转体法施工

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：
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＜
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
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
台
台
台
台
1
1
1
2
12
13
六、
1
名
超声波探伤仪
CTS-26
X 射线发射器
ARB-YⅡ喷砂机
预应力张拉设备
YC20Q 张拉千斤顶台6
称
单
位
台
台
台
数
量
1
1
4
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
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 105t 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
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
拽拉索
钢球铰
钢支腿
四氟板不锈钢滑道
名称规格数
19.8t
55.8t
10.6t
0.96t
2个
6个
24m2
量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，
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
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
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
同时展开，60 天完
同时展开，80 天完
每个墩 15 天，60 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
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。