。为防止灰尘和雨水用帆布覆盖严密，以免生锈和损害球绞。 四.球绞的安装 （一） 、施工组织准备： （1） 、施工人数：每个转体安装部分安排现场技术
7、员 4 名，班组长2 名，工人 1215 名。 （2）安装球铰应准备的工具： 定位下球铰：水平尺、高度仪、铅垂、卷尺、吊机、拉链葫芦、定位螺栓、螺母。 保护上球铰：黄油、厚木块、防水塑料布、宽胶带纸、尼龙绳。 清理上下球铰：纱布、砂纸、角磨机、布轮、面团。 安装四氟板及上球铰：黄油、半圆木片、小扁铲、吊机、拉链葫芦、宽胶带纸。 （3） 、材料：竹胶板、砖、砂浆、灌浆料、钢材、螺栓、球铰、钢模板、四氟板、环氧树脂、四氟粉、滑道钢板、早强剂、黄油、承脚钢管、钢绞线、H 型锚具、钢管、预埋钢管、应力应变传感器。 （二）.施工工艺 1.工艺流程 下转盘施工 定位骨架预埋骨架调平固定骨架砼浇筑下球绞安装
8、 下盘清理四氟滑片安装 上球绞安装球 绞的封固滑道施工 2.下转盘施工及定为骨架安装 下承台钢筋、模板安装结束并复测位置准确后，预埋下球铰定位钢骨架、环道 32 对 M20 定位螺栓（固定滑道钢板用） ，定位螺栓安装到位，精确测量无误后，焊接固定于承台钢筋上，并安装凹槽钢筋网片，将下球铰放置于已架好的底座骨架上，底座要足够结实，防止焊接或确保混凝土浇注过程中钢骨架和定位螺栓不移位，将砼灌注于底座中，砼面至下球铰外圆略低时为止，通过下球铰留有的振捣孔对砼进行振捣，排出砼中气体，使砼密实。待混凝土浇筑结束后初凝前，重新测量检查钢骨架和定位螺栓的预埋位置并进行微调正位。见图 4-1 定位架布置图 图
9、 4-1 定位架布置图 3下球铰安装及铰下混凝土的浇注 利用已预埋的定位钢骨架，安装固定下球铰（钢骨架必须具有足够的强度和刚度，防止在焊接或灌注时变形使下球铰错位） 。 调整下球铰中心位置及球面，使中心销轴的套管竖直，用水准仪调整球面周圈标高，对角高差及局部高差控制在 1mm 以内，使球面周圈在同一水平面上，用螺栓固定下球铰，使其紧固牢靠，防止下球铰的变形及错位，同时盖住中心销轴套管口；检查下球铰安装无误后，浇注铰下混凝土。 下球铰定位混凝土为细石微膨胀 C50，混凝土由拌合站供应，混凝土坍落度控制在 1820cm。 混凝土浇筑前，在球铰底部预埋 34 根压浆管，待球铰定位混凝土终凝后，用压浆
10、法进一步密室球铰底部混凝土。 混凝土终凝前，球铰周边收压混凝土面三遍，防止混凝土收缩开裂。混凝土终凝后，打开下球铰面覆盖物，将整个球面及各滑块安装槽内清理干净。 在铰下混凝土施工的同时，浇筑牵引力支座混凝土，助推反力支座混凝土。铰下混凝土浇筑完成后利用已预埋的定位螺栓精确定位滑道的不锈钢板，并利用调节螺栓调整钢板顶面标高，平整度。 4上球铰及撑脚安装 2.1 上球铰安装 将黄油与聚四氟乙烯粉按重量比 120：1 的比例配制好后，在中心销轴套管中放入黄油聚四氟乙烯粉，然后将中心销轴轻放到套管中，放置时保证中心销竖直。 图 4-2 安装聚四氟乙烯滑板 图 4-3 上球绞安装 图 4-4 撑脚的安装
11、 在下球铰凹球面上按照顺序由内到外安装聚四氟乙烯滑板，并用黄油聚四氟乙烯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。黄油顶面稍高出四氟片 23mm，将定位轴及销孔涂满黄油，厚度控制在 5mm，插入定位轴。整个安装过程中要保持球面清洁，不要将杂物带至球面上。在上球铰凸球面上抹涂一层黄油聚四氟乙烯粉，然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上。利用吊车起吊上球铰，垂直落入定位轴，使之水平并与下球铰外圈间隙一致。去除被挤出的多余的黄油，用宽胶带纸将上、下球铰边缘的缝隙密封。 2.2 撑脚钢筒安装 为了增强转体过程中结构的稳定性，防止结构发生较大倾斜，在上承台钢筋安装前应及时加工并定位安装
12、8 对70cm 撑脚钢筒，钢筒内填充 C50 微膨胀砼，撑脚钢筒全长 129cm，其中 50cm 预埋在上承台内，79cm 位于上下承台间环形滑道正上方，并与滑道保持 10mm 距离，为减小撑脚底面与滑道的摩阻力，撑脚底面安装一片厚 20mm 的不锈钢板，钢板四周刨边处理。撑脚安装时，在钢筒底面与滑道之间用 10mm 厚锲形钢板支垫撑脚钢筒，在转转体前，抽出锲形钢板。钢板由工厂加工，以保证钢板表面的平整度，钢板表面的磨光度不低于 6.3 级。 上球铰安装完成后，上转盘圆形段采用砌筑红砖做临时支撑与模板，按照设计图纸帮扎钢筋，钢筋安装在承脚位置处时将承脚钢桶打孔穿插钢筋，埋设预埋件等。 3.滑道
