转体法施工

1 工艺概述

转体法施工它具有结构合理、受力明确、工艺简便、施工设备少、节约施工用料、安全可靠、合 拢速度快等特点，特别适合于施工场地狭窄，地势陡峭的山谷、宽深河流、施工期水位变化频繁不宜 水上作业及跨线的铁路拱桥。转体法施工可采用平面转体、竖向转体或平竖结合转体。

拱桥采用转体法施工主要是在山谷、河流的两岸或适当位置，利用地形或使用简便的支架先将半 桥预制、拼装完成，然后以桥梁本身为转动体，使用一些机具设备，分别将两个半跨拱转动到桥的轴 线位置合龙成桥的施工方法。转体系统由半跨钢管拱、交界墩索塔、扣索背索系统、上盘及平衡重； 转台、环道、撑脚和基础、拽拉牵引系统等组成。

本工艺重点介绍拱桥转体施工，有关拱肋内混凝土压注施工的内容可参考本章其他工艺。 2 作业内容

转体法施工内容主要是转体部分的施工、牵引转动体系的安装、线型测量及内力的监控、扣背索 及预应力筋的张拉、半跨钢管拱转动到位及位置偏差的调整、转盘锁定及合拢段的临时锁定、主管合 拢段的安装、拱脚及转盘间混凝土的封填、扣背索及预应力筋的交替拆除、拱座片石混凝土的回填。 3 质量标准及检验方法

《铁路钢桥制造规范》（TB10212-2009）

《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010） 《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003） 《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010） 《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T 1527-2011） 《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T283:2012） 《高性能混凝土应用技术规程》（CECS 207:2006） 4 工艺流程图

以北盘江大桥为例转体法施工工艺流程图如下：

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施工准备

下盘、球铰、转台和上盘施工

钢管拱预拼场布置及预拼支架安装

钢管拱工厂内制造、预拼及涂装

安装临时铰，于工地支架上拼装、焊接钢管拱肋

半跨钢管拱拼装焊接成型、安装前扣点上下锚梁及鞍座支承体系

安装扣索、背索、上盘剩余纵向预应力筋

半跨成型钢管拱脱拱、调整及转动牵引体系安装、调试

两岸钢管拱同时转体到位

吊装合拢段主钢管、按设计要求焊接

安装拱脚处拱肋嵌补段、临时转动铰固结

封填拱脚及灌注上下盘间混凝土

拆除扣索、背索、上盘后批纵向预应力筋等

回填拱座片石混凝土

图 4.1 钢管拱桥转体法施工流程图

5 工艺步骤及质量控制

以北盘江大桥为例就转体法施工工艺步骤及质量控制分述如下： 一、上下转盘、球铰、转台和交界墩施工 1.拱座基坑的开挖，应满足以下要求： 基坑开挖尺寸控制；

基坑平面位置，尺寸应符合设计要求，不得有欠挖，对边坡高度 H＜8m，＋0～＋0.2m；8≤H＜

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15 时，＋0～＋0.3；H≥15m，＋0～＋0.5m。基底地质、承载力应与设计资料相符。 基底高程＋50mm\\－200mm；

混凝土面光滑平整，棱角平直，基础前后、左右边缘距设计中心线±50mm；基础顶面高程：±30mm。 2.下转盘及下球铰施工，下转盘上设置转动系统的下球铰、内撑脚环形滑道及转体牵引千斤顶反 力支架等是钢管拱桥转体法施工的核心部分，施工前应认真阅读图纸，精心组织施工设计，确保每道 施工工序满足设计要求。

施工质量控制及施工误差如下： 基础施工质量控制：

混凝土面平整光滑，棱角平直，基础前后、左右边缘距设计中心线±50mm； 基础顶面高程：±10mm。 下球铰安装误差：

同一钢球铰下锅顶面任两点高差≯1mm； 球铰中心与设计位置：顺桥向≯3mm； 横桥向≯1.5mm； 两岸钢球铰顶面高差≯3mm； 两岸钢球铰中心距误差≯2mm。

各镶嵌四氟板块顶面应位于同一球面上，其误差≯0.2mm； 下球铰面混凝土灌注前，应埋设测试混凝土应力的元件。

施工内撑脚内环形滑道时，其顶面务必以平钣式混凝土磨光机磨平，顶面任两点高差≯3mm。 3.转台及上盘施工，主要是上球铰、预应力筋及牵引索的施工，包含了转动结构的核心。其质量 控制：

