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京哈铁路、泃河分离式立交-主桥转体施工组织.doc河北省密涿高速公路廊坊至北三县段Q1标
京哈铁路、泃河分离式立交 转体组织设计方案
编制：
中铁十一局集团第三工程有限公司密涿高速公路
廊坊段Q1合同项目经理部
密涿高速公路起点为北京市密云，终点为河北省涿州，经过平谷、三河、香河、廊坊、固安。因为呈“C”形包围北京城区，所以也被称为北京七环路。
该项目建成后，将自北向南连接京平、密涿支线、京沈、京津、京沪、京台、大广、京珠、京昆9条高速公路。
密涿高速公路廊坊至北三县（三河）段工程起自掘山头村西的京冀界处，线路经三河市东、大厂县东、大厂县南、西进入北京，于采育北大同营西再次进入廊坊，经西，自北向南与现有廊涿高速公路相接，路线长88.7km，河北段50.03km。全线采用双向六车道标准建设。设计时速120km/h，路基宽度34.5m。
该项目是河北省高速布局规划中“线3”的重要组成部分，同时也是北京市大外环的重要组成。该项目自北向南连接京平、京沈二线、京沈、京津、京沪、京台、大广等9条高速公路。该项目的建设对于完善河北省路网结构，缓解北京市交通压力作用重大，对于沟通廊坊市区与北三县，加快构筑廊坊市“两带一轴一中心”的空间格局意义重大。
线路在公路里程K11+312.189处与京哈铁路相交，交角76.2°。京哈铁路下行线里程为Ｋ60+636.5。桥位处现状有两股铁路，自北向南依次为京哈下行线和京哈上行线，轨面高程为18.805m，线间距14.39m。该处京哈铁路为曲线上下行双线电气化铁路，曲线半径为R=2800m，路基结构为土质路堤，铁路两侧有电气化立柱。地下有电缆、光缆等设备。
本桥位于直线段，桥面全宽34.5m，主桥桥跨布置为68+68m预应力混凝土Ｔ形刚构。引桥为２×34m、3×40m的装配式箱梁结构，单幅桥桥面宽度为16.75m。
桥梁立面的道路纵坡为0.883%和－2.3507%，竖曲线半径为20000m，变坡点里程为K11+360.0，主桥全部位于竖曲线段。
考虑到工程施工对既有铁路运营的影响，主桥采用双幅68+68m预应力混凝土Ｔ形刚构，双幅同时转体施工，其中左幅桥在铁跌的南侧预制，右幅桥在铁路的北侧预制，转体长度均为68+68m。两幅桥同步逆时针转体75.4°就位。单幅转体重量约为86000kN。转台直径为7.1m，球铰平面半径为1.5m。
图1 密涿高速公路跨京哈铁路分离式立交桥桥位布置图
二、转体系统的组成与布置
转体桥施工的关键：两套智能连续转体千斤顶等力、连续平稳施加平衡力，依球铰中轴为圆心转动至设计位置。施工过程中实时测量被转桥梁的位置并实时反馈给转体指挥人员，指挥人员依据测量结果精准指挥转动桥梁至合龙。
本桥转体系统主要由转体下盘、球铰、上转盘、牵引索、牵引反力座、转体牵引体系、助推系统及微调系统等组成。
每个转体上转盘埋设两束牵引索，每束由15根1860MPa级的φ15.2mm钢绞线组成。预埋的牵引索经清洁钢绞线表面的锈迹、油污后，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过ZLD200型转体千斤顶。先逐根对钢绞线预紧，再用牵引千斤顶整体预紧，使同一束牵引索各根钢绞线的夹持力基本一致。
牵引索的另一端分别左、右旋360°以上至预埋的锚固点，锚固点锚具应当是专用锚具，且具有防松、不回缩的夹持锚固功能。需先期在上转盘灌注时预埋入上转盘砼体内，伸出上转盘处宜与转盘相切。
牵引索预留的长度要足够并考虑4m的工作长度。牵引索安装完到使用期间应注意保护，特别注意防止电焊损伤或电流通过，另外要注意防潮、防淋，避免锈蚀。
牵引反力座采用钢筋混凝土结构，反力座预埋钢筋深入下部承台内，反力座混凝土与下转盘混凝土同时浇筑，牵引反力座槽口位置及高度准确定位，与牵引索方向一致，如图2。转体的左右幅分别单独成为一套牵引体系。
图2 转体反力座及助推系统平面布置图
本工程转体牵引体系由2台ZLDK主控台、4台ZLDB液压泵站和4台ZLD200型智能连续转体千斤顶通过高压油管和电缆线连接组成2套转体动力系统。每台智能连续转体千斤顶公称牵引力2000kN，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶前端均配有夹持装置。本系统兼具自动和手动功能，手动控制主要用于各千斤顶的位置调试和距离运动，自动控制作为主要功能用于正常工程过程。
ZLD200智能连续转体千斤顶分别水平、平行、对称的布置于转盘两侧的反力墩上，千斤顶的中心线必须与上转盘钢绞线相切引出的轴向同轴，两台千斤顶到上转盘的距离相等。每台千斤顶用四颗高强螺栓固定于反力架上，反力架可根据现场情况通过焊接或高强螺栓与牵引反力座固定，牵引反力座与反力架必须能承受2000kN荷载，应做反力实验合格。
主控台应放置于视线开阔、能清楚观察现场整体情况的位置。各设备的安装位置如图3。
