大跨度鋼橋雙塊式無(wú)砟軌道精度控制施工工法

大跨度鋼橋雙塊式無(wú)砟軌道精度控制施工工法1.前言圖11-140m鋼箱系桿拱無(wú)砟軌道XX鐵路客運(yùn)專(zhuān)線XX河特大橋采用1-140m下承式鋼箱系桿拱橋斜跨京珠高速公路，為國(guó)際上基于350km/h的客運(yùn)專(zhuān)線同類(lèi)型橋型中最大跨徑，同時(shí)該類(lèi)橋型應(yīng)用于高速鐵路無(wú)砟軌道在世界上尚無(wú)先例，沒(méi)有可借鑒經(jīng)驗(yàn)（圖1）。圖11-140m鋼箱系桿拱無(wú)砟軌道《XX鐵路客運(yùn)專(zhuān)線XX河特大橋綜合施工技術(shù)》于二〇一〇年十一月通過(guò)了XX省科技廳的科技成果鑒定，總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。該成果根據(jù)客運(yùn)專(zhuān)線鐵路對(duì)無(wú)砟軌道高平順性、高精度的要求，及大跨度鋼橋隨荷載、溫度變化而產(chǎn)生相應(yīng)變形的特點(diǎn)，對(duì)無(wú)砟軌道施工線形的確定、超測(cè)距測(cè)量精度控制、BWG扣件的應(yīng)用技術(shù)、軌道精調(diào)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，成功了克服了大跨度鋼橋施工無(wú)砟軌道的各項(xiàng)難題，開(kāi)創(chuàng)了世界上大跨度鋼橋應(yīng)用于無(wú)砟軌道的先例，為類(lèi)似結(jié)構(gòu)無(wú)砟軌道施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。我們將有關(guān)施工技術(shù)進(jìn)行了精煉和總結(jié)，形成本工法。建模計(jì)算剩余二期恒載仿真堆載軌道精調(diào)建模計(jì)算剩余二期恒載仿真堆載軌道精調(diào)施工I線道床板混凝土I線軌道復(fù)測(cè)，修正Ⅱ線施工線形Ⅱ線精調(diào)，澆筑道床板砼養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)施做剩余橋面系、橋面附屬，拆除仿真堆載靜態(tài)精調(diào)修正軌道粗調(diào)模板、橫向限位安裝綁扎鋼筋，軌排組裝保護(hù)層驗(yàn)收?qǐng)D5.1大跨度鋼橋無(wú)砟軌道施工工藝流程圖2.0.1本工法解決了大跨度鋼橋由于受到溫度及荷載變化影響會(huì)產(chǎn)生較大變形，無(wú)砟軌道施工精度控制困難的難題，滿足高速列車(chē)通過(guò)時(shí)的舒適性要求。2.0.2雙塊式無(wú)砟軌道施工已屬成熟工藝，本工法僅介紹相對(duì)于一般無(wú)砟軌道施工，大跨度鋼橋雙塊式無(wú)砟軌道施工精度控制的方法及注意事項(xiàng)。2.0.3該工法操作簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，容易推廣應(yīng)用。3.適用范圍本工法適用于鐵路大跨度鋼橋無(wú)砟軌道施工。4.工藝原理4.0.1采用MIDAS/Civil軟件對(duì)施工工況進(jìn)行仿真計(jì)算，采用仿真堆載的方式模擬部分二期恒載引起的下?lián)希⑼ㄟ^(guò)實(shí)際觀測(cè)修正理論計(jì)算值，從而確定大跨度鋼橋無(wú)砟軌道施工線形。4.0.2在大跨度鋼橋橋面上不能進(jìn)行設(shè)站的情況下，從鋼橋兩側(cè)超測(cè)距精調(diào)，超測(cè)距部分進(jìn)行搭接測(cè)量，以確保無(wú)砟軌道施工精度。4.0.3采取可靠施工組織，確?；炷潦┕ぁ④壍谰{(diào)、復(fù)測(cè)均在同一溫度下進(jìn)行，克服溫度變化過(guò)大對(duì)無(wú)砟軌道施工精度控制的影響。4.0.4對(duì)鋼橋兩端過(guò)渡板BWG扣件采取替代鋼板、設(shè)置軌距撐桿等措施來(lái)加強(qiáng)橫向聯(lián)系，防止其發(fā)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)，改變軌底坡，造成軌距、超高均合格的假象。

