摘要： 结合秦皇岛城市西部快速路需上跨京哈铁路的工程特点，为确保铁路运营安全，减少或消除对既有铁路的影响，同时保证工程能够优质、安全、快速的完成，设计部门经过筛选采用转体桥方案。即先进行承台、球铰及牵引系统施工，并搭设支架浇筑主塔、墩身、连续梁，然后在封锁要点后进行转体，在铁路上方合拢。本文以该工程为例对转体桥施工的关键技术与控制要点探讨，旨在对今后类似新建公路上跨既有铁路提供借鉴经验。
关键词： 快速公路上跨铁路,转体桥,施工关键技术
1 工程概况
本工程为秦皇岛城市西部快速路上跨京哈铁路，全长133m，设计为变截面预应力混凝土连续刚构桥，左右幅分离，桥梁跨径布置为：左幅桥40+48+45m，右幅桥45+48+40m，左右幅均在48m跨上跨京哈铁路，采用平面转体法施工。主梁采用单箱四室直腹板箱型截面，主梁分三段浇注：转体连梁(42+42)m、边跨现浇段(46m)、合拢段(3m)。转体球铰直径3.0 m，转体重量7200t。道路按城市快速路标准建设，规划横断面布设为四幅路，桥面总宽47.5m，单幅桥面宽23m，中央1.5m分隔，带主线双向6车道，桥梁与铁路交角为73.4°。
2 工程特点及难点分析
本工程特点及难点为上跨既有京哈铁路，施工方案需报铁路局审核批准，经同意后签订相关安全配合协议;现场施工时需铁路局相关部门进行配合，并改移影响施工的相关铁路设施。为确保既有铁路运营安全，减少对铁路运营的影响，该桥采用整幅箱梁转体施工。
另一转特点及难点主要为转体施工，转体结构由转体下转盘(承台)、球铰、滑道、助推反力座、拽拉反力座、上转盘(转台、转体底座)、撑脚、墩柱、主梁、转体牵引系统等组成。转体重量7200t，通过设置转动牵引系统，逆时针同步转动上转盘73.4°至合拢段位置，和桥轴线重合。而转动球铰是转动体系的关键工作，制作及安装精度要求高，委托有资质的生产厂家加工。
3 转体桥施工的关键技术
转体桥总体施工步骤为：桩基→承台基坑支护→承台(转体下转盘)施工，并安装球铰下盘及滑道→球铰四氟乙烯片安装，同时进行反力座施工→球铰上盘安装，保险撑脚安装→转台及转体底座(转体上转盘)施工→墩身施工→转体连梁施工→转体实施→合拢→封盘。而施工的关键工作在于转体体系及转体施工，本桥转动体系为球面转动体系，球铰分上、下球铰，球铰间四氟乙烯板、固定上下球铰的钢销、下球铰钢骨架。
3.1 转体下盘(转体大承台)施工
转体下盘(转体大承台)为支承转体结构全部重量的基础，支撑重量7200吨，转体完成后，与上转盘共同形成桥梁基础。下盘采用C40混凝土，下转盘上设置转动系统的下球铰、保险撑脚的环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座等。转体大承台尺寸为14.5m×14.5m，为了要控制球铰及下滑道的安装精度的要求，转体大承台的浇注分三次完成。
3.1.1 第一步绑扎承台底和侧面四周钢筋，进行第一层混凝土浇筑,并在混凝土顶面预埋滑道和下球铰骨架安装角钢;
3.1.2 安装下滑道骨架和下球铰骨架,要求骨架顶面的相对高差不大于5mm。骨架中心和球铰中心重合，与理论中心偏差不大于1mm;
3.1.3 绑扎预留槽两侧钢筋，安装预留槽模板，进行二次混凝土浇注;二次浇注至承台顶面，控制好预留槽混凝土高度;
3.1.4 绑扎球铰预留槽和下滑道钢筋，安装滑道钢板,要求滑道钢板顶面局部平整度不大于0.5mm，相对高差不大于5mm，采取调整骨架上的螺母使其水平;
3.1.5 第三次浇筑预留槽混凝土(下滑道钢板下部和下球铰预留槽)，浇筑千斤顶反力座和转体牵引反力座混凝土。
3.2 球铰安装
3.2.1 球铰下盘定位支架安装
转体下转盘(承台)浇注完第一次混凝土后，在已预埋好的预埋件上安装下球铰定位支架。
3.2.2 安装球铰下盘
待承台第二次混凝土浇注后，在定位支架上安装微调装置，再吊装球铰下盘放在定位支架上并进行对中和调平，通过调节微调装置精确定位球铰下盘，球铰下盘精定位后进行锁定。
球铰对中采用十字线法进行，要求球铰中心纵横向误差不大于1mm;球铰水平调整先使用普通水平仪调平，然后使用精密水准仪调平，控制球铰圆周顶面处各点相对误差不大于1mm。
3.2.3 安插定位销
下球铰安装完成并其底部混凝土浇注完毕后，将球铰定位销插入球铰下盘预埋轴套中组成球铰定位轴。
3.2.4 镶嵌四氟乙烯滑动块
定位销安放好后，即可镶嵌四氟乙烯滑动块。
四氟乙烯滑动块安装前，先将球铰下盘滑动面清理干净，要求安装后各滑动块顶面应位于同一球面上，其误差≯0.2mm。
3.2.5 涂抹黄油四氟乙烯粉
滑动块安装合格后，在球面上滑动块间涂抹黄油四氟乙烯粉，使黄油四氟乙烯粉均匀充满滑动块之间的空间，并略高于滑动块顶面，保证滑动块顶面有一层黄油四氟乙烯粉。
3.2.6 球铰上盘安装
球铰上盘附着在下盘上安装，安装前先起吊球铰上盘，调整好起吊千斤绳使球铰上盘吊起后水平不倾斜，对准定位销并套入定位销缓慢下落直至降落到球铰下盘上，再试转动确认球铰上盘转动自如后临时锁定球铰上下盘。注意球铰下盘下落过程中不得碰撞球铰定位钢销。
3.2.7 密封球铰上下盘吻合面
