上跨鐵路既有線轉(zhuǎn)體橋施工監(jiān)測技術(shù)研究

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2025）05-0095-04

0 引言

作為一種廣泛運用的技術(shù)工藝，橋梁轉(zhuǎn)體施工法在跨線橋建設(shè)領(lǐng)域得到了愈發(fā)廣泛的應(yīng)用[1，2]。橋梁轉(zhuǎn)體施工工藝雖簡單，但對作業(yè)質(zhì)量要求較高。若施工過程中不注重監(jiān)控量測，可能會出現(xiàn)超度作業(yè)誤差，從而導(dǎo)致橋梁合龍施工困難，成橋后的幾何線型和內(nèi)部受力狀態(tài)與設(shè)計要求不一致等問題[3，4]，將嚴重影響施工質(zhì)量及橋下線路運營安全。因此，為保證轉(zhuǎn)體橋梁整體施工的順利實現(xiàn)，在施工過程中進行實時監(jiān)測顯得尤為重要。本文以息烽縣G210公路改擴建工程母豬田大橋為工程依托，對該項目施工監(jiān)測的重難點、監(jiān)測方案、監(jiān)測數(shù)據(jù)等進行了分析與闡述，并基于施工監(jiān)測結(jié)果，對項目后期健康維護安全監(jiān)測提出了相應(yīng)建議。

1工程概況

1.1 設(shè)計概況

貴州G210息烽集中營至黎安公路改擴建母豬田大橋工程位于貴州中部山區(qū)的息烽縣永靖鎮(zhèn)安馬村，為雙向6車道，設(shè)計車速 60km/h_c ，母豬田大橋主橋采用跨徑 2×60m 懸臂現(xiàn)澆T型剛構(gòu)梁上跨既有川黔鐵路路基段，交叉處川黔鐵路樁號為 K367+240 ，交角62^° 。母豬田大橋梁體橫截面為單箱雙室直腹板箱梁，在縱向呈變高度、變截面。箱梁頂寬 15.66m ，底板寬 11.2mm ，單側(cè)懸臂寬度 2.23m. 。箱梁現(xiàn)澆共分為0#～14# 共計15個節(jié)段，其中1#～14#采用菱形掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工。

母豬田大橋與鐵路交叉處橋梁設(shè)計凈高 （梁底至軌道頂面） 26m ，橋墩邊緣據(jù)鐵路中心線最小距離 13.61m ，滿足川黔鐵路建筑限界要求。主橋以轉(zhuǎn)體施工的方式跨越既有鐵路，全橋采用HA級防撞護欄，防撞墻上設(shè)置聲屏障。本項目采用獨立排水系統(tǒng)將水排至鐵路路基外側(cè)。母豬田大橋上跨川黔鐵路立面布置見圖1所示，大橋梁體典型橫斷面如圖2所示。

1.2施工方案簡述

母豬田大橋采用墩底轉(zhuǎn)體的方式進行施工，并于上、下轉(zhuǎn)盤間設(shè)置轉(zhuǎn)體支座，支座上盤及以上轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)圍繞設(shè)置于上、下轉(zhuǎn)盤間的鋼轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)體牽引設(shè)備為2臺TX-350-J-D型連續(xù)牽引油缸，每臺油缸的牽引力為350t，通過布置在轉(zhuǎn)體支座轉(zhuǎn)軸四周的自動連續(xù)千斤頂提供動力將包括墩身與箱梁的轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)勻速轉(zhuǎn)動至設(shè)計位置。

2施工監(jiān)測工作概述

2.1施工監(jiān)測必要性

作為一座全預(yù)應(yīng)力混凝土大跨度剛構(gòu)橋，母豬田大橋在施工中具有以下特點：首先，由于梁體跨度較大，轉(zhuǎn)體施工時結(jié)構(gòu)變形控制較難，成橋后容易出現(xiàn)梁體幾何形狀不滿足設(shè)計要求的情況。其次，由于本橋轉(zhuǎn)體橋墩較高，在進行懸臂施工時，梁體的平衡控制難度較大，易發(fā)生施工安全事故。最后，合龍順序、溫度等因素均對橋梁受力狀態(tài)具有極大影響，應(yīng)特別引起重視。母豬田大橋施工的一大關(guān)鍵問題在于如何采取正確措施使得施工完成后的橋梁在應(yīng)力狀態(tài)以及幾何形狀方面滿足設(shè)計要求。

雖然在設(shè)計階段已經(jīng)考慮了上述因素對橋梁幾何形狀以及內(nèi)力狀態(tài)產(chǎn)生的影響，然而在實際施工過程中，混凝土結(jié)構(gòu)的楊氏模量、施工過程中的臨時荷載、掛籃變形、張拉預(yù)應(yīng)力、鋼絞線的誤差等因素同樣會造成施工控制目標與設(shè)計自標發(fā)生偏離。因此，為了保證橋梁施工質(zhì)量，有必要對母豬田大橋開展施工監(jiān)測。通過在施工過程中對梁體混凝土的強度參數(shù)、快件的實際質(zhì)量、掛籃的質(zhì)量及變形特性、溫度、混凝土收縮、預(yù)應(yīng)力張拉損失等進行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對施工過程及參數(shù)進行動態(tài)化調(diào)整。通過監(jiān)測已建節(jié)段結(jié)構(gòu)標高動態(tài)化調(diào)整下一節(jié)段的掛籃定位標高，以保證結(jié)構(gòu)幾何線形滿足設(shè)計要求。

