高速铁路大跨度中承式钢箱拱非对称转体施工工法
中铁十七局集团有限公司
廖文彬 黄树彬
1 前言
随着我国高速铁路网的迅速发展，在高速铁路施工过程中经常会遇到线路交叉问题，一些跨度大、结构新颖、线形美观的各种新型桥梁随即发展。
中铁十七局集团有限公司针对高速铁路大跨度中承式钢箱拱桥跨越高速公路转体施工难题进行研究，在总结《京沪高速铁路108米中承式钢箱拱非对称转体施工技术》的基础上，形成本工法。该工法在质量控制上达到国家、铁道部及相关行业标准，采取合理的安全和环境保护措施，在经济、社会、节能、环保方面取得了显著效益。经山西省科学技术情报研究所的查新，未见在中承式钢箱拱桥转体施工过程中与本项目综合技术特点完全相一致的公开文献报道。2011年9月21日《京沪高速铁路108米中承式钢箱拱非对称转体施工技术》经山西省科技厅科技成果鉴定，总体达到了国际先进水平。
2 工法特点
2.1减少施工干扰。钢箱拱对称拼装、一次转体到位，拼装和转体施工过程中不影响桥下高速公路运营。
2.2提高工程安全质量。采用撑脚支承转体装置，钢箱梁梁体在转体过程中运行平稳、安全可靠；采用索塔体系，钢箱梁梁体质量和线形容易控制；采用新型不平衡称重方法，准确计算配重大小和配重位置，效果显著，保证了非对称结构转体的稳定性和安全性，解决了非对称转体结构平衡的难题。
2.3降低施工成本。采用抗倾覆稳定性能好且节省经济投入的撑脚支承转体装置，与球铰结构相比，节约了施工成本。
2.4加快施工进度。开发的相对空间坐标数据处理软件，能够实时显示测量偏差值，极大提高了钢箱拱拼装的工效。且转体设备自动化程度高，循环周期短，施工进度快。
3 适用范围
本工法适用于公路和铁路位于有通车、通航要求及峡谷地带时大跨度、小吨位的中承式钢箱拱桥平面转体施工，转体施工不受季节影响，但风力大于Ⅴ级时不适宜进行转体施工。本工法尤其适用于高速铁路施工时线路平顺性要求高的施工，解决了中承式钢箱拱桥线形控制难度大的难题。
4 工艺原理
本工法的施工工艺原理是在桥梁桩基础上施工下转盘，下转盘上设置环形滑道、中心限位装置预埋件、千斤顶反力座和牵引索反力座，在环形滑道上对称安装承重撑脚和防倾覆撑脚，中心限位装置上安装中心限位销。将撑脚和中心限位装置锚入上转盘，通过精轧螺纹钢、临时支座和临时撑杆将钢拱脚与上转盘进行刚性连接，平行于需要跨越的铁路、公路、水路两侧拼装钢箱拱。在钢箱拱上安装索塔临时扣挂体系，并与吊杆张拉配合，通过调整扣索和吊杆拉力，使钢箱拱与拼装支架脱离，形成转体结构。在对称的两个牵引索反力座上安装连续千斤顶并通过牵引索与转台相连，启动千斤顶，形成力偶，将转体结构精确转动到预定的角度后，封固上下转盘，并在中跨实现合拢。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 工艺流程
具体施工工艺流程详见图5.1-1。 5.2 操作要点 5.2.1下转盘施工
下转盘为支承转体结构全部重量的基础，转体完成后与上转盘形成拱脚基础。下转盘上设转体装置的中心限位销孔、撑脚环形滑道、牵引反力座及转体拽拉千斤顶反力座，下转盘详见图5.2-1。
下转盘混凝土分三次浇筑，第一次混凝土浇筑前将下转盘滑道骨架、销轴支撑骨架调平安装到位。第二次混凝土浇筑时安装下转盘滑道钢板、销轴预埋件、牵引索反力座和千斤顶反力座预埋钢筋。第三次浇筑牵引反力座和千斤顶反力座混凝土。
1滑道和销轴预埋件安装
滑道由滑道支承骨架、调高螺栓、滑道钢板和滑道不锈钢板组成。滑道钢板采用厚24mm、宽1.16m的钢板。转体时撑脚在滑道内滑动，为保持转体的结构平稳性，要求控制整个滑道面相对高差不大于2mm。
安装牵引系统、助推系统 搭设支架 下转盘施工 安装承重撑脚及中心限位装置 上转盘施工 安装防倾覆撑脚 安装钢拱座及拱脚钢横梁 拼装钢箱拱 灌注、顶升拱脚和边拱肋内混凝土 临时固结上转盘和钢拱座 安装索塔、扣索及施加平衡重 第一次张拉扣索 安装、张拉部分吊杆使部分支架脱架 第二次张拉扣索 安装张拉部分吊杆使支架完全脱架 转体及监控 转体就位 合拢 安装张拉剩余吊杆 吊杆力调整 拆除索塔体系 图5.1-1 转体施工工艺流程图
安装限位装置