蘇雅拉圖

（中鐵三局集團(tuán)有限公司，山西 太原030001）

1 前言

隨著中國(guó)交通運(yùn)輸及高速鐵路網(wǎng)的飛速發(fā)展，截至2019年底，中國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程超過(guò)35000 km，其中高速鐵路橋梁10000 余座，總長(zhǎng)約16000 km，占線路長(zhǎng)度的45.2%。中國(guó)高速鐵路橋梁主要采用32 m 簡(jiǎn)支箱梁，占中國(guó)高速鐵路橋梁總長(zhǎng)的90%以上。與此同時(shí)，中國(guó)的高速鐵路無(wú)砟軌道鋪設(shè)技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，對(duì)于不同地貌、不同地質(zhì)情況均可鋪設(shè)高質(zhì)量的無(wú)砟軌道，但這僅限于普通的橋梁、路基、隧道等地段，對(duì)于跨度200 m 及以上的大跨度高速鐵路鋼梁斜拉橋無(wú)砟軌道鋪設(shè)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外依然很少見(jiàn)，同等規(guī)模的工程少之又少，同類技術(shù)缺乏[1]。

2 工程概況

新建商合杭鐵路為商丘至合肥至杭州客運(yùn)專線，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km/h，正線數(shù)目為雙線，線間距5.0 m。其中的裕溪河特大橋位于安徽省馬鞍山市含山縣與蕪湖市鳩江區(qū)境內(nèi)，總長(zhǎng)814.5 m，含（60+120+324+120+60）m 雙塔鋼箱桁梁斜拉橋主橋及兩端各兩孔簡(jiǎn)支箱梁，設(shè)計(jì)采用CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道。

裕溪河特大橋主橋?yàn)?24 m 鋼箱桁梁斜拉橋，橋梁全部為縱向支座和多向支座，主橋?qū)侔肫◇w系。按照裕溪河特大橋斜拉橋無(wú)砟軌道工期安排，無(wú)砟軌道施工時(shí)段為7—9月，最近3年蕪湖的歷史天氣記錄如表1 所示。

橋梁在風(fēng)荷載、溫度荷載以及自重荷載作用下，位移和變形較大且復(fù)雜。如何掌握橋梁變形和位移的規(guī)律，無(wú)砟軌道施工中線形控制與橋梁變形相適應(yīng)是保證軌道結(jié)構(gòu)的高平順性、高穩(wěn)定性及高可靠性的重要基礎(chǔ)[2-4]。因此，本工程重難點(diǎn)如下：①施工精度和測(cè)量技術(shù)要求高，現(xiàn)場(chǎng)在不同時(shí)段和環(huán)境下鋼箱梁變形大，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制難度大；②根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的相關(guān)技術(shù)資料得知，本橋無(wú)砟軌道施工后的線性標(biāo)準(zhǔn)會(huì)超出高速鐵路軌道靜態(tài)鋪設(shè)精度控制限制標(biāo)準(zhǔn)。

表1 近3年氣溫調(diào)查情況表

3 施工準(zhǔn)備階段監(jiān)測(cè)控制

3.1 CPⅢ控制網(wǎng)的建立及控制點(diǎn)布設(shè)

3.1.1 CPⅢ點(diǎn)位布設(shè)

主橋上CPⅢ點(diǎn)按如下原則布設(shè)：①在大小里程靠近主塔的第一個(gè)過(guò)渡墩頂面（即裕溪河特大橋的278#和281#墩）分別布設(shè)一對(duì)CPⅢ點(diǎn)；②在大小里程的主塔內(nèi)側(cè)面分別布設(shè)一對(duì)CPⅢ點(diǎn)；③在中跨的五等分處，分別布設(shè)一對(duì)CPⅢ點(diǎn)；④在大小里程的伸縮縫簡(jiǎn)支梁橋上靠近主橋的桁梁下節(jié)點(diǎn)板上，分別布設(shè)一對(duì)CPⅢ點(diǎn)。

