鐵路大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無砟軌道施工探究

鐵路大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無砟軌道施工探究摘要：多年以來，我國鐵路在部分特殊橋梁結(jié)構(gòu)中采用的仍然是有砟軌道，嚴(yán)重制約了列車的行駛速度。鋼橋自身重量較輕，造型比較美觀，并且具有較大的跨越能力，在鐵路中得到廣泛應(yīng)用。隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，大跨度鋼桁梁斜拉橋也逐漸得到應(yīng)用，軌道是直接承受列車荷載的結(jié)構(gòu)，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中占有重要地位。本文針對高速鐵路大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無砟軌道施工技術(shù)展開研究，通過多種新型技術(shù)和新型工藝的研發(fā)，在某大橋建設(shè)工程中得到成功應(yīng)用，突破了特殊結(jié)構(gòu)無砟軌道施工技術(shù)遇到的瓶頸，填補(bǔ)了高速鐵路相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)空白。關(guān)鍵詞：鐵路；大跨度鋼箱桁梁斜拉橋；無砟軌道；近年來，我國鐵路事業(yè)發(fā)展比較迅速，乘客對交通舒適性的要求越來越高，為了促進(jìn)我國高鐵建設(shè)質(zhì)量的進(jìn)一步提升，眾多學(xué)者參與到了鐵路大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無砟軌道施工研究工作之中，目的就是為了獲取不同軌道結(jié)構(gòu)在鐵路大跨度斜拉橋中的應(yīng)用特點和適用性。當(dāng)前階段，鐵路大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無砟軌道施工技術(shù)仍處于初級發(fā)展階段，本文結(jié)合某大橋工程對高速鐵路大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無砟軌道施工技術(shù)展開研究。1、工程概況某大橋建設(shè)工程項目主橋采用(70+130+340+140+70)米雙塔鋼箱桁梁斜拉橋，全長778米，主橋平面曲線位于直線上，縱坡為“人”字形，坡度為1.6‰，軌道形式為cRTSⅢ型板式無砟軌道，斜拉橋無砟軌道起訖里程為DK487+112.145一DK487+926.645，長度836.7米(含主橋及兩端各兩孔簡支箱梁)。采用單向滑動支座與縱向滑動支座作為斜拉橋支座，屬于半漂浮體系。白密實混凝土、混凝土底座、混凝土墊層、cRTSⅢ型軌道板和橋面防水層以及其他橋面附屬結(jié)構(gòu)共同組成斜拉橋無砟軌道結(jié)構(gòu)層，通過伸縮調(diào)節(jié)器將鋼梁與兩邊簡支梁連接在一起。2、工程施工重點和難點此工程是大跨度鋼箱桁梁斜拉橋，多向支座和縱向支座發(fā)揮著支撐橋梁的作用，主橋?qū)儆诎肫◇w系。橋梁受到溫度和風(fēng)荷載的影響，會發(fā)生較大的位移和變形問題，情況比較復(fù)雜，具體的施工重點主要有以下幾個方面：（1）此橋梁受到溫度和風(fēng)荷載的影響，會出現(xiàn)比較復(fù)雜的變形情況，因此需要對溫度以及風(fēng)荷載作用下的橫向位移和變形規(guī)律展開研究，此項研究工作是此工程的施工難點，也是比較重要的一項工作內(nèi)容。