上盘混凝土四周轮廓线距设计中心线+15mm、-5mm，上盘顶高程：±10mm 预应力孔道座标≯3mm 拱肋预埋段钢管座标≯2mm

混凝土表面光滑，不漏浆，无蜂窝麻面，结构棱角分明。 上球铰安装要点：

保持球铰面不变形，保证球铰面光洁度及椭圆度。球面光洁度不小于▽3。 球铰范围内混凝土振捣务必密实。

防止混凝土浆或其它杂物进入球铰摩擦副。 球铰施工质量控制：

球面各处的曲率应相等，其曲率半径之差±2mm； 边缘各点的高程差≯1mm； 椭园度≯1.5mm；

顺桥向±1mm;横桥向±1.5mm。

两岸球铰中心距离误差不大于 2mm。

球铰上、下锅形心轴、球铰转动中心轴务必重合。

4.在施工交界墩托盘时预埋扣索、后背索及墩身横桥向预应力筋孔道，待转体完成，拱肋合拢， 上下转盘封盘完，拆除扣索、背索，再进行余下墩帽施工。 交界墩施工质量控制：

交界墩混凝土表面光滑、色泽一致、棱角分明； 交界墩相邻两次混凝土灌注其错台≯2mm。 二、钢管拱肋施工

半跨钢管拱在拱脚以临时铰铸钢支座支承于转体上盘两翼，拱上端以扣索拉锚于交界墩顶部，交 界墩顶部又以背索拉锚于转体上盘后端，交界墩底部与上盘固结；转体上盘座于转台上，以聚四氟乙 烯盆式钢球铰支座支承于基础上，并以六组均布的撑脚辅助支撑于下盘顶面环道上，确保水平转动时 三点支承和转体稳定；水平转动牵引索锚固端则预埋于转台侧面圆周上，张拉端以千斤顶传到预埋于

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下盘混凝土基础顶面的钢支撑上。

半跨钢管拱拼装除应满足表 3 的要求，还应满足如下钢管拱肋组装质量要求： 纵向弯曲：f≤L/1000（f 为钢管弦与管口椭园度） f/d≤3/1000

管端不平度：f/d≤3/1500,并且 f≤0.3mm,(b 为两管间距) 管肢组合误差：δ1/b≤(b 为两管间距)

缀件组合误差：δ1/L≤1/1000(L 为缀件长度或缀件在主管上的间距) 拼装时各节段两端口中心坐标误差：≤±1mm, 半跨成型钢管拱轴线误差：≤5mm。 三、钢管拱转体合拢

当交界墩墩身施工完毕、半跨钢管拱拱肋拼装调整完，并经检查合格以及转体前的各项准备工作 完成后，即可进行钢管拱的转体工作。钢管拱转体主要分两步进行，即第一步为钢管拱脱架；第二步 为钢拱转体及微调。

1.选择无风或微风气候分步骤对称张拉钢管拱拱肋前扣索、交界墩后背索以及上转盘纵向第三批 预应力筋使钢管拱脱拱形成转体状态。为保证每根钢绞线受力均匀，前扣索开始时用等值张拉法控制。 2.转体结构重心位置调整。为使转体结构安全稳定、减小颤动，使得转体时平稳最终平衡重量G 总平 衡重 =1.05G 理论平衡重 ，重心略向后移。

3.牵引动力系统经试调完毕后，将由上转盘转台引出的钢绞线与牵引千斤顶连接好。安装微调及 控位设备、清理及检查内环滑道与内保险腿间的空隙及平整度情况。 4.拱肋脱架后静置 24 小时，另设保险垛并观测其变化。

5.转体。先用手动转体起动试转，因起动时静摩擦系数太大，需将辅助千斤顶与主作用千斤顶共 同牵引启动。待手动试转正常后，即辅助顶退出工作，主顶即可转换“自动”运行。待半跨钢管拱转 体快到设计位置时，将牵引系统由“自动”改为“手动”，用手动、点动操作，以精确定位。 6.转体到位后，进行调整和锁定以及合拢段的施工。

