剑潭东江特大桥无砟轨道施工线形控制分析应用

姚华滨

（中交三航局第六工程（厦门）有限公司，福建 厦门 361006）

1 工程概况

赣深高铁剑潭东江特大桥全长921.97 m，主桥为136 m+260 m+136 m 的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，采用塔梁墩固结的结构体系，主梁为三向预应力结构。桥位处于赣深高铁与广汕高铁惠州北联络线的四线并行段位置，桥面宽度为31.2 m，四线的线间距为5.0 m、14.0 m、4.6 m。四线轨道均铺设CRTSⅢ型板无砟轨道，桥梁两端各设置4 组钢轨伸缩调节器。其中，赣深高铁及广汕高铁惠州北联络线的防护墙内侧净距均为9.0 m，线路两侧均设置人行道，全桥共4 道人行道。

2 预拱控制

对赣深高铁剑潭东江特大桥无砟轨道施工过程中主桥线形变化的分析，主要考虑后续无砟轨道桥面二期恒载的变化，包括轨道结构重量及附属设施重量。二期恒载按271.32 kN/m计算。二期恒载的作用点在进行横向计算时，按实际位置加载。对4 个施工阶段的主桥线形进行对比：斜拉索终张拉完成后，成桥静置60 d 阶段、无砟轨道底座板施工阶段、轨道板铺装及自密实混凝土灌注施工阶段、 铺设长钢轨及防水层阶段。通过将后3 个阶段与第一个阶段的线形进行对比，发现无砟轨道底座板施工后，跨中下挠33 mm；轨道板铺装和自密实混凝土灌注后，跨中下挠37 mm；铺设长钢轨后，跨中下挠5 mm。结果表明，无砟轨道施工前后主梁最大预拱控制值为75 mm。若无砟轨道施工前按单向纵坡为成桥线形，铺设轨道后主梁的下挠将改变无砟轨道线形[1]。在施工过程中需提前考虑主梁的下挠变化，对轨道进行相应的调整，以确保最终的轨道线形符合设计要求。

3 无砟轨道施工线形测量影响因素

3.1 温度对梁体的影响

由于赣深高铁剑潭东江特大桥主桥斜拉桥是大跨度的高次超静定结构，且处于高精度、高标准的无砟轨道施工阶段，温度对斜拉桥无砟轨道施工线形影响最大，当环境温度升高10 ℃时，主梁跨中下挠3.8～8.4 mm。表明温度能直接影响最后的轨道铺设及自密实灌注施工。为了确保无砟轨道施工后的轨面线形满足设计要求，各个施工阶段必须在夜间温度相对恒定状态下进行线形控制[2]。并根据相对恒温下的线形要求进行调整和控制，以保证轨面线形的精度和符合设计标准。

3.2 环境对轨道控制网的影响

剑潭东江特大桥主桥由于荷载、白天日照影响等因素，主桥上特别是跨中位置的CPⅢ点的三维坐标极不稳定。为保证无砟轨道施工精调不受影响，需要根据实际情况实时修正各CPⅢ点的坐标和高程，确保CPⅢ轨道控制网的准确性和稳定性，从而为大跨度桥梁无砟轨道的施工精调提供可靠基础。结合工程实际情况，对轨道控制网采取如下措施。

1）按照TB 10601—2009《高速铁路工程测量规范》[3]要求，为满足轨道控制网的测量精度，CPⅢ联测时的风速需小于等于或5 m/s，环境温差小于等或于3 ℃。

2）按CPⅢ点布设要求进行布点，最长距离按不超过80 m进行布设。

3）主桥段落要在较短的同一段时间、同一温度、环境下进行测量。测量CPⅢ的时间和铺板的时间选择在无风、无水雾且阴天与夜间温度变化小于3 ℃时当天同步完成，且荷载没有大的变化。如果相隔时间较长或温度、环境、荷载有较大的变化，要重新复测后使用。铺板的时间、温度、环境要和测量CPⅢ的时间、温度、环境要一致。

4）进行轨道板精调时，同时调动8 组测量人员和设备到位，且在19:00～21:00 尽量完成初调，以尽量缩短测量时间。为保证良好的轨道几何形位，需要将轨道板逐一调整到设计位置，其精度需达到亚毫米级。一般来说，无砟轨道的铺设选择在温度比较稳定的时间段进行，按当时的气候条件，选择在21:00～01:00 进行精调，避免温度变化对测量精度的影响。在主桥260 m 四线长轨道板精调过程中，需要确保一次精调到位，避免二次精调。在自密实混凝土灌注过程中，仅需进行测量校核，以确保灌注质量。

3.3 主梁刚度导致的高差变化影响分析

无砟轨道线形精度在毫米级，由于桥梁理论刚度和实际刚度存在差异，需要准确识别桥梁实际刚度导致的高差变化。根据现场实际情况现采取两种方案识别桥梁实际刚度导致的高差变化。刚度导致的高差分析见表1。

