石家庄石环公路跨线大桥连续刚构主桥水平面
转体施工组织方案
（分项施工组织设计）
编制： 雷 溢
审核：
批准：
柳州欧维姆工程有限公司 二零零八年七月二十八日
一、工程概况
石家庄石环公路跨石太铁路分离式立交斜拉桥位于石家庄市石环公路工程鹿泉开发
区华清池，上跨石太铁路。主桥共长260 m，跨径组合为45 m +85 m +85 m+45m,重16500吨，为四跨连续子母塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥。为减少上部结构施工对铁路行车安全的影响，确定采用斜拉桥主桥平衡水平转体施工。
转体施工设备采用我OVM公司生产的全液压、自动、连续运行千斤顶系统。该系统具有同步、牵引力平衡等特点，能使整个转体过程平衡，无冲击颤动。经贵州楚米大桥（左、右幅）、贵州鞍山大桥、北京石景山大桥、北京丰沙大桥等多项转体工程应用证明，该设备是一种比较理想的转体施工设备。
二、 主要机具设备
序号 1 2 3 4 5 名称与规格 ZLDK主控台 QDCL 2000千斤顶 ZLDB液压泵站 YDC240Q千斤顶 YDTS2500千斤顶 单位 台 台 台 台 台 数量 1 3 3 1 4 备注 1台备用 预紧钢绞线用 助推用
三、主要机具技术参数
（1）千斤顶 型号：QDCL 2000型
公称张拉力: 2000KN 公称油压: 25Mpa
张拉活塞面积: 8.1996×10-2m2 回程活塞面积: 5.1836×10-2m2 质量: 850Kg 行程: 300mm 外形尺寸： φ550×2100 (2)液压泵站 型号: ZLDB型
额定压力: 31.5Mpa 额定流量: 2×6L/min 质量: 330Kg
外形尺寸: 1000×760×1050
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特点及应用范围: 电磁换向,是自动连续顶推系统、转体系统及其他需要双向回路的液压系统泵站
四、转体设备的组成与布置
1、 牵引动力系统
每套自动连续转体系统由两台QDCL 2000型连续提升千斤顶，三台ZLDB液压泵站和一台ZLDK主控台通过高压油管和电缆线连接组成。每台QDCL 2000型连续顶推千斤顶公称牵引力2000KN，额定油压25Mpa，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶前端配有夹持装置。
两台连续千斤顶分别水平、平行、对称的布置于转盘两侧，千斤顶的中心线必须与上转盘外圆相切，中心线高度与上转盘预埋钢绞线的中心线水平，同时要求两台千斤顶到上转盘的距离相等，且距牵引索脱离转向索鞍的切点距离大于5米。千斤顶用高强螺栓固定于反力架上，反力架通过电焊或高强螺栓与反力墩固定，反力墩与反力架必须承受200t拉力的作用。
主控台应放置于视线开阔、能清楚观察现场整体情况的位置。
2、 牵引索
转体转盘埋设有两束索引索，每束由18根强度等级为1860Mpa的Φ15.24mm钢绞线组成。预埋的牵引索经清洁各根钢绞线表面的锈迹、油污后，逐根顺次沿着既定索道排列缠绕后，穿过QDCL 2000型连续顶推千斤顶。先逐根对钢绞线预紧，预紧力由10KN逐根降至5KN，再用牵引千斤顶在2Mpa油压下对该束钢绞线整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。
牵引索的另一端应先期在上转盘灌注时预埋入上转盘混凝土体内，作为牵引索固定端。
五、转体结构的索引力、安全系数及转体时间的计算
(一)转体总重量W为165000KN 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=16500KN 转动过程中的动磨擦系数按μ=0.06 动磨擦力F= W×μ=9900KN
