惠小鋒

(中鐵七局集團(tuán)第三工程有限公司,西安 710043)

1 概述

目前,我國(guó)大規(guī)模建設(shè)的CRTS Ⅱ型板式無(wú)砟軌道,均普遍采用了(預(yù)制軌道板+底座板)連續(xù)的軌道結(jié)構(gòu),放棄了特大橋上無(wú)砟軌道必須設(shè)置斷縫并在梁縫處斷開(kāi)的設(shè)計(jì)原則。石家莊—武漢客運(yùn)專線(河南段)鄭西跨南水北調(diào)特大橋(ZXDK6+861.13～ZXDK39+368.08)無(wú)砟軌道底座通過(guò)設(shè)置底座板分段連接器進(jìn)行張拉,確保底座板處于零應(yīng)力狀態(tài),有效地約束了板端在活載、溫度梯度等荷載作用下翹曲變形,很好地保證了線路平順性。張拉連接器構(gòu)造如圖1所示。

圖1 張拉連接器構(gòu)造

2 張拉單元?jiǎng)澐?/h2>

底座混凝土板在每孔橋梁固定支座上方,通過(guò)預(yù)設(shè)齒槽、錨固螺栓(每排7φ28 mm)以保證其和橋梁間縱向的可靠連接,其余部位通過(guò)在梁面設(shè)置滑動(dòng)層以保持滑動(dòng)狀態(tài),認(rèn)為可不計(jì)橋梁伸縮對(duì)無(wú)砟軌道的影響,該齒槽區(qū)域即為BL2剪力齒槽后澆帶，見(jiàn)圖2。

圖2 梁端剪力裝置示意

由于該橋CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道底座板無(wú)法一次施工完成,因此必須劃分成幾個(gè)區(qū)段,施工段的位置及長(zhǎng)度根據(jù)施工組織方案確定。為提供底座張拉所需反力,在橋臺(tái)位置設(shè)置長(zhǎng)20～100 m的永久端刺,在每個(gè)常規(guī)區(qū)兩端設(shè)置2段底座,長(zhǎng)度約800 m,并依靠這2段底座與橋梁間的摩擦力來(lái)提供底座張拉所需反力,其功能與端刺相仿即為臨時(shí)端刺,在后續(xù)施工中將被消除(圖3)。一般一個(gè)施工段長(zhǎng)度為4～5 km,端刺或臨時(shí)端刺之間的區(qū)段為常規(guī)區(qū)。常規(guī)區(qū)一般最短為3個(gè)澆筑段,長(zhǎng)約480 m。每個(gè)施工區(qū)段通過(guò)預(yù)埋鋼板連接器連接,連接器區(qū)域即為BL1后澆帶。

圖3 鄭西跨南水北調(diào)特大橋某臨時(shí)端刺底座結(jié)構(gòu)示意(單位：m)

3 底座板張拉技術(shù)

底座板張拉就是遵照一定程序?qū)摪暹B接器螺母緊固,實(shí)現(xiàn)底座板縱連施工(圖1)。鄭西跨南水北調(diào)特大橋底座板張拉單元可分為新建臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺、既有臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺、既有臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+既有臨時(shí)端刺、固定端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺以及固定端刺+常規(guī)區(qū)+固定端刺5種基本張拉結(jié)構(gòu)單元。下面逐一介紹各結(jié)構(gòu)單元的張拉技術(shù)。

3.1 新建臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺(圖4)

圖4 新建臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺結(jié)構(gòu)

3.1.1 基準(zhǔn)測(cè)量

底座板張拉前,首先進(jìn)行底座臨時(shí)端刺基準(zhǔn)測(cè)量?；鶞?zhǔn)測(cè)量時(shí)間盡可能靠近張拉時(shí)間,以保證張拉連接溫度與測(cè)量時(shí)的溫度一致。先分別測(cè)量LP1～LP5段的長(zhǎng)度,然后使用提前預(yù)埋在混凝土底座中的溫差電偶測(cè)得溫度(盡可能在高溫時(shí)段測(cè)溫)。測(cè)得數(shù)據(jù)計(jì)入表1。要注意需同時(shí)測(cè)量J2前方(向J1方向)第一個(gè)剪力齒槽后澆帶BL2～J2間的距離,準(zhǔn)確記錄各分段長(zhǎng)度值；其次進(jìn)行溫度測(cè)量,使用預(yù)埋在混凝土底座板中部的測(cè)溫電偶測(cè)量,相鄰板溫測(cè)得不一致時(shí),按兩板長(zhǎng)度及溫度加權(quán)平均計(jì)算(表1)。常規(guī)區(qū)溫度測(cè)量與臨時(shí)端刺區(qū)同時(shí)進(jìn)行。

