铁路大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工探究

铁路大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工探究摘要：多年以来，我国铁路在部分特殊桥梁结构中采用的仍然是有砟轨道，严重制约了列车的行驶速度。钢桥自身重量较轻，造型比较美观，并且具有较大的跨越能力，在铁路中得到广泛应用。随着我国高速铁路的快速发展，大跨度钢桁梁斜拉桥也逐渐得到应用，轨道是直接承受列车荷载的结构，在桥梁结构设计中占有重要地位。本文针对高速铁路大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工技术展开研究，通过多种新型技术和新型工艺的研发，在某大桥建设工程中得到成功应用，突破了特殊结构无砟轨道施工技术遇到的瓶颈，填补了高速铁路相关领域的技术空白。关键词：铁路；大跨度钢箱桁梁斜拉桥；无砟轨道；近年来，我国铁路事业发展比较迅速，乘客对交通舒适性的要求越来越高，为了促进我国高铁建设质量的进一步提升，众多学者参与到了铁路大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工研究工作之中，目的就是为了获取不同轨道结构在铁路大跨度斜拉桥中的应用特点和适用性。当前阶段，铁路大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工技术仍处于初级发展阶段，本文结合某大桥工程对高速铁路大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工技术展开研究。1、工程概况某大桥建设工程项目主桥采用(70+130+340+140+70)米双塔钢箱桁梁斜拉桥，全长778米，主桥平面曲线位于直线上，纵坡为“人”字形，坡度为1.6‰，轨道形式为cRTSⅢ型板式无砟轨道，斜拉桥无砟轨道起讫里程为DK487+112.145一DK487+926.645，长度836.7米(含主桥及两端各两孔简支箱梁)。采用单向滑动支座与纵向滑动支座作为斜拉桥支座，属于半漂浮体系。白密实混凝土、混凝土底座、混凝土垫层、cRTSⅢ型轨道板和桥面防水层以及其他桥面附属结构共同组成斜拉桥无砟轨道结构层，通过伸缩调节器将钢梁与两边简支梁连接在一起。2、工程施工重点和难点此工程是大跨度钢箱桁梁斜拉桥，多向支座和纵向支座发挥着支撑桥梁的作用，主桥属于半漂浮体系。桥梁受到温度和风荷载的影响，会发生较大的位移和变形问题，情况比较复杂，具体的施工重点主要有以下几个方面：（1）此桥梁受到温度和风荷载的影响，会出现比较复杂的变形情况，因此需要对温度以及风荷载作用下的横向位移和变形规律展开研究，此项研究工作是此工程的施工难点，也是比较重要的一项工作内容。（2）此工程对测量技术和施工精度的要求较高，不同的时间和不同的外部环境会对钢箱梁造成不同程度的影响，变形情况也会发生变化，为现场变形测量工作带来很大阻碍，并且控制变形情况的难度也比较大[1]。（3）在开展测量工作之前需要分析天气状况，只能在良好天气情况下开展工作，有效的施工时间非常有限，同时每次开展施工作业之前还需要针对cPⅢ控制网进行复测平差，此项工作任务会占用大量的时间。（4）在此工程项目施工过程中，首次将桥轨一体化温度调节伸缩装置应用到斜拉桥无砟轨道施工中，并利用了诸多新型技术和工艺，不具备丰富的施工经验，因此使得施工过程中存在诸多不确定因素。在具体施工过程中，还需要进行复杂的监测、计算和试验工序，必须保证各项工序之间具有较好的衔接性，为项目施工带来很大困难。