劍潭東江特大橋無砟軌道施工線形控制分析應用

姚華濱

（中交三航局第六工程（廈門）有限公司，福建 廈門 361006）

1 工程概況

贛深高鐵劍潭東江特大橋全長921.97 m，主橋為136 m+260 m+136 m 的雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，采用塔梁墩固結的結構體系，主梁為三向預應力結構。橋位處于贛深高鐵與廣汕高鐵惠州北聯絡線的四線并行段位置，橋面寬度為31.2 m，四線的線間距為5.0 m、14.0 m、4.6 m。四線軌道均鋪設CRTSⅢ型板無砟軌道，橋梁兩端各設置4 組鋼軌伸縮調節器。其中，贛深高鐵及廣汕高鐵惠州北聯絡線的防護墻內側凈距均為9.0 m，線路兩側均設置人行道，全橋共4 道人行道。

2 預拱控制

對贛深高鐵劍潭東江特大橋無砟軌道施工過程中主橋線形變化的分析，主要考慮后續無砟軌道橋面二期恒載的變化，包括軌道結構重量及附屬設施重量。二期恒載按271.32 kN/m計算。二期恒載的作用點在進行橫向計算時，按實際位置加載。對4 個施工階段的主橋線形進行對比：斜拉索終張拉完成后，成橋靜置60 d 階段、無砟軌道底座板施工階段、軌道板鋪裝及自密實混凝土灌注施工階段、 鋪設長鋼軌及防水層階段。通過將后3 個階段與第一個階段的線形進行對比，發現無砟軌道底座板施工后，跨中下撓33 mm；軌道板鋪裝和自密實混凝土灌注后，跨中下撓37 mm；鋪設長鋼軌后，跨中下撓5 mm。結果表明，無砟軌道施工前后主梁最大預拱控制值為75 mm。若無砟軌道施工前按單向縱坡為成橋線形，鋪設軌道后主梁的下撓將改變無砟軌道線形[1]。在施工過程中需提前考慮主梁的下撓變化，對軌道進行相應的調整，以確保最終的軌道線形符合設計要求。

3 無砟軌道施工線形測量影響因素

3.1 溫度對梁體的影響

由于贛深高鐵劍潭東江特大橋主橋斜拉橋是大跨度的高次超靜定結構，且處于高精度、高標準的無砟軌道施工階段，溫度對斜拉橋無砟軌道施工線形影響最大，當環境溫度升高10 ℃時，主梁跨中下撓3.8～8.4 mm。表明溫度能直接影響最后的軌道鋪設及自密實灌注施工。為了確保無砟軌道施工后的軌面線形滿足設計要求，各個施工階段必須在夜間溫度相對恒定狀態下進行線形控制[2]。并根據相對恒溫下的線形要求進行調整和控制，以保證軌面線形的精度和符合設計標準。

3.2 環境對軌道控制網的影響

劍潭東江特大橋主橋由于荷載、白天日照影響等因素，主橋上特別是跨中位置的CPⅢ點的三維坐標極不穩定。為保證無砟軌道施工精調不受影響，需要根據實際情況實時修正各CPⅢ點的坐標和高程，確保CPⅢ軌道控制網的準確性和穩定性，從而為大跨度橋梁無砟軌道的施工精調提供可靠基礎。結合工程實際情況，對軌道控制網采取如下措施。

1）按照TB 10601—2009《高速鐵路工程測量規范》[3]要求，為滿足軌道控制網的測量精度，CPⅢ聯測時的風速需小于等于或5 m/s，環境溫差小于等或于3 ℃。

2）按CPⅢ點布設要求進行布點，最長距離按不超過80 m進行布設。

3）主橋段落要在較短的同一段時間、同一溫度、環境下進行測量。測量CPⅢ的時間和鋪板的時間選擇在無風、無水霧且陰天與夜間溫度變化小于3 ℃時當天同步完成，且荷載沒有大的變化。如果相隔時間較長或溫度、環境、荷載有較大的變化，要重新復測后使用。鋪板的時間、溫度、環境要和測量CPⅢ的時間、溫度、環境要一致。

4）進行軌道板精調時，同時調動8 組測量人員和設備到位，且在19:00～21:00 盡量完成初調，以盡量縮短測量時間。為保證良好的軌道幾何形位，需要將軌道板逐一調整到設計位置，其精度需達到亞毫米級。一般來說，無砟軌道的鋪設選擇在溫度比較穩定的時間段進行，按當時的氣候條件，選擇在21:00～01:00 進行精調，避免溫度變化對測量精度的影響。在主橋260 m 四線長軌道板精調過程中，需要確保一次精調到位，避免二次精調。在自密實混凝土灌注過程中，僅需進行測量校核，以確保灌注質量。

3.3 主梁剛度導致的高差變化影響分析

無砟軌道線形精度在毫米級，由于橋梁理論剛度和實際剛度存在差異，需要準確識別橋梁實際剛度導致的高差變化。根據現場實際情況現采取兩種方案識別橋梁實際剛度導致的高差變化。剛度導致的高差分析見表1。

