鋼管拱肋公路跨鐵路橋雙向轉(zhuǎn)體施工工法

1、鋼管拱肋公路跨鐵路橋雙向轉(zhuǎn)體施工工法1.前言拱橋轉(zhuǎn)體施工技術(shù)作為橋梁施工方法之一，在特殊的橋位上與其他施工方法相比，具有明顯的優(yōu)越性和競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)自1977年在四川首次應(yīng)用轉(zhuǎn)體法施工凈跨70m箱型拱橋以來(lái)，轉(zhuǎn)體技術(shù)不斷完善和發(fā)展，轉(zhuǎn)體方式越來(lái)越多，應(yīng)用越來(lái)越廣。但以往各種橋梁轉(zhuǎn)體都是采用豎轉(zhuǎn)或平轉(zhuǎn)單一的轉(zhuǎn)體方式，且跨越的障礙多為河流、峽谷等，在安陽(yáng)文峰路立交橋施工中，運(yùn)用先豎轉(zhuǎn)后平轉(zhuǎn)的雙向轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，不但順利就位合攏，而且在繁忙的京廣鐵路干線上作業(yè)不中斷行車(chē)，在安全、質(zhì)量及效益等方面取得了突出的綜合效益。2.工法特點(diǎn)2.0.1采用豎轉(zhuǎn)，將主拱肋放低到地面最低位置拼裝施工，可節(jié)約大量的腳手架支

2、撐，大型吊裝設(shè)備，而且還避免過(guò)高的高空作業(yè)，既安全又保證質(zhì)量。2.0.2采用平轉(zhuǎn)，可大幅度減少對(duì)橋下鐵路運(yùn)輸作業(yè)的干擾?？刹恢袛嘈熊?chē)，對(duì)運(yùn)輸繁忙的鐵路干線尤為重要。2.0.3采用高強(qiáng)鋼絞線液壓千斤頂豎轉(zhuǎn)提升系統(tǒng)和力偶式千斤頂張拉平轉(zhuǎn)系統(tǒng)，較鋼絲繩卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)，不但技術(shù)上先進(jìn)，而且還安全可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)約專(zhuān)用設(shè)備投資。2.0.4平轉(zhuǎn)時(shí)采用小環(huán)道鋼筋混凝土支墩保險(xiǎn)，大環(huán)道四個(gè)牛腿支撐保險(xiǎn)和用壓力傳感器監(jiān)控平衡重精確整等三重保險(xiǎn)措施，行之有效，確保平轉(zhuǎn)安全可靠。3.運(yùn)用范圍3.0.1適合跨越鐵路、公路、山谷、河流等大跨度拱橋施工。3.0.2適合平原地區(qū)建筑高度高、場(chǎng)地狹窄、缺少大型裝吊機(jī)具、設(shè)備和支

3、撐材料的工地。4.工藝原理4.0.1豎轉(zhuǎn)：將拱肋分為兩半跨在鐵路兩邊分別就地拼裝。在拱腳與墩身聯(lián)結(jié)處設(shè)臨時(shí)豎轉(zhuǎn)鉸；在墩頂設(shè)臨時(shí)塔架、墩后設(shè)平衡梁并配置及平衡重；在塔架頂設(shè)扣索，張拉系統(tǒng)并用鋼鉸線作扣鎖聯(lián)接拱肋（見(jiàn)圖4.1.1）。用液壓千斤頂以張拉方式作動(dòng)力牽拉扣索，將趴在地平面拼裝好的拱肋拉起豎轉(zhuǎn)到以拱腳為軸心旋轉(zhuǎn)抬拉到拱肋設(shè)計(jì)高度。tgtg原理：當(dāng)拱肋在豎向范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)平衡性由拱肋自重G計(jì)算出F1、F2，從而得到平衡配重。 G平衡=G（090，為固定值）F2F1G平衡G拱肋在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，逐漸減小，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定高度時(shí)最小，則G平衡為最大，因此，將在地平面拼裝好的拱肋以拱腳為軸，旋轉(zhuǎn)抬拉到拱

