大跨度鋼梁橋明橋面合成軌枕軌道施工技術探討

禹 威

（中鐵二十五局集團第一工程有限公司，廣東廣州 510400）

1 工程概況

朝天門大橋位于重慶南岸區(qū)，為雙層結構，上層雙向六車道已經(jīng)通車，下層是雙向地鐵軌道。區(qū)間全長1 741 m，朝天門大橋全長構成由南、北引橋和主橋共同構成。主橋為鋼桁架系桿拱橋，主橋跨徑布置為（190+552+190）m的連續(xù)拱橋。根據(jù)設計要求，朝天門特大橋環(huán)線軌道工程主橋采用明橋面合成軌枕進行施工。

2 施工難點分析

2.1 安裝精度要求高

鋼軌采用60 kg/m、U75V、25 m的標準長熱軋鋼軌，全線鋪設長鋼軌無縫線路；合成軌枕由硬質發(fā)泡聚氨樹脂以及玻璃纖維聚合而成，設計尺寸型號需要根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)再行確定，每根軌枕單獨編號；SD-4型扣件與軌枕的聯(lián)結方式為4根螺紋道釘與軌枕聯(lián)結；軌枕與橋梁縱梁連接部件為勾螺栓。

2.2 施工定位放線精度要求高、難度大

施工測量、基標測設是軌道鋪設的基準，尤其是基標測設的精度將直接影響軌道鋪設的施工質量，施工前的測量放線是保證線路平順度的關鍵。朝天門特大橋的測量困難，受上部行車以及氣候環(huán)境溫度影響，順利完成測量工作是重中之重。

2.3 安全風險高

朝天門特大橋為明橋面結構，施工過程僅能利用鋼橋橫梁、縱梁作為施工平臺，存在高處墜落、物體打擊、觸電、起重傷害等安全隱患。

2.4 安全環(huán)保要求高

朝天門位于重慶渝中區(qū)渝中半島的嘉陵江與長江交匯處，橋下是南濱路、北濱路等交通要道。施工期間對安全、環(huán)保要求高，軌道施工過程中必須最大限度控制、預防安全隱患和環(huán)境污染，加強對施工區(qū)域的環(huán)境保護。

3 明橋面合成軌枕技術研究重點

針對大橋的外部環(huán)境、設計參數(shù)等，通過現(xiàn)場實踐、驗證修正相關技術參數(shù)；根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選用最符合現(xiàn)場要求的合成軌枕加工工藝、尺寸、開槽等參數(shù)；優(yōu)化軌道施工工藝流程，將上層行車震動、鋼橋撓度變化、行車活載、橋梁橫風等影響降到最低，確保軌道運行具有良好的穩(wěn)定性及平穩(wěn)性。

（1）重視材料的選擇與加工。

重慶軌道交通環(huán)線為重慶市重要市內出行線路，預計客流量較大，為降低行車造成的噪聲及振動，提高出行的舒適度，材料選用及細節(jié)處理尤為重要，需要重視研究鋼梁與合成軌枕結合處密貼及緊固、合成軌枕彎曲彈性模量、合成軌枕與鋼結構連接部位細節(jié)處理等方面的工藝與技術。

（2）動態(tài)測量精度控制。

朝天門特大橋主橋長932 m，受上層行車、橋梁橫風、測量視距、明橋面無作業(yè)平臺等影響，測量難度大、精度難以保證。精確的測量數(shù)據(jù)和嚴密的現(xiàn)場求證，才能確定每根軌枕的位置、高度、開槽位置、開孔位置的準確性。

（3）優(yōu)化施工工藝。

朝天門特大橋軌道施工工藝的優(yōu)化是確保線路平順度的先決條件。受鋼梁橋撓度、鋼橋跨度、行車荷載、施工荷載、鋼梁溫縮等影響，線路縱向平順度較困難，且受現(xiàn)場條件制約，后期精調難度大，對枕木壽命影響大。需要優(yōu)化施工工藝，在施工過程注重控制軌道精度，確保軌道調整量高程不大于[-5 mm，2 mm]，水平方向偏差不大于2 mm。