球铰上下盘间临时锁定限位后，用封口胶带缠绕密封球铰上下盘吻合面外周，严禁泥砂或杂物进入球铰。
3.3 撑脚的安装
本转动体系有4对撑脚,每个撑脚由两根直径600mm、高1660mm的钢管焊在厚30mm扇形钢板上，撑脚内填充微膨胀混凝土,撑脚底与不锈钢板间预留20mm间隙，施工时，在撑脚底和不锈钢板间放置由木条做成的一个方框，方框厚度为20毫米，内填平石英砂，把撑脚水平地布置在石英砂上。在滑道上布置8个砂箱，砂箱直径为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。
3.4上转盘施工
转体上盘是转体的重要结构，在整个转体过程中形成一个多向、立体的受力状态，上盘布有纵、横向预应力筋，采用单端张拉，锚固端采用P型锚具。
上转盘施工分两步：
a.下部为1.0m厚、直径为11.5m的圆柱台，其中预埋两对对称于转盘中心的牵引索;
b.上部为13.5×13.5×2m的矩形台，结构中心与球铰中心重合，施工时预埋横纵向预应力筋，达到强度以后进行预应力张拉。
3.5 牵引系统
本桥转体设计给定每一T构2束牵引索，每一T构采用一套ZLD200自动连续顶推系统，每套ZLD200自动连续顶推系统由两台ZLD200型连续顶推千斤顶、两台ZLDB液压泵站和一台ZLDK-16主控台组成，其相互间通过高压油管和电缆线相连接.
每台ZLD200型连续顶推千斤顶公称牵引力2000KN，牵引索有18根强度级别为fpk=1860Mpa的φ15.24钢绞线。预埋牵引索时清洁各根钢绞线表面的锈迹、油污后，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过ZLD200型连续顶推千斤顶。牵引索的另一端应先期在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内，作为牵引索固定端。
转体结构的索引力、安全系数及转体时间的初步计算：
转体总重量W为72000KN。
其摩擦力计算公式为F=W×μ。
启动时静摩擦系数按μ=0.1，静摩擦力F=W×μ=7200KN;
转动过程中的动摩擦系数按μ=0.06，
动摩擦力F=W×μ=4320KN。
转体拽拉力计算：
T=2/3×(R·W·μ)/D
R—球铰平面半径，R=150cm;
W—转体总重量，W=72000KN;
D—转台直径，D=1150cm;
μ—球铰摩擦系数，μ静=0.1，μ动=0.06;
计算结果：启动时所需最大牵引力T=2/3×(R·W·μ静)/D=626KN<2000KN;
转动过程中所需牵引力T=2/3×(R·W·μ动)/D=375KN<2000KN。
故本桥选用两套ZLD200型液压、同步、自动连续牵引力系统(牵引力系统由连续千斤顶、液压泵站及主控台组成)，形成水平旋转力偶，通过拽拉锚固且缠绕于直径1150cm的转台圆周上的钢绞线，使得转动体系转动。
4、转体施工实施
4.1 转体前施工准备
施工前与铁路局签订安全协议，施工时成立转体指挥小组，布置好测量观测点、清理滑道，解除撑脚约束，安装好助推千斤顶及反推梁，解除上转盘约束，做好T构不平衡力测试及配重，并安装好牵引索，做设备测试，确保仪器调试正常，在封锁要点后进行施工。
4.2、试转
在上述各项准备工作完成后，全面检查一遍牵引动力系统及转体体系、位控体系、防倾保险体系等是否状态良好。试转时应做好以下两项重要数据的测试工作：
⑴每分钟转速，即每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弧线距离，应将转体速度控制在设计要求内。
⑵控制采取点动方式操作，测量组应测量每点动一次悬臂端所转动水平弧线距离的数据，以供转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。
4.3、正式转体
转体人员接到转体命令后，启动动力系统。张拉牵引千斤顶，分级加力，按100KN一级分级加力，直至撑脚走板水平位移观测确定启动，并记录静摩阻力。匀速转动，平转基本到位(距设计位置约1m处)减速，降低平转速度，距设计位置0.5m处，采取点动操作，并与测量人员配合确认点动后梁端弧长。在距设计位置0.1m处停转，测量轴线，根据差值，精确点动控制定位，防止超转。
转体就位后，精确调整转体倾斜位置，并用型钢将上下转盘抄死。临时墩墩顶与梁底先行抄死。防止梁体在外力作用下摆动。
利用临时墩墩顶上设置的千斤顶，精确地调整梁体端部标高，并采取措施抄垫。
5 结束语
桥梁转体施工是将箱梁重量通过墩柱传递于上球铰，上球铰通过球铰间的四氟乙烯板传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕以后，脱空砂箱将梁体的全部重量转移于球铰，然后进行称重和配重，利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩,使桥体转动到位。通过本次关键技术的施工控制，使整个转体施工更加快速、简便、安全、易控，减少对既有铁路影响，并实现了该桥如期安全的转体到位，是一项值得推广的转体工艺。