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转体按拉力计算: T=2/3×(R×W×μ)/D R为球铰平面半径,R=1.95m D为转台直径,D=11m 转体角度：θ=75.74°
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=1950KN 转动过程中所需牵引力 T=2/3×(R×W×μ动)/D=1170KN 动力储备系数4000KN/1950KN=2.051 钢绞线的安全系数：
18根/台×2台×26T/根×9.81KN/t /1950KN=4.71
计算结果表明千斤顶动力储备和钢绞线的安全系数达到了工程设计要求。
(二)千斤顶的牵引速度 V=（L/S）×60
L为泵头每分钟的流量 S为张拉活塞面积 通过计算V=3.29
m/小时
整个转体所用时间T=LS /V
LS 为转盘所走的弧线长度 LS =Dπθ/360 =11×3.142×75.74/360=7.27m 通过计算转体理论时间 T=7.27/3.29=2.210(小时)=133(min)
六、 转体设备的工作原理及具体操作方法
Ⅰ、工作原理
ZLD自动连续顶推系统由三部分组成，即自动连续顶推千斤顶、自动连续顶推泵站和主控台，其相互关系如图1所示。
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图1 自动连续顶推千斤顶、自动连续顶推泵站和主控台三者关系示意图 其控制过程是：用行程开关作为ZLD自动连续顶推系统的动作传感元件，它将自动连续顶推千斤顶活塞的位置信号传递给主控台，主控台将得到的信号进行逻辑组合后，再将控制信号传递给自动连续顶推泵站，自动连续顶推泵站通过电磁换向阀去控制相应自动连续顶推千斤顶的动作。该过程形成一个闭环系统，能够自行调节自动连续顶推千斤顶的各种动作。
1、自动连续顶推千斤顶
自动连续顶推千斤顶的结构如图2所示。
图2 自动连续顶推千斤顶的结构
1、后顶穿心套 2、油缸 3、后顶活塞 4、后顶密封板 5、后顶锚板 6、后顶夹片 7、行程开关SQ1 8、行程开关SQ2 9、行程开关SQ3 10、前顶穿心套 11、
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前顶活塞 12、前顶密封板 13、前顶锚板 14、前顶夹片 15、行程开关SQ4 16、钢绞线 17、行程开关SQ5 18、行程开关SQ6 19、前顶回油嘴 20、前顶进油嘴 21、后顶回油嘴 20、后顶进油嘴
2、自动连续顶推泵站
自动连续顶推泵站分液压系统和控制电路系统两部分。 (1) 自动连续顶推泵站液压系统原理图如图3所示。
图3 泵站液压系统原理图
1、电磁换向阀 2、溢流阀 3、压力表 4、油泵 5、电动机 6、滤油器 7、油箱 A1、后顶进油管 B1、后顶回油管 A2、前顶进油管 B2、前顶回油管
(2) 泵站控制电路原理图如图4所示。
图4 泵站控制电路原理图
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3、主控台
主控台控制电路原理图如图5所示。
图5 主控台控制电路原理图
4、ZLD自动连续顶推系统联接图
主控台、自动连续顶推泵站、自动连续顶推千斤顶构成一个完整的自动连续顶推系统，其系统联接方式如图6所示。
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图6 ZLD自动连续顶推系统联接图
注：B0~B12为电铃，根据用户需要而定
ZLD自动连续顶推系统的工作分为自动和手动。手动主要用于各千斤顶位置的调试，并可在小距离运动中使用。自动为该系统的主要功能，整个过程无需人工干预，自动完成整个水平顶推或水平转体过程。
5、ZLD自动连续顶推系统联机设置图
图7 ZLD自动连续顶推系统联机设置图
ZLD自动连续顶推系统联机设置见图7，具体由泵站控制箱内S1、S2、S3三个钮子开关设定：当只有一台自动连续顶推泵站与主控台联用时，请将S1、S2、S3全部掰向截止；当有两台以上自动连续顶推泵站与主控台联用时，除最后一台自动连续顶推
