CN113774807A - 一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，括如下步骤：步骤一：施工准备，（1）待转体桥梁结构现状调查；（2）方案设计、咨询与论证；（3）施工方案交底。本发明在保证高速公路与天桥正常通行并有效防护条件下，先完成桥梁下部结构（桥台、桥墩）与引线的主体改造，准备天桥转体移运路径的地基基础处置，封闭天桥及高速公路应急车道、超车道，然后采用8组模块车对桥梁上部结构稳步顶升、旋转、下降至设计桥位，安装新支座，再完成桥台剩余部分与引道改造、衔接，最后做好现场道路边坡的绿色衔接与防护，为高速公路第一阶段交通大转换提供良好环境。

Description

一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法

技术领域

本发明属于上垮桥转体技术领域，尤其涉及一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法。

背景技术

为了缓解日常通行，因此需要对道路进行扩宽，但对高速上的天桥进行扩宽时，会导致高速的拥堵，为了安全甚至还要封闭高速路段，为了减少封闭高速的时间，因此需要一种快速扩宽道路的方法，减少高速封闭的时间，增加高速的通过效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，具备快速扩宽的优点，解决了现有对高速上的天桥进行扩宽时，会导致高速的拥堵，为了安全甚至还要封闭高速路段，为了减少封闭高速的时间，因此需要一种快速扩宽道路的方法，减少高速封闭的时间，增加高速通过效率的问题。

本发明是这样实现的，一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，包括如下步骤：

步骤一：施工准备，（1）待转体桥梁结构现状调查；（2）方案设计、咨询与论证；（3）施工方案交底；

步骤二：新建下部结构，依据设计图纸，新建转体后的边墩和桥台的下部结构，其中桥台的背墙和挡块在转体完成之后再进行施工；

步骤三：转体移运路径及拼装场地平整硬化：（1）为满足转体时模块车的行走需要，对整个转体路径上的场地进行处置，通过开挖、回填、平整、碾压，要求地基承载力达到120kPa以上，地基处理完成后在其上采用20cm厚C30混凝土硬化，同时硬化后的场地也可作为模块车转运、支架体系的拼装场地；（2）场地布置为台阶型，边墩两侧场地面与高速公路应急车道平行，考虑到模块车等设备进场时地方道路无法通行，可以直接由高速公路上拆除波形护栏进场；

步骤四：封闭超车道，搭设中墩上下桥通道；

步骤五：中墩改造，将原下垫石进行凿毛处理，安装模板，灌入支座灌浆料（做好冬季保温）将垫石扩宽至与墩柱顶面积一致；

步骤六：车载支撑组拼，按设计图纸，进行支架、模块车组拼装调试，单组模块车组以1.4m的高度行驶至转体支架底部，精确定位，然后抬高模块车组高度至支架脱离支腿；

步骤七：交通管制，封闭高速公路两侧超车道及应急车道，在整个转体施工期间，不中断高速公路通行，保证两车道通行，天桥地方道路封闭；

步骤八：拆除伸缩缝、切割拆除原桥台背墙、挡块，为保证梁体转向的顺利进行，需要提前将伸缩缝拆除，然后拆除桥台搭板，挖除背墙后填土，用链式切割机分块拆除背墙及挡块，使天桥在转体路径上无阻碍；

步骤九：模块车组就位，车载支撑调试后，行驶至梁底设定位置，在顶层分配梁上放置提前做好的调平垫块，同步顶升梁体，直至支座上下两部分脱离，梁体可顺利转出；

步骤十：桥梁转体，解除模块车组锁死装置，启动模块车组，以中间桥墩为旋转点，车组按设定旋转半径做中心回转；转体过程进行路径控制、速度控制、油压控制、道路自适应控制、梁体姿态及应力控制、全过程安全控制，加强施工监控；

步骤十一：支座安装及落梁，天桥转体就位后，进行精确定位，安装全桥支座，落梁，完成转体工作；

步骤十二：剩余结构施工，新建桥台剩余部分（背墙、挡块、耳墙）及搭板施工，伸缩缝安装，接线衔接；

步骤十三：拆除旧桥台和边墩，采用链式切割机、凿岩机及吊机拆除原桥台、边墩；

步骤十四：场地清理、材料设备退场。

作为本发明优选的，根据步骤二，（1）测量桥面线形、梁底线形及地面标高，复核测量梁底净空高度；（2）对过桥管线进行调研；（3）对桥梁周边高压电线、天然气管道等构筑物进行调研，转体施工期间不能对周边现有结构物造成破坏；（4）对临近周边环境进行调研，就近选择支架拼装场地。

作为本发明优选的，根据步骤六，桥台采用一台12轴线，边墩采用两台6轴线，中墩采用两台8轴线，共64轴线模块车组进行牵引，绕中墩旋转；

模块车组拼；（1）6轴线：将1个6轴线模块车与1台动力PPU纵向连接；

（2）8轴线：将2个4轴线模块车纵向连接，再与1台动力PPU连接；

（3）12轴线：将2个6轴线模块车横向并车，再与1台动力PPU连接；

模块车组拼完成后在拼装场地进行空载模拟试验，以验证其同步性和控制性能。

作为本发明优选的，根据步骤六，车载支撑架采用标准杆件拼装，由标准钢管立柱、标准连系杆、车顶分配梁及顶层分配梁组成；标准钢管立柱为Φ630×10mm的钢管，两端设置节点板或抱箍，主要型号由0.2m、0.3m、0.5m、1m、2m、4m组成，根据各标准钢管立柱高度及间距设计5种标准连系杆，连系杆水平杆及斜杆采用16a槽钢，立柱上设置含有6个螺栓孔的节点板（1.4cm厚），与槽钢采用螺栓连接，顶层分配梁采用3拼I25a工字钢，长6m；

