客运专线连续梁跨既有线转体施工技术

2022-11-09 版权声明 我要投稿

1 概况

宝兰客运专线铁路称沟驿特大桥DK962+011~DK962+167处上跨既有陇海铁路,上部结构为(40+56+40)m预应力混凝土连续梁,下部结构为圆端形桥墩、钻孔桩基础。既有陇海铁路为I级双线电气化铁路,宝兰客运专线与既有陇海铁路线夹角为85°。为保证既有线运营安全,减少施工过程中既有线运营干扰和加快施工进度,连续梁采用转体法施工,即在两个主墩(21#、22#墩)处平行于既有陇海铁路采用挂篮浇筑悬灌梁段施工,待施工至最大悬臂状态后,结合既有线运营、施工要点及天气等因素,择机实施转体施工。将梁体及桥墩逆时针旋转85°,梁体转体到位后再进行合龙段施工。

连续梁主跨跨越陇海铁路双线长度13.3米,宝兰铁路梁底距离陇海铁路轨面10.89m,距接触网线顶面2.735m。其中21#墩承台边距陇海铁路防护网最小距离为10.3m,22#墩承台距陇海铁路防护网最小距离为17.71m。跨既有线梁部施工影响陇海铁路的段落为K1642+542~K1642+602(陇海铁路里程)共60m范围,位于陇海铁路梁家坪与李家坪之间,主要设施为1对接触网立柱、60m接触网线、1对接触网立柱上绝缘瓷瓶、过往列车、行车线路障碍影响行车安全。

2 转体结构设计

转体结构由承重系统、平衡系统、转体牵引系统组成。

(1)承重系统由下转盘、转动球铰、上转盘构成。球铰采用钢制球铰,由上下球铰、球铰间聚四氟乙烯滑片、固定上下球铰的φ27cm钢销、下球铰钢骨架组成,竖向承载力45000Kn。

(2)平衡系统由撑脚、滑道构成。上转盘下表面沿圆周均匀设置8个双φ60cm钢管混凝土撑脚,撑脚底面焊接20mm厚不锈钢板,撑脚底与滑道间距10mm;环形滑道由5mm厚的四氟板、3mm厚的不锈钢组成。

(3)转体牵引系统由2台ZLD100连续千斤顶、牵引反力支座、助推反力支座构成。

3 关键施工技术

3.1 滑道拼装

(1)滑道初步定位

第一层承台混凝土强度符合要求后,将厂家定制的散装滑道拼装成8块整体滑道,吊装滑道至设计位置并进行平面、高程初步定位。通过在滑道支撑脚上∠75×5角钢将滑道顶面高程大概调至设计位置;通过球铰中心及滑道半径将滑道平面位置大概调至设计位置。

(2)滑道精确定位

采用二等水准仪进行高程测量,调整滑道边缘螺栓,精确定位滑道顶面高程,误差控制在±0.5mm,同时在确定高程的过程中反复使用尺量的方式确定滑道内侧半径。

(3)滑道固定

滑道精确定位后,固定滑道骨架,并将8块滑道通过焊接连接成一个整体。焊接滑道时,采用3道钢板加劲肋加固及间隔焊接措施,以便有效防止滑道焊接变形;焊接完成后对滑道进行复测,检查滑道在焊接过程中是否出现大的变形。若有变形,需通过微调螺栓对滑道进行调整。

3.2 下球铰安装及下转盘混凝土施工

通过卷尺将下球铰四等分,对称两点连线相交确定球铰中心位置,然后将中心位置标识在球铰中心转动轴处方木上。在骨架安装就位后将下球铰安装至骨架上;精确定位下球铰,先确定平面位置,再确定高程位置;再次循环调整平面、高程直至平面与高程满足设计所要求的限差内。下球铰中心允许偏差横桥向≤1.5mm,顺桥向≤1 mm;球铰上任意两点高程允许偏差≤1 mm。