2.2施工監(jiān)測部位及方法

2.2.1 下部結(jié)構(gòu)監(jiān)測

母豬田大橋的高墩為施工技術(shù)難度極大的薄壁箱形墩。墩身施工過程中，若墩身垂直度、混凝土溫度、結(jié)構(gòu)剛度存在誤差且未及時進行調(diào)整，則誤差累計不僅會造成完工后的薄壁箱形墩在幾何線形、受力狀態(tài)等方面嚴重偏離設(shè)計目標，甚至還會導(dǎo)致橋墩應(yīng)力超限、失穩(wěn)等嚴重后果。因此，為保障施工安全及墩身施工質(zhì)量，尤其是保證大橋主橋合龍施工過程中的安全及施工質(zhì)量，合龍段兩懸臂端撓度的偏差滿足設(shè)計要求，合龍后上部結(jié)構(gòu)幾何形狀良好，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)合理，需要在施工過程中對墩身應(yīng)力狀態(tài)、垂直度、撓度進行實時監(jiān)測。

2.2.2 上部結(jié)構(gòu)監(jiān)測

母豬田大橋為高墩大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋，其墩身高度居于同類橋型的前列，上部結(jié)構(gòu)采用分節(jié)段懸臂澆筑法進行施工。該橋梁的順利修建將給同類型橋梁增添新的設(shè)計施工經(jīng)驗，也將推動高墩大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋設(shè)計、施工技術(shù)的發(fā)展。

對于分節(jié)段懸臂澆筑施工的高墩大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋來說，為保證橋梁順利合龍且成橋后的橋面幾何線形、結(jié)構(gòu)內(nèi)力滿足設(shè)計要求，需要根據(jù)施工監(jiān)測數(shù)據(jù)計算各節(jié)段立模標高，然后基于對上一節(jié)段施工監(jiān)測成果的誤差分析，對下一節(jié)段的立模標高進行動態(tài)預(yù)測并及時調(diào)整。

2.3 施工監(jiān)測技術(shù)要求

2.3.1 測量儀器

高精度自動安平水準儀往返測量的誤差應(yīng)小于0.7mm/km 。應(yīng)變測量誤差不大于 ±0.5% ，年漂移量不大于 ±0.5% ，溫度漂移不大于 ±0.25%/10^°C ，溫度測量儀器誤差不大于 ±1^°C 采用測角精度為 0.5\" 的全站儀進行測量。

2.3.2 高程測量

相對于施工控制網(wǎng)，施工過程中高程測量的絕對誤差應(yīng)小于 ±5mm ，并應(yīng)定期對后視點進行復(fù)測，以確保絕對誤差不超過規(guī)范限制。

2.3.3 應(yīng)力測量

混凝土應(yīng)力監(jiān)測值平均誤差應(yīng)不大于 ±15%/ 次，當理論應(yīng)力水平低于 10MPa 時按照 ±1.5MPa 控制，當應(yīng)力水平監(jiān)測值大于等于材料允許強度的 80% 時應(yīng)進行預(yù)警。

2.3.4軸線測量

主梁軸線測量可采用相對0號塊的測量結(jié)果，測量誤差不得大于 ±2mm 施工監(jiān)測技術(shù)要求控制值見表 1

2.4 監(jiān)測設(shè)備

為保證項目的順利實施，結(jié)合本項目的特點采用以下設(shè)備開展施工監(jiān)測，施工監(jiān)測主要儀器設(shè)備見表2。

2.5 監(jiān)測重難點分析

2.5.1 監(jiān)測重點

伴隨著預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁跨徑的增加，懸臂施工過程中的問題也會接踵而至。如合龍施工前兩側(cè)懸臂豎向撓度，主梁橫向偏移、豎向撓度以及主梁軸線的橫向偏移是否滿足控制要求，合龍后橋面是否平順，主梁截面應(yīng)力是否超限都是施工控制中需要重點關(guān)注的問題。本橋施工監(jiān)測的重點見表3。

2.5.2 監(jiān)測難點

墩身為柔性薄壁墩，梁墩結(jié)合部受力十分復(fù)雜，是施工監(jiān)測的難點。施工過程中需要通過墩身垂直度來判斷墩身否處于偏心受壓狀態(tài)。薄壁實心墩墩身傾斜度允許偏差不大于1/1500，墩頂、墩底平面中心位置偏差須小于1cm。施工時加強監(jiān)測，防止平面扭轉(zhuǎn)。