车顶分配梁采用3拼I36a工字钢，长4.5m、7.4m，在钢管支撑处两侧增宽至5拼I36a工字钢；

根据各桥梁底净空选用不同尺寸的标准杆件组拼支撑架，车载支撑架顶端与梁体之间缝隙采用橡胶垫加方木填塞，并在顶层分配梁上焊接限位块；

车载支撑在1.5m高的标准钢筒上拼装，模块车组钻入车载支撑并进行栓接，行驶至待转梁底。

作为本发明优选的，根据步骤六，车载支撑经场内精加工后分批运至现场，在拼装场地利用螺栓按设计图纸拼装；

（1）在构件组装前，组装人员应熟悉施工图、组装工艺及有关技术文件的要求，并检查组装用的零部件的外观、材质、规格、数量；

（2）车载支撑在高为1.5m的支撑立柱上拼装，通过在地面设置调平钢板，保证支撑平台顶面高度一致，从而保证初始节段的钢筒应立在同标高的水平支撑面上，后面各节段的钢筒安装时控制立柱的垂直度；

（3）钢管立柱采用人工配合叉车施工，钢管立柱组装完成后，校准各立柱之间的间距，并在支撑钢筒底部塞垫薄钢板调整立柱的垂直度，然后开始连接横向联系撑；

（4）立柱高度较高时需在拼装场地内搭设钢管脚手架，作为螺栓连接的施工平台；

（5）钢构件组装的尺寸偏差，应控制在工艺文件和现行国家标准组装偏差允许范围内；

模块车进场后组拼模块车组，单组模块车组以1.4m的高度行驶至支架底部，精确定位，然后抬高模块车高度至支架脱离地面。

作为本发明优选的，根据步骤三，施工场地及转体路径地基基础处理施工流程为：施工准备→场地平整→地表压实→浇筑混凝土→养护。

作为本发明优选的，根据步骤五，支座垫石改造：将原下垫石及墩顶进行凿毛处理，安装模板，灌入支座灌浆料（做好冬季保温养护）将垫石扩大与墩柱顶面积一致，养护3天后拆模，检查扩宽垫石与墩柱的结合度，如发现结合不密实有空隙，采用环氧结构胶灌缝工艺，注入环氧结构胶将空隙填密实，确保垫石扩宽施工质量。

作为本发明优选的，根据步骤十三，为保证梁体能够自由旋转，需对老桥桥台进行切割处置；具体施工流程为：封闭桥面交通→台背填土开挖→测量放线→分块切割→分块吊装移除；

在距离桥台背墙正面115cm处以及台背纵桥向中心线为竖向切割线，平承台顶为横向切割线，同时切割拆除两侧挡块，采用卷尺测量放线后，利用记号笔做有效标识；根据计算，确定桥台切割分块重量控制在10t以内，标记出分块切割线；

先切割拆除挡块，再切割拆除背墙，背墙切割施工：利用水钻在背墙中间钻一个65cm横向工艺孔，再在两侧耳墙钻30cm横向工艺孔，沿3个竖向切割线切割，再沿横向切割线切割，将桥台背墙分成2块；

采用水钻在桥台背墙上钻吊装孔，穿钢丝绳，采用50t汽车吊吊装移除，每块吊装重量不超过10t；

桥台处置时严禁野蛮施工，严禁直接破除破坏梁体结构；桥台切割完成后对梁体旋转路径进行校核，确保旋转路径上的桥台结构清除完成。

作为本发明优选的，根据步骤六，模块车组调试完成后，以1.4m高度的姿态驮载转体支撑架行驶至梁底，按预先放出的模块车位置精确就位，复测模块车组间距，保证模块车组平行且中间墩两侧模块车组对称布置；

模块车组精确定位后，升高模块车组高度，使车载支架的大部分支撑点与梁体接触，然后锁定模块车组液压系统，塞垫脱空支点，使各支点均与梁体充分接触。

作为本发明优选的，根据步骤九，车载装备试顶升，为保证各组之间模块车组的轴压与设计值基本一致，在正式顶升之前，应进行试顶升，具体操作步骤如下：

（1）模块车组单车运行，在桥下精确定位；

（2）调节模块车组高度，使车载支撑接近梁底；

（3）观察车载支撑与梁底的接触情况，对个别空隙较大的分配梁上楔钢板进行调节，使间隙控制在1mm以内；

（4）连接油压管线使模块车组悬挂分组形成4点支撑，按80%的载荷控制油压（16MPa）进行试顶升，观察各分组油压差，超过3MPa则卸载并在油压较低的分组支撑上垫薄木板，再次顶升，反复几次后调节各组油压差在3MPa内，试顶同步性控制在5mm范围以内；

