陈德超

(中铁十一局集团有限公司投资公司， 430061， 武汉∥高级工程师)

预应力混凝土(PC)轨道梁既是跨坐式单轨列车的承重轨道，又是列车的走行轨道，其线形调整质量的好坏直接关系到列车运行的舒适性和安全性。工程实践中，PC轨道梁在工厂内预制成形，相关指标控制良好。但因墩柱盖梁施工主要处于城市主干道的绿化隔离带内，施工的干扰因素较多，且盖梁支座锚箱安装工艺复杂，精度控制难度大[1]，因而在重庆轨道交通3号线的一期工程、二期工程及其南(北)延伸段，以及重庆轨道交通2号线延伸段等工程中均不同程度地出现了盖梁支座锚箱横坡超差甚至返坡的现象，进而造成轨面横坡、锚固螺栓外露螺距等关键指标超差。本文重点针对此问题，提出有效的解决措施。

1 工程背景

本文以重庆轨道交通3号线二期工程双龙站—碧津站区间出现的跨坐式单轨轨道梁盖梁支座锚箱横坡超差问题为案例进行论述。该区间的18#墩柱(QJ28-D18)至27#墩柱(QJ28-D27)位于该市渝北区绿梦广场区域，线路区间的最小曲线半径为298.05 m,最大设计横坡为12%,主要集中在QJ28-D22、QJ28-D23两处。该区间线路平面布置如图1所示，盖梁(含支座锚箱)构造详图如图2所示。

单位：mm图1 案例线路QJ28-D22至QJ28-D27区间的线路平面布置截图Fig.1 Layout plan of the case line between QJ28-D22 to DJ28-D27 interval

a) 平面图

调整该区段的线形后发现：PC梁横坡偏差在规范允许范围内，偏差的最大值为-6.1‰； QJ28-Y22大里程端调整垫片最大厚度为36 mm，超差6 mm；锚固螺栓外露-2个螺距，不满足外露3个螺距的要求。经调查，该盖梁支座垫石施工控制不当，造成垫石横坡超差较大，超差最大值发生在QJ28-D22的Y1#锚箱(以下简称“D22Y1#锚箱”)处。实测该处的横坡为15.5%，较设计要求的12%超出了3.5%，这是造成PC梁线路调整指标不能满足规范要求的主要原因。该区间横坡超标的主要部位为QJ28-D22和QJ28-D23，其具体指标值如表1所示。

表1 案例线路横坡超标的主要部位及具体指标值Tab.1 Main parts and specific index values of case line cross slope exceeding standards

梁顶横坡采用长200 mm的框式水平仪测量，测量部位为PC梁大里程固定端接缝板,得到的测量结果如表2所示。

表2 梁顶横坡的测量结果Tab.2 Measurement results of beam top cross slope

对QJ28-Z(Y)22和QJ28-Z(Y)23对应盖梁支座锚箱的调整垫片及锚固螺栓外露螺距进行统计。

左(右)线PC梁对应盖梁上设8个测点，其布置示意图如图3所示。调整垫片与螺栓外露螺距的测量结果如表3所示。

图3 盖梁测点布置示意图Fig.3 Layout of bent cap measuring points

2 横坡超差的解决思路

GB 50614—2010《跨坐式单轨交通施工及验收规范》的表3.5.7要求：PC轨道梁梁端轨面横坡安装精度为(7/1 000) rad。经过技术经济比较，拟在本区间进行第二次线形调整，使得梁端轨面横坡按上限值(7/1 000) rad进行控制[2-3]，并将原有较薄的调整垫片更换为加厚梯形调整活动板。第二次线形调整后，根据支座两侧加垫活动板所形成的倾斜度实测值，加工改制部分斜锲紧块，以保证锲紧块的面接触及自锁性能。随后验证当支座调整角度控制在2°以内时锚固螺栓与球面螺母座、2#球面螺母座之间是否会发生干扰。若无干扰，则可认为锚固螺栓与支座安装正确。

表3 调整垫片及锚固螺栓外露螺距的测量结果Tab.3 Measurement results of exposed pitch of adjusting gasket and anchor bolt

