高速鐵路連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術(shù)初探

王研，程海根

(華東交通大學(xué)，江西南昌330013)

我國正處于基礎(chǔ)建設(shè)大發(fā)展階段，鐵路建設(shè)尤其是高速鐵路建設(shè)發(fā)展迅猛，結(jié)合我國土地資源緊缺的基本國情，為了減少占用農(nóng)田數(shù)量，提高列車運(yùn)行速度，鐵路建設(shè)中大量采用了橋梁的形式，其中現(xiàn)澆連續(xù)梁橋所占的比例較大，但是各工程現(xiàn)澆連續(xù)梁橋質(zhì)量參差不齊，影響整體美觀并增加了列車運(yùn)行中的風(fēng)險。為了標(biāo)準(zhǔn)化橋梁施工過程，使橋梁澆筑高質(zhì)、美觀、安全，很有必要請第三方單位進(jìn)行橋梁的監(jiān)控。本文通過對監(jiān)控過程的詳細(xì)描述使沒有從事過橋梁監(jiān)控工作的人員可以對橋梁監(jiān)控有一個具體的認(rèn)識。同時，對從事過橋梁監(jiān)控的人員，通過對向莆鐵路莆田段跨荔涵大道連續(xù)梁橋掛籃的施工監(jiān)控為具體實(shí)例，分析了具體監(jiān)控過程中的一些注意事項和容易疏忽的問題。從而引出現(xiàn)澆連續(xù)梁橋的掛籃施工監(jiān)控要點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，以期為今后同類型的工程提供技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。

1 工程概況

向莆高速鐵路是以客、貨兩用高速鐵路干線，位于贛東南、閩西北和閩中地區(qū)，西起江西省南昌市向塘鎮(zhèn)，經(jīng)撫州市、福建三明，東至福建中部沿海地區(qū)的福州市和莆田市。線路西接杭長和京九通道，中連鷹廈鐵路，東接沿海通道，是兩省聯(lián)系的重要通道，也是中國中西部地區(qū)通往福建省的快速鐵路通道。鐵路正線全長約603.623 km，設(shè)計時速為200 km/h，并預(yù)留約每小時300 km提速空間。

大橋跨越荔涵大道，位于福建省莆田市涵江區(qū)梧塘村。采用(64+100+64)m現(xiàn)澆連續(xù)梁施工。本次施工監(jiān)控的目的在于對現(xiàn)澆連續(xù)梁橋的整個施工進(jìn)度進(jìn)行控制，使其能在正常有序的軌道上順利的完成全部施工過程。

2 跨荔涵大道特大橋監(jiān)控內(nèi)容

在本次監(jiān)控前期，運(yùn)用了橋梁博士軟件對全橋的內(nèi)力及應(yīng)變進(jìn)行全真模擬驗算，滿足了設(shè)計及安全要求，使得監(jiān)控人員在早期就對全橋的應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展有了一個很充分的前瞻性，確保了監(jiān)控工作的精度和準(zhǔn)確度。

2.1 溫度及應(yīng)變監(jiān)控

應(yīng)變及溫度測試計的布置如圖1所示，在頂板處分別布置5個測點(diǎn)，底板布置3個測點(diǎn)(注:這里的編號為從小里程方向面向大里程方向從左往右依次排開)。

圖1 測點(diǎn)布置

2.1.1 型號選擇及布置位置

測試計分3.5 m、7 m和12 m三種型號，為避免浪費(fèi)，在頂板上選用3.5 m和7 m的測試計，而在底板處應(yīng)選擇12 m的測試計。對于大跨度的連續(xù)梁橋，應(yīng)變計需在0#塊、梁的1/4處以及梁的1/2處分別布設(shè)。

2.1.2 時機(jī)的選擇

綁扎應(yīng)變溫度計時一定要隨時掌握施工進(jìn)度，提前準(zhǔn)備好器材和設(shè)備。由于施工進(jìn)度不等人，一旦錯過補(bǔ)救將相當(dāng)麻煩。

當(dāng)施工進(jìn)行到綁扎底板鋼筋時，為便于監(jiān)控人員操作，應(yīng)布置底板的6、7、8三個測點(diǎn)的溫度應(yīng)變計，因內(nèi)模搭建起來后將給底板測點(diǎn)的布置帶來相當(dāng)大的困難。當(dāng)綁扎頂板鋼筋后和混凝土澆筑前進(jìn)行頂板的1、2、3、4、5五個測點(diǎn)的應(yīng)變溫度計布置，一旦配合不好，混凝土澆筑最佳機(jī)會將錯過。

