王 磊

(中鐵二十四局集團(tuán)有限公司 上海 200071)

1 引言

重慶軌道交通環(huán)線(一期)軌道工程高家花園大橋?yàn)殡p塔雙索面混合梁斜拉軌道專用橋。無(wú)砟軌道施工過程中，橋梁因受荷載變化、溫度變化、施工外力等的影響，時(shí)刻處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)[1-2]，因此在施工前，對(duì)鋪軌基標(biāo)高程與軌道設(shè)計(jì)高程的絕對(duì)差值進(jìn)行鎖定，按照鋪軌基標(biāo)與軌頂?shù)南鄬?duì)高程進(jìn)行軌道施工[3-5]，保證無(wú)砟軌道施工精度控制，確保良好的軌道平順性，避免大橋預(yù)拱度在軌道工程施工完成后達(dá)不到設(shè)計(jì)理論值的風(fēng)險(xiǎn)[6-7]。

2 工程背景

2.1 橋梁概況

高家花園大橋位于重慶軌道環(huán)線沙正街站和玉帶山站區(qū)間，南起沙坪壩區(qū)玉帶山輕軌隧道，自南向北跨越嘉陵江后接江北石馬河，止于玉帶山輕軌隧道。大橋采用(52+68+340+66.5+50.5)m雙塔雙索面混合梁斜拉橋，引橋17 m，全橋總長(zhǎng)594.0 m。單線長(zhǎng)約1.188 km，橫跨嘉陵江，橋跨布置為126 m(混凝土梁)+328 m(鋼箱梁)+121.74(混凝土梁)，邊跨為混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁，中跨為鋼箱梁。如圖1所示。

圖1 高家花園大橋橋型布置

根據(jù)無(wú)縫線路設(shè)計(jì)和橋梁伸縮量設(shè)計(jì)要求，大橋共設(shè)置4組鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器和4組梁端伸縮裝置，左右線分別各設(shè)2組[8-9]。

2.2 軌道設(shè)計(jì)

高家花園大橋設(shè)計(jì)為混凝土梁+鋼箱梁組合梁，其中混凝土梁段采用短軌枕承軌臺(tái)式整體道床，鋼箱梁段采用隔離式減振墊整體道床。鋼箱梁段道床底部應(yīng)用了工藝先進(jìn)、工藝要求較高的隔離式減振墊來(lái)減小軌道振動(dòng)。在橋端兩側(cè)鋪設(shè)跨梁縫抬枕裝置及溫度應(yīng)力式伸縮調(diào)節(jié)器，確保軌道不因橋梁在活載下變形而影響運(yùn)營(yíng)安全。

梁端伸縮裝置道床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):伸縮裝置型號(hào)為TSSF320，適用于大橋P0橋墩梁縫處及A5橋臺(tái)梁縫處，梁縫寬320 mm，伸縮縫寬±300 mm。伸縮裝置設(shè)計(jì)位移量為±300 mm。鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器型號(hào)為研線TF9912(16EGY)，伸縮調(diào)節(jié)器全長(zhǎng)19.878 m，基本軌長(zhǎng)17.3 m，尖軌長(zhǎng)10.078 m，基本軌最大伸縮量為±500 mm。

2.3 軌道技術(shù)特點(diǎn)及對(duì)軌道的要求

高家花園軌道大橋軌道主要技術(shù)特點(diǎn)及無(wú)砟軌道施工需考慮的主要問題:

(1)溫度、荷載對(duì)無(wú)砟軌道線形的影響。高家花園大橋?qū)儆诖罂缍鹊娜嵝詷蛄海谡麄€(gè)軌道道床施工過程中，需綜合考慮溫度及荷載變化的對(duì)大橋橋面軌道施工的影響。由于橋中跨為鋼結(jié)構(gòu)，溫度變化會(huì)影響到鋪軌施工的軌道線形；在道床施工過程中，由于荷載影響，橋梁變形量有很大的變化[10-11]。