荷载调整均匀后，对梁体进行预顶升，采取分级顶升的方式，分别为20%、40%、60%、80%、100%、105%载荷；

正式顶升；

台背切割后进行正式顶升，为保证上部梁体能够转出，利用模块车组高精同步顶升系统将梁体整体向上顶升5cm，控制顶升速度在5~10mm/min之间；

正式顶升时，须按下列程序进行，并作好记录：

①操作：按预设荷载进行加载和顶升；

②观察：各个观察点应及时反映测量情况；

③测量：各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量数据；

④校核：数据报送至现场领导组，比较实测数据与理论数据的差异；

⑤分析：若有数据偏差，有关各方应认真分析并及时进行调整；

⑥决策：认可当前工作状态，并决策下一步操作；

整个同步顶升过程中对模块车组、车载支撑及箱梁进行施工监控，确保整个顶升过程中结构安全。

作为本发明优选的，根据步骤十，梁体转体施工步骤如下：

（1）指令长给出指令，启动模块车组，按既定线路，按设计行驶速度行驶；

（2）观察员在模块车组旁观察各组模块车组油压变化，各组油压差（与理论油压相比）超过3MPa即向指令长报告，指令长给出指令，暂停移动模块车组；

（3）指令长向现场工程副指挥汇报情况，组织各专业工程师指定调节方案，指令长下达指令，调节模块车组油压，使每组车油压差在3MPa以内，再次启动模块车组；

（4）再次观察转体过程中各组的油压差，直至模块车组转体至落梁设计位置；

转体控制主要包括路径控制、速度控制、道路自适应控制、箱梁姿态及应力控制、全过程安全控制等；分别采取对应措施确保转体的顺利进行；

路径控制：提前在模块车组控制系统内设置相应的参数限制，如转角等；利用建立的北斗导航系统实时进行定位导航；在行走路面上提前进行路径划线控制，以方便现场施工人员进行直观观察及控制；

速度控制：提前在模块车组控制系统内设置速度限制，最大转动线速度控制在50m/h以内；

道路自适应控制：转体前再次清理行走路径并做好保护措施，确保行走路径的顺畅无障碍；当有坡度或路面凹凸时，模块车组自身可自动适应平移道路的不平整路况，自动调整箱梁的水平状态，车轮上下自动可调幅度为±30cm，安全可靠，确保良好的路面适用性；

箱梁姿态及应力控制：通过建立的监控系统实时监控箱梁的姿态和关键位置的应力状态，确保箱梁姿态在可控范围内，箱梁应力不超过允许值；

全过程安全控制：通过人员、组织、管理、现场协调与管控、方案交底、班前教育等多种形式配合现场的监测、监控加强转体过程的安全控制。

作为本发明优选的，根据步骤十一，梁体旋转至新桥位时，降低模块车组高度，使梁体与支座间隙小于2cm，然后通过如下方式进行精确定位；

定位1：模块车组前轮达到预设边缘线；

定位2：梁底调平块与支座对齐；

定位3：桥面中心线与桥台中心线对齐；

定位4：车载装备群的几何中心与中央墩中心重合；

（1）梁体精确定位后拆除原支座，拆除过程中尽量保证原有地脚螺栓的完整，为方便新支座安装；

（2）安装新支座；

（3）采用模块车组液压系统同步下放梁体，同步性控制在5mm以内；待梁体与支座全部接触后，分级卸载模块车组油压，至车载支撑与梁体脱离，然后移除模块车组。

作为本发明优选的，根据步骤十三，梁体完成转体施工后，采用绳锯切割墩柱，80t汽车吊吊装移除，其中在主线扩宽范围内的桥墩应破除至路面水稳层，然后切断凸起的钢筋；

桥台采用挖机就地破碎凿除，凿除应搭设防护棚架防止碎渣飞溅至高速公路，并采用水管洒水降尘。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明在保证高速公路与天桥正常通行并有效防护条件下，先完成桥梁下部结构（桥台、桥墩）与引线的主体改造，准备天桥转体移运路径的地基基础处置，封闭天桥及高速公路应急车道、超车道，然后采用8组模块车对桥梁上部结构稳步顶升、旋转、下降至设计桥位，安装新支座，再完成桥台剩余部分与引道改造、衔接，最后做好现场道路边坡的绿色衔接与防护，为高速公路第一阶段交通大转换提供良好环境。

2、本发明通过设计桥梁转体系统，确保各工况、各工序下桥梁结构、支撑体系、模块车组、地基基础的结构处于安全可控状态；系统调查施工条件，采取措施保证支撑系统的稳定性和安全性；对模块车组进行全面的改造升级，提高同步性，降低移动速度，确保顶升移动过程安全可靠；建立可视化信息采集及反馈系统，并与智能监控对接，实时监控现场的操作、施工、车流、人员等各种状态，及时预警、纠偏；转体施工过程中进行全面全方位实时监控；制定全面的应急预案，对可能出现的设备故障、突发事件第一时间进行有效处置及控制；由业主牵头，设计、施工、监控、监理、咨询共同组成的安全控制领导小组高要求推进桥梁转体工作。

3、本发明通过改进模块车，优化施工方案，科学组织实施；落梁时要确保桥梁的安装精度，同时保证其同步性；强化施工准备期工作，加大资源投入，备用关键物质和设备。

4、本发明通过选用有经验的工程师进行方案设计，充分论证交通影响，保证交通影响最低；以分钟为单位，对各工序进行时间规划，做好充分准备，严格执行，确保时间有效利用；选用熟练操作人员作业，做好技术交底、培训及预演；提前在场外拼装转体车载支撑，车载支撑系统先预演，就位后按预定计划快速顶升、转体；提前完成地方道路中断审批与公示，做好交通组织设计及交通疏导。