表1 橋梁理論剛度和實際剛度導致的高差變化分析表

方案1：結合現場條件，在橋梁跨中配載3 輛30 t 混凝土罐車，測試在配載罐車作用下跨中截面下撓數值，將測試數值與計算撓度數值對比分析，確定橋梁實際剛度高差變化。測試工況及測試結果如下：

工況一：空載；

工況二：下游1 輛車（30.1 t）；

工況三：下游1 輛車，上游1 輛車（32.6 t）；

工況四：下游1 輛車，上游2 輛車（間隔為4.4 m，質量為32.6 t+31.4 t）；

工況五：間隔5 min 后測量。

方案2：結合現場施工，準確識別梁面荷載引起的高差變化情況，測試在梁面荷載變化前后跨中截面撓度變化情況，將測試撓度數值與計算撓度數值對比分析，確定橋梁實際剛度變化差值。

經底座施工實際情況核對確定，主梁實際剛度高差變化與理論計算剛度高差變化接近。

4 無砟軌道施工方案確定

根據軌道設計要求，扣件調整量為-4～+26 mm，可利用扣件對鋼軌線形進行調整，保證鋼軌精調后的軌面線形滿足要求。底座板采用預拱度設置施工。自密實混凝土施工通過預先計算剩余軌道結構荷載，并結合實況，采用部分預拱值+水袋加載進行跨中質量等效施工。在自密實混凝土澆筑過程中，邊澆筑邊卸載等重水袋質量，盡量消除新增自密實質量對軌道線形的影響。主橋無砟軌道施工順序為：施工主橋邊跨外側底座→施工主橋邊跨內側底座→施工主橋主跨外側底座→施工主橋主跨內側底座→施工主橋邊跨軌道粗鋪及自密實灌注→施工主橋主跨軌道粗鋪及自密實灌注的順序進行。

1）梁面線形驗收。按無砟軌道施工前荷載情況及氣溫條件計算出的梁面理論線形調整斜拉索后，對梁面線形驗收，包括復核梁面高程、中線等幾何要素，并處理超差部位。

2）底座板施工。按軌道結構荷載情況及氣溫條件計算出的梁面理論線形進行底座施工放樣并立模，按標準流程進行底座混凝土施工，并與理論線形驗證，確定誤差在可控范圍。

3）對軌道板進行粗鋪，預加載剩余軌道荷載，按標準作業流程進行軌道板精調。

4）自密實混凝土施工。卸載自密實混凝土對應荷載，進行自密實混凝土施工。

5）鋪軌。鋪軌前，卸載主橋上剩余荷載，進行鋪軌精調作業。

該方案無須大噸位配載，只需根據理論計算與實際線形的吻合程度進行適度預加載，能夠規避理論計算剛度與實際剛度偏差的風險。

5 最終線形控制及結果

5.1 施工預拱度設置

根據實測和仿真計算判斷及分析，梁體實際剛度略大于理論計算剛度，結合無砟軌道施工扣件調整范圍限值，無砟軌道施工跨中最大預拋高按照55 mm 設置。理論計算主跨跨中剩余二恒（底座板、自密實混凝土、軌道板及鋼軌）施工后梁體變位在-1.5（上拱）～74.9 mm（下撓），其中底座板施工完成后，梁體變位在-0.6（上拱）～33.2 mm（下撓）；軌道板粗鋪完成后梁體變位在-0.4（上拱）～22.7 mm（下撓）。

5.2 無砟軌道施工后線形控制結果

自密實混凝土施工完成后，軌道板線形標高監測結果顯示：18 塊軌道板偏低5 mm 以上，占比10.2%，最大偏低-8 mm（L000052 號軌道板）；6 塊軌道板偏高1 mm 以上，占比3.4%，最大偏高2 mm（L000063 號軌道板），達到無砟軌道線形控制指標。經扣件墊板微調，滿足TB 10752—2018《高速鐵路施工質量驗收標準》[4]的驗收要求。

5.3 鋪設長鋼軌及防水層鋪設完成后線形控制結果

1）四線長軌道鋪設后的變化量最大值為-2 mm，最小值為0 mm，均值-1.2 mm；

2）四線防水層澆筑后變化量最大值為-2 mm，最小值為-1 mm，均值為-1.8 mm；

3）復測變化量最大值為-1.6 mm，最小值為0 mm，均值為-0.5 mm。

6 結論

劍潭東江特大橋無砟軌道施工線形測量控制最終形成的軌道結構符合設計要求，達到規定的精度標準，為列車的高速、安全運行提供可靠的基礎保障。

1）通過定期對施工線形的檢測，及時發現并解決任何可能存在的線形偏差問題，更能確保大橋最終形成的無砟軌道具有滿意的平順性和穩定性。

2）通過高精度測量設備和技術，對劍潭東江特大橋的無砟軌道施工線形進行實時監測和精確控制，精確測量和調整線形，可確保軌道平順性；監控施工過程中的線形變化，預防可能存在的問題；針對線形特點制訂相應的施工方案，確保項目順利進行。