转体实施专项施工方案.doc
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中铁电化局集团海青铁路工程项目部
新建铁路海天至青岛线跨济青高速公路特大桥上跨胶济客专转体施工方案
编制：
审核：
审批：
中铁电化局集团海青铁路工程项目部
2012年8月20日
-40-
跨济青高速公路特大桥上跨胶济客专转体施工方案
1、编制依据、编制范围
（1）新建铁路海天至青岛线通用设计图、施工图《上跨胶济客专桥变更设计（Ⅰ类）海青施桥变368-3第一、二、三册》
（2）《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203－2008）；
（3）《铁路桥涵施工质量验收标准》（TB10415－2003）；
（4）《铁路营业线施工及安全管理办法》（铁办【2008】190号）；
（5）《济南铁路局营业线施工及安全管理实施细则》（济铁总发【2010】326号）；
（6）《营业线施工运输安全管理规定》；
（7）《铁路工务安全规则》；
（8）2011年9月份经过专家论证的上跨胶济安全专项施工方案。
2、工程概况
海青铁路跨胶济客专特大桥在DK80+805.90处以62°的交角上跨既有胶济客运专线铁路，跨越处胶济客专里程K75+710，该处铁路路肩宽度12.8m，双线电气化，路基高度约3m。
考虑到大桥上跨胶济铁路客运专线，为了减少上跨施工对铁路运输的影响以及常规施工存在较大的安全隐患，111#主墩采用平衡转体施工。
上跨胶济客专特大桥转体法施工连续梁的111#、112#墩位于既有胶济客专铁路两侧，其中111#、112#墩承台外边缘距既有铁路中心线最近距离分别为11.93m、31.38m。
建成后的海青铁路跨胶济客专特大桥连续箱梁底距既有铁路桥轨顶高差最小为9.81m。
111#墩转体结构净重约25000KN，考虑施工中风荷载及施工误差等因素，导致转体结构失去平衡需进行平衡配重，故球铰设计竖向承载力为30000KN，球铰平面直径取Ｄ＝2.3ｍ，设计最大静摩擦系数0.1，最大动摩擦系数0.06。
跨胶济客专两侧为路基水沟和封闭的栅栏，栅栏两侧为农田，为保证施工安全和顺利实施，在111#墩一侧设置封闭的施工场地。
在场地内专门建有工地技术室、值班室等相关办公设施。
转体相关施工由我项目部二分部二工区具体负责日常管理和施工。
同时由娉请专家指导小组现场全程指导施工。
3、施工进度安排
根据海青线2012年整体的工期要求，2012年7月重新编排了相关节点工期。
计划2012年11月2日之前完成所有施工。
具体工期如下：
序号
施工内容
施工工期安排
备注
1
梁体浇注
2012年06月15日-2012年09月28日
含半封闭挡墙浇注施工和支架拆除施工
2
称重配重
2012年10月07日-2012年10月09日
取得参数
3
试转体
2012年10月10日-2012年10月11日
转体3度
4
正式转体
2012年10月12日-2011年10月16日
结合路局要点及天气情况择机完成
5
姿态调整
2012年10月17日-2011年10月19日
6
转盘封固
2012年10月20日-2011年10月31日
7
场地清理
2012年11月01日-2011年11月02日
4、总体施工方案和施工组织机构框图
4.1总体施工方案
111#墩处平行于既有铁路线在支架上立模分段现浇连续梁至第三现浇段（62m），112#墩在原位出在支架上立模分段现浇连续梁至第三现浇段（62m），111#墩半封闭挡墙施工完成后，拆除111#墩支架体系使梁体处于大悬臂状态。
试转体之前拆除砂箱并清理干净滑到，割除临时锁定的精轧螺纹钢。
