苏雅拉图

（中铁三局集团有限公司，山西 太原030001）

1 前言

随着中国交通运输及高速铁路网的飞速发展，截至2019年底，中国高速铁路运营里程超过35000 km，其中高速铁路桥梁10000 余座，总长约16000 km，占线路长度的45.2%。中国高速铁路桥梁主要采用32 m 简支箱梁，占中国高速铁路桥梁总长的90%以上。与此同时，中国的高速铁路无砟轨道铺设技术已达到世界领先水平，对于不同地貌、不同地质情况均可铺设高质量的无砟轨道，但这仅限于普通的桥梁、路基、隧道等地段，对于跨度200 m 及以上的大跨度高速铁路钢梁斜拉桥无砟轨道铺设来说，国内外依然很少见，同等规模的工程少之又少，同类技术缺乏[1]。

2 工程概况

新建商合杭铁路为商丘至合肥至杭州客运专线，设计时速350 km/h，正线数目为双线，线间距5.0 m。其中的裕溪河特大桥位于安徽省马鞍山市含山县与芜湖市鸠江区境内，总长814.5 m，含（60+120+324+120+60）m 双塔钢箱桁梁斜拉桥主桥及两端各两孔简支箱梁，设计采用CRTSⅢ型板式无砟轨道。

裕溪河特大桥主桥为324 m 钢箱桁梁斜拉桥，桥梁全部为纵向支座和多向支座，主桥属半漂浮体系。按照裕溪河特大桥斜拉桥无砟轨道工期安排，无砟轨道施工时段为7—9月，最近3年芜湖的历史天气记录如表1 所示。

桥梁在风荷载、温度荷载以及自重荷载作用下，位移和变形较大且复杂。如何掌握桥梁变形和位移的规律，无砟轨道施工中线形控制与桥梁变形相适应是保证轨道结构的高平顺性、高稳定性及高可靠性的重要基础[2-4]。因此，本工程重难点如下：①施工精度和测量技术要求高，现场在不同时段和环境下钢箱梁变形大，现场测量控制难度大；②根据设计院提供的相关技术资料得知，本桥无砟轨道施工后的线性标准会超出高速铁路轨道静态铺设精度控制限制标准。

表1 近3年气温调查情况表

3 施工准备阶段监测控制

3.1 CPⅢ控制网的建立及控制点布设

3.1.1 CPⅢ点位布设

主桥上CPⅢ点按如下原则布设：①在大小里程靠近主塔的第一个过渡墩顶面（即裕溪河特大桥的278#和281#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桁梁下节点板上，分别布设一对CPⅢ点。

高程基准点布设位置示意图如图1 所示。

图1 高程基准点布设位置示意图

综上所述，主桥上面的CPⅢ网共有15 对，共30个CPⅢ点，点位布设于桁架下节点板上，高于防护墙30 cm。具体沿线路分布如图2 所示。

3.1.2 观测点布设

观测点根据主桥无砟轨道伸缩缝中心的位置，在桥面两侧防护墙与底座板间的梁面上设置，在大小里程的伸缩缝主桥上靠近简支梁桥的防护墙顶面，分别布设一对观测点[5]。

3.1.3 CPⅢ控制网平面测量

由于斜拉桥自身为半漂浮体系，CPⅢ控制网的测量工作难度加大，测量数据的准确与否直接关系到施工质量以及施工安全。

因此，CPⅢ平面控制网的观测环境要达到以下要求：气象稳定、夜间温度变化小的时间段，避免雨雾天气，避免其他工序的施工干扰，以保证CPⅢ建网的观测精度。

图2 CPⅢ埋设沿线路分布示意图

在每次进行测量工作前，先对CPⅢ控制网进行复核，复核完成后再进行测量工作。主桥上的CPⅢ平面网和高程网测量，组织两组人员和两套仪器设备同时从边跨向中跨进行测量，在尽可能短的时间段内完成主桥上CPⅢ网的测量。CPⅢ控制网采用自由测站边角交会网的方法测量，自由测站的测量，从每个自由测站，将以2×6个CPⅢ点为测量目标，每次测量应保证每个点测量3 次，测量方法如图3 所示[6-8]。

