球铰安装施工专项方案.doc

张家口市沙城文昌南路上跨京包铁路立交桥球铰安装施工专项方案中铁六局集团有限公司2012.05.25目录一、转体系统概况- 3 -二、转体施工工艺- 3 -三、转体系统安装- 4 -水平转体总体施工步骤- 4 -2.水平转铰各构件的安装- 4 -四、转体施工技术- 6 -2、转体操作- 8 -转体前施工组织准备- 8 -封闭点前的准备工作- 8 -转体试运行- 8 -平转实施- 9 -同步转体控制措施- 9 -平转施工操作注意事项- 9 -3、转体后球铰封盘- 9 -4、限位控制体系- 10 -六、转体施工应急- 10 -转体前梁体两端重量不平衡- 10 -首次不能正常起动- 11 -设备运转不正常- 11 -中途停下后的再次起动- 11 -牵引系统发生故障- 11 -一、转体系统概况转体结构由转体下转盘、球铰、上转盘、转动牵引系统组成。转体下转盘是支撑转体结构全部重量的基础，下转盘主要构件包括下球铰及其骨架、下滑道及其骨架、中心定位轴、千斤顶反力座：上转盘主要构件包括上球铰及其骨架、撑脚：牵引力系统主要包括牵引力反力座、牵引索。中心转盘球面半径为0.8m,上转盘球缺高0.242m下转盘球缺高0.24m、直径0.39m，定位中心转轴直径为260mm。球铰由上下两块钢制球面板组成，上面板为凸面，通过圆柱体与上部的牵引转盘连接，上转盘就就位于牵引转盘上；下面板为凹面，嵌固于下盘顶面。上下面板均系采用40mm厚钢板压制成型的球面，背部设肋条，防止在加工、运输工程中变形，并方便球铰的定位、且加强与周围混凝土的连接。二、转体施工工艺本桥采用平转法施工的转动体系，转动球铰是整个转体的核心，制作和安装要求精度很高，需要精心制作、精心安装。上下球铰安装要保证球面的光洁及椭圆度，球铰安装顶口务必水平；上下球铰间按设计位置镶嵌四氟板，下球铰顶面务必位于统一球面上其误差不大于1.2mm，四氟板间涂抹黄油和四氟粉。上下球铰中线穿定位钢销，精确定位务必重合，其误差不大于2mm。上下球铰相焊接钢管中心轴务必于转动轴重合，其误差不大于1mm，钢管务必铅垂，其倾斜度不大于3%。最后上下球铰吻合面外周用胶带缠绕密实。 上转盘附着在下转盘上安装，固定成型后，试平转运行，检查无误后在支架上绑扎主墩钢筋、立模板、浇注主墩混凝土，完成上转盘施工。 三、转体系统安装水平转体总体施工步骤步骤一、基础施工：在承台上预埋定位架、预留二次浇注混凝土槽口，安装下转盘球铰及滑道，浇注临时支墩；步骤二、墩身施工：安装下球铰聚四氟乙烯滑块、上球铰及上转盘，浇注墩身混凝土；步骤三、0#梁段施工：安装支架，在支架上进行0#段施工，浇注混凝土；步骤四、梁施工：主梁在碗扣支架上进行钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇注、预应力安装及张拉，同时进行相邻墩的施工；步骤五：在相邻墩处搭设南北端梁段的支架及转体梁端临时接受墩；步骤六：主梁落架，桥梁水平转体，实现铁路的跨越，完成墩与承台的固结；步骤七：施工南北两端后浇段，完成桥梁主体施工；步骤八：桥面系施工。2.水平转铰各构件的安装1）转盘安装顺序下转盘球铰及外滑道安装中心定位轴钢棒安装下球铰聚四氟乙烯滑块安装上球铰安装上转盘撑脚安装上转盘钢筋混凝土施工。2）主要施工方法下转盘球铰安装下转盘球铰采取在承台混凝土浇注时预留槽口，转盘球铰调整固定后进行二次浇注混凝土。a.安装顺序槽口清理拼装下转盘球铰初步定位绑扎槽口内钢筋安装调整固定架精确定位及调整固定浇注混凝土。