进行梁体承重和配重施工，完成梁竖向不平衡力矩测试、摩阻系数测试、转体姿态分析和转体梁平衡配重施工，实现桥梁转体的配重，达到安全施工、平稳转体的目的。
转体之前进行试转体，试转角度控制在3度以内，检测牵引体系和各个结构体系是否能够正常完成相关动作，检测整个系统的安全可靠性，同时由测量和监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集，准备对转体全过程进行跟踪监测，为正式实施转体提供主要技术参数和可靠保证。
上述施工完成后，由专家组进行数据分析，确保无误后根据施工要点情况结合及天气因素，择机实施转体施工。
转体牵引系统由2套ZLD100型连续转体千斤顶、2台YTB液压泵站和1台LSDKC－8主控台通过高压油管和电缆线连接组成转体动力系统。
转体时两台100T连续千斤顶牵引预埋好的钢索绕转盘进行转动，将梁体逆时针旋转62°，转体到位后，进行姿态调整和转盘封铰施工，和在原位现浇的112#墩进行合拢。
转体牵引系统如下图示
4.1施工组织框图
以中铁电气化局海青铁路工程项目部为主体和专家组成员组织施工施工主体，组织框图如下：
施工总负责人：
孙友明
技术负责人：
常予安
总指挥：
董月强
专家组组长：
高日
安全负责人：
颜宗慧
雷胜斌
防护组负责人
李连玉
测量组负责人
段军会
牵引组负责人
李立
助推组负责人
刘刚
锁定组负责人
董俊英
后勤组负责人
驻站：
谢阳
防护：
姚超
王建平李建朝
安全：
孙军
郭志华李元帅
赵路航孙红兵
侯永社张胜利
张鹏辉田伟壮
陆文清
高洪海牟缠安
闫利军张运
各作业班组
5、资源配置
转体实施主要设备配置表
序号
名称与规格
单位
数量
备注
1
LSDKC－8主控台
台
1
2
ZLD100千斤顶
台
2
3
YTB液压泵站
台
2
4
YDTS250千斤顶
台
2
助推用
5
YDC240Q千斤顶
台
1
预紧钢绞线用
6
油泵ZB4-500
台
2
助推用
7
液压油
公斤
1225
8
高压油管
米
300
9
全站仪
TC1201+
1
10
数字水准仪
DINI03
2
11
条码水准标尺
LD12
2对
12
400T压力传杆器
台
4
承重和配重
13
应变式传杆器
台
4
承重和配重
14
400T千斤顶
台
4
承重和配重
6、营业线及邻近营业线施工
试转时采用点动操作，转动角度3°，与回流线最近距离7.8m，属临近营业线施工。
正式转体施工时要封闭点，在两小时内完成转体施工，属营业线Ⅱ级施工。
转体完成后的姿态调整采用点动操作，点动运行时避开列车通过时间，属临近营业线施工
1、封闭点前的准备工作
根据济南铁路局关于《营业线施工及安全管理实施细则》济铁总发[2010]326号，作如下准备：
①提前两个月报路局审查施工方案，审查完成后，转体施工前一个月5号之前向济南铁路局施工办提报施工计划申请表。
②施工方案得到批准后，在施工前两日9：
00点前向调度所进行登记，内容包括：
施工项目、批准的文件号、施工地点、时间、影响范围等。
③施工当日，施工驻站联络员提前1小时到岗，与车站值班员对预登的内容进行再次核对，确认无误后在预登施工项目栏下方共同签认后，车站值班员向列车调度员请求施工调度命令。
④接到施工调度命令后，施工负责人立即组织桥梁转体施工。
⑤施工负责人确认转体施工结束且不影响列车通行后，向施工驻站联络员下达消点命令，并由施工驻站联络员向车站值班员申请恢复列车正常通行。
2、点内作业内容及时间（详见附表）
3、安全防护示意图
4、安全卡控重点
序号
卡控重点
卡控部位
施工卡控要求
1
防超前准备
施工现场
1、没有下达给点命令严禁上线施工；
2、命令下达后没确认不准上线施工；
3、命令下达后没做好施工防护不准上线施工；
2
防人身车辆