绑扎承台顶面钢筋,预埋牵引反力支座、助推反力支座的钢筋,仔细核对牵引反力支座预埋件位置、牵引方向,防止其位置埋设错误;钢筋报验合格后浇筑微膨胀混凝土并养护。为有效防止球铰、滑道下不出现空洞,一方面应严格控制混凝土工作性能,另一方面应加强混凝土捣固。下转盘混凝土施工完成后,应对其混凝土密实度进行检测,若出现空洞等,应及时进行注浆处理。

3.3 上球铰安装

首先将下球铰打磨、清洗干净,在其上编号一一对应铺设四氟滑片,满铺沥脂油与四氟滑粉的混合物,四氟滑片安装后顶面在同一球面上的允许误差不得大于0.2mm;在球铰上转动轴承孔中加入定量的沥青与四氟滑粉的混合物,插入转动轴承并转动,直至孔中混合物从轴承边缘溢出;在打磨、清洁完上球铰后,安装、转动上球铰,上下球铰同轴且上下球铰边缘有混合物溢出后封口结合缝。在下球铰上的施工操作人员应穿戴干净鞋套,防止四氟滑片等被污染。

3.4 撑脚和砂箱施工

安装8组撑脚,严格控制撑脚与下滑道的间隙在10mm之内,转体前用钢楔将钢管混凝土撑脚与环道之间塞死。砂箱采用干燥均匀细砂,经预压后安装砂箱,确保上部梁体的稳定。

3.5 上转盘施工

按设计图纸进行钢筋绑扎;埋设上转盘两束牵引索,牵引索外露部分采用防锈措施后圆顺地缠绕在转盘周围。预留混凝土灌注孔,浇筑上转盘混凝土及养护。

3.6 墩身、连续梁施工

根据现场实际情况,墩身采用翻模施工;连续梁0#块21#墩采用三角托架、22#墩采用钢管支墩支架施工,梁体节段采用挂篮悬灌施工。

3.7 不平衡称重及配重

不平衡称重试验是转体梁施工最重要的环节。转体前,通过测试转动体部分的不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及摩阻系数等参数,实现桥梁转体的配重要求,为该桥转体施工的指挥和决策提供依据。

经过现场监测及不平衡称重测试,21#墩位纵向不平衡力矩515.4 kN.m,摩阻力矩8039.5 kN.m,静摩阻系数0.027,纵向偏心距0.013m,偏向宝鸡侧。22#墩位纵向不平衡力矩1162.5 kN.m,摩阻力矩3817.5 kN.m,静摩阻系数0.014,纵向偏心距0.034m,偏向宝鸡侧。

配重时按偏心5cm考虑。以21#墩为例,需要配重=(e’*N-MG)/(悬臂长度-配重距梁端距离)=(0.05*39300-515.4)/20=72kN,取7.5吨。21#墩配重7.5吨,配重位置在宝鸡侧距梁中心20米,配重后理论偏心距为5cm,偏向宝鸡侧。配重后复测得到纵向不平衡力矩2559.6kN.m,摩阻力矩8584.4kN.m,静摩阻系数0.029,纵向偏心距6.5cm,偏向宝鸡侧,满足5~15cm的要求。22#墩位转体梁配重14.5吨,配重位置在兰州侧距梁中心20米,配重后理论偏心距为5cm,偏向兰州侧。

3.8 转体施工

(1)转体方案确定

转体施工作业包括试转、匀速转体、点动转体和锁定等工序,所需时间计算如下:

t1—转体启动时间;

t2—83°匀速转体时间;

t3—2°点动时间;

t4—锁定时间。

由于陇海铁路为繁忙干线,垂直天窗时间时长T=89.4min很难请示到,无法一次要点转体施工,采取2次转体方案,即临近既有线转体(转至防护栅栏边,转26°),天窗时间转体(防护栅栏转至设计位置,转59°)。

(2)试转

通过试转,明确起动和正常转动牵引力、测试每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弧线距离、测量每点动一次悬臂端所转动水平弧线距离和停止牵引梁端惯性位移值等技术参数,为正式转体提供技术指导。