7.封拱脚混凝土及钢管拱混凝土泵送施工,拱上结构施工, 桥面系、钢管拱现场喷涂及其它工程。 合拢后必须符合以下精度： 桥轴线相对中误差：≤1/30000； 桥轴线测角中误差：≤±5.0 秒； 拱脚间净跨距相对中误差：≤1/40000； 拱脚间轴线测角中误差：≤±1.5 秒；

拱轴线坐标实测值与理论值（包括预留度）在竖向及横向的允许误差为： 拱顶：≯L／1000，且≯30mm；拱脚：±2mm； 6 施工机械及工艺装备

施工机械应根据钢筋混凝土拱桥主梁悬浇施工的特点、工期要求并结合项目的资源情况进行合理 的配备。以北盘江大桥为例。

表 6.1 北盘江大桥主要施工机械及工艺装备

序号 一、 1 2 3 4

名 称

单 位

数量 备注 序号 11

名 超声波探伤仪 CTS-26 X 射线发射器 ARB-YⅡ喷砂机

称

单 位 台 台 台 台

数 量 1 1 4 6

备 注

起重机械 55t 缆索吊机， Lp=480m KATO 20t 汽车吊机 KATO 30t 汽车吊机 WD-20t 桅杆吊机

台 台 台 台

1 1 1 2

12 13 六、 1

预应力张拉设备 YC20Q 张拉千斤顶

262

5 6 二、 1 2 3 4 三、 1 2 3 4 四、 1 2 3 五、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

5t 卷扬机 8t 卷扬机 土石方开挖机械 12m3/min 柴油压风机 18 型风枪（钻杆 L=4.5m） ZL-50 装载机 挖掘机(1.5m3) 混凝土施工机械 JQ-500 混凝土搅拌 机 砂石料配料机 HBT60C 混凝土输送泵 附着式振捣器 钢筋成型机械 钢筋调直机 钢筋切割机 钢筋弯钩机 钢结构加工机械 300A 交流电焊机 500A 交流电焊机 交直两用多头电焊机 2Xl-6 φ28 螺旋式钻床 碳弧气刨机 焊条干燥箱 TRB-100 黄狼式半自动切割机 401-2006 焊丝除锈机 2uq3-Ⅰ CO2 自动电焊机 CS-8 CO2 半自动电焊机

台 台 台 把 台 台

6 4 2 10 2 2

2 3 4 5 6 7 七、 1

YC60 张拉千斤顶 YCW100 张拉千斤顶 YCW250 张拉千斤顶 YCW400 张拉千斤顶 50MPa 电动油泵 P 锚挤压机 转体牵引设备 QDCL200-200 连续 千斤顶

4 个 BZ190-28 连续 泵站台 QKIA-30LT 主控台 电力设备 325kVA 变压器 400kVA 变压器 10A 配电柜 测量、试验设备 全站仪、经纬仪、水 平仪 电动扳手 定扭矩扳手 检查扳手 地质钻孔机、压浆 机、喷浆机 其他 5t 倒链葫芦 10t 倒链葫芦 10t-15t 长厢汽车 钢管支架 N 型万能杆件、钢轨 500t 起重千斤顶

台 台 台 台 台 台

4 2 3 4 8 2

台 台 台 台 台 个

8 8 2 1 1 8 各2 套 4 4 1 各2 台 4 8 5 80 2600 8

台 台 台 台 台 台 台

4 4 4 40 1 1 1

2 3 八、 1 2 3 九、 1 2

套 台 台 台 套

台 台 台 台 台 台 台 台 台 台

2 16 2 1 2 1 1 1 4 4

3 4 5 十、 1 2 3 4 5 6

台 台 辆 t t 台

7 作业组织

转体法施工主要劳动力组织如下： 1.铲车司机：8 人

2.混凝土拌合司机：6 人 3.泵车司机：6 人 4.特殊作业司机：6 人 5.装吊工：6 人 6.混凝土工：10 人 7.钢筋工：20 人 8.木工：6 人 9.电工：6 人

263

10.钳工：6 人 11.电焊工：50 人 12.技术员：6 人 13.安全员：6 人 14.测量员：8 人 15.试验员：6 人 16.质检员：3 人 17.普工：100 人 8 材料消耗