4、肋設(shè)計(jì)高度時(shí)，選取平衡重大于計(jì)算出的最大G平衡即可。圖4.1.1 塔架頂扣索張拉系統(tǒng)設(shè)置圖4.0.2平轉(zhuǎn)：在承臺(tái)與墩身之間設(shè)置水平轉(zhuǎn)盤(pán)（見(jiàn)圖4.1.2-1）。水平轉(zhuǎn)盤(pán)一般為C50鋼筋混凝土球缺面鉸，并在球鉸下盤(pán)心設(shè)一鋼軸。上下盤(pán)充分磨合并加潤(rùn)滑劑。采用力偶式千斤頂張拉系統(tǒng)將墩身連同豎轉(zhuǎn)體系組成（部分平衡重已卸去）同時(shí)平轉(zhuǎn)。兩岸半跨拱肋合攏對(duì)接（見(jiàn)圖4.1.2-2）。圖4.1.2-1 水平轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)置圖原理：在平轉(zhuǎn)過(guò)程中，根據(jù)杠桿原理保證配重和拱肋自重平衡。圖4.1.2-2 兩側(cè)半跨拱肋合攏對(duì)接5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程 5.1.1 總體施工流程(見(jiàn)圖5.1.1)5.1.2平、豎轉(zhuǎn)

5、施工流程(見(jiàn)圖5.1.2)5.2工藝操作要點(diǎn)5.2.1水平轉(zhuǎn)盤(pán)制作1、水平轉(zhuǎn)盤(pán)為鋼筋混凝土球缺面鉸。承臺(tái)施工完畢后，先在其上制作下轉(zhuǎn)盤(pán)，下盤(pán)球面利用刮板成型。制作時(shí)要保證球面位置的準(zhǔn)確和球面形狀的一致，并用水砂輪將球面磨光。2、以下球面為底模，蓋上塑料膜，立側(cè)模澆上盤(pán)。3、待上盤(pán)混凝土到一定強(qiáng)度后，吊起上盤(pán)，取掉塑料膜，再將上盤(pán)蓋上，轉(zhuǎn)動(dòng)上盤(pán)，進(jìn)行磨合。4、當(dāng)球絞上下盤(pán)研磨光滑并完全密貼后，吊起上盤(pán)，將球面清理干凈，涂上專(zhuān)用潤(rùn)滑劑，蓋好上盤(pán)并臨時(shí)固定后進(jìn)行墩身施工。施工準(zhǔn)備基礎(chǔ)承臺(tái)施工制作水平轉(zhuǎn)盤(pán)墩身施工拱肋拼裝安裝平衡重安裝塔架安裝豎轉(zhuǎn)鉸提升系統(tǒng)試驗(yàn)豎 轉(zhuǎn)調(diào)整平衡體系平 轉(zhuǎn)安裝吊桿及橫梁灌注

6、鋼管混凝土做橋面系安裝系桿、逐次張拉竣 工圖5.1.1 總體施工流程圖下轉(zhuǎn)盤(pán)灌注養(yǎng)生15天作隔離劑作上盤(pán)鉸吊裝上盤(pán)隔離劑進(jìn)行研磨封盤(pán)作墩身養(yǎng)生15天拱肋現(xiàn)場(chǎng)組焊塔架拼裝、平衡重支架焊接扣索節(jié)點(diǎn)，安裝豎轉(zhuǎn)張拉設(shè)備安裝平轉(zhuǎn)設(shè)備平轉(zhuǎn)、先東后西合攏焊接加平衡重先西后東圖5.1.2 平、豎轉(zhuǎn)施工流程圖5、專(zhuān)用潤(rùn)滑劑由四氟粉與黃油按一定比例混合而成。5.2.2保險(xiǎn)栓及牛腿的安裝1為增加轉(zhuǎn)動(dòng)體系抗傾覆的能力，在墩身底部設(shè)置4個(gè)鋼筋混凝土保險(xiǎn)栓，在墩身兩側(cè)設(shè)四個(gè)鋼制牛腿，并在保險(xiǎn)柱、牛腿下面各設(shè)相應(yīng)水平環(huán)道（見(jiàn)圖5.2.2）。圖5.2.2 牛腿和保險(xiǎn)柱2豎轉(zhuǎn)時(shí)保險(xiǎn)柱、牛腿與水平環(huán)道間隙墊死并固牢；平轉(zhuǎn)時(shí)保險(xiǎn)柱