伤害
施工现场
1、严格按照《防机车车辆伤害及措施》及《安全防护用语及规定》施工；
2、驻站联络员提前50分钟进入行车室进行防护；
3、室外作业人员到达施工地点及时通知室外驻站联络员，要求防护；现场负责人未下达施工命令和防护未设置前，任何人员机具不准上道进入施工现场；驻站联络员随时通报列车运行情况；
4、按规定现场设防护员；
5、由现场负责人统一指挥和上传下达防护设置及施工命令。
点毕前联系设备管理单位监包负责人共同检查确认列车安全运行条件后，方可由现场负责人通知驻站人员登记销点开通；
6、参加施工的所有人员，必须按规定戴安全帽、穿防护服；
7、开展全员个人安全防护意识教育；
8、邻线未同时封锁时必须设置安全警戒绳且专人看护，防止作业人员和机具侵入行车安全限界。
3
防人身意外
伤害
施工现场
1、无特殊原因，参加要点施工的所有人员必须按规定戴安全帽；
2、开展全员个人安全防护意识教育。
4
防行车安全
施工现场
1、加强参建人员安全意识教育，要求其掌握安全施工工序；
2、加强施工现场技术交底，落实监控配合；
3、设置警戒标志，所有人员器械不得侵限。
5
防延点
整体施工
1、施工前制定网络图，严格按照网络节点时间控制施工工序；
2、施工人员、材料、机具必须满足施工需要，关键机具有备份；
3、开展平行作业。
7、具体施工方法及施工工艺
7.1相关计算
1、转体索引力、安全系数及转体时间计算
（1）转体索引力、安全系数
转体总重量W为25000KN
其磨擦力计算公式:
F=W×μ
启动时静磨擦系数按μ=0.1,静磨擦力F=W×μ=2500KN
转动过程中的动磨擦系数按μ=0.06
动磨擦力F=W×μ=150OKN
转体牵引力计算:
T=2/3×（R×W×μ）/D
R为球铰平面半径,R=1.15m
D为转台直径,D=8m
μ为球铰磨擦系数,μ静=0.1,μ动=0.06
计算结果:
启动时所需最大索引力T=2/3×（R×W×μ静）/D=240KN
转动过程中所需牵引力T=2/3×（R×W×μ动）/D=144KN
动力储备系数1000KN/240KN=4.16
钢绞线的安全系数：
7根/台×26T/根/24T=7.6
计算结果表明千斤顶动力储备和钢绞线的安全系数均达到了本类型工程施工的要求。
（2）转体时间的计算
千斤顶的牵引理论速度（mm/min）=泵头流量（L/min）/（２×伸缸面积）
理论上由于泵头的实际流量可根据要求从０到３６Ｌ/min进行选择，所以转体的速度可根据设计的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62°及上转盘半径4m，计算出钢绞线牵引长度L=4.33m，转体悬臂段转动长度33.55m。
现将YTB泵站流量调整为5L/min
计算出千斤顶动作速度V=（5÷0.062832）×60=4.77m/h。
1）.转体所用时间t=L/V=0.91h=55min。
牵引钢绞线速度：
0.08m/min。
2）.转体角速度：
1.13°/min，即0.019rad/min；
3）.转体悬臂端线速度：
33.55÷55=0.61m/min。
根据《公路桥涵施工技术规范（JTG/TF50-2011）》规定，转体角速度不大于0.01~0.02rad/min，转体悬臂端线速度不大于1.5~2.0m/min。
上述计算数据均满足规范要求。
7.2试转前施工的准备
（1）箱梁落架
支架拆除时需注意从挠度大向挠度小的方向对称拆除，即从梁端向墩位处拆除。
（2）砂箱、临时固结拆除
先清除撑脚底与滑道间砂子，然后对称拆除6对砂箱，最后对称切除4组Φ32精轧螺纹钢临时固结，使上部结构重力全部传于球铰上。
7.3称重及配重施工。
