CRTSⅢ型板式无砟轨道在高敏感大跨度桥梁上的施工控制技术

CRTSⅢ型板式无砟轨道在高敏感大跨度桥梁上的施工控制技术

任历文

（中铁八局集团第一工程有限公司）

【摘要】高速铁路的轨道要求具有更高的安全性、可靠性和平顺性，这就要求高速铁路桥梁和无砟轨道道床的施工质量和耐久性更高。为了满足高速铁路跨越各种江河，无砟轨道道床将在跨度越来越大的桥梁上应用，需要我们在大跨度桥梁上，不断提高无砟轨道线型控制技术，并且积累经验。

【关键词】 大跨度桥梁；无砟轨道；线型控制；

【 abstract 】 high-speed railway track requirements have higher safety, reliability and smoothness, which requires high-speed railway Bridges and ballastless track bed construction quality and durability higher. In order to meet the needs of high-speed railway crossing all kinds of rivers, ballastless track track bed will be applied on the bridge with more and more span, so we need to continuously improve the ballastless track line control technology and accumulate experience on the bridge with more and more span.

【 key words 】 large span; Ballastless track; Linear control;

0.前言

随着我国高速铁路的蓬勃发展，需要解决的技术问题也同步增加，比如在跨江跨河的大跨度桥梁上铺设无砟轨道。高速行车对无砟轨道线路稳定性和平顺性提出了更高的要求,必须保证线路具有准确的、稳定的几何线形参数。但是大跨度桥梁对荷载具有高敏感性，施工过程中的各级荷载都会产生无砟轨道不可接受的变形量，而且大跨度连续梁后期收缩徐变的竖向变形量也需有相应的技术予以克服。论文在参考了国内外大量文献的基础上，结合工程实践，对CRTSⅢ型板式无砟轨道在主跨228m的连续钢构箱梁和柔性拱组合结构桥梁铺设技术展开了较为深入的研究。

1.工程概况

商合杭高铁(商丘-合肥-杭州)是列入《国家中长期铁路网规划》的高等级铁路，被誉为“华东第二通道”，经过河南、安徽、浙江3省，全长794.55km，设计速度350km/h。该线路采用CRTSⅢ型板式无砟轨道，正线数目为双线，线间距5.0m，最小行车间隔3min，列车竖向静活载采用ZK活载。

该线在安徽省淮南市寿县横跨淮河，跨淮河特大桥主桥设计采用（112+228+112）m预应力混凝土连续钢构箱梁和柔性拱组合结构桥梁，全长452m，是当时高速铁路无砟轨道连续刚构拱桥最大跨度桥梁。桥上采用CRTSIII型板式无砟轨道结构，轨道结构高度738mm，由钢轨、扣件、预制轨道板、自密实混凝土、限位凹槽、中间隔离层（土工布）和钢筋混凝土底座等部分组成。如图1所示。

图1 无砟轨道断面图

为满足高速铁路列车运营安全和舒适度要求，减少维护成本，《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》对CRTS Ⅲ型板式无砟轨道道床施工验收标准如表1：

表1  道床板验收标准

2.主要研究内容

图2 淮河特大桥连续刚构拱理论变形图

商合杭高速铁路淮河特大桥连续刚构-钢管混凝土拱组合梁桥在完成钢管拱砼顶升后，存在以下几个紧后工序：吊杆初张、底座板浇筑、轨道板初铺、吊杆终张、自密实砼、剩余二期恒载（防水层及钢轨扣件等），每一道工序都会对梁体的变形造成影响，如图2所示。

无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求小于2mm，CPⅢ控制网测量应在线下工程沉降变形满足要求且通过沉降评估后开展。对竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行线路中线贯通测量，提前处理施工引起的误差，为高精度铺设无砟轨道奠定良好的基础。CPⅢ控制网对控制点间的相对精度有相当高的要求，因此，用全站仪进行CPⅢ数据采集时必须高度重视外部观测条件的影响，并且保证桥梁结构自身变形稳定。

根据结构理论分析，梁体合龙1000天后，228m跨中位置将下挠8.6mm，将导致轨道板施工完成后呈现曲线变化，应采取措施予以克制。

3.关键控制技术

为了精确控制道床板线型，首先要控制好道床基础的线型，就是要控制好梁体线型。对于大跨度连续刚构桥，采用悬臂浇筑法施工，一是通过理论计算预测线型；二是通过工况变化后实测变形量反馈修正理论计算的边界条件，已达到理论计算值更趋于接近实际情况；三是加强施工控制，避免临时荷载或者结构偏差影响理论计算的边界条件。同样保证控制网的准确性至关重要，关键是要保证CPIII基点的准确性，就要避免后期施工增加的恒载对CPIII基点的影响。

3.1  加强悬臂浇筑阶段的线型控制

本桥为预应力混凝土连续梁-拱组合桥，梁体为预应力混凝土连续箱梁，采用悬臂施工，拱部为钢管混凝土拱桥。该类桥梁的形成要经过一个复杂的过程，施工工序和施工阶段较多，各阶段相互影响，且这种相互影响又有差异，这就造成各阶段的内力和位移随着混凝土浇筑过程变化而偏离设计值的现象，甚至超过设计允许的内力和位移，若不通过有效的施工控制及时发现、及时调整，就可能造成成桥状态的梁体线形与内力不符合设计要求或在施工过程中结构的不安全。