表1 基準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄

3.1.2 張拉順序及后澆帶混凝土澆筑順序

當(dāng)(TS-15 ℃)≤T

當(dāng)TS≤T≤30 ℃時(shí),此時(shí)連接器后澆帶不張拉,只需要將所有螺母擰緊即可。從兩邊臨時(shí)端刺自由端開(kāi)始,依次按J4→J3→J2→J1的順序,先用手?jǐn)Q緊鎖緊螺母,并用開(kāi)口扳手對(duì)其加強(qiáng),使鎖緊螺母緊貼鋼板,再采用扭矩套筒扳手緊固錨固螺母,扭矩為450 N·m。 采用同樣方法,用扳手?jǐn)Q緊K0,并從K0開(kāi)始擰緊常規(guī)區(qū)所有的連接器后澆帶。澆筑常規(guī)區(qū)所有后澆帶(BL1、BL2)以及K0和J1的混凝土。連接器擰緊3 d后,澆筑臨時(shí)端刺區(qū)中部LP2段中緊鄰J2的2個(gè)剪力齒槽后澆帶BL2的混凝土。

當(dāng)T(底座板溫度)>30 ℃或T(底座板溫度)<(TS-15 ℃)時(shí),禁止張拉連接施工。

其中，Ts為底座板設(shè)計(jì)鎖定溫度,由設(shè)計(jì)確定,石家莊—武漢客運(yùn)專線鄭西跨南水北調(diào)特大橋采用22 ℃進(jìn)行計(jì)算。

3.1.3 張拉量的計(jì)算及張拉組數(shù)

張拉量δLi按下式計(jì)算

δLi=(Ts-Ti)×αt×Li

式中δLi——第i個(gè)連接器的張拉量；

Ts——底座板設(shè)計(jì)鎖定溫度,設(shè)計(jì)確定；

Ti——張拉時(shí)混凝土溫度,由測(cè)溫電偶測(cè)得；

αt——混凝土溫度伸長(zhǎng)系數(shù),為1×10-5；

Li——第i個(gè)張拉連接器的作用長(zhǎng)度。

當(dāng)?shù)鬃鍦囟仍?TS-15 ℃)～(TS-10 ℃)時(shí),分3組張拉,每組間隔24 h,每組張拉量按照計(jì)算所得的30%,30%,40%控制；當(dāng)混凝土溫度(TS-10 ℃)～(TS-5 ℃)時(shí),分2組張拉每組間隔24 h,每組張拉量按照50%,50%控制；當(dāng)混凝土溫度在(TS-5 ℃)～TS時(shí),只進(jìn)行1組張拉。每組張拉均應(yīng)分次進(jìn)行,每次張拉量宜為2～3 mm,避免底座開(kāi)裂。

3.1.4 常規(guī)區(qū)BL2澆筑時(shí)間

在底座板縱連后,常規(guī)區(qū)BL2應(yīng)盡快澆筑,但當(dāng)縱連時(shí)底座板溫度小于設(shè)計(jì)鎖定溫度TS,在混凝土澆筑前必須等待一定時(shí)間(根據(jù)施工數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2),使底座應(yīng)力得到充分釋放。

表2 不同溫度情況下張拉與澆筑時(shí)間間隔 d

3.2 既有臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺(圖5)

圖5 既有臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+既有臨時(shí)端刺結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)中的常規(guī)區(qū)與新建臨時(shí)端刺的連接與“新建臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺”的相關(guān)要求類同。既有臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)的連接有其獨(dú)特要求。兩類臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)的連接施工要對(duì)應(yīng)施工,同步完成。張拉連接應(yīng)該選擇底座板溫度盡可能接近鎖定溫度下進(jìn)行。

3.2.1 既有臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)的連接施工

(1)既有臨時(shí)端刺后澆帶(J4、J3、J2)張拉值確定

此工作在既有臨時(shí)端刺LP3～LP5首次“基準(zhǔn)測(cè)量”的基礎(chǔ)上進(jìn)行。需要再次測(cè)量既有臨時(shí)端刺LP3～LP5基段長(zhǎng)度及板體溫度,并于底座連接之前進(jìn)行(盡量與連接時(shí)間靠近)。根據(jù)LP3～LP5段第二次測(cè)量結(jié)果(溫度及長(zhǎng)度),對(duì)比該臨時(shí)端刺的首次“基準(zhǔn)測(cè)量”數(shù)據(jù),計(jì)算LP3～LP5各段溫度荷載下的變形值,以此確定J4連接器鋼筋張拉值并修正J3、J2后澆帶鋼筋張拉值。各測(cè)量值如表3。