图3 CPⅢ平面网观测网形示意图

3.2 桥形监测

在完成CPⅢ控制网建立及观测点埋设后，对成桥线形进行监测，统计分析全桥变形规律，做好加载前的数据储备。对全桥进行压重试验。压重采用水袋加水方式，单个水袋尺寸为6 m×2.5 m×1 m，纵向摆放于底座板相应位置，压重荷载为50 kN/m，加水重量按体积控制，达到设计压重重量后对CPⅢ控制网进行再次复测后进行第二次监测。压重监控测量完成后进行卸载，卸载采用梁面纵向直排，汇入梁端桥下地方水系。卸载时按照从跨中向梁端的顺序卸载。卸载后再次对CPⅢ控制网进行复测及监测，形成监测数据。

同时，需在全载条件下进行索力调整，根据监测数据指令，调整达到二期恒载状态下的成桥线形。压重横断面示意图如图4 所示。

图4 压重横断面示意图

4 结构层施工阶段监测控制

斜拉桥无砟轨道结构层总体施工顺序：主桥两侧简支梁无砟轨道底座施工→主桥桥面垫层施工→主桥无砟轨道底座施工→主桥及两侧简支梁无砟轨道轨道板铺设→主桥两端过渡段道床板施工→防水层施工[9]。

在整个无砟轨道施工过程中，对桥体线形的监测是非常重要的一项工作，监测数据可以直接指导现场施工。监测工作主要包括高程监测和平面位置监测。首先在钢梁上布设观测点，在每一层结构层施工前后对这些观测点进行测量，由测量数据计算线形变化情况，拟合出变化曲线。由此数据和桥体理论变化值进行比较核验，然后指导下一步施工。

5 实际应用技术经济效益

在裕溪河特大桥斜拉桥无砟轨道施工过程中，面对裕溪河特大桥斜拉桥结构新颖、技术含量高、工期紧、施工难度大等问题，综合了国内外已有先进技术，科学安排组织监测，经实践证明，技术经济效益明显。

对CPⅢ控制网的科学布设以及其成果的准确把握，杜绝了施工过程中因测量数据不准确甚至测量结果有误而导致施工进度缓慢或者出现返工的现场，直接经济效益50万元。对于斜拉桥关键性的连续性线形监测技术，通过科学合理的监测方案，及时准确地掌握斜拉桥形变情况，有效推动了整个施工的顺利进行，最后将无砟轨道线形控制在规范以及预期的误差范围之内。边跨最大误差为不超过4 mm，中跨最大误差不超过7 mm[10]，保障了无砟轨道施工的安全和质量，直接经济效益10 万元。

6 结语

本项目实施的裕溪河特大桥斜拉桥为大跨度双塔钢箱桁梁斜拉桥，该桥结构新颖、技术含量高、施工难度大，对于该桥的无砟轨道施工更是世界首例大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工。在无砟轨道施工过程中，在桥体变形情况不易掌握，无砟轨道线形很难得到保障的情况下，该项目的完成将此类桥体无砟轨道施工的精度调到了新的高度。针对CPⅢ的布设以及测量方案，可以推广到高速铁路所有非固定型桥梁的测量工作中；而斜拉桥的监测方案，也可推广到所有大型桥梁或大型构筑物的施工作业当中，对今后国内外高速铁路大型桥梁建设项目具有较大的参考价值。

由于要保证施工精度和工程质量，施工测量只能在良好天气下的夜间进行，且每次施工前必须对CPⅢ控制网进行复测平差，导致有效施工时间短，且此类大跨度钢箱桁梁斜拉桥无砟轨道施工针对性强、施工难度大，目前国内外此类技术还未达到成熟阶段，将进一步对大跨度斜拉桥无砟轨道施工技术进行全面、系统的研究。