（4）技術含量高，工藝復雜。

朝天門特大橋合成軌枕施工，首先確保合成軌枕與鋼梁的匹配，使用鉤頭螺栓連接，再進行軌枕鋪設、連接鋼板安裝、線路線形定位、扣件鋼軌安裝、梁端伸縮裝置安裝、鋼軌伸縮調節(jié)器安裝、防脫護軌安裝、步行板安裝等工序；最終要求行車線路平順、穩(wěn)定。

4 主要施工測量方案

根據(jù)多次上橋進行測量試驗，朝天門大橋現(xiàn)場測量初步確定使用兩種方法同步進行，兩種方法采用的起算點與閉合點均為固定相同的點位，測量點位全部相同，具有可比性與追溯性。

（1）使用電子水準儀進行高程測量，在明橋面兩側引橋上布設高程轉點，間距50 m，從小里程到大里程再到小里程測量閉合圈，確保點位精度。

（2）使用TS30全站儀進行三角高程測量，利用勘測院布設的精密導線點進行后視測量，再使用正倒鏡的測量方法減少距離和角度產(chǎn)生的偏差；儀器架設在明橋面兩側引橋上，使用儀器的ATR鎖定跟蹤測量功能，最大限度降低行車等對測量精度的影響。

控制要點：現(xiàn)場全站儀測量使用正倒鏡的測量方法減少距離和角度產(chǎn)生的偏差；儀器架設在明橋面兩側引橋上，使用儀器的ATR鎖定跟蹤測量功能，最大限度降低行車等對測量精度的影響；使用多次測量數(shù)據(jù)進行橫向比較，使用橫梁數(shù)據(jù)與縱梁數(shù)據(jù)進行縱向比較，盡量減少因橋梁行車、溫度變化、視距過長造成的誤差，最終數(shù)據(jù)與設計線路進行擬合，再進行調線調坡設計，根據(jù)最后線路反算軌枕高度，確保測量數(shù)據(jù)的精準可靠。

5 施工方法及控制要點

朝天門特大橋明橋道床結構包括合成軌枕、鉤頭螺栓、60 kg/m鋼軌、SD-4型扣件、連接鋼板、防脫護軌、梁端伸縮調節(jié)器、鋼軌伸縮調節(jié)器等。鋼軌采用60 kg/m、U75V、25 m標準長熱軋鋼軌，全線鋪設長鋼軌無縫線路；合成軌枕由硬質發(fā)泡聚氨樹脂以及玻璃纖維聚合而成，軌枕長度均為3 000 mm；SD-4型扣件與軌枕的聯(lián)結方式為4根螺紋道釘與軌枕聯(lián)結；軌枕與橋梁縱梁連接部件為勾螺栓。

5.1 軌枕散布

合成軌枕生產(chǎn)廠家根據(jù)提供的數(shù)據(jù)進行合成軌枕生產(chǎn)，嚴格按照編號進行軌枕尺寸、開孔位置、開槽深度加工，運輸至現(xiàn)場后擺放至指定位置；現(xiàn)場使用小隨車吊配合人工進行軌枕運輸，擺放至編號位置前應逐根檢查合成軌枕尺寸、外觀、槽口情況等。

控制要點：嚴格按照軌枕編號進行軌枕散布，在合成軌枕鉤頭螺栓安裝前，必須確保軌枕間距準確、軌枕位置準確、軌枕下部開孔與橋梁螺帽位置對應，如遇到軌枕超厚，應打磨完成后再進行安裝。

5.2 連接鋼板安裝

朝天門特大橋全橋采用連接鋼板進行整體加固，使用連接鋼板與螺栓連接合成軌枕，連接鋼板尺寸為厚20 mm、寬100 mm；連接鋼板長度尺寸嚴格按照現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)進行加工，鋼板鉆孔可加工成橢圓形，防止現(xiàn)場出現(xiàn)位置沖突。

控制要點：連接鋼板安裝前需要對合成軌枕進行鉆孔處理，鉆孔位置應根據(jù)連接鋼板孔位進行調整；連接鋼板進場應根據(jù)長度尺寸分類，防止錯用。

5.3 扣件鋼軌安裝

朝天門特大橋鋼軌扣件吊裝采用機械加人工配合方式。利用朝天門特大橋明橋面兩側引橋為作業(yè)運輸通道，按照規(guī)定位置將扣件、鋼軌等材料進行擺放，使用小型汽車吊轉吊至正線明橋面范圍，進行人工鋪設。