附图说明

图1是本发明实施例提供的流程示意图；

图2是本发明实施例提供上下桥通道示意图；

图3是本发明实施例提供中墩改造示意图；

图4是本发明实施例提供模块车组加载支架流程图；

图5是本发明实施例提供转向模式示意图；

图6是本发明实施例提供标准钢管立柱；

图7是本发明实施例提供标准联系撑示意图；

图8是本发明实施例提供车顶分配梁示意图；

图9是本发明实施例提供车载支撑总体布置图；

图10是本发明实施例提供拼装支撑系统构造图；

图11是本发明实施例提供支座垫石增大后结构示意图；

图12是本发明实施例提供桥台处理图；

图13是本发明实施例提供桥梁转体时间计划表；

图14是本发明实施例提供油压值对应表。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的本发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1至图14所示，本发明实施例提供的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，包括如下步骤：

步骤一：施工准备，（1）待转体桥梁结构现状调查；（2）方案设计、咨询与论证；（3）施工方案交底；

步骤二：新建下部结构，依据设计图纸，新建转体后的边墩和桥台的下部结构，其中桥台的背墙和挡块在转体完成之后再进行施工；

步骤三：转体移运路径及拼装场地平整硬化：（1）为满足转体时模块车的行走需要，对整个转体路径上的场地进行处置，通过开挖、回填、平整、碾压，要求地基承载力达到120kPa以上，地基处理完成后在其上采用20cm厚C30混凝土硬化，同时硬化后的场地也可作为模块车转运、支架体系的拼装场地；（2）场地布置为台阶型，边墩两侧场地面与高速公路应急车道平行，考虑到模块车等设备进场时地方道路无法通行，可以直接由高速公路上拆除波形护栏进场；

步骤四：封闭超车道，搭设中墩上下桥通道；

步骤五：中墩改造，将原下垫石进行凿毛处理，安装模板，灌入支座灌浆料（做好冬季保温）将垫石扩宽至与墩柱顶面积一致；

步骤六：车载支撑组拼，按设计图纸，进行支架、模块车组拼装调试，单组模块车组以1.4m的高度行驶至转体支架底部，精确定位，然后抬高模块车组高度至支架脱离支腿；

步骤七：交通管制，封闭高速公路两侧超车道及应急车道，在整个转体施工期间，不中断高速公路通行，保证两车道通行，天桥地方道路封闭；

步骤八：拆除伸缩缝、切割拆除原桥台背墙、挡块，为保证梁体转向的顺利进行，需要提前将伸缩缝拆除，然后拆除桥台搭板，挖除背墙后填土，用链式切割机分块拆除背墙及挡块，使天桥在转体路径上无阻碍；

步骤九：模块车组就位，车载支撑调试后，行驶至梁底设定位置，在顶层分配梁上放置提前做好的调平垫块，同步顶升梁体，直至支座上下两部分脱离，梁体可顺利转出；

步骤十：桥梁转体，解除模块车组锁死装置，启动模块车组，以中间桥墩为旋转点，车组按设定旋转半径做中心回转；转体过程进行路径控制、速度控制、油压控制、道路自适应控制、梁体姿态及应力控制、全过程安全控制，加强施工监控；

步骤十一：支座安装及落梁，天桥转体就位后，进行精确定位，安装全桥支座，落梁，完成转体工作；

步骤十二：剩余结构施工，新建桥台剩余部分（背墙、挡块、耳墙）及搭板施工，伸缩缝安装，接线衔接；

步骤十三：拆除旧桥台和边墩，采用链式切割机、凿岩机及吊机拆除原桥台、边墩；

步骤十四：场地清理、材料设备退场。

根据步骤二，（1）测量桥面线形、梁底线形及地面标高，复核测量梁底净空高度；（2）对过桥管线进行调研；（3）对桥梁周边高压电线、天然气管道等构筑物进行调研，转体施工期间不能对周边现有结构物造成破坏；（4）对临近周边环境进行调研，就近选择支架拼装场地。

根据步骤六，桥台采用一台12轴线，边墩采用两台6轴线，中墩采用两台8轴线，共64轴线模块车组进行牵引，绕中墩旋转；

模块车组拼；（1）6轴线：将1个6轴线模块车与1台动力PPU纵向连接；

（2）8轴线：将2个4轴线模块车纵向连接，再与1台动力PPU连接；

（3）12轴线：将2个6轴线模块车横向并车，再与1台动力PPU连接；

模块车组拼完成后在拼装场地进行空载模拟试验，以验证其同步性和控制性能。

根据步骤六，车载支撑架采用标准杆件拼装，由标准钢管立柱、标准连系杆、车顶分配梁及顶层分配梁组成；标准钢管立柱为Φ630×10mm的钢管，两端设置节点板或抱箍，主要型号由0.2m、0.3m、0.5m、1m、2m、4m组成，根据各标准钢管立柱高度及间距设计5种标准连系杆，连系杆水平杆及斜杆采用16a槽钢，立柱上设置含有6个螺栓孔的节点板（1.4cm厚），与槽钢采用螺栓连接，（所有连接系形式见图7）顶层分配梁采用3拼I25a工字钢，长6m（见图8）；

