跨铁路转体主桥承台施工方案.docx
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跨铁路转体主桥承台施工方案
跨京广铁路分离立交主桥承台施工方案
一、工程概况
保阜高速上跨京广铁路跨线桥采用2-80m跨度的转体T形刚构，路线中心线与铁路夹角为51°48’，桥下净高为8.1m。
基础采用直径1.2m的钻孔桩基础，承台高7.8m；主桥T构中间支点采用矩形双壁墩，截面尺寸为2*1.5*10m，双壁墩间距5m；上部结构采用单箱三室箱形截面，箱梁中支点处高6.2m，边支点高2.8m，梁底线形按二次抛物线变化。
箱梁顶板宽28m，两侧悬臂板长各3.7m，倾斜外腹板；悬臂板端部厚20cm，根部厚60cm；箱梁顶板厚由端部的30cm增至中墩顶的50cm；底板厚度为28cm～110cm；边腹板厚度为50～100cm；中腹板厚度为40～90cm。
采用纵向、竖向和横向三向预应力体系。
2-80m跨度的T形刚构采用平面转体施工，其中2×64m梁体连同刚壁墩沿铁路方向在支架上现浇，在墩身与基础间设置转盘，整幅桥顺时针转体52º，其余两边墩处搭支架原位现浇16m合拢段。
二、承台施工总体方案
首先进行防护桩贯梁施工，在贯梁强度达到规定强度后；用全站仪进行放样。
用挖机对基坑进行开挖，防护桩侧垂直开挖，其余三侧按要求放坡开挖,开挖完毕后凿出桩头进行桩基检测,检测合格进行承台施工。
承台施工分下承台及上转盘。
下承台高3米，分三层浇筑砼，下承台施工的同时，进行球铰、滑道骨架的预埋安装；下承台施工完毕后，安装球铰、滑道及撑脚；转体设施安装完后进行上转盘施工。
三、施工方法
3.1下承台施工
3.1.1第一次层砼施工
承台垫层施工完毕后，绑扎底层钢筋和上下层的支撑筋，浇筑第一次砼，当承台混凝土浇注1.8m高度后,安装下球铰骨架,下球铰骨架固定牢固后，吊装下球铰使其放在骨架上，对其进行对中和调平，对中要求下球铰中心，纵横向误差不大于1mm，施工采用十字线对中法，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，使球铰周围顶面处各点相对误差不大于1mm，固定死调整螺栓。
球铰安装过程中，其球铰中心安装测量和球铰高程控制表见表1和表2。
表1球铰安装中心测量结果
位置
允许误差
设计值
实际值
实际误差
顺桥向
横桥向
19号墩X
±1mm
±1.5mm
4295807.1426
19号墩Y
±1mm
±1.5mm
505709.0922
结论：
球铰安装中心误差符合设计允许误差要求。
表2球铰安装高程测量结果
位置
允许误差
设计高程（mm）
实际高程（mm）
实际误差（mm）
左13号墩
1
顶面任意两点不大于1mm
23.455
2
23.455
3
23.455
4
23.455
结论：
球铰安装高程误差符合设计允许误差要求。
②下球铰下混凝土施工
由于下球铰水平转盘面积比较大，盘下结构复杂，下转盘混凝土的密实性是转盘安装成败的关键。
为此，在下转盘上提前预留了4个较大的混凝土振捣孔，并隔一定距离设置排气孔，混凝土浇注时从下转盘锅底向上依次进行振捣，当混凝土浇筑到每个振捣孔位置时，在水平方向振捣的同时，采用插入式振捣设备从振捣孔深入盘下，捣固密实，现场观察混凝土不产生下沉，而且周边排气孔有充分水泥浆冒出。
3.1.2下盘滑道施工
承台混凝土浇注2.2m高度后,安装下盘滑道骨架,骨架固定牢固后，吊装滑道钢板使其放在骨架上，对其进行对中和调平，对中要求纵横向误差不大于1mm，施工采用十字线对中法，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，水平控制点采用坐标控制法定点，使滑道周围顶面处各点相对误差不大于2mm，固定死调整螺栓。
滑道高程测点位置示意图见3-2，滑道高程测量见表3。
图3-2滑道高程测点位置示意图
表319号墩转体滑道高程测量结果
测量点位
抄平前
高程/m
抄平后
高程/m
与设计值
高差/mm
测量
点位
抄平前
高程/m
抄平后
高程/m
与设计值
高差/mm
1内
1外
2内
2外
3内
3外
4内
4外
5内
5外
6内
6外
7内
7外
8内
8外
3.1.3第三次砼施工
当滑道骨架和滑道钢板安装好后，进行顶层钢筋、滑道钢筋、球铰钢筋、牵引反力座钢筋、千斤顶反力钢筋绑扎，绑扎完毕进行下承台第三次砼浇筑。
3.2下球铰和撑脚的安装
转盘盘面用多层塑料布进行封闭，在形成对盘面保护的同时，更有利于浇筑完毕后对盘面的清理。