b.安装槽口清理：首先根据设计位置采用精确测量放样对槽口进行检查，对不满足设计的地方进行处理；然后对槽口内混凝土面进行凿毛处理；最后将槽口内及钢筋上的碎渣、水泥浆清除。拼装下转盘球铰：下转盘球铰运到现场后进行检查，主要对下转盘球铰表面椭圆度及结构检查是否满足设计加工要求。下转盘球铰的现场组装，主要是下转盘球铰的锚固钢筋及调整螺栓的安装；此部分为螺栓连接，其它构件均在厂内进行焊接组装完成。滑道的安装在撑脚的下方（即下转盘顶面）设有1.1m宽的滑道，环道中心的直径为11.1m，环道钢板采取分节段拼装，在盘下利用调整螺栓调整固定，分节段浇注混凝土。转体时保证撑脚可在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。要求整个滑道面在同一水平面上，其相对高差5mm、顶面局部平度0.5mm。上球铰、聚四氟乙烯滑动片安装下球铰混凝土浇注完成后，将转动中心轴的钢棒放入下转盘预埋套管中。然后进行下球铰聚四氟乙烯滑动片和上球铰安装。聚四氟乙烯滑动片安装前，先将下球铰顶面清理干净，球铰表面及安装聚四氟乙烯滑动片的孔内不得有任何杂物，并将球面吹干。根据聚四氟乙烯滑动片的编号将其安放在相应的镶嵌孔内。聚四氟乙烯滑动片安装完成后，保证其顶面位于同一球面上，误差1.2mm。检查合格后，在球面上各聚四氟乙烯滑动片间涂抹黄油聚四氟乙烯粉，使黄油聚四氟乙烯粉均匀充满聚四氟乙烯滑动片之间的空间，并略高于聚四氟乙烯滑动片，保证其顶面有一层黄油聚四氟乙烯粉。整个安装过程应保持球面清洁，严禁将杂物带至球面上。将上球铰的两段销轴套管接好，用螺栓固定牢固。将上球铰吊起，在凸球面上涂抹一层聚四氟乙烯粉，然后将上球铰对准中心销轴轻落至下球铰上，用倒链微调上球铰位置，使之水平并与下球铰外圈间隙一致，去除被挤出的多余黄油，并用宽胶带将上下球铰边缘的缝隙密封，防止杂物进入球铰摩擦部分。上转盘撑脚安装上转盘共设有撑脚，每组撑脚由钢管混凝土组成，下设钢板，钢管内灌注C50微膨胀混凝土。撑脚在工厂整体制造后运进现场，在下转盘混凝土浇注完成，上球铰安装就位时即安装撑脚，安装撑脚时确保撑脚与下滑道的间隙符合设计要求。转体前在滑道面内铺装不锈钢板及聚四氟乙烯板。转体前用砂箱作为临时支撑。上转盘安装上转盘是转体时的重要结构，在整个转体过程中是一个多向、立体的受力状态，受力复杂，设计采用三向预应力结构。转台是球铰、撑脚与上转盘相连接的部分，又是转体牵引索直接施加的部位。转台内预埋牵引索固定端采用P型锚具，同一对牵引索的锚固端应在同一直径线上并对称于圆心，注意每根索的预埋高度应和牵引方向一致。每根索埋入转台的长度应大于2.5m，每根索的出口点也应对称于转盘中心。牵引索外露部分应圆顺地缠绕在转台周围，互不干扰地搁置于预埋钢筋上，并做好保护措施。待上转盘混凝土达到设计强度后，进行整个转体系统支承体系的转换，使转台支承于球铰上。施加转动力矩，使转台沿球铰中心轴转动。检查球铰的运转是否正常，测定其摩擦系数，为转体施工提供依据。转体上盘预应力施工上转盘布设三向预应力筋。顺桥向和横桥向的预应力筋均采用s15.2钢绞线，采用单端张拉，张拉端采用OVM15-19锚具，固定端采用OVM-19P锚具。预应力孔道采用金属波纹管成孔，张拉完成后及时压浆封锚。竖向预应力筋采用抗拉强度标准值为930Mpa的JL32精扎螺纹钢，轧丝锚，采用无粘结套管体系，在上转盘顶面单端张拉。四、转体施工技术水平转体施工是本工程施工的重点核心部分。为确保水平转体施工安全。