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泵站的S1、S2、S3全部掰向截止外，其余自动连续顶推泵站的S1、S2、S3全部掰向联机。
Ⅱ、具体操作方法
1、设备就位
按照预先定好的方案，将自动连续顶推千斤顶、自动连续顶推泵站、主控台各就各位，把泵站注好油，约200L/台。
2、连接系统电源
接好主控台和各泵站的电源，主控台为AC220V，泵站为AC380V。请注意，本系统中主控台和泵站控制箱的控制线路应共用同一相电，并要求有可靠的电源接零、机壳接地装置。
3、各自动连续顶推泵站的调试
泵站控制箱面板元件布置图如图8所示。将行程开关组件连接好后即可开始调试。
图8 泵站控制箱面板元件布置图
(1) 参照图2、图3和图6将各自动连续顶推泵站和各自的自动连续顶推千斤顶联接好；
(2) 参照图6将泵站控制箱与主控台联接好； (3) 接通泵站电源；
(4) 按油泵开按钮SB2起动油泵；
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(5) 将各泵站的溢流阀调至15~31.5MPa；
(6) 按SB5、SB6、SB7、SB8按钮，检查操作与前顶、后顶的动作是否一致。 4、安装行程开关组件
参照图2将行程开关组件安装在各自的自动连续顶推千斤顶上，安装时，启动自动连续顶推泵站，分别按自动连续顶推泵站上的SB5、SB6、SB7、SB8按钮，使前顶、后顶动作，以确定行程开关的安装位置。在拧紧行程开关安装板时，要确保行程开关触点完全按下后，与行程开关滑板之间有约1mm的距离，以使行程开关有长期的良好运作性能，又不至于让行程开关滑板碰坏。
请注意，按自动连续顶推泵站的SB6、SB8按钮，前顶回程与后顶回程均受行程开关的控制；按自动连续顶推泵站的SB5、SB7按钮，前顶进程与后顶进程均不受行程开关的控制，此时要注意观察前顶活塞与后顶活塞的位置，尽量避免让活塞打出到满行程。只有在用主控台的自动控制方式时前顶进程与后顶进程才受行程开关的控制。
行程开关组件安装好后，不得拆、碰，以免穿束后难以安装、调试、空载联试等。 行程开关接线图见图9。
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图9 行程开关接线图
5、主控台的调试
主控台面板元件布置图见图9。将主控台与泵站、泵站与相邻泵站之间的电缆连接好，各泵站的钮子开关S1、S2、S3设置好，启动各泵站后即可开始调试。
图10 主控台面板元件布置图
(1) 接通主控台电源，此时急停灯HL7亮；
(2) 按下电源按钮SB11，HL7熄灭，电源信号灯HL8亮；
(3) 按下开启按钮SB1，则开启灯HL1亮，此时可进行手动；按SB5，则前顶进灯HL3亮，所有前顶进；按SB7，则后顶进灯HL4亮，所有后顶进；按SB9，则所有前顶回；按SB10，则所有后顶回；
(4) 按下自动按钮SB3，则控制系统处于待发状态；再按下SB6或SB8，则整个系统处于自动运行状态；
(5) 主控台的时间继电器，KT3可调为10~30秒；
(6) 主控台的时间继电器，KT1、KT2可调为6~10秒，以确保前、后顶的负载平稳交接；
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(7) 按下SB4则自动运行停止，但仍可手动；
(8) 按下急停按钮SB2，则系统停止，按下各泵站的急停按钮SB1，系统也停止。 6、ZLD自动连续顶推系统空载联试
当确定所有自动连续顶推泵站内的钮子开关S1、S2、S3全部设置好后，即可开始空载联试，以观察、调整自动连续顶推系统的连续性、同步性、可靠性、稳定性。自动连续顶推空载联试的时间建议为自动连续开机30~60分钟/次，如无故障方可开始穿束。每次自动连续顶推穿束前均应进行系统空载联试。
7、穿索