车顶分配梁采用3拼I36a工字钢，长4.5m、7.4m，在钢管支撑处两侧增宽至5拼I36a工字钢；

根据各桥梁底净空选用不同尺寸的标准杆件组拼支撑架，车载支撑架顶端与梁体之间缝隙采用橡胶垫加方木填塞，并在顶层分配梁上焊接限位块；

车载支撑在1.5m高的标准钢筒上拼装，模块车组钻入车载支撑并进行栓接，行驶至待转梁底。

作为本发明优选的，根据步骤六，车载支撑经场内精加工后分批运至现场，在拼装场地利用螺栓按设计图纸拼装（见图9）；

（1）在构件组装前，组装人员应熟悉施工图、组装工艺及有关技术文件的要求，并检查组装用的零部件的外观、材质、规格、数量；

（2）车载支撑在高为1.5m的支撑立柱上拼装，通过在地面设置调平钢板，保证支撑平台顶面高度一致，从而保证初始节段的钢筒应立在同标高的水平支撑面上，后面各节段的钢筒安装时控制立柱的垂直度；

（3）钢管立柱采用人工配合叉车施工，钢管立柱组装完成后，校准各立柱之间的间距，并在支撑钢筒底部塞垫薄钢板调整立柱的垂直度，然后开始连接横向联系撑；

（4）立柱高度较高时需在拼装场地内搭设钢管脚手架，作为螺栓连接的施工平台（见图10）；

（5）钢构件组装的尺寸偏差，应控制在工艺文件和现行国家标准组装偏差允许范围内；

模块车进场后组拼模块车组，单组模块车组以1.4m的高度行驶至支架底部，精确定位，然后抬高模块车高度至支架脱离地面。

作为本发明优选的，根据步骤三，施工场地及转体路径地基基础处理施工流程为：施工准备→场地平整→地表压实→浇筑混凝土→养护。

根据步骤五，支座垫石改造：将原下垫石及墩顶进行凿毛处理，安装模板，灌入支座灌浆料（做好冬季保温养护）将垫石扩大与墩柱顶面积一致，养护3天后拆模，检查扩宽垫石与墩柱的结合度，如发现结合不密实有空隙，采用环氧结构胶灌缝工艺，注入环氧结构胶将空隙填密实，确保垫石扩宽施工质量（见图11）。

根据步骤十三，为保证梁体能够自由旋转，需对老桥桥台进行切割处置；具体施工流程为：封闭桥面交通→台背填土开挖→测量放线→分块切割→分块吊装移除；

在距离桥台背墙正面115cm处以及台背纵桥向中心线为竖向切割线，平承台顶为横向切割线，同时切割拆除两侧挡块，采用卷尺测量放线后，利用记号笔做有效标识；根据计算，确定桥台切割分块重量控制在10t以内，标记出分块切割线（见图12）；

先切割拆除挡块，再切割拆除背墙，背墙切割施工：利用水钻在背墙中间钻一个65cm横向工艺孔，再在两侧耳墙钻30cm横向工艺孔，沿3个竖向切割线切割，再沿横向切割线切割，将桥台背墙分成2块；

采用水钻在桥台背墙上钻吊装孔，穿钢丝绳，采用50t汽车吊吊装移除，每块吊装重量不超过10t；

桥台处置时严禁野蛮施工，严禁直接破除破坏梁体结构；桥台切割完成后对梁体旋转路径进行校核，确保旋转路径上的桥台结构清除完成。

根据步骤六，模块车组调试完成后，以1.4m高度的姿态驮载转体支撑架行驶至梁底，按预先放出的模块车位置精确就位，复测模块车组间距，保证模块车组平行且中间墩两侧模块车组对称布置；

模块车组精确定位后，升高模块车组高度，使车载支架的大部分支撑点与梁体接触，然后锁定模块车组液压系统，塞垫脱空支点，使各支点均与梁体充分接触。

根据步骤九，车载装备试顶升，为保证各组之间模块车组的轴压与设计值基本一致，在正式顶升之前，应进行试顶升，具体操作步骤如下：

（1）模块车组单车运行，在桥下精确定位；

（2）调节模块车组高度，使车载支撑接近梁底；

（3）观察车载支撑与梁底的接触情况，对个别空隙较大的分配梁上楔钢板进行调节，使间隙控制在1mm以内；

（4）连接油压管线使模块车组悬挂分组形成4点支撑，按80%的载荷控制油压（16MPa）进行试顶升，观察各分组油压差，超过3MPa则卸载并在油压较低的分组支撑上垫薄木板，再次顶升，反复几次后调节各组油压差在3MPa内，试顶同步性控制在5mm范围以内；

荷载调整均匀后，对梁体进行预顶升，采取分级顶升的方式，分别为20%、40%、60%、80%、100%、105%载荷（各分级荷载及油压对应值见图14）；

正式顶升；

台背切割后进行正式顶升，为保证上部梁体能够转出，利用模块车组高精同步顶升系统将梁体整体向上顶升5cm，控制顶升速度在5~10mm/min之间；

正式顶升时，须按下列程序进行，并作好记录：

①操作：按预设荷载进行加载和顶升；

②观察：各个观察点应及时反映测量情况；

③测量：各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量数据；

④校核：数据报送至现场领导组，比较实测数据与理论数据的差异；

⑤分析：若有数据偏差，有关各方应认真分析并及时进行调整；

⑥决策：认可当前工作状态，并决策下一步操作；

整个同步顶升过程中对模块车组、车载支撑及箱梁进行施工监控，确保整个顶升过程中结构安全。

根据步骤十，梁体转体施工步骤如下：

（1）指令长给出指令，启动模块车组，按既定线路，按设计行驶速度行驶；

（2）观察员在模块车组旁观察各组模块车组油压变化，各组油压差（与理论油压相比）超过3MPa即向指令长报告，指令长给出指令，暂停移动模块车组；

（3）指令长向现场工程副指挥汇报情况，组织各专业工程师指定调节方案，指令长下达指令，调节模块车组油压，使每组车油压差在3MPa以内，再次启动模块车组；

（4）再次观察转体过程中各组的油压差，直至模块车组转体至落梁设计位置；

转体控制主要包括路径控制、速度控制、道路自适应控制、箱梁姿态及应力控制、全过程安全控制等；分别采取对应措施确保转体的顺利进行；

路径控制：提前在模块车组控制系统内设置相应的参数限制，如转角等；利用建立的北斗导航系统实时进行定位导航；在行走路面上提前进行路径划线控制，以方便现场施工人员进行直观观察及控制；