下转盘混凝土施工完成后，将Φ295mm转动定位钢销轴放入下转盘预埋套管中，然后进行下球铰四氟乙烯滑片的安装。
填充改性聚四氟乙烯滑片在工厂内进行制作，在工厂内安装调试好后编好号码，现场对号入座，安装前先将下球铰顶面和滑片镶嵌孔清理干净，并将球面吹干。
滑片安装完成后，各滑片顶面应位于同一球面上，其误差不大于1mm。
在下球铰球面上涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使其均匀的充满滑动片之间的空隙，并略高于顶面，涂抹完后尽快安装上球铰，其间严禁杂物掉入球铰内。
上球铰精确定位并临时锁定限位后，用胶带缠绕密封上下球铰吻合面，严禁泥沙杂物进入。
撑脚在工厂制作，为双圆柱形，下设30mm厚钢板，双圆柱为两个φ800mm×24mm钢管，高1600mm，钢管内灌注C50微膨胀混凝土。
在撑脚底与滑道之间预留13mm的间隙作为转体结构和滑道的间隙。
转体前抽掉13mm垫板。
抽掉垫板后在滑道内铺设3mm厚不锈钢板。
以降低转体时上、下盘之间的摩阻力。
3.3、上转盘施工
上盘是转体的重要结构，布置三向预应力钢筋。
上盘边长1400cm、高300cm；转台直径Φ1080cm、高120cm。
转台是球铰、撑脚与上盘相连接的部分，又是转体牵引力直接施加的部位，转台内预埋转体牵引索，预埋端采用P型锚具，同一对索的锚固端在同一直径并对称于圆心，每根索的预埋高度和牵引方向应一致。
每根索埋入转盘锚固长度大于250cm，每对索的出口点对称于转盘中心。
牵引索外露部分圆顺地缠绕在转盘周围，互不干扰地搁置于预埋钢筋上，并做好保护措施，防止施工过程中钢绞线损伤或严重生锈。
上盘撑脚安装好后，立模，绑扎钢筋，安装预应力筋及管道，预埋转体牵引索，浇筑混凝土。
待混凝土达到设计强度后，单端张拉竖向预应力筋及纵横向钢铰线。
通过试转测定上下转盘摩擦系数，为转体提供依据。
测定时先抽去撑脚垫板，使转台支承于球铰上，完成转动支承体系的转换，然后施加转动力矩，使转台沿球铰中心轴转动。
检查球铰运转是否正常，测定其摩擦系数。
摩擦系数按下式测算：
μ=M/1.13G（M为力矩，G为上转盘总重）
设计静摩擦系数为0.1，动摩擦系数为0.06，若测出的摩擦系数较设计出入较大，应分析原因，并找出处理办法进行相应处理，才能保证转体顺利进行。
3.4、转体牵引体系
本桥的平转牵引体系由牵引动力系统、牵引索、牵引反力座组成。
转体施工设备采用全液压、自动、连续运行系统。
具有同步，牵引力平衡等特点，能使整个转体过程平衡，无冲击颤动，该设备是一种较为理想的转体施工设备。
转体牵引体系见图3-4。
图3-4转体牵引体系
转体结构的牵引力计算及设备配置
转体总重量W为113332KN。
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=11333.2KN；
转动过程中的动摩擦系数按μ=0.06，动摩擦力F=W×μ=6800KN。
转体拽拉力计算：
T=2/3×（R•W•μ）/D
R—球铰平面半径，R=208cm；
W—转体总重量，W=113332KN；
D—转台直径，D=1080cm；
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=1455.1KN；
转动过程中所需牵引力T=2/3×（R•W•μ动）/D=873.1KN。
故本桥转体选用两套四台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1080cm的转台圆周上的12Φ15.24钢绞线，使得转动体系转动。
牵引动力系统
转体的牵引动力系统由两台ZLD200型连续牵引千斤顶，两台ZLDB液压泵站及一台主控台（QK～8）通过高压油管和电缆连接组成。
每台ZLD200型连续牵引千斤顶公称牵引力2000KN，额定油压31.5Mpa，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶前端配有夹持装置。
助推千斤顶采用YCW150A型穿心式千斤顶3台（配备ZB4—500电动油泵3台）。
将调试好的动力系统设备运到工地进行对位安装后，往泵站油箱内注满专用液压油，正确联接油路和电路，重新进行系统调试，使动力系统运行的同步性和连续性达到最佳状态。
ZLD200自动连续转体系统由千斤顶、泵站和主控台3部分组成。
其主要特点是能够实现多台千斤顶同步不间断匀速顶进牵引结构旋转到位，以主控台保证同步加压。
