高速铁路斜拉桥CRTSIII型无砟轨道施工技术研究

张旭东

(中铁十六局集团第五工程有限公司 河北唐山 063000）

1 工程概述

1.1 大桥概况

新建铁路南昌至赣州客运专线赣州赣江特大桥主桥为(35+40+60+300+60+40+35）m斜拉桥及相邻一孔32 m简支梁，是国内首座设计时速350 km大跨度铁路斜拉桥。设计采用CRTSⅢ型板式无砟轨道，轨道结构高度为785 mm。其中轨道板厚200 mm，自密实混凝土层厚103 mm，隔离层14 mm，底座厚度220 mm。

1.2 工程难点

(1）赣州赣江特大桥主桥为300 m斜拉桥，在斜拉桥上铺设无砟轨道在国内外尚属首次，没有可借鉴的经验[1]。

(2）无砟轨道施工精度要求高与柔性桥相遇带来的新挑战[2-3]。无砟轨道施工精度高，而主桥是柔性桥，温度、风速及荷载对主桥无砟轨道测量影响大。

(3）主桥恒载产生挠度大与CPⅢ测量条件不相符带来的新挑战。主桥二期恒载为150 kN/m，恒载产生的挠度最大为27 cm，CPⅢ测量数据贯穿整个无砟轨道施工难度大。

2 总体思路

在赣州赣江特大桥上铺设无砟轨道，通过结合本桥结构特点和风速、温度等环境因素及不同施工阶段桥梁荷载对线形的影响，建立实时修正模型。通过模型和实际采集的数据进行对比分析，得出最合理的CPⅢ布点方式和CPⅢ点测量的最佳时间。根据主桥二期恒载分布情况，施工过程中通过对主桥实际线形监测与理论分析对比，掌握风速、温度等环境因素及不同施工阶段桥梁荷载对主桥线形的影响情况，并采取主桥无砟轨道底座和CRTSⅢ型板精调为一次精调成型施工工艺，确保主桥无砟轨道施工精度[4]。

3 主要施工技术

3.1 桥面系施工

连续2 d(6:00～24:00，时间间隔为1 h）观测钢箱梁的标高与大气温度的关系，以便修正主桥二期恒载的理论预拱度[5]，同时得出桥面系荷载对大桥产生的线形变化值。桥面系施工完成后，对主桥线形进行对比分析，确定调索范围和索力值，进行第一次调索[6]。

3.2 CPⅡ、CPⅢ点布设

3.2.1 CPⅡ布设

主桥上分别在每个桥塔处布设两对CPⅡ点，位于人字形桥塔高于桥面的内侧，桥塔处两对CPⅡ点与CPⅢ点共点，因此其埋设高度应利于CPⅢ高程测量和安置棱镜，具体埋设位置如图1所示。

图1 桥塔处CPⅡ、CPⅢ埋设示意

在大小里程简支梁上距离大小里程主塔600 m和300 m处分别布设CPⅡ点，共计4个。具体布设如图2所示。

图2所示8个CPⅡ点埋设时使用的标志与昌吉赣客专全线CPⅢ标志一致。除主塔上4个CPⅡ点外，其余4个CPⅡ点埋设于简支梁固定支座上方防撞墙顶面。

图2 CPⅡ埋设布置示意

3.2.2 CPⅢ点布设

主桥上CPⅢ点对按如下原则布设:

(1）在大小里程靠近主塔的第一个过渡墩顶面(即赣江特大桥的34#和37#墩）分别布设一对CPⅢ点。

(2）在大小里程的主塔内侧面分别布设一对CPⅢ点。

(3）在中跨的五等分处，分别布设一对CPⅢ点。

(4）在大小里程的伸缩缝简支梁桥上靠近主桥的防撞墙顶面，分别布设一对CPⅢ点[7]。

主桥上中跨CPⅢ点布置在防撞墙顶端，埋设立式基座，其他桥梁段布置在防撞墙顶端。若为简支梁，则布设在固定支柱端上方防撞墙顶端。桥塔处的两对CPⅢ点埋设于桥塔之上，位于人字形桥塔内侧，与主桥上CPⅡ点共点(见图3）。