图3 转体牵引设备安装示意图
助推系统主要作用是提供一个克服静、动摩阻力矩差的力偶，也作为牵引系统不正常工作时的应急手段。助推系统平面布置图详见图2。我公司生产的ZLD200智能连续转体系统，每台顶配置15根钢绞线，满载时，正常运行可转体2000kN，两点合计总转体力为4000kN。只要受力点及牵引反力座能承受此力，可不考虑助推系统。
在转体过程中，86000kN转体重量只有球铰一点支承。转体结构中心高度较高，上部转体结构受外界条件或施工影响，易出现倾斜，在转体过程中及转体就位后，对转体的悬臂端高程及轴线要进行微小调整。若转体过程中发生偏位超标时，用微调系统时行调整，以使转体继续。在转体完成后，利用微调系统将２个转体的技术参数调整到允许范围内。
本工程转体施工设备采用柳州泰姆预应力机械有限公司生产的ZLD200智能连续转体系统。
该系统由主控台、液压泵站、连续千斤顶等组成。液压泵站采用变频调速控制流量技术，可实现无级调速。连续千斤顶采用拉绳位移传感器做伸长位移采集，精度0.02mm，与泵站油泵变频器组成闭环控制，达到精准同步，实现压力、位移同步双重控制。
该系统同步性好，工作过程中始终保持前后顶均衡无缝交替受力，有效控制转体过程平稳，无冲击颤动。
千斤顶、液压泵站实现变频闭环无级调速，轻松实现在即将转体到接近目标时的低速微动就位。
采用多泵头并联输出流量的安全冗余模式，仅剩一个泵头工作时还能保证系统运行。
牵引系统设备组成详见表1。
表1 牵引系统设备组成表
主要设备性能参数详见表2～表4。
表2 ZLDK主控台参数
表3 ZLDB液压泵站参数
表4 ZLD200连续千斤顶参数
四、转体牵引力、安全系数、转体时间及同步性
1 转体牵引力、安全系数计算
转体总重量G约为86000kN
R为球铰平面半径，R=1.5m
D为转台直径，D=7.1m
f为球铰摩擦系数，f静=0.1，f动=0.06
启动时所需最大牵引力：T=2 f静GR/3D=1211.3kN
转动过程中所需牵引力： T=2 f动GR/3D =726.8kN
动力储备系数：K=2000×0.85/1211.3=1.40
动力储备系数：K=2000×0.85/726.8=2.34
2 钢绞线安全系数计算
1860MPa级φ15.2mm钢绞线的标准破断力为260kN。钢绞线的极限承载为：
15×260 =3900kN
牵引索钢绞线的安全系数：K=3900×0.75 /1211.3=2.41
牵引索钢绞线的安全系数：K=3900×0.75 /726.8=4.02
理论上由于泵头的实际流量可根据要求从0到20L/min进行选择，所以转体的速度可根据设计要求而设定在规定的时间范围内实现施工要求。
根据转体角度75.4°及上转盘直径7.1m。转动上转盘75.4°对应弧长=π×D×75.4÷360=3.14159×7.1×75.4÷360＝4.67m。计算出钢绞线牵引长度L= 4.67m+L受力伸长值。L受力伸长值不大，对转体时间影响可忽略不计。
建议转体工作速度按4.5m/h。则完成75.4°转体所需时间t=4.67 /4.5 =1.04 h≈62min。
4 两点等力同步转体的保障
两点因摩擦力等因数影响，如无技术措施解决两点不等力转体，对关键的转体安全施工将无法保障。牵引两点钢绞线位移同步控制在转体施工中的重要性，应当绝对让位于牵引两点等力同步转体控制之后。
在每个转盘分别独立的液压系统，采用计算机程序控制，实时比对，用电脑程序准确控制至设定的压力差范围内，实时比例控制每个转盘分别独立的液压系统电磁阀平衡工作。
仔细检查关键受力部位是否产生裂纹。检查牵引钢绞线束是否与转盘切线水平同轴布置。
不穿钢绞线整机试运行至设备正常合格为止，穿钢绞线，单根预紧至15根等力为5kN，整机试运行至100kN，持荷能保压SY／T 5343-2013 滤液侵入岩心量的测定方法，即视设备完好。
2 检测滑道水平情况、试转称重、配重与转盘的检查观测
清理滑道与撑脚间杂物，检测滑道基础是否沉降变化，在确定滑道水平后，才能进行下一步称重。
用智能液压ZLD自动连续转体系统称重，也是试转的一部分。应用电脑程序设置为尽量低速转动，称出转体桥不平衡转矩，仔细用灯光照射各支墩与滑道的缝隙，有缝隙的支墩方向视情况添加配重块，多次反复至配重块平衡为止。
在进行上述工作中实时检测关键受力部位如球铰、上下转盘、滑道是否产生裂纹及其它异常，发现问题及时停止试转，彻底排除后才能转体施工。
各项工作全部就绪，气象条件符合要求，自动连续转体千斤顶、泵站、分控制台、指挥总监控台各岗位人员到位后，转体人员接到总指挥长的转体指令后，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行。
各检测点工作人员，实时监测桥梁设置的观测基点的位移、球铰、滑道、滑墩河道整治工程施工组织设计，有异常及时反馈情况给控制台，总控人员应当立即下令停止转体施工。