跨坐式單軌線路蓋梁支座錨箱橫坡超差的調整工藝*

陳德超

(中鐵十一局集團有限公司投資公司， 430061， 武漢∥高級工程師)

預應力混凝土(PC)軌道梁既是跨坐式單軌列車的承重軌道，又是列車的走行軌道，其線形調整質量的好壞直接關系到列車運行的舒適性和安全性。工程實踐中，PC軌道梁在工廠內預制成形，相關指標控制良好。但因墩柱蓋梁施工主要處于城市主干道的綠化隔離帶內，施工的干擾因素較多，且蓋梁支座錨箱安裝工藝復雜，精度控制難度大[1]，因而在重慶軌道交通3號線的一期工程、二期工程及其南(北)延伸段，以及重慶軌道交通2號線延伸段等工程中均不同程度地出現了蓋梁支座錨箱橫坡超差甚至返坡的現象，進而造成軌面橫坡、錨固螺栓外露螺距等關鍵指標超差。本文重點針對此問題，提出有效的解決措施。

1 工程背景

本文以重慶軌道交通3號線二期工程雙龍站—碧津站區間出現的跨坐式單軌軌道梁蓋梁支座錨箱橫坡超差問題為案例進行論述。該區間的18#墩柱(QJ28-D18)至27#墩柱(QJ28-D27)位于該市渝北區綠夢廣場區域，線路區間的最小曲線半徑為298.05 m,最大設計橫坡為12%,主要集中在QJ28-D22、QJ28-D23兩處。該區間線路平面布置如圖1所示，蓋梁(含支座錨箱)構造詳圖如圖2所示。

單位：mm圖1 案例線路QJ28-D22至QJ28-D27區間的線路平面布置截圖Fig.1 Layout plan of the case line between QJ28-D22 to DJ28-D27 interval

a) 平面圖

調整該區段的線形后發現：PC梁橫坡偏差在規范允許范圍內，偏差的最大值為-6.1‰； QJ28-Y22大里程端調整墊片最大厚度為36 mm，超差6 mm；錨固螺栓外露-2個螺距，不滿足外露3個螺距的要求。經調查，該蓋梁支座墊石施工控制不當，造成墊石橫坡超差較大，超差最大值發生在QJ28-D22的Y1#錨箱(以下簡稱“D22Y1#錨箱”)處。實測該處的橫坡為15.5%，較設計要求的12%超出了3.5%，這是造成PC梁線路調整指標不能滿足規范要求的主要原因。該區間橫坡超標的主要部位為QJ28-D22和QJ28-D23，其具體指標值如表1所示。

表1 案例線路橫坡超標的主要部位及具體指標值Tab.1 Main parts and specific index values of case line cross slope exceeding standards

梁頂橫坡采用長200 mm的框式水平儀測量，測量部位為PC梁大里程固定端接縫板,得到的測量結果如表2所示。

表2 梁頂橫坡的測量結果Tab.2 Measurement results of beam top cross slope

對QJ28-Z(Y)22和QJ28-Z(Y)23對應蓋梁支座錨箱的調整墊片及錨固螺栓外露螺距進行統計。

左(右)線PC梁對應蓋梁上設8個測點，其布置示意圖如圖3所示。調整墊片與螺栓外露螺距的測量結果如表3所示。

圖3 蓋梁測點布置示意圖Fig.3 Layout of bent cap measuring points

2 橫坡超差的解決思路

GB 50614—2010《跨坐式單軌交通施工及驗收規范》的表3.5.7要求：PC軌道梁梁端軌面橫坡安裝精度為(7/1 000) rad。經過技術經濟比較，擬在本區間進行第二次線形調整，使得梁端軌面橫坡按上限值(7/1 000) rad進行控制[2-3]，并將原有較薄的調整墊片更換為加厚梯形調整活動板。第二次線形調整后，根據支座兩側加墊活動板所形成的傾斜度實測值，加工改制部分斜鍥緊塊，以保證鍥緊塊的面接觸及自鎖性能。隨后驗證當支座調整角度控制在2°以內時錨固螺栓與球面螺母座、2#球面螺母座之間是否會發生干擾。若無干擾，則可認為錨固螺栓與支座安裝正確。

表3 調整墊片及錨固螺栓外露螺距的測量結果Tab.3 Measurement results of exposed pitch of adjusting gasket and anchor bolt