7、與環(huán)道間隙8mm，并用聚四氟乙烯板填塞，牛腿末端設(shè)置液壓千斤頂與環(huán)道保持一定間隙，并隨時(shí)監(jiān)視其變化。5.2.3豎轉(zhuǎn)鉸安裝拱肋豎轉(zhuǎn)鉸為鋼銷(xiāo)軸鉸，是拱肋豎轉(zhuǎn)時(shí)關(guān)鍵部位之一，除要求其足夠的強(qiáng)度、剛度外，在安裝中應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)。1豎轉(zhuǎn)鉸座標(biāo)位置要準(zhǔn)確，要保證豎轉(zhuǎn)到位后，拱肋各點(diǎn)坐標(biāo)位置與設(shè)計(jì)位置相符合。2兩各軸的同心度要好，同一豎轉(zhuǎn)鉸的每根銷(xiāo)軸應(yīng)位于同一軸線上，以防止豎轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的局部應(yīng)力。3豎轉(zhuǎn)鉸軸線必須水平，并且與拱肋軸線垂直，以保證拱肋沿垂線平面豎轉(zhuǎn)和拱肋兩側(cè)主弦管水平，以便合攏。5.2.4拱肋豎轉(zhuǎn)1在塔頂設(shè)置擺動(dòng)式頂鎬作業(yè)平臺(tái)。因拱肋豎轉(zhuǎn)時(shí)，扣索傾斜角不斷變化，頂鎬作業(yè)臺(tái)也隨之?dāng)[動(dòng)，

8、與受力方向一致。2扣索選用直徑15.2鋼鉸線束，錨具選用XYM工具無(wú)頂壓錨具。穿好扣索后，先逐級(jí)張拉調(diào)整各鋼鉸線的預(yù)拉力，使其拉力均勻。3為使拱肋兩側(cè)同步豎轉(zhuǎn)，將兩側(cè)張拉千斤頂油管路并聯(lián)，并采用隨時(shí)量取千斤頂行程，在鋼鉸線貼應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)力，在鋼鉸線做長(zhǎng)度標(biāo)記，量取長(zhǎng)度變化情況和隨時(shí)用水平儀測(cè)量?jī)晒袄呦鄬?duì)高差。拱肋頭端相對(duì)高差控制在5cm。5.2.5平衡重調(diào)整1在豎轉(zhuǎn)完成后，為保證水平轉(zhuǎn)體順利，必須調(diào)整平衡重。調(diào)整平衡重以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)，誤差控制在萬(wàn)分之一以?xún)?nèi)。過(guò)程中，隨拱肋不斷升高，其重心不斷移近墩身，從而為維持整體平衡所需的平衡重，也應(yīng)相對(duì)應(yīng)調(diào)減。為了簡(jiǎn)化操作，采用了豎轉(zhuǎn)過(guò)程不進(jìn)行平衡重調(diào)整，待豎