(3)正式转体

天窗时间内,准备工作就绪后进行转体,采用QKDT(BP)-2-20联动系统、ZLD100连续千斤顶确保21#、22#墩同步、匀速转动,1m范围内点动到位。

3.9 锁定与封铰

梁体转体到设计位置后进行精调,线形控制到位后立即在钢撑脚与内外助推反力支座之间安放型钢反力架,对转动单元进行锁定,立模浇筑微膨胀混凝土封绞,使承台形成整体。

3.1 0 合龙段施工

(1)合龙段施工方案

为有效降低施工安全,同时满足连续梁梁底与接触网线顶面2.735m净空要求,拟采用移动吊架施工合龙段,即在22#墩小里程1#段地面位置进行移动吊架拼装,经验收合格后进行提升、移动到位,在天窗时间内进行合龙段施工。

(2)移动吊架方案

移动吊架由行走系统、模板系统及防护系统构成。行走系统上横梁采用双Ⅰ45a工字钢,下横梁通过4根Φ32精轧螺纹钢与上横梁连接;模板系统利用挂篮悬灌段模板;防护系统由全封闭2mm钢板与10mm绝缘板组成,顺桥向高度2.4m,横桥向高度0.3m。

(3)移动吊架安装、走行及拆除

在22#墩宝鸡端1#段位置地面进行移动吊架拼装,经验收合格后通过精轧螺纹钢提升到位。

通过试走行检验吊架是否安全;确定吊架垂直提升、下降速度,纵向移动速度。按已批复的方案及天窗计划点提前做好相关准备,进行正式走行,走行到位后进行吊点转换。

吊架拆除:吊架移动前合龙段预应力张拉、压浆完成,并清理完合龙段施工时所用机具、杂物等。拆除合龙段底板、顶板锚固体系,确定无约束情况下降吊架并走行吊架至1#块位置。用10t链条葫芦将防护系统下降至地面,逐一进行拆除,清理场地。

(4)合龙段施工

吊架移动到位后,设置悬臂端配重水箱,安设临时刚性连接。临时刚性连接设置后,绑扎合龙段钢筋骨架,张拉合龙龙段临时钢绞线,对其实施临时锁定,锁定之后立即浇筑混凝土并洒水养护14天。当混凝土强度、弹性模量达到100%且养护龄期不小于10天,按设计要求张拉钢束及风镐凿除中墩墩顶临时固结措施。

4 结束语

称沟驿特大桥连续梁转体施工通过邻近既有线转体、天窗时间转体的2次转体方案,对既有陇海铁路影响降到了最低;合龙段创新性的采用移动吊架方案既提高了效率又保证了施工安全,为类似桥梁转体施工提供了借鉴意义。

结合称沟驿特大桥连续梁转体施工,提出以下几点建议:

(1)下球铰安装精度直接关系到转体是否成功,施工中应严格控制,确保各项工序满足设计及规范要求。

(2)应加强牵引反力支座位置核实,确保其位置准确无误;同时埋设的牵引钢绞线位置、长度应留有富余量。

(3)下转盘混凝土施工应加强混凝土密实度控制,完成后应及时进行检测,若出现问题应进行注浆加固处理。

(4)配重时偏心宜按10cm控制,防止配重施工误差造成偏心不满足5~15cm的要求。

(5)合龙段空间较小情况下,应采用吊架、设置绝缘防电措施等进行合龙段施工。

摘要:连续梁转体施工技术对跨越既有线的干扰较少,近年来越来越多的应用于上跨桥梁施工中。本文结合宝兰客运专线甘肃段称沟驿特大桥(40+56+40)m连续梁工程特点,对转体结构设计,转体滑道、球铰和转体施工工艺进行了详细的阐述,对滑道、球铰、不平衡称重、转体、合龙段吊架的施工控制要点进行了总结,为类似连续梁转体施工具有借鉴意义。

关键词:连续梁转体,滑道,球铰,不平衡称重,合龙吊架

参考文献

[1] 运梁河特大桥转体梁不平衡称重试验分析/陈富强,夏培华,中国港湾建设,2012(06)。

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