称重采用手动千斤顶和位移传感器相结合的方式进行，排架拆除前把手动千斤顶安装就位，在千斤顶上下与工作平台和梁底两接触面各放置一块钢板，称重时通过位移传感器和千斤顶对梁端挠度进行应力和应变双控，在位移传感器读数一致的情况下，测得的千斤顶仪表值之差即箱梁两侧悬臂重力差。
推算偏心距是否在许可范围内。
1、施工方法
沿梁轴线的竖平面内，由于球铰体系的制作安装误差和梁体质量分布差异以及预应力张拉的程度差异，导致两侧梁段刚度不同，质量分布不同，从而产生不平衡力矩，使得悬臂梁段下挠程度不同。
为了保证转体过程中，体系平稳转动，要求预先调整体系的质量分布，使其质量处于平衡状态。
原理如下：
以球铰为矩心，顺、反时针力矩之和为零，使转动体系能平衡转动，当结构本身力矩不能平衡时，需加配重使之平衡。
即：
M左一M右=M配
式中：
M左——左侧悬臂段的自重对铰心的力矩；
M右——右侧悬臂段的自重对铰心的力矩；
M配——配重对铰心的力矩。
根据实测偏心结果，对于纵向偏心，采用在结构顶面的偏心反向位置，距离墩身中心线一定距离的悬臂段，调整水箱重量作为配载纠偏处理法。
要使球铰克服静摩阻力发生微小转动，需要的转动力矩应大于等于静摩阻力矩。
静摩阻力矩可由下式计算：
式中，N为转体重量，R为球铰球面半径，μ0为静摩擦系数。
2摩阻系数及偏心距
转动体球铰静摩擦系数的分析计算称重试验时，转动体球铰在沿梁轴线的竖平面内发生逆时针、顺时针方向微小转动，即微小角度的竖转。
摩阻力矩为摩擦面每个微面积上的摩擦力对过球铰中心竖转法线的力矩之和（见下图）。
R
Z轴
球铰中心O
任意截面平
面圆的圆心O’
O
O’
转动体球铰绕Z轴转动摩擦系数计算示意图
θ
β
由图可以得到：
所以：
其中，；
当时，代入公式进行积分可以得到：
此时，
当时，，此时与平面摩擦的结果基本一致。
所以，当球铰面半径比较大，而矢高比较小时，即比较小时，可将摩擦面按平面近似计算。
根据研究成果及工程实践，使用四氟乙烯片并填充黄油的球铰静摩阻系数和偏心距可用下列各式为：
球铰静摩阻系数：
转动体偏心距：
式中，R为球铰中心转盘球面半径；N为转体重量。
3施力设备及测点布置
在转盘处施力。
N=2500t，R=4.6m，摩阻系数取μ0=0.1；
得到设计静摩阻力矩为：
0.98×0.1×25000×4.6=11270kN.m
本试验拟于上盘承台转盘处施加顶力。
在距转体中心线约4m处设置一台4000kN的千斤顶，分别对转体梁进行顶放,用以测试反力值，同时在上转盘底四周布置4个位移传感器，用以测试球铰的微小转动。
千斤顶需要的顶力预计：
11270/4=2818kN
测点布置见图1-2～图1-5。
故需要1台400吨的千斤顶。
4试验步骤
1）转体体系平衡状态判定
逐步解除临时固结措施过程中，在撑脚处布置位移传感器，如图所示。
测试步骤：
转体梁制作完成后，布置传感器，读取初读数。
理撑脚及滑道，逐步解除支座处的临时支撑（砂箱），进行连续测量，并观察撑脚是否随砂箱拆除连续向一侧下沉。
判断转体体系的平衡状态。
位移计
滑道
撑脚
撑脚
滑道
位移计
2）称重步骤
①在选定位置处安装位移传感器和千斤顶；
②调整千斤顶，使所有顶升千斤处于设定的初始顶压状态；
③千斤顶逐级加力；
④绘制出P-Δ曲线；
确定不平衡力矩、摩阻系数、偏心距；
确定配重重量、位置及新偏心距。
出具转体梁称重试验报告。
测试原理及测点布置（侧立面）
MZ
MG
31m
31m
位移计
1
传感器
千斤顶
承台处布置千斤顶平面图
4
3
2
5
千斤顶布置立面图
传感器安装
数据采集系统和分析系统
7.3、试转体