橋梁合龍涉及橋梁體系轉(zhuǎn)換，其時機與方案是施工監(jiān)測工作中的又一難點。因此，在選擇合龍方案時，必須將合龍施工前后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化、結(jié)構(gòu)溫差等因素納入考量，并在合龍前計算是否需要采取頂推措施。

3 施工控制計算

施工控制計算就是通過有限元建模對橋梁施工過程進行仿真計算。首先確定每個節(jié)段的初始立模標高，然后通過分析施工監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)預(yù)測、修正后續(xù)施工節(jié)段的立模標高，從而確保橋梁施工過程的安全性與可靠性，以保障合龍施工的準確度以及成橋后的幾何線形、內(nèi)力狀態(tài)滿足設(shè)計要求。本項自施工控制采用橋梁博士結(jié)合MidasCivil對橋梁預(yù)拱度進行計算，計算模型見圖3，計算結(jié)果見圖4、圖5。

4施工監(jiān)測結(jié)果分析

4.1合龍段技術(shù)監(jiān)測

母豬田大橋單幅橋共有兩個邊跨合龍段，合龍施工過程中需對各節(jié)段的鋼筋頭標高進行測量并及時反饋至監(jiān)測組，將橋面混凝土的浮漿層清楚后嚴格按照監(jiān)測組調(diào)整后的標高施工橋梁防撞護欄以及橋面鋪裝層。

監(jiān)測結(jié)果表明：母豬田大橋合龍前懸臂兩端合龍精度在 ±15mm ，合龍前進行了技術(shù)交底，各方配合較為得力，拉過程中未出現(xiàn)異常現(xiàn)象，合龍施工中未出現(xiàn)質(zhì)量問題。邊跨合龍段兩側(cè)軸線偏位誤差都小于1cm，說明母豬田大橋軸線偏位控制良好，滿足設(shè)計要求。

4.2 應(yīng)力監(jiān)測

在母豬田大橋施工監(jiān)測過程中，結(jié)構(gòu)應(yīng)力選用JMZX-215AT型埋入式智能混凝土鋼弦式應(yīng)變計、JMZX-416AT型鋼弦式應(yīng)變計和配套JMZX-3001型綜合測試儀進行監(jiān)測。測點布置如圖6所示，典型截面測點應(yīng)力對比如圖7所示。

分析監(jiān)測結(jié)果可知，實測結(jié)果數(shù)據(jù)基本無異常。墩底截面在施工過程中均處于受壓狀態(tài)。目前墩底所受壓力遠小于墩身混凝土抗壓強度，說明在施工過程中，橋墩是安全的。測試元件工作狀態(tài)良好，混凝土應(yīng)變計與鋼筋計監(jiān)測結(jié)果吻合度較好。當前階段主梁頂板及底板應(yīng)力變化規(guī)律與線形監(jiān)測反推的結(jié)構(gòu)受力變化規(guī)律一致，結(jié)構(gòu)應(yīng)力均未超過規(guī)范限制。綜上所述，主梁頂板、底板在施工過程中的受力狀態(tài)均未超過規(guī)范限制。

4.3主梁線形監(jiān)測

采用精度等級為 0.7mm/km 的精密水準儀測量測點標高。立模標高橋面測點布置圖如圖8所示，左幅底板立模標高線形如圖9所示。

圖8、圖9可以看出，各梁段立模、澆筑、張拉結(jié)束后，通過測量數(shù)據(jù)的采集、分析和計算，理論計算結(jié)果與實測結(jié)果較為吻合，在最大懸臂狀態(tài)、成橋后進行主梁線形測量工作，除個別控制點超過2cm（掛籃變形異常引起），其余控制點誤差值均小于 2cm ，橋梁線形良好，符合母豬田大橋設(shè)計線形要求。

4.4工程后期健康維護安全監(jiān)測建議

橋梁建成投入運營后，運營階段的健康維護是一個關(guān)系到橋梁使用階段安全及使用壽命的重要課題。根據(jù)橋梁使用階段容易出現(xiàn)的病害，參照相關(guān)規(guī)范及橋梁檢測技術(shù)，建議在后期運營過程中定期對橋面系，主橋梁體、下部等主橋結(jié)構(gòu)變位進行監(jiān)測。

5結(jié)束語

為安全、順利推進母豬田大橋建設(shè)，在施工過程中采用線形控制指標為主、應(yīng)力控制指標為輔的雙重施工控制標準。在梁段懸臂澆筑施工期間，由監(jiān)測單位對前一梁段的各項監(jiān)測結(jié)果進行分析后修正下一梁段的立模標高。每一梁段施工完成后，由施工單位與監(jiān)測單位在氣溫平穩(wěn)時共同根據(jù)監(jiān)測方案測量該梁段的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，并及時分析處理后服務(wù)于下一梁段施工。通過開展施工監(jiān)測，使得母豬田大橋在整個施工期間的線形、應(yīng)力的得到了良好控制，且實際監(jiān)測結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與數(shù)值計算結(jié)果較為吻合，母豬田大橋施工全工程進展順利，各項控制指標達到了預(yù)期效果。

參考文獻

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