图3 主跨中间段CPⅢ点埋设示意

3.3 CPⅡ、CPⅢ点测量时环境因素的确定

3.3.1 风速对主桥的影响

计算工况:如图4、5所示，对主梁侧面施加横向风荷载，并考虑风速分别为 4、5、6、10 m/s。

图4 主梁横向风荷载示意

图5 赣江特大桥风荷载示意

主梁的位移如表1所示。

表1 不同风速对主梁产生的位移

3.3.2 日照温差计算

(1）计算工况一

如图6所示，分别考虑主梁桥面板竖向温差(T1-T2） =1、2、3、4、5 ℃时，主梁的位移情况。

主梁竖向温差，主梁跨中最大竖向位移如表2所示。

图6 主梁竖向温差示意

表2 日照温差主梁跨中最大竖向位移

(2）计算工况二

如图7所示，分别考虑主梁桥面板温度(T3-T4） =1、2、3 ℃时，主梁的位移情况。

主梁横向温差，主梁跨中最大水平位移如表3所示。

图7 主梁横向温差示意

表3 主梁横向温差主梁跨中最大水平位移

3.3.3 大气温度计算

计算工况二，分别考虑大气温度变化1、2、3、4、5℃时，主梁的位移情况。

主梁大气温度变化，主梁跨中最大竖向位移如表4所示。

表4 大气升温主梁跨中最大竖向位移

3.3.4 CPⅢ测量边界条件

从上面分析温度与风速对主桥的影响结论得出CPⅢ测量边界条件:

(1）风速小于 5 m/s。

(2）主梁不允许有梯度温度，因此CPⅢ测量时间为22:00～4:00。

(3）在CPⅢ测量期间，大气温度温差不大于3℃。

(4）主桥范围内随着荷载变化，CPⅢ数据易随之发生变化，因此每期CPⅢ数据使用过程中不允许桥面荷载发生变化。

3.4 底座施工

施工过程中利用CPⅢ控制网对每块轨道板对应的底座进行测量放样。根据布板数据计算出每块底座以伸缩缝为界的4个点的坐标，放样完成后做好标记，用墨线弹出底座边线，并记录每个标记点的高程，作为底座立模的依据[8]。主桥边跨每次单侧施工60 m，主桥主跨为单侧300 m一次浇筑。底座施工完成后，对主桥实际线形与理论线形进行对比分析，修正模型参数。根据主桥线形及目前索力情况，确定调索范围和索力值，进行局部索力调整。

3.5 CRTSⅢ型板铺设施工

(1）在隔离垫层及自密实钢筋施工完成后，将主桥范围内的CRTSⅢ型板全部铺设到底座上去。

(2）粗铺轨道板前对板底冲洗，既可清理杂物，又可充分湿润板底混凝土。精调轨道板之后及时安装模板，并对板腔进行封闭，尽量维持板腔湿度、尽早灌板。

(3）确定理论线形与实际线形相吻合后，对CPⅢ第二次测量。主桥范围内的CRTSⅢ型板一次精调到位[9-10]。

(4）轨道板粗铺到位后，由测量班通过精调爪将轨道板调整至略高于自密实混凝土设计厚度(103 mm）后，抽出垫木。

(5）铺设完成后，对主桥实际线形与理论线形进行对比分析，修正模型参数，确定CRTSⅢ型板线形，进行CPⅢ联测。

3.6 自密实混凝土施工

(1）根据无砟轨道工期要求，结合轨道板粗铺及精调进度，自密实混凝土灌注采用左右线同步或左右线错开施工。

(2）精调完成后及时灌注自密实混凝土，灌注时由跨中向边跨两侧同时灌注，灌注过程中要对称施工。

(3）轨道板精调完成后，及时安装封边模板，模板采用 14的槽钢加工，模板内侧粘贴模板布。并在模板转角处设置排气孔，防止气泡质量通病。为了防止自密实混凝土灌注过程中轨道板上浮超限，应在灌注前在轨道板顶安装压紧装置，同时在曲线内侧还应设置防侧移装置[11-12]。

4 结论

赣州赣江特大桥主桥无砟轨道施工中，建立无砟轨道施工修正模型，确定了合理的CPⅢ布点方式及联测时间，确保了主桥300 m大跨无砟轨道施工的安全质量，保证了施工工期，积累了大跨度桥梁无砟轨道施工数据和施工经验，具有广泛的应用前景和推广价值。

(1）结合本桥结构特点和风速、温度等环境因素及不同施工阶段桥梁荷载对线形的影响，建立实时修正模型。

(2）通过模型和实际采集的数据进行对比分析，得出最合理的CPⅢ布点方式和CPⅢ点测量的最佳时间。

(3）主桥无砟轨道底座，CRTSⅢ型板精调一次精调成型，解决了由于多次精调多次施工而导致的现场无法掌握主桥线形变化规律的难题。