5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1工藝流程工藝流程見(jiàn)圖5.1。5.2操作要點(diǎn)5.2.1無(wú)砟軌道施工線形的確定無(wú)砟軌道線形的確定在軌道精調(diào)前進(jìn)行，首先根據(jù)施工工況準(zhǔn)確計(jì)算施工臨時(shí)荷載及所欠的二期恒載，進(jìn)行仿真加載，并進(jìn)行觀測(cè)，進(jìn)而修正理論計(jì)算值，得出施工線形。1、設(shè)計(jì)線形為保證高速列車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行和乘坐舒適度，系桿拱上無(wú)砟軌道需設(shè)置一定的預(yù)拱度，在道床板上進(jìn)行調(diào)整。綜合考慮各種情況，軌道預(yù)拱度按實(shí)際列車(chē)、單線、全橋均布荷載進(jìn)行計(jì)算和擬合。設(shè)計(jì)院采用CRH3型列車(chē)進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行擬合，得出軌道設(shè)計(jì)線形：橋梁中部40m范圍內(nèi)抬高量為4.5mm，自梁端至50m處抬高量按線性變化，不設(shè)豎曲線，鋼軌自然彎曲即可。該線性作為施工完成后長(zhǎng)軌靜態(tài)精調(diào)線形。（如圖5.2.1-1）圖5.2.1-11－140m鋼箱系桿拱無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)線形2、橋上荷載變化產(chǎn)生下?lián)系姆治雠c處理圖5.2.1圖5.2.1-2鋼橋二期恒載仿真加載同時(shí)考慮到鋼橋?qū)嶋H狀態(tài)較理論狀態(tài)存在偏差，為減小理論計(jì)算與實(shí)際狀態(tài)的偏差，對(duì)大部分二期恒載進(jìn)行仿真加載處理（圖5.2.1-2），并加強(qiáng)觀測(cè)，以觀測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果相對(duì)比，并修正計(jì)算結(jié)果。1）仿真加載根據(jù)計(jì)算，在無(wú)砟軌道施工前，橋梁二期恒載處于欠載狀態(tài)，欠載值t1噸；利用堆碼砂袋等方式對(duì)鋼橋進(jìn)行均勻加載t2噸，加載應(yīng)進(jìn)行稱量、編號(hào)、登記。施工荷載屬臨時(shí)荷載，也應(yīng)計(jì)入加載重量，含砂袋加載、施工荷載、已鋪設(shè)鋼筋、軌枕、工具軌等。一般地，由于t2≤t1和實(shí)際的施工工況，加載后須進(jìn)行仿真加載計(jì)算、分析。加載前后進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)進(jìn)行布置，左右系梁仿真加載后，記錄每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際下?lián)现?，并將?shí)際下?lián)现蹬c理論下?lián)现颠M(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果通常是實(shí)際下?lián)现低^理論值大1～2mm，主要原因如下：=1\*GB3①鋼橋拼裝時(shí)，按設(shè)計(jì)鉚栓孔中存在一定間隙，加載后吃掉間隙造成下?lián)线^(guò)大；=2\*GB3②加載重量統(tǒng)計(jì)的誤差及加載的不均勻不對(duì)稱均有可能造成下?lián)线^(guò)大。同時(shí)亦可得出結(jié)論，理論計(jì)算結(jié)果存在一定差距，但數(shù)據(jù)基本可靠，在施工中可參考做預(yù)留處理，如出現(xiàn)較大偏差，則應(yīng)分析原因，修正計(jì)算模型，調(diào)整計(jì)算參數(shù)。