高程基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)位置示意圖如圖1 所示。

圖1 高程基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)位置示意圖

綜上所述，主橋上面的CPⅢ網(wǎng)共有15 對(duì)，共30個(gè)CPⅢ點(diǎn)，點(diǎn)位布設(shè)于桁架下節(jié)點(diǎn)板上，高于防護(hù)墻30 cm。具體沿線路分布如圖2 所示。

3.1.2 觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)

觀測(cè)點(diǎn)根據(jù)主橋無(wú)砟軌道伸縮縫中心的位置，在橋面兩側(cè)防護(hù)墻與底座板間的梁面上設(shè)置，在大小里程的伸縮縫主橋上靠近簡(jiǎn)支梁橋的防護(hù)墻頂面，分別布設(shè)一對(duì)觀測(cè)點(diǎn)[5]。

3.1.3 CPⅢ控制網(wǎng)平面測(cè)量

由于斜拉橋自身為半漂浮體系，CPⅢ控制網(wǎng)的測(cè)量工作難度加大，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到施工質(zhì)量以及施工安全。

因此，CPⅢ平面控制網(wǎng)的觀測(cè)環(huán)境要達(dá)到以下要求：氣象穩(wěn)定、夜間溫度變化小的時(shí)間段，避免雨霧天氣，避免其他工序的施工干擾，以保證CPⅢ建網(wǎng)的觀測(cè)精度。

圖2 CPⅢ埋設(shè)沿線路分布示意圖

在每次進(jìn)行測(cè)量工作前，先對(duì)CPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核完成后再進(jìn)行測(cè)量工作。主橋上的CPⅢ平面網(wǎng)和高程網(wǎng)測(cè)量，組織兩組人員和兩套儀器設(shè)備同時(shí)從邊跨向中跨進(jìn)行測(cè)量，在盡可能短的時(shí)間段內(nèi)完成主橋上CPⅢ網(wǎng)的測(cè)量。CPⅢ控制網(wǎng)采用自由測(cè)站邊角交會(huì)網(wǎng)的方法測(cè)量，自由測(cè)站的測(cè)量，從每個(gè)自由測(cè)站，將以2×6個(gè)CPⅢ點(diǎn)為測(cè)量目標(biāo)，每次測(cè)量應(yīng)保證每個(gè)點(diǎn)測(cè)量3 次，測(cè)量方法如圖3 所示[6-8]。

圖3 CPⅢ平面網(wǎng)觀測(cè)網(wǎng)形示意圖

3.2 橋形監(jiān)測(cè)

在完成CPⅢ控制網(wǎng)建立及觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)后，對(duì)成橋線形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，統(tǒng)計(jì)分析全橋變形規(guī)律，做好加載前的數(shù)據(jù)儲(chǔ)備。對(duì)全橋進(jìn)行壓重試驗(yàn)。壓重采用水袋加水方式，單個(gè)水袋尺寸為6 m×2.5 m×1 m，縱向擺放于底座板相應(yīng)位置，壓重荷載為50 kN/m，加水重量按體積控制，達(dá)到設(shè)計(jì)壓重重量后對(duì)CPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行再次復(fù)測(cè)后進(jìn)行第二次監(jiān)測(cè)。壓重監(jiān)控測(cè)量完成后進(jìn)行卸載，卸載采用梁面縱向直排，匯入梁端橋下地方水系。卸載時(shí)按照從跨中向梁端的順序卸載。卸載后再次對(duì)CPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)及監(jiān)測(cè)，形成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

同時(shí)，需在全載條件下進(jìn)行索力調(diào)整，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指令，調(diào)整達(dá)到二期恒載狀態(tài)下的成橋線形。壓重橫斷面示意圖如圖4 所示。