9、轉(zhuǎn)到位后平轉(zhuǎn)開(kāi)始之前再統(tǒng)一調(diào)整的方法。2調(diào)減配重除以計(jì)算數(shù)據(jù)為依據(jù)外，還在墩身牛腿及平衡梁下各設(shè)一臺(tái)壓力傳感器，根據(jù)傳感器壓力值計(jì)算出應(yīng)調(diào)減的配重值。3調(diào)減配重采取分批調(diào)減，少減多調(diào)的原則，嚴(yán)禁超減。減載至各壓力傳感器壓力為零，系統(tǒng)平衡為準(zhǔn)。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，調(diào)整時(shí)設(shè)限位架。5.2.6平轉(zhuǎn)及對(duì)接合攏1平轉(zhuǎn)采用力偶式千斤頂張拉鋼鉸線平轉(zhuǎn)系統(tǒng)。即在上盤(pán)墩身底部纏繞鋼鉸線，利用千斤頂張拉鋼鉸線使體系轉(zhuǎn)動(dòng)（見(jiàn)圖5.2.6）。圖5.2.6 力偶式平轉(zhuǎn)系統(tǒng)2平轉(zhuǎn)時(shí)要密切注意轉(zhuǎn)動(dòng)體系傾斜、擺動(dòng)等異常情況；平轉(zhuǎn)快到位時(shí)應(yīng)放慢，防止平轉(zhuǎn)過(guò)位。3平轉(zhuǎn)完畢，兩拱肋對(duì)位準(zhǔn)確后，應(yīng)立即進(jìn)行接頭合攏焊接，豎轉(zhuǎn)鉸加固，用混凝土封

10、固上轉(zhuǎn)盤(pán)等項(xiàng)工作。5.2.7系桿張拉對(duì)于系桿拱橋利用系桿張力平衡部分拱肋對(duì)橋墩側(cè)推力，所以在吊裝橫梁，灌注鋼管砼和橋面系施工逐步增大拱肋對(duì)橋墩側(cè)推力同時(shí)，應(yīng)相應(yīng)逐次張拉系桿，減少整個(gè)橋體對(duì)橋墩側(cè)推力。5.3勞力組織（按文峰立交橋施工規(guī)模，兩側(cè)轉(zhuǎn)體分別進(jìn)行）編號(hào)作業(yè)內(nèi)容人數(shù)（人）1施工技術(shù)22測(cè)量控制43油泵操作44千斤頂操作55錨具操作46吊裝作業(yè)107鉗工、電工68安全防護(hù)49安全、質(zhì)量檢查110總指揮1計(jì)41人6.材料與設(shè)備（按文峰立交橋規(guī)模）序號(hào)名稱(chēng)規(guī)格單位數(shù)量備注1拆裝式桁梁32m孔92鋼構(gòu)件加工t1853工字鋼100片6=16m4工字鋼63Cm4805鋼鉸線15.2t6.16錨具XY

11、M15-12套407錨具XYM15-4套128公路空心板梁=20m片169千斤頂YD320行程1.2m臺(tái)1210千斤頂YCD-23臺(tái)311千斤頂YD320行程250臺(tái)1312吊車(chē)20-25t臺(tái)213吊車(chē)40t臺(tái)114油泵4050MPa臺(tái)67.施工質(zhì)量控制7.0.1建立完善的質(zhì)量保證體系，各過(guò)程均有專(zhuān)職質(zhì)檢人員檢查驗(yàn)收，前一過(guò)程不合格不得轉(zhuǎn)入下一過(guò)程施工。7.0.2轉(zhuǎn)體施工應(yīng)滿足公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范和公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求，對(duì)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定的特殊項(xiàng)目和內(nèi)容，在轉(zhuǎn)體施工作業(yè)細(xì)則中要有專(zhuān)項(xiàng)規(guī)定。7.0.3堅(jiān)持“三服從、五不施工、一個(gè)堅(jiān)持”制度，即“進(jìn)度服從計(jì)劃，進(jìn)度服從安全、質(zhì)量，質(zhì)量