2）理論計(jì)算根據(jù)加載情況，尚欠二期恒載=t1-t2噸（含道床板混凝土）。根據(jù)工序安排，確定I、Ⅱ道施工線形計(jì)算工況：I道施工線形計(jì)算工況1：尚欠二期恒載（不含道床板混凝土）＋I(xiàn)、Ⅱ道道床板混凝土荷載；Ⅱ道施工線形計(jì)算工況2：尚欠二期恒載（不含道床板混凝土）＋Ⅱ道道床板混凝土荷載；根據(jù)計(jì)算得出因荷載情況應(yīng)預(yù)留的理論拱度為工況1最大為h1mm，工況2最大為h2mm（如圖5.2.1-3）。圖5.2.1-3各工況計(jì)算預(yù)拱度3、施工線形確定施工線形由設(shè)計(jì)線形與計(jì)算所得的各工況對(duì)應(yīng)預(yù)拱度進(jìn)行疊加，則I道施工時(shí)最大預(yù)拱度為H1=(4.5+h1)mm，Ⅱ道施工時(shí)最大預(yù)拱度為H2=（4.5+h2）mm（如圖5.2.1-4）。圖5.2.1-41-140m鋼箱系桿拱無(wú)砟軌道施工線形同時(shí)考慮到加載時(shí)理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值間存在1～2mm誤差，且無(wú)砟軌道靜態(tài)精調(diào)時(shí)調(diào)高空間較調(diào)低空間大，無(wú)砟軌道施工時(shí)預(yù)拱度做預(yù)留3mm處理，即I道施工時(shí)最大預(yù)拱度為6.5mm，I道施工完成通過(guò)復(fù)測(cè)，基本與理論計(jì)算線形吻合，因此Ⅱ道施工時(shí)同樣做3mm預(yù)留。5.2.2超測(cè)距測(cè)量精度控制時(shí)速350km/h客運(yùn)專(zhuān)線施工精度要求平面與高程與設(shè)計(jì)偏差±2mm內(nèi)，超高±1mm，XX公司內(nèi)控施工標(biāo)準(zhǔn)均為±1mm。要在隨荷載及環(huán)境變化的鋼橋?qū)崿F(xiàn)高精度要求，測(cè)量方式的選擇及環(huán)境的選擇至關(guān)重要。1、測(cè)量方法由于鋼橋上4個(gè)臨時(shí)過(guò)渡CPⅢ控制網(wǎng)點(diǎn)隨鋼橋變形而變化，因此該4個(gè)點(diǎn)不能作為測(cè)量基準(zhǔn)，因此僅能分別在兩端簡(jiǎn)支箱梁上設(shè)站，利用簡(jiǎn)支梁上CPⅢ控制網(wǎng)點(diǎn)對(duì)鋼橋上無(wú)砟軌道進(jìn)行對(duì)測(cè)，設(shè)站時(shí)必須有1對(duì)CPⅢ控制網(wǎng)點(diǎn)位于設(shè)站位置前。同時(shí)由于測(cè)量距離已經(jīng)超出了儀器的測(cè)量范圍，為保證軌道平順，在兩端設(shè)站對(duì)測(cè)時(shí)對(duì)跨中20m范圍進(jìn)行搭接復(fù)核，如果復(fù)核搭接區(qū)平面、高程偏差在2mm范圍內(nèi)，則表明兩站搭接情況良好，可以進(jìn)入下步施工，如果搭接區(qū)偏差超過(guò)2mm，則需重新設(shè)站重新調(diào)整線形。2、測(cè)量環(huán)境考慮到溫度對(duì)鋼橋的影響，為保證橋梁施工控制測(cè)量期間全橋的穩(wěn)定性，應(yīng)選取夜間溫度變化最小的時(shí)段進(jìn)行無(wú)砟軌道鋪設(shè)前的軌道精調(diào)，精調(diào)時(shí)橋上停止一切施工。圖5.2.3鋼橋BWG扣件圖5.2.3鋼橋BWG扣件BWG扣件底部塑料墊板容易變形，施工過(guò)程中很難保證其水平并固定，故施工中采用與墊板等厚的鋼板進(jìn)行代替，鋼板與底部預(yù)埋套筒利用錨固螺桿擰緊密貼。利用鋼板是否水平來(lái)檢測(cè)軌底坡是否符合要求（圖5.2.3）。圖5.2.4圖5.2.4鋼橋軌道精調(diào)5.2.4靜態(tài)調(diào)整無(wú)砟軌道施工完成后，待二期恒載全部施工完成，臨時(shí)施工荷載全部拆除，長(zhǎng)軌鋪設(shè)完成后進(jìn)行軌道靜態(tài)精調(diào)（圖5.2.4），由于鋼橋隨溫度變化而變形，靜態(tài)調(diào)整后的復(fù)測(cè)應(yīng)與調(diào)整前的測(cè)量在同一溫度下進(jìn)行，否則數(shù)據(jù)沒(méi)有可比性。