圖4 壓重橫斷面示意圖

4 結(jié)構(gòu)層施工階段監(jiān)測(cè)控制

斜拉橋無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)層總體施工順序：主橋兩側(cè)簡(jiǎn)支梁無(wú)砟軌道底座施工→主橋橋面墊層施工→主橋無(wú)砟軌道底座施工→主橋及兩側(cè)簡(jiǎn)支梁無(wú)砟軌道軌道板鋪設(shè)→主橋兩端過(guò)渡段道床板施工→防水層施工[9]。

在整個(gè)無(wú)砟軌道施工過(guò)程中，對(duì)橋體線形的監(jiān)測(cè)是非常重要的一項(xiàng)工作，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以直接指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。監(jiān)測(cè)工作主要包括高程監(jiān)測(cè)和平面位置監(jiān)測(cè)。首先在鋼梁上布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，在每一層結(jié)構(gòu)層施工前后對(duì)這些觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，由測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算線形變化情況，擬合出變化曲線。由此數(shù)據(jù)和橋體理論變化值進(jìn)行比較核驗(yàn)，然后指導(dǎo)下一步施工。

5 實(shí)際應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

在裕溪河特大橋斜拉橋無(wú)砟軌道施工過(guò)程中，面對(duì)裕溪河特大橋斜拉橋結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)含量高、工期緊、施工難度大等問(wèn)題，綜合了國(guó)內(nèi)外已有先進(jìn)技術(shù)，科學(xué)安排組織監(jiān)測(cè)，經(jīng)實(shí)踐證明，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯。

對(duì)CPⅢ控制網(wǎng)的科學(xué)布設(shè)以及其成果的準(zhǔn)確把握，杜絕了施工過(guò)程中因測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確甚至測(cè)量結(jié)果有誤而導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢或者出現(xiàn)返工的現(xiàn)場(chǎng)，直接經(jīng)濟(jì)效益50萬(wàn)元。對(duì)于斜拉橋關(guān)鍵性的連續(xù)性線形監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)方案，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握斜拉橋形變情況，有效推動(dòng)了整個(gè)施工的順利進(jìn)行，最后將無(wú)砟軌道線形控制在規(guī)范以及預(yù)期的誤差范圍之內(nèi)。邊跨最大誤差為不超過(guò)4 mm，中跨最大誤差不超過(guò)7 mm[10]，保障了無(wú)砟軌道施工的安全和質(zhì)量，直接經(jīng)濟(jì)效益10 萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)施的裕溪河特大橋斜拉橋?yàn)榇罂缍入p塔鋼箱桁梁斜拉橋，該橋結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)含量高、施工難度大，對(duì)于該橋的無(wú)砟軌道施工更是世界首例大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無(wú)砟軌道施工。在無(wú)砟軌道施工過(guò)程中，在橋體變形情況不易掌握，無(wú)砟軌道線形很難得到保障的情況下，該項(xiàng)目的完成將此類橋體無(wú)砟軌道施工的精度調(diào)到了新的高度。針對(duì)CPⅢ的布設(shè)以及測(cè)量方案，可以推廣到高速鐵路所有非固定型橋梁的測(cè)量工作中；而斜拉橋的監(jiān)測(cè)方案，也可推廣到所有大型橋梁或大型構(gòu)筑物的施工作業(yè)當(dāng)中，對(duì)今后國(guó)內(nèi)外高速鐵路大型橋梁建設(shè)項(xiàng)目具有較大的參考價(jià)值。

由于要保證施工精度和工程質(zhì)量，施工測(cè)量只能在良好天氣下的夜間進(jìn)行，且每次施工前必須對(duì)CPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)平差，導(dǎo)致有效施工時(shí)間短，且此類大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無(wú)砟軌道施工針對(duì)性強(qiáng)、施工難度大，目前國(guó)內(nèi)外此類技術(shù)還未達(dá)到成熟階段，將進(jìn)一步對(duì)大跨度斜拉橋無(wú)砟軌道施工技術(shù)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究。