控制要點：扣件擺放完成后，先臨時固定部分扣件，不可直接進行螺旋道釘鉆孔作業(yè)，待鋼軌鋪設完成后，全橋進行線路精調后再進行鉆孔打入道釘；綜合考慮全橋節(jié)段，至少進行3次全橋精調。第一次進行全橋線形與設計線形對比，找出偏差較大部分進行調整；第二次在不同時段不同溫度情況下進行，降低溫度變化導致橋梁伸縮造成的影響；第三次全橋精調應綜合考慮橋梁豎曲線之間的銜接，確保線路運行平穩(wěn)。全橋線形調整完成后安裝扣件螺旋道釘，鉆孔時保證其垂直度及深度，清理干凈后再扭入螺旋道釘，大橋兩端待安裝梁端伸縮調節(jié)器后再進行道釘鉆孔。

5.4 梁端伸縮調節(jié)器安裝

梁端伸縮調節(jié)器安裝于大橋伸縮縫處，伸縮裝置設計位移量為±480 mm；調節(jié)器安裝使用軌道車運輸至現(xiàn)場，隨車吊配合人工進行安裝；梁端伸縮調節(jié)器出廠前應進行場內試拼，確定尺寸數(shù)據(jù)，特別注意整體高度、螺絲孔位置。施工流程為基標設置（鋼板埋設）、伸縮裝置吊運、伸縮裝置粗調、伸縮裝置精調（伸縮器前后各50 m）、綜合安裝固定。

控制重點：梁端伸縮調節(jié)器安裝前需按照不同溫度、不同時段進行梁縫監(jiān)測，對比梁縫寬度變化數(shù)據(jù)確定最大伸縮范圍；伸縮調節(jié)器安裝時，注意安裝的溫度和零點設置，必須根據(jù)施工時的溫度計算好初始伸縮量，調整到位后再進行安裝；梁端伸縮調節(jié)器安裝必須注意滑動扣件的扭矩問題，嚴格按照設計扭矩安裝螺栓，原則上可滑動區(qū)域螺栓不可太緊；梁端伸縮調節(jié)器前后50～100 m必須聯(lián)測，以防調動量超出范圍；完成后應注意伸縮器運行狀況，記錄滑動變化，上油脂保護。

5.5 鋼軌伸縮調節(jié)器與防脫護軌安裝

鋼軌伸縮調節(jié)器安裝使用小型吊車配合人工進行，吊裝過程中應注意成品保護；生產(chǎn)前加強與設計人員、廠家的聯(lián)系，跟蹤生產(chǎn)進度及尺寸數(shù)據(jù)，進場前進行廠內試拼裝；鋼軌伸縮調節(jié)器運輸進入現(xiàn)場前應確定好尖軌朝向，以防現(xiàn)場轉向。防脫護軌安裝較為簡單，應注意提前進行現(xiàn)場調查，標記出安裝防脫護軌區(qū)域，特別注意是單側安裝還是雙側安裝；需要提前統(tǒng)計現(xiàn)場信號計軸器的實際位置，斷開防脫護軌，增加彎折段數(shù)量及改變部分護軌長度。

控制重點：加強梁端伸縮裝置、鋼軌伸縮調節(jié)器、防脫護軌廠家之間的溝通，防止現(xiàn)場安裝過程出現(xiàn)不可逆沖突；鋼軌伸縮調節(jié)器尖軌位置必須密貼，施工過程應使調節(jié)器保持尖軌鎖定、基本軌可伸縮狀態(tài)，防止尖軌爬行或基本軌異常伸縮。

6 結語

朝天門鋼梁橋合成軌枕施工是軌道工程在大跨度鋼梁橋上的成功應用，通過技術研究及現(xiàn)場實踐，克服了鋼橋鋪軌受制因素多、環(huán)境復雜、精度要求高、工期短等難題，特別是在大跨度鋼結構明橋面無作業(yè)平臺、橋面橫風、公軌鋼橋撓度變化頻繁、安全風險高等難題方面，提供了有效的施工經(jīng)驗。通過該技術的實施，有效降低了軌道結構重量，減少了行車噪聲和振動，明顯提高了列車運行的平穩(wěn)性及舒適性。本次朝天門鋼梁橋合成軌枕軌道施工技術的研究為以后類似的鋼橋鋪軌提供了可借鑒的成功經(jīng)驗。