以锚箱超高最大点位的D22Y1#锚箱为例，其所对应的梁号QJ28-Y22 5#、8#测点的垫片高度为36 mm，螺栓外露螺距为-4 mm。该处梁顶轨面的设计横坡为12.0%，实测横坡为11.5%。将横坡加大至12.7%后，横坡可调整1.2%，因左右侧垫片间距为850 mm，则反映在垫片上的可调整高度Δh约为10.2 mm。在现有基础上去掉厚度为10.2 mm的垫片，则垫片高度可调整值约为25 mm，螺栓外露螺距可调整值约为6 mm，从而满足调整垫片最大厚度不得超过25 mm、螺栓外露螺距不少于3个螺距(6 mm)的高度要求。

调整后支座下摆处的调整角度α为：

α=arc tan[(ha-hb-Δh)/b]

(1)

式中：

ha——表3中QJ28-Y22对应5#、8#测点处的垫片高度；

hb——表3中QJ28-Y22对应6#、7#测点处的垫片高度；

Δh——垫片的可调整高度；

b——两测点处垫片的外边宽度。

式(1)中，ha取36.0 mm，hb取2.0 mm，Δh取10.2 mm，b取780 mm，可得到调整后支座下摆处的调整角度α为1.7°。

以上思路可解决横坡超差问题。实际操作中需兼顾线间距、接缝板安装面高差等指标的合规性，并考虑钢制品构件本身存在的加工误差和装配间隙。各项指标是否满足要求应以最终工况检查验收数据为准。

3 横坡超差解决措施的技术验证

3.1 理论依据

该线的施工和监理单位提供了《双龙站—碧津站区间锚箱成品测量数据统计》的相关数据[4]，铸钢拉力支座设计单位对该区间最不利工况下支座调整角度取2°时，锚固螺栓与球面螺母座、2#球面螺母座之间的位置关系，以及锚固螺栓与调整垫板受力状况及应力值进行了检算。

3.1.1 主要构件受力状况与位置关系

图4为锚箱基座板上平面的最大荷载工况，α=2°。楔形调整板无定位时，单根锚杆竖向力P在最大荷载工况下为230 kN，在预应力工况下为115 kN。调整垫板横向力，使得最大荷载工况下调整垫板与锚箱基座板顶面间横向力F=8 kN，预应力工况下调整垫板与锚箱基座板顶面间横向力F1=4 kN，预应力下锚固螺栓所承受的最大弯矩M=1 000 Nm。

如图5所示，支座的基座板预埋在盖梁中，即支座安装基面随超高斜面也有15.5%的横坡。若不调整支座的超高偏差，待支座安装完毕后，支座中心与基座中心是重合的。若采取纠偏措施，在支座凸轮板下添加成型的楔形板，将支座反向调整2°，则支座与基座板上平面将出现2°的夹角，锚固螺栓中心、球面螺母座上平面与锚箱连接板也将产生2°的夹角，进而导致锚固螺栓下端球面螺母座台阶面产生一定偏转位移。

单位：mm图5 调整角度前、后各部件的位置示意图Fig.5 Position diagram of components before and after angle adjustment

图6为球面螺母座与2#球面螺母座的偏转示意图。按照GB/T 73—2017《开槽平端紧定螺钉》的术语定义，M12×30中M为螺钉，12表示其直径为12 mm，30表示其长度为30 mm。

单位：mm图6 球面螺母座与2#球面螺母座偏转示意图Fig.6 Deflection diagram of spherical nut seat and 2#spherical nut seat

3.1.2 锚固螺栓安装验算

1) 球面螺母座下端螺钉安装验算。该处台阶面的位移S为23 mm，调整角度为2°；球面螺母座两处M12螺钉下端的位移S1均为2.9 mm；2#球面螺母座定位槽的直径为18 mm，单边间隙为3.0 mm(实际加工中孔偏大、轴偏小)。由此可知，S1小于单边间隙，螺钉与定位槽间不会发生干扰。

2) 球面螺母座安装验算。该处台阶面的中心位移为2.2 mm；锚固螺栓尺寸为M36，球面螺母座孔直径为41 mm，单边间隙为2.5 mm。由此可知，球面螺母座台阶面的中心位移小于单边间隙，台阶面与球面螺母座孔间不会发生干扰。

3.1.3 理论工况下锚固螺栓的应力值验算

重庆轻轨3号线二期铸钢支座技术条件7.2.12规定：锚固螺栓材质为1Cr17 Ni2，其设计容许应力值[σ]为：

[σ]=σS/kS

(2)

式中：

σS——材料屈服强度；

kS——材料的安全系数。

式(2)中，σS取700 MPa，kS取2，可得到锚固螺栓的[σ]为350 MPa。

理论工况下，锚固螺栓的应力值σ应符合如下要求：

σ=P/AS≤[σ]