施工材料应根据钢筋混凝土拱桥主梁悬浇施工的进度、工期要求并结合项目的施工场地情况进行 合理的选购，并有序的安排进场。

以北盘江大桥转体施工为例主要材料消耗列表如下： 表 8.1 北盘江大桥转体所需主要材料

序号 1 2 3 4 5 6 7

背索 扣索

名 称 规 格 数 量 19.8t 55.8t 10.6t 0.96t 2个 6个 24m

2

技术指标

上转盘纵向预应力索 52—19Φ15.24 钢绞线 42—19Φ15.24 钢绞线 8—12Φ15.24 钢绞线 4—12Φ15.24 钢绞线 Φ3.5m，R＝8m 2Φ1000mm 钢管，

拽拉索 钢球铰 钢支腿 四氟板不锈钢滑道

9 生产效率

以北盘江大桥为例施工生产效率见附表 9.1。 表 9.1 北盘江大桥转体施工生产效率

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

工

3#墩地基处理

3#墩拱座下盘混凝土二次灌注及下球铰安装 3#墩下盘顶面牵引反力座、保险垛制安、内环道 打磨

3#墩上盘球铰安装、撑脚、硬支撑及模板制安 3#墩上盘转体混凝土灌注及拉索预埋 3#墩上盘混凝土三次灌注及预应力张拉 3#墩上盘体系转换 3#墩交界墩分节灌注施工 4#墩地基处理

4#墩拱座下盘混凝土二次灌注及下球铰安装 4#墩下盘顶面牵引反力座台、保险垛制安、内环 道打磨

4#墩上盘球铰安装、撑脚、硬支撑及模板制安 4#墩上盘转体混凝土灌注及拉索预埋 4#墩上盘混凝土三次灌注及预应力张拉 4#墩上盘体系转换 4#墩交界混凝土分节灌注施工

程

项

目

时间 （天） 60 40 20 10 10 40 15 60 60 40 20 10 10 30 10 60

工程数量 1项 811 方 3项 4项 45 方 2050 方 1项 1044 方 1项 1387 方 3项 4项 45 方 2050 方 1项 1044 方

每天 1 米，60 天完 分三次灌注,每次 700 方 分三次灌注 每天 1 米，60 天完 分三次灌注，每次 700 方 分二次灌注

264

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

南、北岸钢管拱架拼装支架制安、支承系统布置 3#、4#墩钢管拱脚临时铰工厂制造、运输、安装 钢管拱桁架工厂制造、预拼及涂装 钢管拱桁架运输进场 钢管拱桁架工地拼装、焊接 钢管拱桁架扣索系统张拉及裸拱脱架 南北岸钢管拱架转体、合拢 封拱脚、灌注拱座上下盘间片石混凝土 拆除扣索系统及上盘纵向预应力

拱上墩座钢箱及 82 米∏型刚架梁钢座安装、焊 接

钢管拱管内顶升混凝土 钢管拱拱上刚架墩制安 钢管拱拱上 82 米∏型刚架梁现浇 南岸 5#～8#墩混凝土灌注 16 米超低高度 T 梁预制场布置 16 米超低高度 T 梁预制 16 米超低高度 T 梁架设 拆除 480 米缆索吊机 0#、9#台后路基、锥体护坡施工 全桥桥面、人行道制安 大桥竣工

170 20 180 40 120 15 10 30 5 15 60 60 80 60 30 60 10 15 20 15 7

2个 4 个拱脚 铰 1950t 1950t 1950t 2 个/162 吨 1项 2 个/9558 方 2 项/162 吨 20 个 16 根 /2615 方 8 个/752 方 535 方 4 个墩 1项 20 片 20 片 1台 2宗 460 米 1项

同时展开，60 天完 同时展开，80 天完 每根 4 天，60 天 5天 15 天 30 天 15 天 10 天

工艺准备 1 个月，制造个月

运输各 20 天 4 个月拼焊完

每个墩 15 天，60 天完

2 个台座，每台座 7 天一片梁

每天架一孔，10 天架完15 天拆完 20 天 15 天 7天

10 安全生产及环境保护

一、施工现场应设立可靠的避雷装置，遇有六级以上强风、浓雾、雷电等恶劣气候，不应进行露 天高空作业。雨天和雪天应及时清除水、冰、霜、雪，并应采取可靠的防滑措施。

二、对组拼或现浇支架，必须进行荷载试验，以检验其承载能力、弹性变形，并消除非弹性变形。 三、对于拱桥转体法施工主要是施工现场的生产、生活、办公区，特别是混凝土施工、现浇支架 及施工便道的布置要充分考虑对环境的影响。