在上述各项准备工作完成后，正式转动之前，应进行结构转体试运转，检测牵引体系和各个结构体系是否能够正常完成相关动作，检测整个系统的安全可靠性，同时由测量和监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集，准备对转体全过程进行跟踪监测，为正式实施转体提供主要技术参数和可靠保证。
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。
①.预紧钢绞线。
用YDC240Q千斤顶将钢绞线逐根以10~5KN的力预紧，预紧应采取对称进行的方式，并应重复数次，以保证各根钢绞线受力均匀。
预紧过程中应注意保证7根钢绞线平行地缠于上转盘上；
②.合上主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制两千斤顶同时施力试转。
若不能转动，则施以事先准备好的辅助顶推千斤顶同时出力，以克服静摩阻力使桥梁转动。
③.试转时，应做好两项重要数据的测试工作。
每分钟转速。
即测量每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弦线距离，以便将转体速度控制在设计要求内；
控制测点动操作。
测量组应测量每点动一次悬臂端所转动水平弦线距离的数据，以供转体初步到位后，进行精确定位提供操作依据。
④.试转过程中，应检查转体结构是否平衡稳定，有无故障，关键受力部位是否产生裂纹。
如有异常情况，则应停止试转，查明原因并采取相应措施整改后，方可继续试转。
7.5、转盘限位装置
根据转体角度进行测量，在上转盘上标注撑脚转过的位置。
当最后一组撑脚即将到位时，在前旋转方向前端设限位型钢对拱脚限位，防止超转。
在转体到位后，在撑脚与环道钢板之间采用楔铁楔紧并固定。
具体如下图：
7.6、转体操作
（1）、转体前施工组织准备
按照组织结构图，待一切准备就位后由总负责人下达转体施工命令，开始正式转体。
转体实施图如下：
（2）、平转实施
①转体前的准备工作
a、转体重心位置的确定：
根据承重结构再次确认其重心位置。
b、环形滑道清理干净，检查滑道与撑脚间间隙，涂抹撑脚走道板前端黄油四氟粉。
c、平转千斤顶、辅助千斤顶、微调千斤顶标定是否无误。
d、平转千斤顶、牵引索、锚具、泵站配套安装、调试。
要求各束钢绞线平直、不打绞、纽结。
e、助推千斤顶及反推梁安装。
f、安装微调及控制设备，作好各种测控标志，标明桥梁轴线位置。
g、各关键部位再次检查。
包括上转盘、球铰等部位。
确认签字。
h、技术准备（技术交底，记录表格，各观测点人员分工，控制信号，通讯联络等方面）
i、转体静置24小时后，各种测量数据上报监控组，确认其是否处于平衡状态。
j、作业天气要求风力小于5级，无雨。
以上准备工作完毕，经检查无误后，报请监理工程师及设计代表签认。
②、启动：
a、同步张拉牵引千斤顶（ZLD100型），吨位达到244KN。
b、助推千斤顶分级加力，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。
③、平转：
a、根据铁路部门确定的转体作业时间，进行转体。
平转过程中测量人员反复观测箱梁轴线偏位，梁端部位高程变化。
b、匀速转动，平转基本到位（距设计位置约1.5m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。
④、定位：
a、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。
⑤、平转施工操作注意事项
a、所使用的牵引索钢绞线应尽量左、右均匀分布。
b、穿牵引索钢绞线时注意不能交叉或扭转。
c、千斤顶的安装应注意和钢绞线轴向保持一致，牵引同步。
7.7、防倾保险体系