顺利的实施，需要解决水平转体施工工艺流程、水平转体施工的准备、转体施工预案的制定、转体过程控制测量等问题。1、水平转体施工的准备预应力张拉上转盘混凝土牛腿设置预应力，要求分二次张拉。第一次张拉在混凝土牛腿底模拆除前进行；第二次张拉在转体施工前进行（预应力管道内不压浆），转体结束后拆除。转体准备a.砂底模拆除在混凝土牛腿预应力张拉完成后即可拆除转铰部位的砂底模，然后利用高压水冲洗以保证清洁。b.支墩拆除在底模拆除后进行。c.钢筋调整在转体施工前，对承台预埋钢筋及墩身钢筋进行调整。调整方法，是对预埋钢筋进行弯折，以保证在转体过程中不发生相互干扰，转体完成后进行恢复并连接。平衡控制a.由于箱梁每个节段箱室较多且结构形式复杂，如果采取在施工过程中进行梁上内模制作安装对混凝土结构尺寸无法精确控制，将造成两侧不平衡重的产生。为此我们采取在梁下分箱室整体预制内模、整体吊装、精确就位。同时在混凝土浇注过程中对箱梁顶、底板抹面标高进行严格控制并记录混凝土浇注数量。b.整理混凝土浇注记录，计算混凝土不平衡重。c.计算结构不平衡力矩。上转盘混凝土牛腿为对称结构，对转体结构不产生平衡力矩；梁部本身对于转体结构物轴心来说是对称结构，但由于纵坡影响使其产生不平衡力矩。d.梁部施工完成，支架拆除后，进行48小时的全天候观测。在梁下利用千斤顶进行等力、不等力反顶称重并观测变化，根据观测数值进行分析，确定不平衡重调整值，称重委托有专业资质的单位。e.平衡加载称重完成后根据转体结构物不平衡力矩（混凝土施工不平衡力矩+结构物产生不平衡力矩+观测分析调整值），在梁上采用砂袋进行加载配重。牵引索安装a. 牵引索锚固端安装：采用P锚固定于混凝土牛腿上。具体形式如下图所示。牵引索缠绕安装：具体形式如下图所示。 引索预紧：用LSD200千斤顶，在其尾端逐根张拉钢绞线预紧。每根钢2、转体操作转体前施工组织准备施工单位成立转体操作组、工程技术组、对外联络组、安全质量监测组、防护监察组、应急救援组及物资供应组。封闭点前的准备工作由于左右两座结构受空间位置限制，转体旋转就位必须同步平行进行。同时启动左右转体同步总控制油泵，正常转速控制在0.02rad/min左右。转体试运行 为检查转体过程中转体体系结构是否稳定，关键受力部位是否发生变形开裂等异形情况，观察牵引设备的性能以及测定上下球铰间的摩擦系数，预紧钢铰线，故而在正式转体之前进行试转体，试转体一切正常方可进行正式转体，否则查明原因，提出整改方案。平转实施 1)转体前的准备工作 、转体重心位置的确定：用千斤顶对转体部分进行称重，测定其摩擦系数。 、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。 、平转千斤顶、辅助千斤顶、微调千斤顶标定。 、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。 、助推千斤顶及反推梁安装。 、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。 、各关键部位再次检查。包括上转盘、球铰等部位。确认签字。 、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） 、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。 同步转体控制措施1）、两桥同时启动，现场设同步启动指挥员，用对讲机通讯指挥。