13、 为了减小脚与下转盘的接触摩擦，撑脚支撑面置于同一水平面内，从而使转体发生轻微倾斜时，仍能平稳运行。在下转盘顶面设置外径3.8m，宽 1.0m 的环形滑道，滑道由 5mm 厚的不锈钢板及 5mm 厚的四氟板贴面组成，滑道钢板镶嵌于磨光的环形滑道槽内，滑道槽在混凝土终凝前应反复打磨，磨光平整度及高程误差控制在 1.0mm 以内。不锈钢板调平固定后采用灌浆料灌入密实，灌入砂浆达到强度后粘贴四氟板，不锈钢板与四氟板粘贴方式采用环氧树脂粘贴，环氧树脂中掺入早强剂以便快速固结，固结后安装转体承脚。 4球铰安装质量要求 球铰安装质量要求如下： 球铰曲率半径之差 0.5mm，边缘各点的高程差 1mm,椭圆度
14、 1.5mm。 球绞转动中心允许安装误差：顺桥向1mm；横桥向1.5mm.球绞安装顶口务必水平，其顶面任两点误差不大于 1mm. 各镶嵌四氟板块顶面应位于同一球面上，其误差不大于 0.2mm 四氟板滑片安装完成后，在球面上滑片间涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使黄油聚四氟乙烯粉均匀充满滑片之间的空间，并略高于滑片顶面保证滑片顶面有一层黄油聚四氟乙烯粉 （4）灌注下球铰定位混凝土时，下球铰面四周，需用封口胶将其封闭，严防施工用水、杂物、水泥浆等漏入球铰中。 （5）下球铰混凝土灌注前，应埋设测试混凝土应力的元件，以便进行混凝土应力测试。 5、施工难点： a. 工期紧、任务重，球绞安装施工精度要求高，施工难度
15、大。 b. 环形滑道安装，滑道平整度的施工控制及预埋螺栓位置及垂直度。c. 承脚安装，利用钢楔板做临时支撑有可能转体前拆除困难。 d. 定位骨架一定要用水准仪调平，防止上部结构倾斜。 e. 用螺栓固定下球铰，要紧固牢靠，防止下球铰变形及错位。 五.球绞安装注意事项 球铰安装期间，受外界环境影响，会附着水汽、杂物，以致表面产生锈蚀。此外安装时的吊装过程也容易产生碰撞，致使球铰产生轻微变形、损伤。因此在整个安装过程中，应注意以下事项： （1）转体球铰运抵现场后，在安装前的放置期间应使用防水塑料布将球铰整体严密包好，并将上下球铰边缘的缝隙、中心销轴套管口也用防水塑料布密封，以防止雨水、沙尘、杂物等进
16、入球铰工作面。 （2）在整个安装吊装过程中，应注意平稳起吊，对准位置后再放置，放置时要轻慢。吊装过程应避免球铰与其它物件的碰撞，特别要注意保护上球铰凸球面，不得磕碰、划伤。 （3）安装上球铰之前，应注意保护好上球铰。可将上球铰凸球面涂抹黄油后，用防水塑料布将整个上球铰严密包起来，放置于在厚木块上。使用时，将上球铰吊起，去除防水塑料布，用纱布将凸球面擦拭干净，检查凸球面上有无生锈，如有，可用酸洗或布轮抛光方法清除。 （4）上球铰安装完毕后，用宽胶带纸将上下球铰边缘的缝隙密封，待上盘混凝土浇注完毕，球铰转体之前，用刀片将宽胶带纸划开使用。 六施工体会 1.营业线施工过程中既有地下管线，都要保护继续
17、利用。给施工带来了麻烦，拖延了工期。 2.认真熟悉图纸和技术规范，严格按照规范施工，并做好预埋件的预埋位置和数量的施工。 3.撑脚与滑道之间的黄油要涂抹均匀，以免转体前钢楔块抽除过程中损害滑道，给施工带来不必要的麻烦和不便。 4.转体球绞安装的每一道工序都要检查验收合格后，方可进行下道工序施工，并做好现场记录。 5.球绞安装施工精度要求高，工期紧、任务重，优化方案，加强资源配置，确保目标的实现。 七结束语 哈大客运专线运粮河特大桥，是目前我国铁路施工中，跨径最大的跨既有线转体工程。已于 2009 年 10 月 12 日按期转体成功。 随着我国客运专线的大量兴建，转体施工必将得到大量使用，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 二航局哈大铁路 TJ-3 合同段跨既有线转体工程专项施工方案哈尔滨 二航局，2009 2 二航局哈大铁路 TJ-3 合同段跨既有线转体工程作业指导书 哈尔滨 二航局，2009