（2）此工程對測量技術(shù)和施工精度的要求較高，不同的時間和不同的外部環(huán)境會對鋼箱梁造成不同程度的影響，變形情況也會發(fā)生變化，為現(xiàn)場變形測量工作帶來很大阻礙，并且控制變形情況的難度也比較大[1]。（3）在開展測量工作之前需要分析天氣狀況，只能在良好天氣情況下開展工作，有效的施工時間非常有限，同時每次開展施工作業(yè)之前還需要針對cPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測平差，此項工作任務(wù)會占用大量的時間。（4）在此工程項目施工過程中，首次將橋軌一體化溫度調(diào)節(jié)伸縮裝置應(yīng)用到斜拉橋無砟軌道施工中，并利用了諸多新型技術(shù)和工藝，不具備豐富的施工經(jīng)驗，因此使得施工過程中存在諸多不確定因素。在具體施工過程中，還需要進(jìn)行復(fù)雜的監(jiān)測、計算和試驗工序，必須保證各項工序之間具有較好的銜接性，為項目施工帶來很大困難。（5）在鋼梁箱上部桁架的影響下，使得無砟軌道施工空間嚴(yán)重縮小，并且主跨位于河流上方，只能通過主橋兩端進(jìn)行軌道板和混凝土的吊裝工作，對施工作業(yè)效率產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致工作效率嚴(yán)重下降。通過對以上施工重點和難點的分析可以看出，要想確保軌道結(jié)構(gòu)的可靠性、。穩(wěn)定性和平順性，就需要對橋梁變形和位移規(guī)律展開分析和研究，并采取有效措施嚴(yán)格控制橋梁變形和位移問題。3、施工方案3.1總體施工方案在開展無砟軌道施工作業(yè)之前，通過專業(yè)軟件完成橋體結(jié)構(gòu)的建模工作，并對模型展開分析，然后經(jīng)過計算得出斜拉橋在無砟軌道施工過程中不同工況下的線形變化和規(guī)律，并科學(xué)利用水袋壓重的方法完成橋體預(yù)加載工作，以此來確保得到的實際值和理論值的統(tǒng)一性。因為此橋體是屬于半漂浮體系，當(dāng)受到外界因素的影響，比如風(fēng)荷載和恒載等，橋面標(biāo)高就會出現(xiàn)不同程度的波動，從而導(dǎo)致埋設(shè)在橋面的控制網(wǎng)起到的效果也會發(fā)生變化[2]。為了有效控制或解決這一問題，需要開展控制網(wǎng)的實時監(jiān)測工作，在每次開展測量作業(yè)之前先復(fù)測校核控制網(wǎng)，為測量工作的順利進(jìn)行提供保障，同時保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。除此之外，還需要監(jiān)控橋面線形變化情況，此項工作需要做到全程實時監(jiān)測，對實際變化值和理論變化值進(jìn)行擬合分析，為無砟軌道施工提供數(shù)據(jù)支持。最后，為了使外界環(huán)境因素對橋梁線形造成的不良影響進(jìn)一步降低，通過分析確定在風(fēng)速小于5m/s、溫度梯度不大于3℃的環(huán)境中進(jìn)行無砟軌道施工作業(yè)。3.2鋼梁墊層施工在此大橋斜拉橋防護(hù)墻內(nèi)側(cè)填充稀釋混凝土墊層，并控制好土墊層的厚度，以軌道板位置為依據(jù)設(shè)置伸縮縫，并確保伸縮縫間隔距離的合理性，分段長度和軌道板同步，伸縮縫的寬度為兩厘米，利用硅酮膠進(jìn)行填充。將兩層鋼筋網(wǎng)片設(shè)置在墊層混凝土中，架立鋼筋設(shè)計為梅花形狀，并按照四十厘米的間隔進(jìn)行設(shè)置，形成一個三厘米的鋼筋保護(hù)層[3]。利用栓釘將鋼梁面和混凝土墊層連接到一起，并合理控制每個栓釘之間的距離?；炷翂|層的具體施工流程如下：首先開展兩端次邊跨和邊跨的建筑工作，并確保一次成型，然后進(jìn)行中跨澆筑。