本系统兼具自动和手动控制功能，手动控制主要用于各千斤顶位置调试和转体快到位前的小距离运动，自动控制作为主要功能用于正常工作过程。
牵引索
转盘设置有二束牵引索，每束由12根强度为1860MPa的Φ15.24钢绞线组成。
预埋的牵引索经清洁各根钢绞线表面的锈斑，油污后，逐根顺次沿着既定轨道排列缠绕后，穿过ZLD200型千斤顶。
先逐根对钢绞线预紧，再用牵引千斤顶整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。
牵引索的另一端设锚，已先期在上转盘灌注时预埋入上转盘砼体内，出口处不留死弯；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，特别注意防止电焊打伤或电流通过，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注，牵引反力座槽口位置及高度准确定位，与牵引索方向相一致。
四、模板
下承台采用整体钢模，要求模板平顺，严密不漏浆，模板表面涂刷脱模剂，模板支撑要牢固，上承台由于面积小且造型复杂采用竹胶板，模板的加工和制作按照《桥涵施工规范》的要求进行验收。
五、砼浇筑
下承台厚度为3米，设计断面面积为：
478.68m2，砼标号为：
C50。
每次浇筑方量大，所以下承台砼浇筑采用砼运输车运料，砼泵车布料，插入式振捣棒振捣，采用分层浇筑每层厚度为0.4米。
上承台采用砼运输车运料，吊车配合布料进行浇筑。
六、大体积砼施工控制
下承台厚度为3米，设计断面面积为：
478.68m2，每次浇筑厚度分别为1.8米、0.4米、0.8米，因此属于大体积砼浇筑，控制砼干燥收缩和降温收缩成为本次施工的重点。
6.1、C50大体积混凝土配合比设计
为降低C50大体积混凝土的最高温度，最主要的措施是降低混凝土的水化热。
因此，必须做好混凝土配合比设计及试配工作。
6.1.1原材料选用
水泥：
C50大体积混凝土应选用水化热较低的水泥，并尽可能减少水泥用量。
本工程选用了P.O42.5水泥。
细骨料：
根据试验采用Ⅱ区中砂。
粗骨料：
在可泵送情况下，选用粒径5-31.5连续级配石子，以减少水泥用量和混凝土收缩变形。
含泥量：
在大体积混凝土中，粗细骨料的含泥量是要害问题，若骨料中含泥量偏多，不仅增加了混凝土的收缩变形，又严重降低了混凝土的抗拉强度，对抗裂的危害性很大。
因此骨料必须现场取样实测，石子的含泥量控制在1％以内，砂的含泥量控制在2％以内。
外加剂：
采用外加剂（UNF-3）技术。
6.1.2试配及施工配合比确定
根据试验室配合比设计试配，确定每立方米混凝土配合比为P.O42.5级水泥492kg，砂（中砂）693kg、连续级配碎石（粒径5—31.5mm）1083kg，外加剂12.79kg，水182kg，坍落度135～150mm。
6.2混凝土温度验算
假若承台周边没有任何散热和热损失条件（现场为砖地模且在砼施工时周边分层回填夯实），水化热全部转化成温升后的温度值，在混凝土表面覆盖一层麻袋一层塑料布作为保温层，则混凝土水化热绝热温升值为（混凝土在3-3.5d的水化热为峰值，则取3d砼温度）：
计算参数：
混凝土为C50、水泥为P.O42.5
mc=504.79kg/m3（按每立方砼水泥492kg，外加剂12.79kg考虑）、Q=461KJ/kg（见表1）、c=0.91KJ/kg.K、β=2400kg/m3、混凝土浇筑温度按14℃考虑。
表1 单位重量水泥散发热量 KJ/kg
12.5级 22.5级 32.5级 42.5级
普通水泥 201 289 377 461
矿渣水泥 188 247 335
混凝土温度计算：
6.2.1 3d最大水化热绝热温升值
Tmax=mc.Q/（c.β）=504.79×461/（0.91×2400）=106.56℃
6.2.2 3d混凝土内部实际最高温度
Tmax=TO+T（t）ξ
表2 ξ=T1/Th
结构厚度（m）1.0 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0ξ 0.36 0.42 0.49 0.57 0.65 0.68 0.74 0.79 0.82
注：
T1为厚度为H的大体积混凝土地板上表面单向完全散热状态时的核心温升值，Th为厚度为H的大体积混凝土地板上表面单向完全绝热状态时的核心温升值。
查表2，得ξ=0.52
3d水化热温升：
T（3）ξ=106.56×0.52=55.41℃
混凝土内部最高温度为：