(1) 千斤顶安装就位后，将油路同时接通前退锚顶和后退锚顶，开动泵站，将前工具夹片和后工具夹片顶开，同时保压。
(2) 把钢绞线的一端带上引线套，逐一从后顶尾部穿心孔内穿入，此时应注意将前后工具锚板各孔中心找正，再顺次穿过牵引装置上的后、前工具锚板。注意，使用的钢绞线应尽量左、右旋均布；不能交叉、打绞或扭转；不得拆、碰行程开关组件，以免穿束后难以安装、调试、空载联试等。
(3) 将油路卸荷，顶锚板在弹簧作用下回位，把夹片压紧。检查顶锚板上各钢绞线与锚板孔是否对正，同时保证钢绞线没有交叉和扭转，最后用手动拉紧器或其它设备预紧各钢绞线，使各根钢绞线松紧程度基本一致。
(4) 操作各泵站，预紧各千斤顶钢绞线，使各千斤顶钢绞线松紧程度基本一致。 (5) 将前、后退锚顶的油嘴拆下，等需松夹片时再装上，以免在顶推过程中因活塞的旋转而将油嘴碰坏。
8、顶推过程
调试、穿索及各项准备工作结束后，方可开始顶推。
(1) 按急停开关SB2，系统处于停止状态，此时急停灯HL7亮；
(2) 按电源开关SB11，电源接通，此时信号灯HL8亮，HL7熄灭，同时各泵站上的信号灯HL3亮，电铃响起，通知各部门作好准备；
(3) 各泵站按下SB2起动油泵，此时油泵开指示灯HL2亮，待油泵工作正常后按准备按钮SB4通知主控台，此时泵站上信号灯HL4亮，同时主控台上相应的信号灯
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（HL9~HL20）也亮；
(4) 主控台待所有泵站的准备信号灯亮后，得知所有泵站准备完毕。按开启按钮SB1，此时可进行手动调节；依次按SB9、SB10让所有前顶和后顶先、后回程到底；
(5) 按下自动按钮SB3，则系统处于自动准备状态，自动指示灯HL2亮；再按下前启动SB6或后启动SB8，则系统自动运行；
(6) HL3、HL4、HL5、HL6分别指示前顶进、后顶进、前顶回、后顶回，通过主控台可以监视系统的整个顶推过程；
(7) 如果千斤顶在起动时推力不够，可以在起动前顶的同时按下后顶进按钮SB7，或在起动后顶的同时按下前顶进按钮SB5，这样前、后顶同时起动，起动力增大（最大为加倍），待运行后松开点进按钮，恢复自动运行状态；
(8) 如果某一个泵站或主控台发生异常现象，可按下泵站或主控台的急停按钮，此时整个系统立即停止运行，待问题解决后再重新启动。
(9) 每次顶推差约100mm顶推到位时，请停止主控台自动操作，转为主控台手动操作，以达到在顶推到位时，前、后顶活塞都伸出一定的行程，方便松各千斤顶的钢绞线、工具夹片。要松钢绞线时，操作主控台或各泵站控制箱，使前、后顶同时回程即可。
Ⅲ、分级调压加载的实现：
由于各千斤顶间的进油腔并联，油压相等，要实现分级加载必须将所有泵站溢流阀限压调成一致，实际操作上很难实现。为此必须找到一种易于操作的方式来实现，将最靠近主控台一台油泵的压力表换成电接点压力表，并将其常闭触点串入主控台增加的电接点压力表监控电路中，调节常闭限压指针（绿色），当顶推油压达到限定压力时，常闭触点断开，ZJ1或ZJ2断电，电磁换向阀停止工作，从而油压被保持下来。因此只需通过调节常闭限压指针就可实现分级调压的加载过程。
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分级加载步骤：
1.千斤顶加载到额定压力的30%加载即7.5MPa（591KN）。 2.千斤顶加载到额定压力的50%加载即12.5MPa（984 KN）。 3.千斤顶加载到额定压力的70%加载即17.5MPa（1378 KN）。 4.千斤顶加载到额定压力的80%加载即20 MPa（1575 KN）。 此时若主梁未转动则再按每级5%加载直到主梁被顶动为止。 5.千斤顶加载到额定压力的85%加载即21.25MPa（1673 KN）。 6.千斤顶加载到额定压力的90%加载即22.5MPa（1772 KN）。 7.千斤顶加载到额定压力的95%加载即23.75MPa（1870 KN ）。 8.千斤顶加载到额定压力的100%加载即25MPa（1968 KN）。