速度控制：提前在模块车组控制系统内设置速度限制，最大转动线速度控制在50m/h以内；

道路自适应控制：转体前再次清理行走路径并做好保护措施，确保行走路径的顺畅无障碍；当有坡度或路面凹凸时，模块车组自身可自动适应平移道路的不平整路况，自动调整箱梁的水平状态，车轮上下自动可调幅度为±30cm，安全可靠，确保良好的路面适用性；

箱梁姿态及应力控制：通过建立的监控系统实时监控箱梁的姿态和关键位置的应力状态，确保箱梁姿态在可控范围内，箱梁应力不超过允许值；

全过程安全控制：通过人员、组织、管理、现场协调与管控、方案交底、班前教育等多种形式配合现场的监测、监控加强转体过程的安全控制（桥梁转体时间见图13）。

根据步骤十一，梁体旋转至新桥位时，降低模块车组高度，使梁体与支座间隙小于2cm，然后通过如下方式进行精确定位；

定位1：模块车组前轮达到预设边缘线；

定位2：梁底调平块与支座对齐；

定位3：桥面中心线与桥台中心线对齐；

定位4：车载装备群的几何中心与中央墩中心重合；

（1）梁体精确定位后拆除原支座，拆除过程中尽量保证原有地脚螺栓的完整，为方便新支座安装；

（2）安装新支座；

（3）采用模块车组液压系统同步下放梁体，同步性控制在5mm以内；待梁体与支座全部接触后，分级卸载模块车组油压，至车载支撑与梁体脱离，然后移除模块车组。

根据步骤十三，梁体完成转体施工后，采用绳锯切割墩柱，80t汽车吊吊装移除，其中在主线扩宽范围内的桥墩应破除至路面水稳层，然后切断凸起的钢筋；

桥台采用挖机就地破碎凿除，凿除应搭设防护棚架防止碎渣飞溅至高速公路，并采用水管洒水降尘。

（1）升降调平功能

模块车组承载方式，可自由切换成三点支承状态或四点支承状态；升降作业时，既可以进行任意单支承点的升降，亦可以进行整车的平升平降。

（2）转向功能

转向系统采用液压比例阀控制齿条油缸驱动方式，使转向更加灵活、平稳；转向采用微电控制，要求防震、防磁、防潮和-30～+50℃下工作稳定性；车辆具有直行、斜行、横行、八字转向、中心回转、摆转等转向模式，单车和多车并车转向模式相同；如下图5所示。

（3）并车使用功能

1）预设多个单元模块车组并车接口，多个单元模块车组可软、硬联接并车使用，既可以多模块车组通过连接架硬连接在一起，作为一台车辆使用；亦可以各个车辆不作任何机械连接，仅用并车电缆线将各车（带动力模块）连在一起，作为一台车辆使用。

2）用无线遥控器控制并车操作；主遥控器按下并车按钮，就可以对各台并在一起的车辆进行各种操作。

3）发动机机油压力、机油油温、水温、空气过滤器状态，高压过滤器状态、出油和回油过滤器状态、液压油温度等均有显示；模块车组设液晶显示器，显示车速、悬挂油缸压力等参数；设有控制单元箱，各种控制元件均在控制箱内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：施工准备，（1）待转体桥梁结构现状调查；（2）方案设计、咨询与论证；（3）施工方案交底；

步骤二：新建下部结构，依据设计图纸，新建转体后的边墩和桥台的下部结构，其中桥台的背墙和挡块在转体完成之后再进行施工；

步骤三：转体移运路径及拼装场地平整硬化：（1）为满足转体时模块车的行走需要，对整个转体路径上的场地进行处置，通过开挖、回填、平整、碾压，要求地基承载力达到120kPa以上，地基处理完成后在其上采用20cm厚C30混凝土硬化，同时硬化后的场地也可作为模块车转运、支架体系的拼装场地；（2）场地布置为台阶型，边墩两侧场地面与高速公路应急车道平行，考虑到模块车等设备进场时地方道路无法通行，可以直接由高速公路上拆除波形护栏进场；

步骤四：封闭超车道，搭设中墩上下桥通道；

步骤五：中墩改造，将原下垫石进行凿毛处理，安装模板，灌入支座灌浆料（做好冬季保温）将垫石扩宽至与墩柱顶面积一致；

步骤六：车载支撑组拼，按设计图纸，进行支架、模块车组拼装调试，单组模块车组以1.4m的高度行驶至转体支架底部，精确定位，然后抬高模块车组高度至支架脱离支腿；

步骤七：交通管制，封闭高速公路两侧超车道及应急车道，在整个转体施工期间，不中断高速公路通行，保证两车道通行，天桥地方道路封闭；

步骤八：拆除伸缩缝、切割拆除原桥台背墙、挡块，为保证梁体转向的顺利进行，需要提前将伸缩缝拆除，然后拆除桥台搭板，挖除背墙后填土，用链式切割机分块拆除背墙及挡块，使天桥在转体路径上无阻碍；