以錨箱超高最大點位的D22Y1#錨箱為例，其所對應的梁號QJ28-Y22 5#、8#測點的墊片高度為36 mm，螺栓外露螺距為-4 mm。該處梁頂軌面的設計橫坡為12.0%，實測橫坡為11.5%。將橫坡加大至12.7%后，橫坡可調整1.2%，因左右側墊片間距為850 mm，則反映在墊片上的可調整高度Δh約為10.2 mm。在現有基礎上去掉厚度為10.2 mm的墊片，則墊片高度可調整值約為25 mm，螺栓外露螺距可調整值約為6 mm，從而滿足調整墊片最大厚度不得超過25 mm、螺栓外露螺距不少于3個螺距(6 mm)的高度要求。

調整后支座下擺處的調整角度α為：

α=arc tan[(ha-hb-Δh)/b]

(1)

式中：

ha——表3中QJ28-Y22對應5#、8#測點處的墊片高度；

hb——表3中QJ28-Y22對應6#、7#測點處的墊片高度；

Δh——墊片的可調整高度；

b——兩測點處墊片的外邊寬度。

式(1)中，ha取36.0 mm，hb取2.0 mm，Δh取10.2 mm，b取780 mm，可得到調整后支座下擺處的調整角度α為1.7°。

以上思路可解決橫坡超差問題。實際操作中需兼顧線間距、接縫板安裝面高差等指標的合規性，并考慮鋼制品構件本身存在的加工誤差和裝配間隙。各項指標是否滿足要求應以最終工況檢查驗收數據為準。

3 橫坡超差解決措施的技術驗證

3.1 理論依據

該線的施工和監理單位提供了《雙龍站—碧津站區間錨箱成品測量數據統計》的相關數據[4]，鑄鋼拉力支座設計單位對該區間最不利工況下支座調整角度取2°時，錨固螺栓與球面螺母座、2#球面螺母座之間的位置關系，以及錨固螺栓與調整墊板受力狀況及應力值進行了檢算。

3.1.1 主要構件受力狀況與位置關系

圖4為錨箱基座板上平面的最大荷載工況，α=2°。楔形調整板無定位時，單根錨桿豎向力P在最大荷載工況下為230 kN，在預應力工況下為115 kN。調整墊板橫向力，使得最大荷載工況下調整墊板與錨箱基座板頂面間橫向力F=8 kN，預應力工況下調整墊板與錨箱基座板頂面間橫向力F1=4 kN，預應力下錨固螺栓所承受的最大彎矩M=1 000 Nm。

如圖5所示，支座的基座板預埋在蓋梁中，即支座安裝基面隨超高斜面也有15.5%的橫坡。若不調整支座的超高偏差，待支座安裝完畢后，支座中心與基座中心是重合的。若采取糾偏措施，在支座凸輪板下添加成型的楔形板，將支座反向調整2°，則支座與基座板上平面將出現2°的夾角，錨固螺栓中心、球面螺母座上平面與錨箱連接板也將產生2°的夾角，進而導致錨固螺栓下端球面螺母座臺階面產生一定偏轉位移。

單位：mm圖5 調整角度前、后各部件的位置示意圖Fig.5 Position diagram of components before and after angle adjustment

圖6為球面螺母座與2#球面螺母座的偏轉示意圖。按照GB/T 73—2017《開槽平端緊定螺釘》的術語定義，M12×30中M為螺釘，12表示其直徑為12 mm，30表示其長度為30 mm。

單位：mm圖6 球面螺母座與2#球面螺母座偏轉示意圖Fig.6 Deflection diagram of spherical nut seat and 2#spherical nut seat

3.1.2 錨固螺栓安裝驗算

1) 球面螺母座下端螺釘安裝驗算。該處臺階面的位移S為23 mm，調整角度為2°；球面螺母座兩處M12螺釘下端的位移S1均為2.9 mm；2#球面螺母座定位槽的直徑為18 mm，單邊間隙為3.0 mm(實際加工中孔偏大、軸偏小)。由此可知，S1小于單邊間隙，螺釘與定位槽間不會發生干擾。

2) 球面螺母座安裝驗算。該處臺階面的中心位移為2.2 mm；錨固螺栓尺寸為M36，球面螺母座孔直徑為41 mm，單邊間隙為2.5 mm。由此可知，球面螺母座臺階面的中心位移小于單邊間隙，臺階面與球面螺母座孔間不會發生干擾。

3.1.3 理論工況下錨固螺栓的應力值驗算

重慶輕軌3號線二期鑄鋼支座技術條件7.2.12規定：錨固螺栓材質為1Cr17 Ni2，其設計容許應力值[σ]為：

[σ]=σS/kS

(2)

式中：

σS——材料屈服強度；

kS——材料的安全系數。

式(2)中，σS取700 MPa，kS取2，可得到錨固螺栓的[σ]為350 MPa。

理論工況下，錨固螺栓的應力值σ應符合如下要求：

σ=P/AS≤[σ]

