高速鐵路斜拉橋CRTSIII型無砟軌道施工技術研究

張旭東

(中鐵十六局集團第五工程有限公司 河北唐山 063000）

1 工程概述

1.1 大橋概況

新建鐵路南昌至贛州客運專線贛州贛江特大橋主橋為(35+40+60+300+60+40+35）m斜拉橋及相鄰一孔32 m簡支梁，是國內首座設計時速350 km大跨度鐵路斜拉橋。設計采用CRTSⅢ型板式無砟軌道，軌道結構高度為785 mm。其中軌道板厚200 mm，自密實混凝土層厚103 mm，隔離層14 mm，底座厚度220 mm。

1.2 工程難點

(1）贛州贛江特大橋主橋為300 m斜拉橋，在斜拉橋上鋪設無砟軌道在國內外尚屬首次，沒有可借鑒的經驗[1]。

(2）無砟軌道施工精度要求高與柔性橋相遇帶來的新挑戰[2-3]。無砟軌道施工精度高，而主橋是柔性橋，溫度、風速及荷載對主橋無砟軌道測量影響大。

(3）主橋恒載產生撓度大與CPⅢ測量條件不相符帶來的新挑戰。主橋二期恒載為150 kN/m，恒載產生的撓度最大為27 cm，CPⅢ測量數據貫穿整個無砟軌道施工難度大。

2 總體思路

在贛州贛江特大橋上鋪設無砟軌道，通過結合本橋結構特點和風速、溫度等環境因素及不同施工階段橋梁荷載對線形的影響，建立實時修正模型。通過模型和實際采集的數據進行對比分析，得出最合理的CPⅢ布點方式和CPⅢ點測量的最佳時間。根據主橋二期恒載分布情況，施工過程中通過對主橋實際線形監測與理論分析對比，掌握風速、溫度等環境因素及不同施工階段橋梁荷載對主橋線形的影響情況，并采取主橋無砟軌道底座和CRTSⅢ型板精調為一次精調成型施工工藝，確保主橋無砟軌道施工精度[4]。

3 主要施工技術

3.1 橋面系施工

連續2 d(6:00～24:00，時間間隔為1 h）觀測鋼箱梁的標高與大氣溫度的關系，以便修正主橋二期恒載的理論預拱度[5]，同時得出橋面系荷載對大橋產生的線形變化值。橋面系施工完成后，對主橋線形進行對比分析，確定調索范圍和索力值，進行第一次調索[6]。

3.2 CPⅡ、CPⅢ點布設

3.2.1 CPⅡ布設

主橋上分別在每個橋塔處布設兩對CPⅡ點，位于人字形橋塔高于橋面的內側，橋塔處兩對CPⅡ點與CPⅢ點共點，因此其埋設高度應利于CPⅢ高程測量和安置棱鏡，具體埋設位置如圖1所示。

圖1 橋塔處CPⅡ、CPⅢ埋設示意

在大小里程簡支梁上距離大小里程主塔600 m和300 m處分別布設CPⅡ點，共計4個。具體布設如圖2所示。

圖2所示8個CPⅡ點埋設時使用的標志與昌吉贛客專全線CPⅢ標志一致。除主塔上4個CPⅡ點外，其余4個CPⅡ點埋設于簡支梁固定支座上方防撞墻頂面。

圖2 CPⅡ埋設布置示意

3.2.2 CPⅢ點布設

主橋上CPⅢ點對按如下原則布設:

(1）在大小里程靠近主塔的第一個過渡墩頂面(即贛江特大橋的34#和37#墩）分別布設一對CPⅢ點。

(2）在大小里程的主塔內側面分別布設一對CPⅢ點。

(3）在中跨的五等分處，分別布設一對CPⅢ點。

(4）在大小里程的伸縮縫簡支梁橋上靠近主橋的防撞墻頂面，分別布設一對CPⅢ點[7]。

主橋上中跨CPⅢ點布置在防撞墻頂端，埋設立式基座，其他橋梁段布置在防撞墻頂端。若為簡支梁，則布設在固定支柱端上方防撞墻頂端。橋塔處的兩對CPⅢ點埋設于橋塔之上，位于人字形橋塔內側，與主橋上CPⅡ點共點(見圖3）。