若主梁仍未被顶动则因停止顶推，全面检查所有的顶推设备、纠偏装置、滑动机构等，并分析原因，采取应急预案。
（四）千斤顶顶不动时的应急预案：
理论上四氟板与不锈钢板之间的摩擦系数很小（≤0.1一般在0.06~0.08），但由于施工现场环境的差异的各种因素的存在，顶推初期的摩擦系数还是较大的。
在转盘周围布置2台到4台250t的千斤顶并烧好发力点，在出现连续顶顶不动的
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情况下，采用250t助推千斤顶辅助转体。
七、转体施工工艺流程
(见附表)
八、转体施工步骤
(一)、施工准备
a) 浇筑反力墩。根据转体设备布置图在相应的位置浇筑能承受200t 拉力作用的
混凝土反力墩。（这项工作由甲方完成） b）设备安装就位，按平面图（附图）安放好设备。 信号线与油路的连接：
1）、 1#信号线连接1#泵站和控制系统；2#信号线连接2#泵站和控制系统。 2）、 3#信号线连接1#连续千斤顶和控制系统；4#信号线连接2#连续千斤顶和控制系统。
3）、 1#泵站和2#泵站的1#油路进油管用一个四通油嘴连接，通过四通油嘴分别给1#、2#连续千斤顶的前顶的进油路连接。
4）、 1#泵站和2#泵站的2#油路进油管用一个四通油嘴连接，通过四通油嘴分别给1#、2#连续千斤顶的后顶的进油路连接。
5）、 1#、2#连续千斤顶的前、后顶的回油管和1#、2#泵站的对应油嘴连接。 c）设备空载试运行。根据千斤顶施力值(启动牵引力按静磨擦系数μs=0.1，转动牵引力按动磨擦系数μd=0.06考虑)反算出各泵站油压值，按此油压值调整好泵站的最大允许油压，空载试运行，并检查设备运行是否正常；空载运行正常后再进行下一步工作。
设备运行流程：
1位。 1） 自动运行前，1#、2#连续千斤顶的前、后顶的活塞都在行程开关的○2） 控制系统给1#、2#泵站的1#电磁阀通电信号，前顶前进。 3）
3号位，行程开关反馈信息给控制系统，控制系统给1#、前顶前进到行程开关的○
2#泵站的2#电磁阀通电信号，后顶前进。
4）
4号位，控制系统得到信号；通过电磁阀转换油路，前顶回前顶到达行程开关的○
1号位停止。 程，后顶继续行走。前顶回到○
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5）
3号位，控制系统给前顶发出前进信号，前顶前进；后顶到达○4号位自后顶到达○
动回程，前顶继续前进。
6） 经过前、后顶的交叉运行，使转盘连续地，无冲击的运行。
安装牵引索。将预埋好的钢绞线牵引索顺着牵引方向绕上转盘后穿过千斤顶，并用千斤顶的夹紧装置夹持住。
d）
e） 拆除上、下转盘间的固定装置及支垫，清理滑道，并涂润滑油以减小摩阻力，检查滑道周围是否存在有碍转动的因素；（这项工作由甲方完成）
f） 全面检查转体结构各关键受力部位是否有裂纹及异常情况，拆除所有支架后对转体结构的观察、监测时间要求达到2小时以上；（这项工作由甲方完成）
g） 防超转机构的准备。在平转就位处应设置限位机构，防止转体到位后继续往前走。
h） 辅助顶推措施的准备。根据现场条件，将3台辅助转体千斤顶对称、水平地安放到合适的反力座上，根据需要在启动、止动、姿态微调时使用。
(二)、试转
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18根钢绞线平行地缠于上转盘上；
2、
打开主控台及泵站电源，启动泵站，用主控台控制两台千斤顶同时施力试转。若不能转动，另行研究处理；
3、
试转时，应做好两项重要数据的测试工作：
①、 每分钟转速，即每分钟转动主桥的角度及悬臂端所转动的水平弧线距离，
应将转体速度控制在设计要求内；
②、 控制采取点动方式操作，测量组应测量每点动一次悬臂端所转动水平弧
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。