12、否決服從監(jiān)理”；“施工準(zhǔn)備不做充分不施工，試驗(yàn)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)不施工，施工方案和質(zhì)量保證措施未確定不施工，設(shè)計(jì)圖紙沒(méi)有審核方案、未進(jìn)行優(yōu)化不施工，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有進(jìn)行技術(shù)交底及特殊工序沒(méi)有作業(yè)指導(dǎo)書(shū)不施工”；“堅(jiān)持工程質(zhì)量未達(dá)標(biāo)堅(jiān)決進(jìn)行返工”。7.0.4對(duì)工程實(shí)施全過(guò)程的質(zhì)量控制，要突出質(zhì)量的事前控制，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)質(zhì)量的過(guò)程控制，做好工程質(zhì)量的事后控制。7.0.5按照施工方案，對(duì)材料、機(jī)具、設(shè)備、施工工藝、操作人員等影響因素進(jìn)行控制，以保證總體質(zhì)量處于穩(wěn)定狀態(tài)。7.0.6做好施工工藝質(zhì)量控制，對(duì)全體施工人員進(jìn)行“施工工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”的交底，對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量、工序、材料進(jìn)行驗(yàn)證，使施工工藝的質(zhì)量控制符合標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范

13、化、制度化的要求。7.0.7加強(qiáng)施工工序的質(zhì)量控制，實(shí)行總工程師負(fù)責(zé)制，專(zhuān)業(yè)工程師、技術(shù)員和質(zhì)檢工程師層層把關(guān)，對(duì)影響施工質(zhì)量的五大因素（人、材料、機(jī)具、方法、環(huán)境）進(jìn)行控制，使工序質(zhì)量數(shù)據(jù)波動(dòng)處于允許的范圍內(nèi)。通過(guò)工序檢驗(yàn)等方式，對(duì)工序質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定；在產(chǎn)生偏離標(biāo)準(zhǔn)的情況下，分析產(chǎn)生的原因，并及時(shí)采取措施，使之處于允許誤差范圍內(nèi)。7.0.8定期對(duì)全體施工人員進(jìn)行規(guī)程、規(guī)范、工序、工藝、標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、檢驗(yàn)等基礎(chǔ)知識(shí)的培訓(xùn)，開(kāi)展質(zhì)量管理和質(zhì)量意識(shí)教育。7.0.9實(shí)行班組保證本工序、監(jiān)督前工序、服務(wù)后工序的自檢、互檢、交接檢和專(zhuān)業(yè)性的“中間定期”質(zhì)量檢查，保證不合格工序不轉(zhuǎn)入下道工序。出現(xiàn)不合格工序時(shí)

14、，做到“三不放過(guò)”（原因不清不放過(guò)、責(zé)任不明不放過(guò)、措施未落實(shí)不放過(guò)），并采取必要的措施，防止再次發(fā)生。7.0.10制訂施工作業(yè)細(xì)則和工藝操作要點(diǎn)，并在作業(yè)前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員培訓(xùn)，使每個(gè)操作人員都能熟練掌握、正確操作。7.0.11嚴(yán)把進(jìn)料關(guān)，杜絕不合格品進(jìn)入工地。7.0.12加強(qiáng)測(cè)量控制，確保孔跨尺寸和拱肋拼裝結(jié)構(gòu)尺寸的精度，以保證拱肋正確對(duì)接合攏。8.安全措施8.0.1建立完善的施工安全保證體系，加強(qiáng)施工作業(yè)過(guò)程中的安全檢查，確保作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。8.0.2制訂適應(yīng)該工程特點(diǎn)的施工安全措施和注意事項(xiàng)，并在施工過(guò)程中認(rèn)真執(zhí)行。8.0.3高空作業(yè)區(qū)設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)圍欄，高空作業(yè)人員必須配帶安