在进行结构设计和施工控制初步分析时，结构设计参数主要按规范取值，由于部分设计参数的取值小于实测值，因此在多数情况下，采用规范设计参数计算的结构内力及位移均较实测值大，这对设计是偏于安全的，但对于施工控制来说即是不容忽视的偏差，因为它将直接影响到成桥后结构线形及内力是否符合设计要求，因此应对部分主要设计参数进行测定以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正，从而进一步修正结构线形，为保证该桥成桥后满足设计要求奠定基础。

施工控制按照施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程，其实质就是使施工按照预定的理想状态顺利推进。由于实际上不论是理论分析得到的理想状态还是实际施工都存在误差，所以，对本桥进行施工控制的核心任务就是对各种误差进行分析、识别、调整，对结构未来状态做出预测。

对于本桥，由于在梁段浇筑完成后，除张拉预备预应力索外，基本没有调整的余地，而只能针对已有误差在下一未浇筑梁段的立模标高上做出调整，所以，要保证本桥控制目标的实现，最根本的就是对立模标高做出尽可能准确的预测，依靠预测控制。

3.2  精确施工测量

（1）CPⅢ控制网

CPⅢ点沿线路走向成对布设，前后相邻两对点之间距离一般约为60m，应在50～70m范围内，每对点之间里程差小于1m。对竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行线路中线贯通测量，提前处理施工引起的误差，为高精度铺设无砟轨道奠定良好的基础。

CPⅢ高程网外业观测成果的质量评定与检核的内容，应该包括：测站数据检核、水准路线数据检核，并计算每千米水准测量的高差偶然中误差，当CPⅢ水准网的附合（闭合环）数超过20个时还要进行每千米水准测量的高差全中误差的计算。CPⅢ高程网内业平差计算和基础控制资料的选用，应满足下列原则：

①CPⅢ高程网水准测量的外业观测数据全部合格后，方可进行内业平差计算。

②CPⅢ高程网采用联测的线上加密二等水准基点高程作为起算数据进行固定数据平差计算。

③平差后相邻CPⅢ点高差中误差不应大于0.5mm。

CPⅢ数据采集时必须高度重视外部观测条件的影响。CPⅢ观测时，作业现场应无明显震动、灰尘、干扰光源，观测视线无遮挡物及无交叉施工干扰。CPⅢ观测应选择在阴天或夜间进行，在大风、雨雪天气以及霜冻或水雾较大时均不应进行观测。

（2）底座板施工测量控制

主桥钢管拱吊杆初张全部完成，底座板施工前，须将桥面上的所有机械设备全部调离桥面，进行CPIII贯通测量，CPIII测量成果用于底座板平面位置和高程控制。在施工过程中，根据施工进度，测量复核梁面变形情况并与理论计算值进行对比分析，底座板高程控制误差为±5mm。

（3）轨道板施工测量控制

待主桥上的底座板、防水层及桥面系施工完成后，进行轨道板粗铺，剩余二期恒载采用等效配重后，进行吊杆终张，待吊杆全部终张完成后，对两主桥CPIII再次进行贯通测量复核，此时的梁面二期恒载全部加载完毕，梁体变形最接近理论值。自密实混凝土灌注的同时，等重同步卸载配重块，以减小对梁体变形的影响，此工况下的CPIII理论上处于稳定状态，可作为轨道板精调基准点。

3.3  等效配重

为避免后期施工增加的恒载对CPIII基点的影响，一是要精确计算吊索初张、底座板施工、轨道板粗铺、吊索精调、自密实砼浇筑、无缝轨道安装等荷载对梁体标高的影响值，并且复测复核在轨道板铺设的前三道工序恒载引起梁体实际变形量与理论值之间的差异。二是在轨道板精调前，精确复核CPIII数据，并且保证数据处于稳定状态，这就要求精调后的所有恒载在复核CPIII之前已经加载到位，本工程中采用等效荷载预加法，即利用预压块代替自密实砼和轨道的荷载，提前模拟布置在桥上。三是确保在温度稳定的状态下，即晚上11点至次日凌晨5点以前进行CPIII测量，轨道板施工放样。

需等效配重的后期恒载（见表2）。

表2  后期恒载

吊杆精调完成后，开始自密实混凝土灌注，自密实混凝土自梁体梁端向跨中位置同步对称灌注，灌注自密实混凝土的同时，根据施工自密实混凝土重量，同步卸载与正浇筑的自密实砼相匹配的配重块。自密实砼达到强度后，铺轨前，卸除钢轨及扣件荷载。

3.4  预拱度设置

结合实测原材料的特性，根据理论计算，梁体合龙1000天后，228m跨中位置将下挠8.6mm，将导致线路轨道在营运阶段呈现曲线变化。

该部分徐变值在施工轨道板时按照设计线形施工，后期通过调高垫片进行调整，调整区间根据WJ-8扣件的结构型式，垫片可调整+4mm~-26mm。

4.结语

商合杭铁路跨淮河大桥主跨为228m，是预应力钢筋砼结构，国内第一次在如此大跨度桥梁上应用无砟轨道，通过建设、营运阶段一体化研究，在轨道精调时取得非常好的效果，并且从联调联试到目前运营已经两年多，没有出现不利影响。该研究对无砟轨道在更大跨度桥梁上的应用具有较大的指导意义。

[参考文献]

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