5.3注意事項(xiàng)5.3.1加載須對(duì)稱均勻，以達(dá)到仿真的效果，同時(shí)避免因?yàn)椴痪鶆蚧虿粚?duì)稱加載造成鋼橋產(chǎn)生橫向撓曲。5.3.2過(guò)渡板由于底部懸空，因此在軌道支撐螺桿下部須采取可靠支墊，且支撐螺桿底部墊片應(yīng)加大、加厚設(shè)置。5.3.3軌道精確調(diào)整和混凝土澆注須盡快進(jìn)行，盡量縮短此兩項(xiàng)工作時(shí)間，避免溫度變化過(guò)大造成調(diào)整好的軌道線形發(fā)生變化。5.3.4混凝土澆注須從兩端對(duì)稱進(jìn)行，防止加載不均勻造成已調(diào)整好的軌道發(fā)生波浪形變形。5.4勞動(dòng)力組織表按雙線200米無(wú)砟軌道施工進(jìn)行人員配置，勞動(dòng)力組織見(jiàn)表5.4。勞動(dòng)力組織表表5.4序號(hào)工種人數(shù)備注1測(cè)量工4無(wú)砟道床、仿真加載、靜態(tài)精調(diào)2混凝土工16無(wú)砟道床施工3模板工8無(wú)砟道床施工4普通工56無(wú)砟道床32人、仿真加載20人、靜態(tài)精調(diào)4人6.材料與設(shè)備主要施工設(shè)備見(jiàn)表6-1。主要施工設(shè)備配備表表6-1序號(hào)機(jī)械名稱及規(guī)格單位數(shù)量說(shuō)明125t汽車(chē)吊臺(tái)2加載、材料調(diào)配2自卸車(chē)臺(tái)1材料倒運(yùn)3混凝土泵車(chē)臺(tái)2混凝土澆筑4軌道精調(diào)設(shè)備套1軌道精調(diào)5無(wú)砟軌道施工簡(jiǎn)易工裝套1主要施工材料見(jiàn)表6-2。主要施工材料表表6-2序號(hào)材料名稱及規(guī)格單位數(shù)量說(shuō)明11m3編織袋個(gè)1000加載2砂m31000加載3軌道橫向鎖定裝置個(gè)1404螺桿調(diào)節(jié)器個(gè)4685軌距撐桿根3006鋼板5mm厚Kg1810BWG扣件底部替代鋼板7外模及加固系統(tǒng)套17.質(zhì)量控制7.1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)7.1.1鋼筋綁扎焊接鋼筋的鋪設(shè)數(shù)量、尺寸按設(shè)計(jì)要求配置，間距允許偏差為±20mm，鋼筋保護(hù)層厚度為+10mm，-5mm。7.1.2軌道精調(diào)設(shè)站精度東北坐標(biāo)偏差不得超過(guò)0.7mm，方向偏差不得超過(guò)1秒。軌道精調(diào)執(zhí)行XX公司精調(diào)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)軌距±1mm，軌面高程±1mm，超高1mm，軌向1mm，高低1mm。7.1.3靜態(tài)精調(diào)靜態(tài)精調(diào)采用《客運(yùn)專(zhuān)線無(wú)砟軌道鐵路工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》（鐵建設(shè)[2007]85號(hào)）標(biāo)準(zhǔn)。1、軌頂高程與設(shè)計(jì)高程允許偏差：±2mm；2、軌道中線與設(shè)計(jì)中線允許偏差為2mm；3、無(wú)砟軌道靜態(tài)平順度標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表7.1.3無(wú)砟軌道靜態(tài)平順度檢查表表7值(mm)目項(xiàng)設(shè)計(jì)速度幅值(mm)目項(xiàng)設(shè)計(jì)速度幅高低軌向水平扭曲（基長(zhǎng)6.25m）軌距350≥v＞200km/h2212±1弦長(zhǎng)（m）10m注：軌距變化率不得大于1‰。