通過汽車泵混凝土運送到橋面，利用地泵接力的方法來完成中跨河道上方的材料運送工作。3.3底座施工底座形式采用現(xiàn)澆分塊式結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度C40，并設(shè)置雙層鋼筋網(wǎng)片。通過預(yù)埋鋼筋的方法將鋼梁范圍底座板連接到橋面，利用植筋方法將簡支箱梁連接到橋面。道床板和無砟軌道底座板的長度及寬度保持一致，單元底板座的設(shè)置需要以cRTSⅢ型板式無砟軌道簡支梁范圍每塊軌道板的長度為依據(jù)，在相鄰兩個底座板之間設(shè)置伸縮縫，并合理控制伸縮縫的寬度，底座板之間不進(jìn)行填充工作。利用有機(jī)硅酮嵌縫材料對底座板兩側(cè)和梁面墊層縱向間進(jìn)行密封，確保密封性能符合《鐵路無砟軌道嵌縫材料》中的具體要求標(biāo)準(zhǔn)，密封材料深度為三厘米，寬度為兩厘米[4]。將兩個限位凹槽設(shè)置在每塊底座板上面，主要是用來鑲嵌道床板下限位凸臺，將橫向排水坡設(shè)置在底座板表面，在自密實混凝土層邊緣距離軌道中心線方向五厘米的位置設(shè)置變坡點。底座板混凝土的澆筑順序與混凝土墊層保持一致，先從兩端開始施工，最后進(jìn)行中間段的施工，將混凝土運輸?shù)綐蛎娴墓ぷ鞑扇∑嚤煤偷乇媒恿Φ姆椒āＰ崩瓨虻鬃迨┕ぷ鳂I(yè)和常規(guī)底座板施工有一定的差別，它需要將混凝土墊層施工過程中產(chǎn)生的誤差抵消掉，因此等墊層施工作業(yè)完成之后，并保持穩(wěn)定橋面標(biāo)高的情況下才能確定底座板厚度和設(shè)計標(biāo)高。在澆筑混凝土的工作中，為了進(jìn)一步提升施工質(zhì)量，除了要實時測量底座板厚度之外，還應(yīng)對標(biāo)高展開測量。3.4隔離層鋪設(shè)在調(diào)節(jié)器可以伸縮的范圍內(nèi)，利用土工布設(shè)置隔離層，在進(jìn)行土工布鋪設(shè)工作之前，需要對底座進(jìn)行清理，確保底座整潔干凈，嚴(yán)格要求鋪設(shè)質(zhì)量，保證不會出現(xiàn)空鼓、隆起和破損等情況。在調(diào)節(jié)器可以伸縮范圍之外，利用新型橡膠隔離緩沖墊層，可以選擇合成橡膠作為隔離材料，此種材料具有較好的力學(xué)性能和減震性能，而且還具有不怕水，耐久性好的特點[5]。在實際鋪設(shè)過程中通過合適的工具將其連接到底板上面，然后利用手持槍完成搭接縫合工作，并合理控制搭接長度。將彈性緩沖墊鋪設(shè)在限位凹槽周圍，然后利用魚珠膠進(jìn)行粘接，確保具有牢固的鋪設(shè)效果。3.5軌道板鋪設(shè)和混凝土澆筑利用龍門吊吊裝的方法進(jìn)行軌道板上橋工作，從兩側(cè)邊跨開始起吊，嚴(yán)格遵循先邊跨后中跨的鋪設(shè)順序。先開展軌道板粗鋪作業(yè)，通過機(jī)械設(shè)備完成吊裝，然后由人工輔助鋪設(shè)。等軌道板粗鋪作業(yè)完成之后，將混凝土理論厚度計算出來，并根據(jù)實際情況合理調(diào)整軌道板數(shù)據(jù)。接下來就是混凝土灌注作業(yè)，需要嚴(yán)格控制混凝土材料的質(zhì)量，混凝土材料質(zhì)量的好壞會對無砟軌道整體建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，優(yōu)質(zhì)的混凝土材料符合各項要求標(biāo)準(zhǔn)，能夠提升橋梁的穩(wěn)定性，并且可以為施工過程提供安全保證。需要嚴(yán)格遵循設(shè)計比例進(jìn)行混凝土調(diào)配，混凝土調(diào)配工作是否科學(xué)會直接影響施工質(zhì)量。