表1 桥梁理论刚度和实际刚度导致的高差变化分析表

方案1：结合现场条件，在桥梁跨中配载3 辆30 t 混凝土罐车，测试在配载罐车作用下跨中截面下挠数值，将测试数值与计算挠度数值对比分析，确定桥梁实际刚度高差变化。测试工况及测试结果如下：

工况一：空载；

工况二：下游1 辆车（30.1 t）；

工况三：下游1 辆车，上游1 辆车（32.6 t）；

工况四：下游1 辆车，上游2 辆车（间隔为4.4 m，质量为32.6 t+31.4 t）；

工况五：间隔5 min 后测量。

方案2：结合现场施工，准确识别梁面荷载引起的高差变化情况，测试在梁面荷载变化前后跨中截面挠度变化情况，将测试挠度数值与计算挠度数值对比分析，确定桥梁实际刚度变化差值。

经底座施工实际情况核对确定，主梁实际刚度高差变化与理论计算刚度高差变化接近。

4 无砟轨道施工方案确定

根据轨道设计要求，扣件调整量为-4～+26 mm，可利用扣件对钢轨线形进行调整，保证钢轨精调后的轨面线形满足要求。底座板采用预拱度设置施工。自密实混凝土施工通过预先计算剩余轨道结构荷载，并结合实况，采用部分预拱值+水袋加载进行跨中质量等效施工。在自密实混凝土浇筑过程中，边浇筑边卸载等重水袋质量，尽量消除新增自密实质量对轨道线形的影响。主桥无砟轨道施工顺序为：施工主桥边跨外侧底座→施工主桥边跨内侧底座→施工主桥主跨外侧底座→施工主桥主跨内侧底座→施工主桥边跨轨道粗铺及自密实灌注→施工主桥主跨轨道粗铺及自密实灌注的顺序进行。

1）梁面线形验收。按无砟轨道施工前荷载情况及气温条件计算出的梁面理论线形调整斜拉索后，对梁面线形验收，包括复核梁面高程、中线等几何要素，并处理超差部位。

2）底座板施工。按轨道结构荷载情况及气温条件计算出的梁面理论线形进行底座施工放样并立模，按标准流程进行底座混凝土施工，并与理论线形验证，确定误差在可控范围。

3）对轨道板进行粗铺，预加载剩余轨道荷载，按标准作业流程进行轨道板精调。

4）自密实混凝土施工。卸载自密实混凝土对应荷载，进行自密实混凝土施工。

5）铺轨。铺轨前，卸载主桥上剩余荷载，进行铺轨精调作业。

该方案无须大吨位配载，只需根据理论计算与实际线形的吻合程度进行适度预加载，能够规避理论计算刚度与实际刚度偏差的风险。

5 最终线形控制及结果

5.1 施工预拱度设置

根据实测和仿真计算判断及分析，梁体实际刚度略大于理论计算刚度，结合无砟轨道施工扣件调整范围限值，无砟轨道施工跨中最大预抛高按照55 mm 设置。理论计算主跨跨中剩余二恒（底座板、自密实混凝土、轨道板及钢轨）施工后梁体变位在-1.5（上拱）～74.9 mm（下挠），其中底座板施工完成后，梁体变位在-0.6（上拱）～33.2 mm（下挠）；轨道板粗铺完成后梁体变位在-0.4（上拱）～22.7 mm（下挠）。

5.2 无砟轨道施工后线形控制结果

自密实混凝土施工完成后，轨道板线形标高监测结果显示：18 块轨道板偏低5 mm 以上，占比10.2%，最大偏低-8 mm（L000052 号轨道板）；6 块轨道板偏高1 mm 以上，占比3.4%，最大偏高2 mm（L000063 号轨道板），达到无砟轨道线形控制指标。经扣件垫板微调，满足TB 10752—2018《高速铁路施工质量验收标准》[4]的验收要求。

5.3 铺设长钢轨及防水层铺设完成后线形控制结果

1）四线长轨道铺设后的变化量最大值为-2 mm，最小值为0 mm，均值-1.2 mm；

2）四线防水层浇筑后变化量最大值为-2 mm，最小值为-1 mm，均值为-1.8 mm；

3）复测变化量最大值为-1.6 mm，最小值为0 mm，均值为-0.5 mm。

6 结论

剑潭东江特大桥无砟轨道施工线形测量控制最终形成的轨道结构符合设计要求，达到规定的精度标准，为列车的高速、安全运行提供可靠的基础保障。

1）通过定期对施工线形的检测，及时发现并解决任何可能存在的线形偏差问题，更能确保大桥最终形成的无砟轨道具有满意的平顺性和稳定性。

2）通过高精度测量设备和技术，对剑潭东江特大桥的无砟轨道施工线形进行实时监测和精确控制，精确测量和调整线形，可确保轨道平顺性；监控施工过程中的线形变化，预防可能存在的问题；针对线形特点制订相应的施工方案，确保项目顺利进行。