(3)

式中：

AS——单根锚杆的截面积。

式(3)中，P取230 kN，AS取865 mm2，可得到理论工况下的σ为266 MPa，小于350 MPa，符合铸钢支座技术条件的要求。

3.2 实际安装效果验证

根据上文的解决思路，并依据设计与理论计算结果，本文采取标准件与加工配件配合模拟现场实际工况的方式，验证实际安装与理论计算的一致性，以确保锚固螺栓与支座锚固可靠[5-6]。

3.2.1 支座下摆、盖板、凸轮板等组件

按照模拟尺寸匹配数据，需将盖板、垫片、凸轮板的宽度改为80 mm，其余技术要求按设计标准执行。改制后各组件的具体尺寸及数量如表4所示。

表4 改制后组件的规格及数量Tab.4 Specification and quantity of components after revision

3.2.2 验证的过程及结果

在预设支架上定位1个锚箱基座组件，支座下摆与锚箱基座板间的一端加垫高度为26 mm垫片，另一端不加垫片。安装锚固螺栓组件，并与支座下摆进行连接固定。通过测量、观察与计算，得到的验证结果如下：① 支座下摆处的α为1.9°；② 2#球面螺母座与球面螺母座自动调心定位时，球面螺母座上的螺钉不会干涉球面螺母座的调心，保证锚固可靠；③ 可保证安装后抗剪榫高于下摆面15 mm，锚固螺栓螺纹高于防松螺母3个螺距。

4 横坡超高的工艺方法

QJ28D18-D27段横坡超高的处理工艺应满足跨坐式单轨PC轨道梁第二次线形调整的技术工艺要求。与第二次线形调整不同的是，该区间轨道梁两侧汇流排已安装完成，需对其进行临时的拆除、固定，待作业完成后再予以恢复。本文对该段横坡超高的工艺方法进行阐述。

1) 计划工期。拆除和恢复汇流排的工期为4 d，PC梁线形调整工期为8 d，施工工期共计12 d。

2) 人员配置。分两个作业面同步作业，施工人员共计8人，分别为4名工人、1名检测人员、1名技术人员、1名安全防护人员和1名机动人员。

3) 材料与设备配置。除常规线形调整所配的材料与机具设备外，还需配置加工加厚梯形断面活动板和改制楔紧块。加配的活动板和楔紧块仅对断面尺寸进行调整，其余材质及性能仍按原技术规格参数执行。其中：梯形断面活动板有2种规格，共计18件；改制楔紧块有3种规格，共计64件。

4) 作业流程。分别为：① 办理停电作业令，确认线路断电后，进行汇流排短路连接；② 施作地面安全防护及检修通道成品防护，防止损坏检修通道表面涂层；③ 拆除汇流排的固定螺栓，做好临时固定支撑及防护；④ 拆除PC梁两端的接缝板、锲紧块。曲线梁顶起前，左右侧下摆与抗剪榫之间要有不少于15 mm厚的平锲紧块。采用便携式薄型液压油缸顶升PC梁，以便于更换和加减活动板、调整垫片。需注意每一个点位增设的加厚梯形活动板不得超过3块，加垫垫片的总高度不得大于30 mm。其余作业与常规线形调整作业的要求类同。

5 横坡超差调整后的检查与验收

以D22Y1#锚箱为例，经实测与计算，调整后的α=1.9°，且锚固螺栓是在自由活动状态下完成安装的。QJ28D18-D27段的其他超差点位也均严格按照要求，重新进行了线形调整。实测数据显示，轨面实际横坡均按照规范规定的上限值7‰要求，向锚箱超差方向进行了调整，调整后轨面的最大横坡值为12.7%。整改段各项技术指标均满足《跨坐式单轨交通施工及验收规范》的要求。

6 结语

轨道梁桥施工过程中，必须精确控制盖梁支座锚箱的施工误差，误差过大将影响结构的安全性及列车运行的平稳性、舒适性。本文结合工程实践，找出了影响跨坐式单轨线路平曲线大横坡区段精度控制的关键因素，通过用加厚梯形调整活动板替换原有较薄的平面调整板、改制楔紧块及第二次线形调整等措施，有效解决了盖梁支座锚箱横坡超差问题，确保了锚固螺栓的有效使用寿命及结构安全。本文的技术改进措施可为类似线路问题提供技术思路，对跨坐式单轨制式关键受力部件后续在设计上的改进与创新具有一定的借鉴作用。