如果此環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，會對橋梁工程造成安全隱患，導(dǎo)致穩(wěn)定性降低，并且對施工人員的安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。3.6橋面防水施工在開展軌道板精調(diào)工作之前，需要進(jìn)行橋面防水層施工，這樣可以保證軌道板線形。在防水層施工過程中，應(yīng)同時進(jìn)行底座板和防水墻外側(cè)的防水施工作業(yè)，而防護(hù)墻內(nèi)側(cè)的防水施工作業(yè)需要在軌道板精調(diào)之前進(jìn)行。在每塊底座板上面設(shè)置防水層坡度，保證標(biāo)高一端坡度最大，另一端坡度最小。先縱向排水，然后在底座板板縫橫向排出，穿過防護(hù)墻上面的排水孔，最后通過鋼梁泄水孔排出。4、結(jié)論針對鐵路大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無砟軌道施工項目，對整個施工過程進(jìn)行了分析探究，總結(jié)出以下幾種關(guān)鍵技術(shù)：（1）全橋線形檢測技術(shù)。在不同環(huán)境、不同溫度情況下，連續(xù)觀測鋼梁變形值，通過對觀測數(shù)據(jù)信息的全面分析，發(fā)現(xiàn)不同環(huán)境和溫度下的變形規(guī)律，并發(fā)現(xiàn)橋梁鋼度實際值是理論值的1.042倍，符合開始的理論計算結(jié)果，此數(shù)據(jù)為無砟軌道施工提供了良好的理論支持。（2）水袋預(yù)加載技術(shù)。在無砟軌道施工過程中，利用等效荷載預(yù)壓方法，對施工過程中混凝土底座和軌道板的各項活載進(jìn)行分析，并考慮到二期恒載作用的影響，最后決定采用水袋預(yù)加載方法，將水袋預(yù)加載的各項優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，比如調(diào)整方便、容易控制和節(jié)能環(huán)保等。（3）斜拉橋CPⅢ控制技術(shù)。溫度變化會對斜拉橋線形造成影響，比如索和梁、索和塔等構(gòu)件的溫差等，而系統(tǒng)整體的溫度變化對斜拉橋線形造成的影響較小。為了讓構(gòu)件溫差對線形的影響降低，確保實測線形符合計算線形結(jié)果，對橋面開展了連續(xù)觀測作業(yè)，成功發(fā)現(xiàn)線形波動最小的時刻，并將其作為最佳的溫度點，為現(xiàn)場施工作業(yè)和CPⅢ控制測量工作提供支持。（4）建模技術(shù)。建立橋梁線形同步控制模型，并以線形實時測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)依據(jù)，不斷修正和完善模型，將有限元模型模擬變形誤差嚴(yán)格控制在合理范圍之內(nèi)，為軌道板精調(diào)工作和成橋線形提供預(yù)拱度，并確保預(yù)拱度的準(zhǔn)確性。5、結(jié)束語通過結(jié)合某大橋建設(shè)工程，對高速鐵路大跨度鋼箱桁梁斜拉橋無砟軌道施工技術(shù)展開研究，闡述了此項工程的施工重點和難點，對整體施工流程展開分析，并總結(jié)出全橋線形檢測技術(shù)、水袋預(yù)加載技術(shù)和斜拉橋CPⅢ控制技術(shù)等幾項關(guān)鍵性施工技術(shù)。另外，在此類工程項目具體施工過程中，還應(yīng)加強(qiáng)施工管理，科學(xué)合理的應(yīng)用施工技術(shù)，為整體施工質(zhì)量和施工安全提供可靠保障。參考文獻(xiàn)：【1】張捍東.大跨度混合梁斜拉橋上無砟軌道縱向力分析[J].鐵道建筑,2020,553(3):109-112+122.【2】康煒.大跨PC組合結(jié)構(gòu)在高速鐵路無砟軌道橋梁中的應(yīng)用研究[J