防倾保险体系是转体施工方法中的重要保证措施，根据设计构造的特点，转体过程中，转体的全部重量由球铰承担，但转体结构受外界条件或施工的影响容易出现倾斜。
因此，须设置撑脚和调整倾斜的千斤顶。
利用上转盘上环形布置的撑脚作为内环保险腿，与下滑道间预留20mm间隙，在转体荷载作用下，沿滑道转动时留有间隙，便于确定荷载状态和转体姿态的调整。
滑道上清理干净，涂抹黄油四氟粉，便于撑脚滑移。
沿滑道外侧布置4台千斤顶，便于转体施工过程中，调整转体倾斜姿态。
根据设计要求及确保转体结构稳定，转体结构重心在顺桥轴线上要求偏向边跨侧。
（使整个转体结构在转动过程中由球铰及其后两钢撑脚三点受力，形成三点支承）若转体重心位置有偏差，可以通过梁上堆载调整。
7.8、转体后球铰封盘
梁体转体就位后，进行封盘施工。
采用帮条焊焊接预埋基础和实体块中的钢筋，焊缝长度满足规范要求。
采用二次封盘，第一次先封上盘混凝土，在与上部承台的接口预埋压浆浇注钢管，待封盘混凝土凝固后用灌浆法填补因混凝土收缩留下的空隙，保证墩身与上下盘间混凝土的整体性。
7.9、限位控制体系
限位控制体系包括转体限位和微调装置，主要作用为转体结构转动到位出现偏差后需要对转体进行限位和调整使用。
横桥向倾斜限位与微调：
在上转盘上、下滑道外侧位置对称布设四台千斤顶，一侧起顶，另一侧预留限位，起顶限位值根据实测确定。
调整完毕，用型钢将上下转盘之间抄死，撑脚与滑道间抄死。
水平偏转限位和微调：
利用下转盘上敷设的千斤顶反力座作为支点，顶推上转盘下撑脚，调整转体轴线偏位。
调整到位后设置限位梁，将撑脚与千斤顶反力座之间撑死。
7.10、转体过程控制测量
（1）、转体时利用控制点CPⅡ2166、JJKZ-1测任意点于112梁面上，将测站置于任意点上。
然后测出111梁端（合拢端）中心线做点。
前视采用固定三脚架棱镜将棱镜架设在事先测定的梁端中心点上对中整平。
转体过程中全程跟踪前视棱镜，测出前视点坐标，用卡西欧5800反算出梁体中线具体偏角和转角，及时报告给现场总指挥和牵引负责人，及时调整牵引作业方式。
（2）待梁体转动至距设计轴线1.5m左右位置时，停止正常转动，采用点动操作牵引，牵引操作人员利用试转取得的点动数据，通过测量T构端部到设计位置的实际弧长，确定点动次数。
测量组及时跟进测量轴线偏位，与转体牵引人员密切配合，通报测量信息，共同使梁体微调至设计轴线。
（3）梁体轴线至设计位置后，测量组及时进行梁端水平测量，做好记录，与事先采集的原始数据进行对比，报告梁端水平偏差，利用转盘下的纵横向微调千斤顶使梁端高程满足设计要求。
（4）测量标准
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
梁体轴线偏差
L/6000=13mm
测量检查
2
合拢前悬臂相对高差
不大于15mm
3
顶面高程
-14mm，+7mm
8、转体施工的安全保证措施
胶济客专铁路运输任务重，运行列车密度大，为确保营业线安全不间断行车，我部根据铁道部、济南铁路局对营业线施工安全的相关要求，制定如下安全保证措施：
（1）、转体前向铁路有关部门提供具体的施工计划和方案，提前申请办理“要点施工”手续，以保证列车安全正常行驶。
跨铁路桥梁转体施工时，必须在申请的无列车的有效时间内完成转体工作。
（2）、项目部成立以项目经理为首的跨线转体施工安全领导小组，并配备专职安全员负责全面的安全管理工作，负责各项安全工作的落实，做到有计划、有组织地进行预测、控制、预防并杜绝事故的发生。
（3）、必须按《铁路技术管理规程》设置施工安全防护体系，如防护距离、防护信号等。
（4）、提前把转体施工的使用材料、机具准备充足，以
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