15、全防護(hù)用品。8.0.4加強(qiáng)施工機(jī)具設(shè)備管理和施工用電管理，防止機(jī)械事故和觸電事故。8.0.5加強(qiáng)鐵路安全防護(hù)，防止機(jī)具材料侵入鐵路限界及鐵路上空作業(yè)墜物砸壞過(guò)往列車(chē)。在鐵路兩側(cè)設(shè)防護(hù)欄桿，防止人員隨意穿越鐵路。8.0.6對(duì)鐵路安全威脅大的施工過(guò)程，派專(zhuān)人與車(chē)站值班人員聯(lián)系，隨時(shí)掌握列車(chē)動(dòng)態(tài)，并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)。9.環(huán)保措施9.0.1嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律、法規(guī)和規(guī)章，按照合同和國(guó)家及地方有關(guān)環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定，對(duì)環(huán)境保護(hù)工作做全面規(guī)劃，綜合治理。9.0.2及時(shí)與環(huán)境保護(hù)管理機(jī)構(gòu)取得聯(lián)系，遵守有關(guān)控制環(huán)境污染的法規(guī)，從組織管理、防止和減輕水、氣污染、施工噪音及震動(dòng)控制、水土保持、粉塵控制

16、等多方面采取一切合理措施，將施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境的污染降至最小程度，搞好污水處理，防止污染水質(zhì)，做好水土保持。9.0.3制定下發(fā)環(huán)保細(xì)則，對(duì)職工進(jìn)行環(huán)保教育，采取有效措施保護(hù)自然環(huán)境。廢棄物和垃圾棄到指定地點(diǎn)；疏通排水系統(tǒng)，防止水土流失；9.0.4定期清理工程廢棄物及工程材料運(yùn)輸過(guò)程中的防散落與沿途污染措施，廢水除按環(huán)境衛(wèi)生指標(biāo)進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)外，并按當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求的指定地點(diǎn)排放。9.0.5對(duì)施工場(chǎng)地及進(jìn)場(chǎng)道路進(jìn)行硬化，并在晴天經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行灑水，防止塵土飛揚(yáng)，污染周?chē)h(huán)境。9.0.6完工后及時(shí)清理施工場(chǎng)地，做到“工完料凈”，不給周?chē)h(huán)境遺留工程垃圾。對(duì)于償還用地，待工程完工后，覆蓋熟土，恢復(fù)耕作條件。1

17、0.經(jīng)濟(jì)效益分析10.0.1該橋主跨拱肋最高達(dá)37m，如要不采用就地搭架支撐，則需架高40m寬20m腳手架兩座，租用75t吊車(chē)四臺(tái)，僅此兩項(xiàng)費(fèi)用計(jì)60萬(wàn)元。采用豎轉(zhuǎn)方案，費(fèi)用僅30萬(wàn)元，節(jié)省50%。10.0.2采用平轉(zhuǎn)，可避免或減少空中作業(yè)對(duì)橋下作業(yè)的干擾。對(duì)于繁忙的鐵路干線，可不中斷行車(chē)，效益更明顯。例如，按常規(guī)施工，需要點(diǎn)220次，采用平轉(zhuǎn)后，只在22個(gè)橫梁吊裝時(shí)要點(diǎn)22次，節(jié)約要點(diǎn)近200次。10.0.3如果采用卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩轉(zhuǎn)體方案，需購(gòu)置15t大型卷?yè)P(yáng)機(jī)4臺(tái)，直徑40鋼絲繩8000m，此兩項(xiàng)就需資金50萬(wàn)，這些機(jī)具材料通用度小，而且鋼絲繩過(guò)長(zhǎng)彈性大，不穩(wěn)定。采用頂鎬鋼鉸線轉(zhuǎn)體方案，頂鎬只需少量添置，鋼鉸線亦可重復(fù)使用，資金只用不到10萬(wàn)元。11.工程實(shí)例安陽(yáng)文峰立交橋位于安陽(yáng)火車(chē)站南咽喉，橫跨京廣上行正線和站線14條線路。主跨138m，高39m，結(jié)構(gòu)為下承式鋼管混凝土系桿拱橋，主拱肋由4根直徑720mm鋼管組焊成正梯形，腹管直徑300mm。由于該橋位于運(yùn)輸繁忙的京廣鐵路干線上，為減少主橋施工對(duì)運(yùn)輸?shù)挠绊?，采用將主橋分成兩個(gè)半跨。分別在線路兩側(cè)拼裝，然后采用平轉(zhuǎn)，使其在空中對(duì)接合攏的施