（5）在钢梁箱上部桁架的影响下，使得无砟轨道施工空间严重缩小，并且主跨位于河流上方，只能通过主桥两端进行轨道板和混凝土的吊装工作，对施工作业效率产生不利影响，导致工作效率严重下降。通过对以上施工重点和难点的分析可以看出，要想确保轨道结构的可靠性、。稳定性和平顺性，就需要对桥梁变形和位移规律展开分析和研究，并采取有效措施严格控制桥梁变形和位移问题。3、施工方案3.1总体施工方案在开展无砟轨道施工作业之前，通过专业软件完成桥体结构的建模工作，并对模型展开分析，然后经过计算得出斜拉桥在无砟轨道施工过程中不同工况下的线形变化和规律，并科学利用水袋压重的方法完成桥体预加载工作，以此来确保得到的实际值和理论值的统一性。因为此桥体是属于半漂浮体系，当受到外界因素的影响，比如风荷载和恒载等，桥面标高就会出现不同程度的波动，从而导致埋设在桥面的控制网起到的效果也会发生变化[2]。为了有效控制或解决这一问题，需要开展控制网的实时监测工作，在每次开展测量作业之前先复测校核控制网，为测量工作的顺利进行提供保障，同时保证测量结果的准确性和可靠性。除此之外，还需要监控桥面线形变化情况，此项工作需要做到全程实时监测，对实际变化值和理论变化值进行拟合分析，为无砟轨道施工提供数据支持。最后，为了使外界环境因素对桥梁线形造成的不良影响进一步降低，通过分析确定在风速小于5m/s、温度梯度不大于3℃的环境中进行无砟轨道施工作业。3.2钢梁垫层施工在此大桥斜拉桥防护墙内侧填充稀释混凝土垫层，并控制好土垫层的厚度，以轨道板位置为依据设置伸缩缝，并确保伸缩缝间隔距离的合理性，分段长度和轨道板同步，伸缩缝的宽度为两厘米，利用硅酮胶进行填充。将两层钢筋网片设置在垫层混凝土中，架立钢筋设计为梅花形状，并按照四十厘米的间隔进行设置，形成一个三厘米的钢筋保护层[3]。利用栓钉将钢梁面和混凝土垫层连接到一起，并合理控制每个栓钉之间的距离。混凝土垫层的具体施工流程如下：首先开展两端次边跨和边跨的建筑工作，并确保一次成型，然后进行中跨浇筑。通过汽车泵混凝土运送到桥面，利用地泵接力的方法来完成中跨河道上方的材料运送工作。3.3底座施工底座形式采用现浇分块式结构，混凝土强度C40，并设置双层钢筋网片。通过预埋钢筋的方法将钢梁范围底座板连接到桥面，利用植筋方法将简支箱梁连接到桥面。道床板和无砟轨道底座板的长度及宽度保持一致，单元底板座的设置需要以cRTSⅢ型板式无砟轨道简支梁范围每块轨道板的长度为依据，在相邻两个底座板之间设置伸缩缝，并合理控制伸缩缝的宽度，底座板之间不进行填充工作。利用有机硅酮嵌缝材料对底座板两侧和梁面垫层纵向间进行密封，确保密封性能符合《铁路无砟轨道嵌缝材料》中的具体要求标准，密封材料深度为三厘米，宽度为两厘米[4]。将两个限位凹槽设置在每块底座板上面，主要是用来镶嵌道床板下限位凸台，将横向排水坡设置在底座板表面，在自密实混凝土层边缘距离轨道中心线方向五厘米的位置设置变坡点。底座板混凝土的浇筑顺序与混凝土垫层保持一致，先从两端开始施工，最后进行中间段的施工，将混凝土运输到桥面的工作采取汽车泵和地泵接力的方法。斜拉桥底座板施工作业和常规底座板施工有一定的差别，它需要将混凝土垫层施工过程中产生的误差抵消掉，因此等垫层施工作业完成之后，并保持稳定桥面标高的情况下才能确定底座板厚度和设计标高。在浇筑混凝土的工作中，为了进一步提升施工质量，除了要实时测量底座板厚度之外，还应对标高展开测量。3.4隔离层铺设在调节器可以伸缩的范围内，利用土工布设置隔离层，在进行土工布铺设工作之前，需要对底座进行清理，确保底座整洁干净，严格要求铺设质量，保证不会出现空鼓、隆起和破损等情况。