圖3 主跨中間段CPⅢ點埋設示意

3.3 CPⅡ、CPⅢ點測量時環境因素的確定

3.3.1 風速對主橋的影響

計算工況:如圖4、5所示，對主梁側面施加橫向風荷載，并考慮風速分別為 4、5、6、10 m/s。

圖4 主梁橫向風荷載示意

圖5 贛江特大橋風荷載示意

主梁的位移如表1所示。

表1 不同風速對主梁產生的位移

3.3.2 日照溫差計算

(1）計算工況一

如圖6所示，分別考慮主梁橋面板豎向溫差(T1-T2） =1、2、3、4、5 ℃時，主梁的位移情況。

主梁豎向溫差，主梁跨中最大豎向位移如表2所示。

圖6 主梁豎向溫差示意

表2 日照溫差主梁跨中最大豎向位移

(2）計算工況二

如圖7所示，分別考慮主梁橋面板溫度(T3-T4） =1、2、3 ℃時，主梁的位移情況。

主梁橫向溫差，主梁跨中最大水平位移如表3所示。

圖7 主梁橫向溫差示意

表3 主梁橫向溫差主梁跨中最大水平位移

3.3.3 大氣溫度計算

計算工況二，分別考慮大氣溫度變化1、2、3、4、5℃時，主梁的位移情況。

主梁大氣溫度變化，主梁跨中最大豎向位移如表4所示。

表4 大氣升溫主梁跨中最大豎向位移

3.3.4 CPⅢ測量邊界條件

從上面分析溫度與風速對主橋的影響結論得出CPⅢ測量邊界條件:

(1）風速小于 5 m/s。

(2）主梁不允許有梯度溫度，因此CPⅢ測量時間為22:00～4:00。

(3）在CPⅢ測量期間，大氣溫度溫差不大于3℃。

(4）主橋范圍內隨著荷載變化，CPⅢ數據易隨之發生變化，因此每期CPⅢ數據使用過程中不允許橋面荷載發生變化。

3.4 底座施工

施工過程中利用CPⅢ控制網對每塊軌道板對應的底座進行測量放樣。根據布板數據計算出每塊底座以伸縮縫為界的4個點的坐標，放樣完成后做好標記，用墨線彈出底座邊線，并記錄每個標記點的高程，作為底座立模的依據[8]。主橋邊跨每次單側施工60 m，主橋主跨為單側300 m一次澆筑。底座施工完成后，對主橋實際線形與理論線形進行對比分析，修正模型參數。根據主橋線形及目前索力情況，確定調索范圍和索力值，進行局部索力調整。

3.5 CRTSⅢ型板鋪設施工

(1）在隔離墊層及自密實鋼筋施工完成后，將主橋范圍內的CRTSⅢ型板全部鋪設到底座上去。

(2）粗鋪軌道板前對板底沖洗，既可清理雜物，又可充分濕潤板底混凝土。精調軌道板之后及時安裝模板，并對板腔進行封閉，盡量維持板腔濕度、盡早灌板。

(3）確定理論線形與實際線形相吻合后，對CPⅢ第二次測量。主橋范圍內的CRTSⅢ型板一次精調到位[9-10]。

(4）軌道板粗鋪到位后，由測量班通過精調爪將軌道板調整至略高于自密實混凝土設計厚度(103 mm）后，抽出墊木。

(5）鋪設完成后，對主橋實際線形與理論線形進行對比分析，修正模型參數，確定CRTSⅢ型板線形，進行CPⅢ聯測。

3.6 自密實混凝土施工

(1）根據無砟軌道工期要求，結合軌道板粗鋪及精調進度，自密實混凝土灌注采用左右線同步或左右線錯開施工。

(2）精調完成后及時灌注自密實混凝土，灌注時由跨中向邊跨兩側同時灌注，灌注過程中要對稱施工。

(3）軌道板精調完成后，及時安裝封邊模板，模板采用 14的槽鋼加工，模板內側粘貼模板布。并在模板轉角處設置排氣孔，防止氣泡質量通病。為了防止自密實混凝土灌注過程中軌道板上浮超限，應在灌注前在軌道板頂安裝壓緊裝置，同時在曲線內側還應設置防側移裝置[11-12]。

4 結論

贛州贛江特大橋主橋無砟軌道施工中，建立無砟軌道施工修正模型，確定了合理的CPⅢ布點方式及聯測時間，確保了主橋300 m大跨無砟軌道施工的安全質量，保證了施工工期，積累了大跨度橋梁無砟軌道施工數據和施工經驗，具有廣泛的應用前景和推廣價值。

(1）結合本橋結構特點和風速、溫度等環境因素及不同施工階段橋梁荷載對線形的影響，建立實時修正模型。

(2）通過模型和實際采集的數據進行對比分析，得出最合理的CPⅢ布點方式和CPⅢ點測量的最佳時間。

(3）主橋無砟軌道底座，CRTSⅢ型板精調一次精調成型，解決了由于多次精調多次施工而導致的現場無法掌握主橋線形變化規律的難題。