2）、千斤顶公称油压相同，转体采用同种型号的两套液压设备，转体时控制好油压表压力。3）、在T梁上安装速度传感器，转体过程中安排专人观测，随时反映双幅转体速度是否相同。4）、转体前在转盘上布置刻度并编号，转体过程中随时观测两个转盘的转过刻度是否一致。5）、在转盘钢绞线上做好标记，观察两个转体的钢绞线是否等速。平转施工操作注意事项、所使用的牵引索钢绞线应尽量左、右均匀分布。、穿牵引索钢绞线时注意不能交叉或扭转。、千斤顶的安装应注意和钢绞线轴向保持一致，牵引同步。3、转体后球铰封盘梁体转体就位后，在两端利用已架设好的临时支墩固定梁体以保证梁体的稳定性，然后进行封盘施工。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。采用第二次封盘，第一次先封上盘混凝土，在与上部墩身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。4、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。五、环保及安全 1）施工时，注意与周围环境相协调。 2） 生活垃圾集中堆放，统一处理。 3）进入施工现场必须戴安全帽。 4）进行钢筋绑扎、立模施工等高空作业时，施工人员必须佩带安全带。并正确使用。 5）施工时注意机械设备、电气设备使用安全，起吊时应用卡环和安全吊钩，不得斜牵起吊，严禁操作人员随模板起落。 六、转体施工应急为保证施工成功，需预先分析各工序可能出现的问题及应对措施，确保一旦出现问题时，能够沉着应对、及时解决。转体前梁体两端重量不平衡如果在转体过程中出现梁体不平衡现象，可根据监控量测组量测结果，经理论推算后，在转体前用根据设计院、监控量测组共同制定的配载方案，现场加沙袋配重法调整梁体两端的重量，使结构中心尽量和转轴中心重合。对于横向偏心，首先要征得设计院意见，同时在设计院和现场监控量测组指导下进行纠偏调整。也可采用在外环道位置安装大吨位的竖向千斤顶24台，覆盖面满足整个转动角度范围。竖向千斤顶顶面布设四氟乙烯滑板与环道接触面预先涂抹硅脂或四氟粉作为润滑材料。以减少滑动阻力。首次不能正常起动根据检算，正常情况下两侧千斤顶完全可以满足转体正常起动。若由于其他因素影响而导致首次起动ZLD牵引系统两台千斤顶加载时仍不能正常起动，可借助已经安装到位的三台助推系统千斤顶均匀加力，使结构转动。但当ZLD牵引系统四台千斤顶、三台助推系统千斤顶均加载时，转动体仍然不转动，此时应检查撑角与环道接触处是否有杂物将其卡住，环道在此处是否形成上坡。此时可利用ZLD千斤顶前、后顶同时起动、手动增加牵引力使转动体转动。设备运转不正常 备用2台150t的辅助千斤顶及1台200t连续千斤顶。 设备提前进行检修，提前进行试转，试转后解决发现的问题。中途停下后的再次起动由于特殊情况不得不在中途停止，然后再次重新起动时，为预防助推系统难以找到反力位置，已经预先在环道两侧沿径向预留坑洞，必要时，可插入钢轨，用槽钢作反力横梁即可进行二次起动。牵引系统发生故障 张拉端反力梁变形过大。 牵引索张拉端锚固端是否滑束，钢丝线是否断滑丝。 施工设备故障。 如发现上述现象发生，应对其结构的安全影响进行评估，确定是否采取安全措施。针对第1种情况，可采用增加反力梁刚度的处理措施；针对第2种情况，可采用增加钢束数量、在张拉前对每根钢绞线预先分别施加应力预紧、在施工过程中加强对预埋钢束的保护等措施；针对第3种情况，可采用增加备用设备以及立即进行设备检修等处理措施。