(3)

式中：

AS——單根錨桿的截面積。

式(3)中，P取230 kN，AS取865 mm2，可得到理論工況下的σ為266 MPa，小于350 MPa，符合鑄鋼支座技術條件的要求。

3.2 實際安裝效果驗證

根據上文的解決思路，并依據設計與理論計算結果，本文采取標準件與加工配件配合模擬現場實際工況的方式，驗證實際安裝與理論計算的一致性，以確保錨固螺栓與支座錨固可靠[5-6]。

3.2.1 支座下擺、蓋板、凸輪板等組件

按照模擬尺寸匹配數據，需將蓋板、墊片、凸輪板的寬度改為80 mm，其余技術要求按設計標準執行。改制后各組件的具體尺寸及數量如表4所示。

表4 改制后組件的規格及數量Tab.4 Specification and quantity of components after revision

3.2.2 驗證的過程及結果

在預設支架上定位1個錨箱基座組件，支座下擺與錨箱基座板間的一端加墊高度為26 mm墊片，另一端不加墊片。安裝錨固螺栓組件，并與支座下擺進行連接固定。通過測量、觀察與計算，得到的驗證結果如下：① 支座下擺處的α為1.9°；② 2#球面螺母座與球面螺母座自動調心定位時，球面螺母座上的螺釘不會干涉球面螺母座的調心，保證錨固可靠；③ 可保證安裝后抗剪榫高于下擺面15 mm，錨固螺栓螺紋高于防松螺母3個螺距。

4 橫坡超高的工藝方法

QJ28D18-D27段橫坡超高的處理工藝應滿足跨坐式單軌PC軌道梁第二次線形調整的技術工藝要求。與第二次線形調整不同的是，該區間軌道梁兩側匯流排已安裝完成，需對其進行臨時的拆除、固定，待作業完成后再予以恢復。本文對該段橫坡超高的工藝方法進行闡述。

1) 計劃工期。拆除和恢復匯流排的工期為4 d，PC梁線形調整工期為8 d，施工工期共計12 d。

2) 人員配置。分兩個作業面同步作業，施工人員共計8人，分別為4名工人、1名檢測人員、1名技術人員、1名安全防護人員和1名機動人員。

3) 材料與設備配置。除常規線形調整所配的材料與機具設備外，還需配置加工加厚梯形斷面活動板和改制楔緊塊。加配的活動板和楔緊塊僅對斷面尺寸進行調整，其余材質及性能仍按原技術規格參數執行。其中：梯形斷面活動板有2種規格，共計18件；改制楔緊塊有3種規格，共計64件。

4) 作業流程。分別為：① 辦理停電作業令，確認線路斷電后，進行匯流排短路連接；② 施作地面安全防護及檢修通道成品防護，防止損壞檢修通道表面涂層；③ 拆除匯流排的固定螺栓，做好臨時固定支撐及防護；④ 拆除PC梁兩端的接縫板、鍥緊塊。曲線梁頂起前，左右側下擺與抗剪榫之間要有不少于15 mm厚的平鍥緊塊。采用便攜式薄型液壓油缸頂升PC梁，以便于更換和加減活動板、調整墊片。需注意每一個點位增設的加厚梯形活動板不得超過3塊，加墊墊片的總高度不得大于30 mm。其余作業與常規線形調整作業的要求類同。

5 橫坡超差調整后的檢查與驗收

以D22Y1#錨箱為例，經實測與計算，調整后的α=1.9°，且錨固螺栓是在自由活動狀態下完成安裝的。QJ28D18-D27段的其他超差點位也均嚴格按照要求，重新進行了線形調整。實測數據顯示，軌面實際橫坡均按照規范規定的上限值7‰要求，向錨箱超差方向進行了調整，調整后軌面的最大橫坡值為12.7%。整改段各項技術指標均滿足《跨坐式單軌交通施工及驗收規范》的要求。

6 結語

軌道梁橋施工過程中，必須精確控制蓋梁支座錨箱的施工誤差，誤差過大將影響結構的安全性及列車運行的平穩性、舒適性。本文結合工程實踐，找出了影響跨坐式單軌線路平曲線大橫坡區段精度控制的關鍵因素，通過用加厚梯形調整活動板替換原有較薄的平面調整板、改制楔緊塊及第二次線形調整等措施，有效解決了蓋梁支座錨箱橫坡超差問題，確保了錨固螺栓的有效使用壽命及結構安全。本文的技術改進措施可為類似線路問題提供技術思路，對跨坐式單軌制式關鍵受力部件后續在設計上的改進與創新具有一定的借鑒作用。