(2)控制點(diǎn)復(fù)測(cè)、鋪軌基標(biāo)測(cè)設(shè)是軌道鋪設(shè)的基準(zhǔn)，特別是鋪軌基標(biāo)測(cè)設(shè)的精度將直接影響軌道鋪設(shè)的施工質(zhì)量。在施工的過程中，橋梁因受施工荷載等的影響，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過程，橋上的CPII控制網(wǎng)點(diǎn)不能作為軌道精調(diào)控制點(diǎn)，因?yàn)镃PII控制網(wǎng)點(diǎn)隨橋梁變形產(chǎn)生位移，因此在施工的過程中，需要尋找一個(gè)理想的狀態(tài)，對(duì)橋梁的絕對(duì)高程進(jìn)行線形的鎖定。鋼梁全長(zhǎng)328 m，跨中測(cè)距164 m已超出了精調(diào)小車的軌道精調(diào)測(cè)距，軌道線形保證存在困難。

(3)根據(jù)實(shí)際的成橋線形，重新擬合一條二期荷載完成后的軌道線形，保證軌道施工線形滿足設(shè)計(jì)要求。

3 軌道精度控制方案設(shè)計(jì)

3.1 二期恒載預(yù)加

根據(jù)道床施工工藝，大橋軌道道床施工時(shí)，為了保證最終軌道線形符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，考慮到大橋施工階段荷載的變化，必須計(jì)算檢驗(yàn)橋上荷載的影響，進(jìn)行軌道線形預(yù)留拱度處理[12]。

為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)各專業(yè)相關(guān)設(shè)備設(shè)施的二期恒載對(duì)橋梁整體變形的影響以及確保橋梁鋪軌線形進(jìn)一步的擬合，需要進(jìn)行站后工程二期恒載的預(yù)加載工作，這樣可以提高軌道線形平順性。

為減小實(shí)際橋形狀態(tài)與理論計(jì)算狀態(tài)的偏差，對(duì)大部分永久恒載進(jìn)行理論仿真加載處理，并進(jìn)行過程數(shù)據(jù)的采集，將理論計(jì)算數(shù)據(jù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，并修正計(jì)算最終數(shù)據(jù)。

對(duì)全橋軌道結(jié)構(gòu)和疏散平臺(tái)的二期恒載利用水袋、水桶注水作為橋梁的預(yù)加荷載集度，混凝土梁預(yù)加荷載集度為33.0 kN/m(3.366 t/m)；鋼箱梁預(yù)加荷載集度為39.0 kN/m(3.978 t/m)。全橋荷載2 138.677 t，橋跨布置為126 m(混凝土梁:424.116 t)+328 m(鋼箱梁:1 304.784 t)+121.74(混凝土梁:409.777 t)，考慮土建中跨200 t水桶配重荷載，全橋欠載1 938.677 t，全橋設(shè)置29個(gè)水袋，邊跨各6個(gè)水袋，中跨17個(gè)水袋，每個(gè)水袋充水約70 t均布布置(利用水表控制注水量)。

3.2 堆載方式

順橋面方向P2、P3墩梁結(jié)合處分別向中邊跨對(duì)稱緩慢加載，整體道床施工前對(duì)上橋的荷載加載與二期恒載一致，鋼筋、軌排、減振墊等材料要求按照軌道設(shè)計(jì)圖紙道床板材料數(shù)量和位置進(jìn)行臨時(shí)堆放；道床混凝土、弱電、強(qiáng)電、消防、接觸網(wǎng)、聲屏障理論荷載，在水箱及水袋內(nèi)內(nèi)加等重理論荷載的水進(jìn)行堆載，以滿足監(jiān)控量測(cè)、理論計(jì)算的要求。對(duì)高家花園大橋線形擬合數(shù)據(jù)(二期恒載下的梁面高程)采集。

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3.3 監(jiān)控量測(cè)

測(cè)量時(shí)機(jī)應(yīng)選擇溫度場(chǎng)比較均勻的時(shí)刻，測(cè)量溫度應(yīng)在(20±5℃)范圍內(nèi)[13]。

3.3.1 測(cè)量時(shí)間的選擇

鋼箱梁是柔性梁，恒載、活載、附加力、特殊荷載及外部環(huán)境因素對(duì)鋼箱梁段線路軌道結(jié)構(gòu)水平及高程影響較大，根據(jù)大橋監(jiān)測(cè)單位提供的橋梁數(shù)據(jù)分析，鋼梁撓度隨全天溫度的變化情況，橋梁晚上20:00左右及凌晨00:00至6:00最為穩(wěn)定。制定大橋最穩(wěn)定時(shí)間段監(jiān)測(cè)測(cè)量，每日2次固定人員對(duì)大橋鋪軌控制基標(biāo)定點(diǎn)采樣。