7.2保證措施7.2.1軌道精確調(diào)整和混凝土澆注須盡快進(jìn)行，盡量縮短此兩項(xiàng)工作時(shí)間，避免溫度變化過(guò)大造成調(diào)整好的軌道線形發(fā)生變化。7.2.2混凝土澆注須從兩端對(duì)稱進(jìn)行，防止加載不均勻造成已調(diào)整好的軌道發(fā)生波浪形變形。7.2.3加載須對(duì)稱均勻，以達(dá)到仿真的效果，同時(shí)避免因?yàn)椴痪鶆蚧虿粚?duì)稱加載造成鋼橋產(chǎn)生橫向撓曲。7.2.4過(guò)渡板由于底部懸空，因此在軌道支撐螺桿下部須采取可靠支墊，且支撐螺桿底部墊片應(yīng)加大、加厚設(shè)置。7.2.5軌道橫向固定裝置牢固可靠。8.安全措施8.0.1吊裝作業(yè)時(shí)，要經(jīng)常檢查鋼絲繩、吊鉤、夾具等的安全狀況，吊臂下嚴(yán)禁站人。8.0.2對(duì)參加的工作人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，通過(guò)考核考試并頒發(fā)工作證，持證上崗，熟練掌握作業(yè)程度。8.0.3施工中棄渣及小型材料機(jī)具嚴(yán)禁從鋼橋直接丟下，避免引起跨既有高速公路行車(chē)安全事故。9.環(huán)保措施9.0.1嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家、鐵道部、地方政府及建設(shè)單位有關(guān)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的規(guī)定，貫徹“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先，開(kāi)發(fā)與保護(hù)并重”的原則，“三廢”按規(guī)定排放，確保工程所處環(huán)境及河水不受污染，并確保施工中的環(huán)境保護(hù)監(jiān)控與監(jiān)測(cè)結(jié)果滿足業(yè)主和設(shè)計(jì)文件要求及有關(guān)規(guī)定。9.0.2對(duì)施工區(qū)域及其周?chē)慕ㄖ镞M(jìn)行調(diào)查，會(huì)同其產(chǎn)權(quán)、維護(hù)單位共同劃定需要施工防護(hù)的范圍，需要拆遷的建筑物，在受到建筑單位委托的前提下，及時(shí)與產(chǎn)權(quán)單位簽訂拆遷協(xié)議，并盡早拆遷。需保留的與產(chǎn)權(quán)單位商定加固防護(hù)方案，采取切實(shí)可行的措施，保證施工中正常使用及以后的使用維修。9.0.3廢棄混凝土及水泥漿液按照規(guī)定集中統(tǒng)一處理，嚴(yán)禁隨意排放污染環(huán)境。9.0.4經(jīng)常檢查各種油液管路和接頭，發(fā)現(xiàn)泄露、滲漏及時(shí)更換或維修。10.效益分析350km/h客運(yùn)專(zhuān)線大跨度鋼橋無(wú)砟軌道施工精度控制困難，國(guó)際上沒(méi)有應(yīng)用先例，通過(guò)本工法克服了該難題，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)際上大跨度鋼橋采用無(wú)砟軌道的先河，贏得了國(guó)際聲譽(yù)，同時(shí)為類(lèi)似工程設(shè)計(jì)、施工積累了成功經(jīng)驗(yàn)。采用大跨度鋼橋無(wú)砟軌道施工精度控制新工藝，保證了施工質(zhì)量和安全，同時(shí)節(jié)約了大量的人力、物力，縮短了工期，降低了工程成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。11.應(yīng)用實(shí)例XX客運(yùn)專(zhuān)線XX河特大橋位于赤壁市泉口鎮(zhèn)，全長(zhǎng)4368.71m，采用1-140m鋼箱系桿拱以30o角斜跨京珠高速公路，本橋設(shè)計(jì)采用CRTSI型雙塊式無(wú)砟軌道，同時(shí)考慮到梁端豎向轉(zhuǎn)角的影響，避免梁縫處軌道局