2.1.3 注意事項

由于與施工單位缺乏溝通或者由于各種不可抗因素錯失了最佳監(jiān)控布設(shè)時機(jī)，則在澆筑1#塊前可以將應(yīng)變溫度計布置在1#塊與0#塊的交界處進(jìn)行補(bǔ)救。在測點(diǎn)的布置中，值得一提的是對稱關(guān)系，應(yīng)變計的布置必須在0#塊的大里程方向和小里程方向同時布置，共16個。而溫度計的布置則可以選擇大里程或者小里程方向相對好布置的一面布設(shè)即可。在每塊混凝土澆筑前后都要及時的讀取各個布設(shè)位置的應(yīng)變溫度讀數(shù)，與軟件計算所得進(jìn)行對比，觀測其變化。一旦出現(xiàn)問題應(yīng)及時向施工單位反映情況。

2.2 掛籃的監(jiān)控

掛籃的監(jiān)控主要是對標(biāo)高的實(shí)時監(jiān)控，通過對模板的觀測可以得到由澆筑混凝土產(chǎn)生的掛籃變形，而通過鋼筋頭(施工單位在澆筑前預(yù)先焊接高出混凝土面約5 cm的鋼筋)的標(biāo)高變化則可以觀測由于張拉鋼筋產(chǎn)生的掛籃變形，從而達(dá)到對掛籃的監(jiān)控效果。具體分為三個步驟:澆筑前、澆筑后、張拉后。

2.2.1 立模標(biāo)高的確定

在新一塊混凝土梁塊施工前，首先應(yīng)該由監(jiān)控人員向施工方提供此混凝土塊的立模標(biāo)高。立模時，測定底模板最前端高程(達(dá)到立模標(biāo)高允許誤差范圍)。讀出模板高程為A，待澆完混凝土后放在同一位置測出來的標(biāo)高讀數(shù)B，A－B即為由于澆筑混凝土引起的掛籃沉降。同時在張拉前測出鋼筋頭的標(biāo)高讀數(shù)為C，張拉后為D，則C－D即為由張拉引起的混凝土標(biāo)高變化。(A－B)+(C－D)即為整個施工過程下來的掛籃變形量。這樣就為下一階段的立模標(biāo)高調(diào)整提供了依據(jù)。

具體計算:立模標(biāo)高=設(shè)計標(biāo)高+修正值+掛籃變形－頂板厚

其中，設(shè)計標(biāo)高和頂板厚為已知量;掛籃變形即為(AB)+(C－D);修正值即預(yù)拱度，以抵消支架、模板拆除后梁體受自重及活載作用所產(chǎn)生的變形，從而保證梁體在充分變形后仍能保持線條平直流暢和外型美觀。修正值為一經(jīng)驗值，目的為使實(shí)測標(biāo)高在設(shè)計標(biāo)高的上下波動，不至于一直小于或者一直大于設(shè)計標(biāo)高，修正值的數(shù)值會隨施工進(jìn)度的進(jìn)行而增大。

2.2.2 掛籃監(jiān)控的具體過程

(1)澆筑前。澆筑前指的是一個新的混凝土塊從模板的搭建到灌漿前的所有過程，具體包括立模、綁扎底板鋼筋和綁扎頂板鋼筋。

此階段主要需要記錄的數(shù)據(jù)為澆筑前模板的標(biāo)高，用來與澆筑后的模板標(biāo)高相比較以衡量由于混凝土的澆筑引起的掛籃變形。為得到最佳的數(shù)據(jù)，在鋼筋綁扎完成后進(jìn)行測量為佳。但是在鋼筋綁扎完成后往往會因為鋼筋網(wǎng)較為密集，尺子的水平放置有一定的困難，給測量工作帶來不精確因素。因此，具體測量時機(jī)視施工進(jìn)度、統(tǒng)籌時間等具體安排。

表1為線路51#墩1#塊的實(shí)測記錄數(shù)據(jù)表格(此表格最大限度地簡化了監(jiān)控中所需要的復(fù)雜計算，使人一目了然，水準(zhǔn)點(diǎn)高程單位為m)。

水準(zhǔn)點(diǎn)高程已知，具體施工到那號混凝土塊，將具體數(shù)據(jù)填入表中得出實(shí)測標(biāo)高待用。

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(2)澆筑后。澆筑后的主要測量任務(wù)有兩個，一是在混凝土澆筑后模板拆除前測量模板標(biāo)高用來監(jiān)控由混凝土澆筑引起的掛籃變形;二是記錄預(yù)埋的鋼筋頭的高程，用來監(jiān)控由于鋼筋的張拉引起的掛籃變形。此階段監(jiān)控過程中由于掛籃仍然在梁體邊緣，對測量視線會有一定的影響，因此需要監(jiān)控人員正確選擇精密水準(zhǔn)儀的架設(shè)地點(diǎn)及高度，避免移動三腳架。