橋梁變化測(cè)量和線形擬合數(shù)據(jù)計(jì)劃連續(xù)采集數(shù)據(jù)15工作日(如數(shù)據(jù)采集頻率不夠，根據(jù)大橋設(shè)計(jì)、監(jiān)控單位要求，增加數(shù)據(jù)采集工作日)，每晚20:00左右計(jì)劃安排混凝土梁段的測(cè)量；鋼箱梁段計(jì)劃安排凌晨00:00至6:00分兩個(gè)時(shí)間段，00:00至3:00時(shí)間段和3:00至6:00時(shí)間段，測(cè)量不同時(shí)間段溫度對(duì)數(shù)據(jù)的影響，每天必須保證2組數(shù)據(jù)的采集，15個(gè)工作日內(nèi)30組數(shù)據(jù)，作為線形擬合數(shù)據(jù)分析。

3.3.2 超測(cè)距測(cè)量精度控制

為了保證隨環(huán)境、荷載變化的測(cè)量精度，必須選擇合適的測(cè)量方法和測(cè)量時(shí)間。軌道施工平面、高程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求允許偏差±2 mm，超高±1 mm。

(1)測(cè)量方法:為了保證后期區(qū)間隧道內(nèi)軌道線路與大橋線路在一條平順的線形上。通過區(qū)間隧道內(nèi)勘測(cè)院CPII點(diǎn)及區(qū)間聯(lián)測(cè)建網(wǎng)CPIII控制點(diǎn)作為后視點(diǎn)，分別在邊跨混凝土梁大小里程兩端各測(cè)設(shè)一個(gè)線路中線基標(biāo)控制點(diǎn)，作為全橋軌道線路平面中線控制點(diǎn)，線路中心線采取正反鏡測(cè)量。鋼橋兩端設(shè)站對(duì)測(cè)，必須復(fù)核橋中搭接20 m范圍內(nèi)，這樣可以保證軌道線形平順。搭接區(qū)平面高程數(shù)據(jù)復(fù)核偏差超過設(shè)計(jì)允許值2 mm，需重新設(shè)站模擬線形；當(dāng)在設(shè)計(jì)允許偏差范圍內(nèi)，可進(jìn)入下道工序施工(兩站搭接情況良好)。

(2)測(cè)量時(shí)間段:精調(diào)期間停止橋面所有施工，考慮到外部環(huán)境對(duì)鋼橋的影響，進(jìn)行軌道鋪設(shè)前的軌道精調(diào)應(yīng)選取夜間溫度變化最小的時(shí)段，這樣可以保證橋梁軌道精調(diào)處在全橋的穩(wěn)定性期間。

4 軌道線形擬合及分析

4.1 成橋現(xiàn)狀

大橋設(shè)計(jì)線形:二期恒載未上橋之前，設(shè)計(jì)預(yù)拱度值為843 mm，待所有二期恒載施工完后，軌道線形預(yù)拱度值為360 mm。實(shí)測(cè)最大預(yù)拱度為827 mm，實(shí)測(cè)橋面高程與設(shè)計(jì)高程對(duì)比，總體上和設(shè)計(jì)的理論值吻合度較高。

4.2 軌道線形分析

軌道設(shè)計(jì)線形:橋梁中部鋼箱梁范圍內(nèi)設(shè)置預(yù)拱度為360 mm，預(yù)拱度包括成橋后混凝土收縮徐變效應(yīng)、拉索松弛和活載效應(yīng)，其余各跨主梁預(yù)拱度為0 mm，主跨主梁預(yù)拱度曲線為R10000 m圓曲線+R30139.07 m圓曲線+R10000 m圓曲線。如圖2所示。

圖2 主跨主梁預(yù)拱度示意

4.2.2 橋上荷載變化產(chǎn)生的下?lián)?/p>

(1)加載前后

針對(duì)混合梁橋加載前后進(jìn)行觀測(cè)，實(shí)測(cè)橋梁里程對(duì)應(yīng)采集左右線下繞值，并將觀測(cè)下?lián)吓c理論計(jì)算對(duì)比。