在调节器可以伸缩范围之外，利用新型橡胶隔离缓冲垫层，可以选择合成橡胶作为隔离材料，此种材料具有较好的力学性能和减震性能，而且还具有不怕水，耐久性好的特点[5]。在实际铺设过程中通过合适的工具将其连接到底板上面，然后利用手持枪完成搭接缝合工作，并合理控制搭接长度。将弹性缓冲垫铺设在限位凹槽周围，然后利用鱼珠胶进行粘接，确保具有牢固的铺设效果。3.5轨道板铺设和混凝土浇筑利用龙门吊吊装的方法进行轨道板上桥工作，从两侧边跨开始起吊，严格遵循先边跨后中跨的铺设顺序。先开展轨道板粗铺作业，通过机械设备完成吊装，然后由人工辅助铺设。等轨道板粗铺作业完成之后，将混凝土理论厚度计算出来，并根据实际情况合理调整轨道板数据。接下来就是混凝土灌注作业，需要严格控制混凝土材料的质量，混凝土材料质量的好坏会对无砟轨道整体建设质量产生直接影响，优质的混凝土材料符合各项要求标准，能够提升桥梁的稳定性，并且可以为施工过程提供安全保证。需要严格遵循设计比例进行混凝土调配，混凝土调配工作是否科学会直接影响施工质量。如果此环节出现问题，会对桥梁工程造成安全隐患，导致稳定性降低，并且对施工人员的安全产生严重威胁。3.6桥面防水施工在开展轨道板精调工作之前，需要进行桥面防水层施工，这样可以保证轨道板线形。在防水层施工过程中，应同时进行底座板和防水墙外侧的防水施工作业，而防护墙内侧的防水施工作业需要在轨道板精调之前进行。在每块底座板上面设置防水层坡度，保证标高一端坡度最大，另一端坡度最小。先纵向排水，然后在底座板板缝横向排出，穿过防护墙上面的排水孔，最后通过钢梁泄水孔排出。4、结论针对铁路大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工项目，对整个施工过程进行了分析探究，总结出以下几种关键技术：（1）全桥线形检测技术。在不同环境、不同温度情况下，连续观测钢梁变形值，通过对观测数据信息的全面分析，发现不同环境和温度下的变形规律，并发现桥梁钢度实际值是理论值的1.042倍，符合开始的理论计算结果，此数据为无砟轨道施工提供了良好的理论支持。（2）水袋预加载技术。在无砟轨道施工过程中，利用等效荷载预压方法，对施工过程中混凝土底座和轨道板的各项活载进行分析，并考虑到二期恒载作用的影响，最后决定采用水袋预加载方法，将水袋预加载的各项优势充分发挥出来，比如调整方便、容易控制和节能环保等。（3）斜拉桥CPⅢ控制技术。温度变化会对斜拉桥线形造成影响，比如索和梁、索和塔等构件的温差等，而系统整体的温度变化对斜拉桥线形造成的影响较小。为了让构件温差对线形的影响降低，确保实测线形符合计算线形结果，对桥面开展了连续观测作业，成功发现线形波动最小的时刻，并将其作为最佳的温度点，为现场施工作业和CPⅢ控制测量工作提供支持。（4）建模技术。建立桥梁线形同步控制模型，并以线形实时测量数据为基础依据，不断修正和完善模型，将有限元模型模拟变形误差严格控制在合理范围之内，为轨道板精调工作和成桥线形提供预拱度，并确保预拱度的准确性。5、结束语通过结合某大桥建设工程，对高速铁路大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工技术展开研究，阐述了此项工程的施工重点和难点，对整体施工流程展开分析，并总结出全桥线形检测技术、水袋预加载技术和斜拉桥CPⅢ控制技术等几项关键性施工技术。另外，在此类工程项目具体施工过程中，还应加强施工管理，科学合理的应用施工技术，为整体施工质量和施工安全提供可靠保障。参考文献：【1】张捍东.大跨度混合梁斜拉桥上无砟轨道纵向力分析[J].铁道建筑,2020,553(3):109-112+122.【2】康炜.大跨PC组合结构在高速铁路无砟轨道桥梁中的应用研究[J