表2、表3為相應(yīng)的測量表格。

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(3)張拉后。張拉后是指混凝土澆筑完成，且張拉預(yù)應(yīng)力筋完成，錨具固定后進(jìn)行的監(jiān)控。這個監(jiān)控的主要目的是觀測預(yù)應(yīng)力筋的張拉是否使掛籃產(chǎn)生了變形。這個階段也是一個混凝土塊監(jiān)控工作的結(jié)束。有了以上所有的數(shù)據(jù)即可以根據(jù)設(shè)計的設(shè)計標(biāo)高和混凝土頂板厚度來求出下一個混凝土塊的立模標(biāo)高。

表4是監(jiān)控張拉后的測量表格

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最后通過上面的數(shù)據(jù)得出最終混凝土面的實(shí)際標(biāo)高，并與設(shè)計標(biāo)高相比較。若符合變化區(qū)間則可以得出下一個混凝土塊的立模標(biāo)高，并將其一式三份交給施工單位和監(jiān)理并自存一份即可以進(jìn)行下一階段的施工。如此重復(fù)以上步驟至施工結(jié)束即可完成整座大橋的監(jiān)控工作。

3 實(shí)際監(jiān)控中遇到的關(guān)鍵問題及解決方案

3.1 應(yīng)變計溫度計的損壞問題

監(jiān)控工作中的應(yīng)變溫度的監(jiān)控并不是一次性完成的工作，而是一個長期的延續(xù)性的工作。因此，應(yīng)變計溫度計的度數(shù)將貫穿整個施工過程，對它們的保護(hù)工作將至關(guān)重要。

莆田市地處福建省南部，離海邊不到20 km，雨水極其充沛，除了綁扎鋼筋時對應(yīng)變溫度計的損壞外，接頭的銹蝕十分嚴(yán)重。結(jié)合以前監(jiān)控工作中的經(jīng)驗，一改以前接頭下垂至橋下的方法，將幾個接頭用扎絲綁在一起套上袋子倒綁于橋邊的護(hù)欄上。讓袋口朝下，以防止雨水的滲入，保證了接頭的完好，大大提高了監(jiān)控的準(zhǔn)確性。

3.2 高度高，危險性大

本次監(jiān)控的橋墩高達(dá)50 m，施工危險性大，監(jiān)控難度也很高。在本次監(jiān)控中，監(jiān)控人員攜帶儀器設(shè)備攀爬高墩負(fù)重大帶來了潛在的危險。因此，實(shí)測標(biāo)高是水準(zhǔn)點(diǎn)的高程加上(后視—前視)度數(shù)除以100得到。對于實(shí)測標(biāo)高的精度要求是精確到毫米位，所以(后視—前視)讀數(shù)精確到小數(shù)點(diǎn)后2位即可，這樣便可以采用輕便的塔尺代替笨重的木尺，在不影響測量精度的情況下大大提高了監(jiān)控的安全性。另外采用鋁合金腳架的安全性也要高于木質(zhì)腳架。

3.3 箱體深度大

箱體深度大給監(jiān)控工作帶來的難度使溫度值難以準(zhǔn)確推算。由于箱體深度大導(dǎo)致上下溫度計的距離增大，很難得知測得的溫度是否是最大最小值，使監(jiān)控的準(zhǔn)確性降低。具體的解決方法是按照線彈性曲線進(jìn)行推算。由于本次監(jiān)控人員具有較為豐富的監(jiān)控經(jīng)驗從而保證了監(jiān)控的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

橋梁施工中的監(jiān)控是一項長期、繁瑣的現(xiàn)場工作，現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對整座橋的施工進(jìn)度和整體線形和應(yīng)力變化至關(guān)重要。整個監(jiān)控過程中由于跟隨施工進(jìn)度的實(shí)時性，使得橋梁的施工安全、穩(wěn)定、合理。并通過精確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)及時糾正施工中出現(xiàn)的問題，最大限度的使施工同設(shè)計相吻合。通過閱讀本篇論文可以詳細(xì)的了解到橋梁監(jiān)控的全過程，對以后的類似工程提供了理論依據(jù)。

［1］張海龍．橋梁的結(jié)構(gòu)分析程序設(shè)計施工監(jiān)控［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003

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