(2)遠(yuǎn)期線形預(yù)測(cè)

最終施工線形應(yīng)由設(shè)計(jì)線形與模擬荷載在不同環(huán)境下計(jì)算的對(duì)應(yīng)預(yù)拱度進(jìn)行疊加，設(shè)計(jì)最大預(yù)拱度與施工時(shí)最大預(yù)拱度做對(duì)比分析。

對(duì)遠(yuǎn)期線形的預(yù)測(cè):按照鎖定鋪軌基標(biāo)高程進(jìn)行軌面高程的控制，對(duì)施工后狀態(tài)進(jìn)行線路變形后的線形預(yù)測(cè)，滿足軌道的設(shè)計(jì)要求。

4.3 軌道線形擬合

二期恒載下橋面實(shí)測(cè)高程同無(wú)二期恒載的成橋線形分析對(duì)照，根據(jù)鎖定鋪軌基標(biāo)高程反算軌面高程與理論軌道線形分析對(duì)照。監(jiān)控單位同軌道設(shè)計(jì)單位擬合一條新的線形。

4.4 施工線形確定

監(jiān)控單位及軌道設(shè)計(jì)單位對(duì)進(jìn)行軌道施工線形擬合，擬合的線形數(shù)據(jù)作為鋪軌基標(biāo)鎖定數(shù)據(jù)，按照鎖定基標(biāo)與軌頂?shù)南鄬?duì)高程進(jìn)行軌道精調(diào)控制。

考慮模擬理論加載計(jì)算值與實(shí)測(cè)值間存在1～2 mm誤差，且軌道靜態(tài)精調(diào)時(shí)可以通過調(diào)高墊板進(jìn)行調(diào)高，可在軌道精調(diào)施工時(shí)軌面標(biāo)高做預(yù)留2 mm處理。

5 無(wú)砟軌道道床施工

5.1 鋪軌施工

根據(jù)鋪軌基標(biāo)鎖定高程與施工擬合線形的相對(duì)高差值進(jìn)行調(diào)軌。然后針對(duì)變化規(guī)律制定鋪軌基標(biāo)的測(cè)設(shè)時(shí)間進(jìn)行軌道精調(diào)時(shí)間段、澆筑時(shí)間段。

5.2 靜態(tài)調(diào)整

無(wú)砟軌道靜態(tài)精調(diào)應(yīng)在施工完成并拆除全部臨時(shí)荷載后進(jìn)行。由于橋形隨溫度變化而變化，為了便于數(shù)據(jù)的比較，應(yīng)在同等溫度條件下，將靜態(tài)調(diào)整后的復(fù)測(cè)與調(diào)整前的測(cè)量做對(duì)比，確保數(shù)據(jù)的有效性和可比性。

5.3 施工注意事項(xiàng)

(1)加載須對(duì)稱均勻，避免因?yàn)椴痪鶆蚧虿粚?duì)稱加載造成混合梁橋產(chǎn)生橫向撓曲。

(2)橡膠彈減振墊底部為錐形設(shè)計(jì)，因此在鋼軌架設(shè)時(shí)，鋼軌支架盡量避開減振墊鋪設(shè)范圍，若設(shè)置在減振墊范圍內(nèi)，需對(duì)減振墊開孔使軌道軌排支撐架螺桿下部與支墊直接接觸，且支墊墊片應(yīng)加大、加厚設(shè)置。

(3)混凝土澆筑前的軌道精確調(diào)整須盡快進(jìn)行且必須盡量縮短時(shí)間，這樣可以避免溫度變化過大以及施工荷載擾動(dòng)過久而造成調(diào)整好的軌道線形發(fā)生變化。

(4)為了保證軌道的平順性，采取板塊一次澆筑成型的方法澆筑道床板混凝土。

6 結(jié)束語(yǔ)

雙塔雙索面混合梁斜拉橋無(wú)砟軌道施工通過采取二期恒載預(yù)壓、軌道線形擬合、鋪軌基標(biāo)鎖定等施工技術(shù)措施，無(wú)砟軌道施工精度得到控制，確保良好的軌道平順性。