步骤九：模块车组就位，车载支撑调试后，行驶至梁底设定位置，在顶层分配梁上放置提前做好的调平垫块，同步顶升梁体，直至支座上下两部分脱离，梁体可顺利转出；

步骤十：桥梁转体，解除模块车组锁死装置，启动模块车组，以中间桥墩为旋转点，车组按设定旋转半径做中心回转；转体过程进行路径控制、速度控制、油压控制、道路自适应控制、梁体姿态及应力控制、全过程安全控制，加强施工监控；

步骤十一：支座安装及落梁，天桥转体就位后，进行精确定位，安装全桥支座，落梁，完成转体工作；

步骤十二：剩余结构施工，新建桥台剩余部分（背墙、挡块、耳墙）及搭板施工，伸缩缝安装，接线衔接；

步骤十三：拆除旧桥台和边墩，采用链式切割机、凿岩机及吊机拆除原桥台、边墩；

步骤十四：场地清理、材料设备退场。

2.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤二，（1）测量桥面线形、梁底线形及地面标高，复核测量梁底净空高度；（2）对过桥管线进行调研；（3）对桥梁周边高压电线、天然气管道等构筑物进行调研，转体施工期间不能对周边现有结构物造成破坏；（4）对临近周边环境进行调研，就近选择支架拼装场地。

3.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤六，桥台采用一台12轴线，边墩采用两台6轴线，中墩采用两台8轴线，共64轴线模块车组进行牵引，绕中墩旋转；

模块车组拼；（1）6轴线：将1个6轴线模块车与1台动力PPU纵向连接；

（2）8轴线：将2个4轴线模块车纵向连接，再与1台动力PPU连接；

（3）12轴线：将2个6轴线模块车横向并车，再与1台动力PPU连接；

模块车组拼完成后在拼装场地进行空载模拟试验，以验证其同步性和控制性能。

4.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤六，车载支撑架采用标准杆件拼装，由标准钢管立柱、标准连系杆、车顶分配梁及顶层分配梁组成；标准钢管立柱为Φ630×10mm的钢管，两端设置节点板或抱箍，主要型号由0.2m、0.3m、0.5m、1m、2m、4m组成，根据各标准钢管立柱高度及间距设计5种标准连系杆，连系杆水平杆及斜杆采用16a槽钢，立柱上设置含有6个螺栓孔的节点板（1.4cm厚），与槽钢采用螺栓连接，顶层分配梁采用3拼I25a工字钢，长6m；

车顶分配梁采用3拼I36a工字钢，长4.5m、7.4m，在钢管支撑处两侧增宽至5拼I36a工字钢；

根据各桥梁底净空选用不同尺寸的标准杆件组拼支撑架，车载支撑架顶端与梁体之间缝隙采用橡胶垫加方木填塞，并在顶层分配梁上焊接限位块；

车载支撑在1.5m高的标准钢筒上拼装，模块车组钻入车载支撑并进行栓接，行驶至待转梁底。

5.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤六，车载支撑经场内精加工后分批运至现场，在拼装场地利用螺栓按设计图纸拼装；

（1）在构件组装前，组装人员应熟悉施工图、组装工艺及有关技术文件的要求，并检查组装用的零部件的外观、材质、规格、数量；

（2）车载支撑在高为1.5m的支撑立柱上拼装，通过在地面设置调平钢板，保证支撑平台顶面高度一致，从而保证初始节段的钢筒应立在同标高的水平支撑面上，后面各节段的钢筒安装时控制立柱的垂直度；

（3）钢管立柱采用人工配合叉车施工，钢管立柱组装完成后，校准各立柱之间的间距，并在支撑钢筒底部塞垫薄钢板调整立柱的垂直度，然后开始连接横向联系撑；

（4）立柱高度较高时需在拼装场地内搭设钢管脚手架，作为螺栓连接的施工平台；

（5）钢构件组装的尺寸偏差，应控制在工艺文件和现行国家标准组装偏差允许范围内；

模块车进场后组拼模块车组，单组模块车组以1.4m的高度行驶至支架底部，精确定位，然后抬高模块车高度至支架脱离地面。

6.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤三，施工场地及转体路径地基基础处理施工流程为：施工准备→场地平整→地表压实→浇筑混凝土→养护。

7.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤五，支座垫石改造：将原下垫石及墩顶进行凿毛处理，安装模板，灌入支座灌浆料（做好冬季保温养护）将垫石扩大与墩柱顶面积一致，养护3天后拆模，检查扩宽垫石与墩柱的结合度，如发现结合不密实有空隙，采用环氧结构胶灌缝工艺，注入环氧结构胶将空隙填密实，确保垫石扩宽施工质量。

8.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤十三，为保证梁体能够自由旋转，需对老桥桥台进行切割处置；具体施工流程为：封闭桥面交通→台背填土开挖→测量放线→分块切割→分块吊装移除；

在距离桥台背墙正面115cm处以及台背纵桥向中心线为竖向切割线，平承台顶为横向切割线，同时切割拆除两侧挡块，采用卷尺测量放线后，利用记号笔做有效标识；根据计算，确定桥台切割分块重量控制在10t以内，标记出分块切割线；

先切割拆除挡块，再切割拆除背墙，背墙切割施工：利用水钻在背墙中间钻一个65cm横向工艺孔，再在两侧耳墙钻30cm横向工艺孔，沿3个竖向切割线切割，再沿横向切割线切割，将桥台背墙分成2块；