T3=TO+T（3）ξ=14+55.41=69.41℃
6.2.3 混凝土表面温度
Tb（t）=Ta+（4/H2）h’（H-h’）△T（t）
混凝土表面采用麻袋保温养护，则
传热系数β=1/[δ/λ+1/βa]=1/[0.005/0.14+1/23]=12.7
混凝土导热系数λ取2.33W/m.k
K取0.666
h’=Kλ/β=0.666×2.33/12.7=0.12
混凝土计算高度H=h+2h’=1.8+2×0.12=2.04m
大气平均温度Ta按12℃考虑
△T（t）=T3-Ta=69.41-12=57.41℃
混凝土表面温度为：
Tb（3）=12+（4/2.042）×0.12×（2.04-0.12）*57.41=26.19℃
6.2.4温度差计算
混凝土内部温度与表面温度之差：
Tmax-Tb=69.41-26.19=43.22>25℃
混凝土表面温度与大气温度之差：
Tb-TO=26.19-12=14.19<25℃
计算第三次砼浇筑中部和表面温差小于25度。
由于第一次砼浇筑后虽表面温差能满足要求，但混凝土梯度不能满足防裂要求，因此内部混凝土温度需要采取有效降温措施。
6.2.5经反复论证及翻阅有关资料，确定降温措施采用循环水降温
根据上述计算，在砼内部预埋降温钢管（降温管间距为Φ48@1800），1.7m厚的承台中间布置一层，则对其砼降温后进行计算砼温度,验算参数：
混凝土最大计算厚度根据钢管最大间距取其厚度为900、钢管厚度为0.002、水厚取0.044
（1）混凝土最大水化热温度
Tmax=TO+T（t）ξ
查表，得ξ=0.29
3d水化热温升：
T（3）ξ=106.56×0.29=30.9℃
混凝土内部最高温度
T3=TO+T（3）ξ=14+30.9=43.9℃
（2）温度差计算：
降温后混凝土内部温度与表面温度之差
Tmax-Tb=50.36-26.19=17.71<25℃
混凝土结构满足抗裂要求
（3）循环水降温循环措施
本工程降温系统采用冷水管DN50镀锌钢管整体循环换水降温系统，即以6道进水管为一组，进行循环换水释放温度。
详见附图。
6.2.6温度预测：
为了掌握混凝土内部的实际最高温升值及混凝土中心至表面的温度梯度，以便对表面的保温措施（加减麻袋和塑料薄膜）加以调整，保证混凝土内部梯度及混凝土表面温差小于25℃。
测温用水银温度计测量表面和中部的砼温度，中部采用在砼中预埋小钢管、钢管底部放入砼层中间，整个承台表面和中部测温点分别设置10个。
砼浇注完毕12h后开始，前5d测温采集时间间隔为0.5h一次；5d后1h测一次；10d后2h测一次。
6.3、混凝土养护措施
6.3.1混凝土浇捣后4—5h内（根据实践表明，在混凝土初凝前及时覆盖，效果更好。
），表面抹面后，表面及时铺覆盖1层麻袋并备好一层塑料膜和一层麻袋。
在养护期间，随时检查混凝土表面的干湿情况及温差（内表温差达23℃时就发警报），及时浇水保持混凝土温润。
其间大承台温差大于25℃时，采取加速钢管内循环换水并在表面在覆盖一层塑料膜和一层麻袋或温水养护，将温差控制在25℃内。
6.3.2现场混凝土浇筑温度考虑为34℃，混凝土浇捣及养护期间环境温度日平均考虑为32℃。
6.3.3随着混凝土厚度、体积的增大，其内部热峰值出现龄期也相应延长：
承台（混凝土厚度为2.0m）中心热峰出现龄期为3～3.5天，因此此间混凝土的养护和监测工作尤为重要。
不仅如此在降温期间，因温差而产生的有害裂缝更为危险，因此要认真监测砼内部温度及时调整养护措施。
6.3.4健全施工组织管理：
在制订技术措施和质量控制措施的同时，还落实了组织指挥系统，逐级进行了技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
6.4、施工中应注意的问题
6.4.1混凝土浇筑不应留冷缝，保证浇筑的交接时间，应控制在初凝前。
6.4.2保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
6.4.3及时发出温控警报，做好覆盖保温及保湿工作，但覆盖层也不应过热，必要时应揭开保温层，以利于散热。
6.4.4夜间温度较低，因此应加强夜间混凝土温度的监测工作和养护工作，确保混凝土内部梯度。
6.4.5保证混凝土供应，连续浇捣，确保不留冷缝。
6.4.6做好现场协调、组织管理，要有充足的人力、物力、保证施工按计划顺利进行。
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