（三）正式转体
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a） 准备工作全部就绪，气象条件符合要求，各岗位人员到位，先让辅助顶达到预定吨位后，转体人员接到指挥长的转体命令后，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行。
b） 在桥面中心轴线合拢前1.5米内开始给控制台倒数报告监测数据，每10厘米报告一次；在20厘米内，每1厘米报一次；在2厘米内必须每1毫米报告一次，以便控制系统的操作人员能及时掌握转体情况，利于操作控制系统，使转体达到理想的设计要求。
c） 设备运行过程中，各岗位人员的注意力必须高度集中，时刻注意观察和监控动力系统设备的运行情况及桥面转体情况。
九、施工人员组成
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 项目经理 项目总工 技术员 测量员 质量、安全员 电焊工 电工 普工 人数 1 1 5 甲方提供 备注
十、质量保证措施
a) 成立质量领导机构，项目经理担任组长，设置专职质检员负责监督、检查施工
质量，实行岗位质量责任制；
b) 桥台下的上、下转盘及滑道是转体运动的关键部位，要严格按施工图规定的程
序进行浇筑、整平、磨合，在上、下转盘球面要涂四氟粉加黄油混合物，以减小摩阻力；
c) 撑脚与下滑道的间隙要控制在4~6mm，滑道钢板面应铺垫聚四氟乙烯片、涂抹
润滑油以减小磨擦，滑道面要求平整光滑，要求环道每3米弧长高差不大于1mm；
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d) 转体正式开始后，其悬臂转体速度应控制在设计要求的范围内； e) 整个转体过程中，应密切监测转体结构的标高、轴线位置及平衡情况； f) 千斤顶的安装位置应精确定位，确保千斤顶的中心线与上转盘外圆相切，高度
与预埋钢绞线中心线相平，并且两对称千斤顶的中心线要相互平行； g) 两个对称千斤顶的作用力应大小相等、方向相反，以保证上转盘仅承受与磨擦
力矩相平衡的动力偶，无倾覆力矩产生；
h) 预埋好的钢绞线牵引索在转体施工前应受到精心保护，严禁受到任何损伤。
十一、安全保障措施
i) 成立安全领导机构，项目经理担任组长，设置专职安全员负责安全检查工作，
确保施工安全；
j) 加强施工人员的安全意识，定期进行安全教育，遵守甲方的安全管理规定，接
受甲方的安全监督；
k) 进入施工现场必须戴好安全帽，穿劳保鞋，高空作业要系安全带；
l) 设备操作必须有专人负责。非指定人员不得随意触动、开启设备按扭和开关； m) 各配电线路符合安全用电要求，主控台及各泵站须搭设防雨棚，防止电气控制
设备受潮；
n) 要经常检查整个系统的工作情况，特别注意检查钢绞线、反力架等受力部位的
工作情况，发现异常情况，要及时停机处理；
o) 转体过程中，在受力钢绞线周围及千斤顶的正后方严禁站人；
p) 转动设施和锚固体系必须经过严格检查，确保安全后方可进行转体施工。
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转体工作准备 设备安装、调试 牵引索、千斤顶连接 防倾保险体系准备 防 超转结构准备 牵引索预紧 拆除支架，静置24小时 试转 气象信息 顶升纠偏排除隐 患 “自动”状态下启动转体 辅助顶推 转体过程质量控制 乙方质量控制点 总包方质量控制点 同步控制 力偶平稳控制 主控台 泵站 千斤顶 钢绞线 转体监测 主控台 泵站 千斤顶 钢绞线 转体倾斜 发现异常 暂停 转体动力小
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转体施工工艺流程图
设备布置连接示意图20
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