采用水钻在桥台背墙上钻吊装孔，穿钢丝绳，采用50t汽车吊吊装移除，每块吊装重量不超过10t；

桥台处置时严禁野蛮施工，严禁直接破除破坏梁体结构；桥台切割完成后对梁体旋转路径进行校核，确保旋转路径上的桥台结构清除完成。

9.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤六，模块车组调试完成后，以1.4m高度的姿态驮载转体支撑架行驶至梁底，按预先放出的模块车位置精确就位，复测模块车组间距，保证模块车组平行且中间墩两侧模块车组对称布置；

模块车组精确定位后，升高模块车组高度，使车载支架的大部分支撑点与梁体接触，然后锁定模块车组液压系统，塞垫脱空支点，使各支点均与梁体充分接触。

10.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤九，车载装备试顶升，为保证各组之间模块车组的轴压与设计值基本一致，在正式顶升之前，应进行试顶升，具体操作步骤如下：

（1）模块车组单车运行，在桥下精确定位；

（2）调节模块车组高度，使车载支撑接近梁底；

（3）观察车载支撑与梁底的接触情况，对个别空隙较大的分配梁上楔钢板进行调节，使间隙控制在1mm以内；

（4）连接油压管线使模块车组悬挂分组形成4点支撑，按80%的载荷控制油压（16MPa）进行试顶升，观察各分组油压差，超过3MPa则卸载并在油压较低的分组支撑上垫薄木板，再次顶升，反复几次后调节各组油压差在3MPa内，试顶同步性控制在5mm范围以内；

荷载调整均匀后，对梁体进行预顶升，采取分级顶升的方式，分别为20%、40%、60%、80%、100%、105%载荷；

正式顶升；

台背切割后进行正式顶升，为保证上部梁体能够转出，利用模块车组高精同步顶升系统将梁体整体向上顶升5cm，控制顶升速度在5~10mm/min之间；

正式顶升时，须按下列程序进行，并作好记录：

①操作：按预设荷载进行加载和顶升；

②观察：各个观察点应及时反映测量情况；

③测量：各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量数据；

④校核：数据报送至现场领导组，比较实测数据与理论数据的差异；

⑤分析：若有数据偏差，有关各方应认真分析并及时进行调整；

⑥决策：认可当前工作状态，并决策下一步操作；

整个同步顶升过程中对模块车组、车载支撑及箱梁进行施工监控，确保整个顶升过程中结构安全。

11.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤十，梁体转体施工步骤如下：

（1）指令长给出指令，启动模块车组，按既定线路，按设计行驶速度行驶；

（2）观察员在模块车组旁观察各组模块车组油压变化，各组油压差（与理论油压相比）超过3MPa即向指令长报告，指令长给出指令，暂停移动模块车组；

（3）指令长向现场工程副指挥汇报情况，组织各专业工程师指定调节方案，指令长下达指令，调节模块车组油压，使每组车油压差在3MPa以内，再次启动模块车组；

（4）再次观察转体过程中各组的油压差，直至模块车组转体至落梁设计位置；

转体控制主要包括路径控制、速度控制、道路自适应控制、箱梁姿态及应力控制、全过程安全控制等；分别采取对应措施确保转体的顺利进行；

路径控制：提前在模块车组控制系统内设置相应的参数限制，如转角等；利用建立的北斗导航系统实时进行定位导航；在行走路面上提前进行路径划线控制，以方便现场施工人员进行直观观察及控制；

速度控制：提前在模块车组控制系统内设置速度限制，最大转动线速度控制在50m/h以内；

道路自适应控制：转体前再次清理行走路径并做好保护措施，确保行走路径的顺畅无障碍；当有坡度或路面凹凸时，模块车组自身可自动适应平移道路的不平整路况，自动调整箱梁的水平状态，车轮上下自动可调幅度为±30cm，安全可靠，确保良好的路面适用性；

箱梁姿态及应力控制：通过建立的监控系统实时监控箱梁的姿态和关键位置的应力状态，确保箱梁姿态在可控范围内，箱梁应力不超过允许值；

全过程安全控制：通过人员、组织、管理、现场协调与管控、方案交底、班前教育等多种形式配合现场的监测、监控加强转体过程的安全控制。

12.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤十一，梁体旋转至新桥位时，降低模块车组高度，使梁体与支座间隙小于2cm，然后通过如下方式进行精确定位；

定位1：模块车组前轮达到预设边缘线；

定位2：梁底调平块与支座对齐；

定位3：桥面中心线与桥台中心线对齐；

定位4：车载装备群的几何中心与中央墩中心重合；

（1）梁体精确定位后拆除原支座，拆除过程中尽量保证原有地脚螺栓的完整，为方便新支座安装；

（2）安装新支座；

（3）采用模块车组液压系统同步下放梁体，同步性控制在5mm以内；待梁体与支座全部接触后，分级卸载模块车组油压，至车载支撑与梁体脱离，然后移除模块车组。

13.如权利要求1所述的一种应用于狭小受限作业空间的上跨桥转体施工方法，其特征在于：根据步骤十三，梁体完成转体施工后，采用绳锯切割墩柱，80t汽车吊吊装移除，其中在主线扩宽范围内的桥墩应破除至路面水稳层，然后切断凸起的钢筋；

桥台采用挖机就地破碎凿除，凿除应搭设防护棚架防止碎渣飞溅至高速公路，并采用水管洒水降尘。

Images