表3 測(cè)量數(shù)據(jù)記錄

后澆帶K1張拉距離計(jì)算公式

WK1=(Ts-T2,LP5)×αT×(L+L2,LP5/2)-UK1

UK1=[(L2,LP5-L1,LP5)-(T2,LP5-T1,LP5)×

αT×L1,LP5]/2

式中L——K1到常規(guī)區(qū)第一個(gè)已經(jīng)澆筑的剪力齒槽(BL2)的距離。

后澆帶J4張拉距離計(jì)算公式為

WJ4=(Ts-T2,LP4)×αT×(L2,LP4+L2,LP5/2)-UJ4

UJ4=[(L2,LP5-L1,LP5)-(T2,LP5-T1,LP5)×

αT×L1,LP5]/2+[(L2,LP4-L1,LP4)-

(T2,LP4-T1,LP4)×αT×L1,LP4]/2

后澆帶J3張拉距離計(jì)算公式為

WJ3=(Ts-T2,LP3)×αT×(L2,LP4+L2,LP3/2)-UJ3

UJ4=[(L2,LP4-L1,LP4)-(T2,LP4-T1,LP4)×

αT×L1,LP4]/2+[(L2,LP3-L1,LP3)-

(T2,LP3-T1,LP3)×αT×L1,LP3]/2

后澆帶J2張拉距離計(jì)算公式為

WJ2=(Ts-T2,LP2)×αT×(L2,2+L2,LP3/2)-UJ2

UJ2=[(L2,LP3-L1,LP3)-(T2,LP3-T1,LP3)×

αT×L1,LP3]/2+[(L2,2-L1,2)-

(T2,LP2-T1,LP2)×αT×L1,LP2]/2

式中L1,2、L2,2——J2到J1方向的第一個(gè)已固定的剪力齒槽(BL2)的距離。

(2)常規(guī)區(qū)底座板溫度測(cè)量

常規(guī)區(qū)與臨時(shí)端刺溫度測(cè)量同時(shí)進(jìn)行,并據(jù)此計(jì)算連接鋼筋張拉值。測(cè)量原則同“新設(shè)臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新設(shè)臨時(shí)端刺”。

(3)BL1預(yù)連接施工

用手?jǐn)Q緊K1及所有常規(guī)區(qū)BL1連接器螺母,另一端常規(guī)區(qū)與新設(shè)臨時(shí)端刺的連接對(duì)稱施工。

(4)首批連接施工

用扳手?jǐn)Q緊鄰靠K1的10孔梁的(至少)常規(guī)區(qū)BL1后澆帶螺母。張拉連接方式及張拉距離根據(jù)底座板溫度確定,即按T30 ℃三種情況區(qū)分。各類情況下的連接工藝、程序同“新設(shè)臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新設(shè)臨時(shí)端刺”相關(guān)要求。

(5)補(bǔ)充連接施工

用扳手連接K1及常規(guī)區(qū)所有剩余BL1后澆帶。既有臨時(shí)端刺J4、J3、J2的調(diào)整張拉。按計(jì)算確定的調(diào)整張拉值并以J4→J3→J2順序進(jìn)行張拉連接。張拉應(yīng)在連接器螺母原有緊固基礎(chǔ)上單端調(diào)整螺母(即不破壞板內(nèi)已產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài),以防造成臨時(shí)端刺失效并破壞下部結(jié)構(gòu))并張拉,不可解開(kāi)重張。

3.2.2 常規(guī)區(qū)與新建臨時(shí)端刺的連接施工

(1)既有臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)進(jìn)行“預(yù)連接施工”時(shí)

另一端常規(guī)區(qū)與新設(shè)臨時(shí)端刺的連接則應(yīng)順序完成J4→J3→J2→J1的鋼筋預(yù)連接,其連接器螺母用手?jǐn)Q緊。

(2)既有臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)進(jìn)行“首批連接施工”時(shí)

另一端常規(guī)區(qū)與新設(shè)臨時(shí)端刺的連接則應(yīng)完成鄰靠K0的前10孔梁常規(guī)區(qū)BL1后澆帶連接。張拉連接原則及方式同“新設(shè)臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新設(shè)臨時(shí)端刺”相關(guān)要求。

(3)既有臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)進(jìn)行“補(bǔ)充連接施工”時(shí)

另一端常規(guī)區(qū)與新設(shè)臨時(shí)端刺的連接則應(yīng)順序完成K0、J1、J2、J3的張拉連接。張拉連接原則及方式同“新設(shè)臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新設(shè)臨時(shí)端刺”相關(guān)要求。

3.2.3 后澆帶施工

“既有臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺”模式完成張拉連接施工后,立即進(jìn)行既有臨時(shí)端刺中的J2、J3、J4及常規(guī)區(qū)所有BL1后澆帶(包括K1)、新建臨時(shí)端刺中的K0、J1混凝土灌注施工。連接與混凝土灌注工序不出現(xiàn)間隔時(shí)間。所有混凝土灌注施工24 h內(nèi)完成。新建臨時(shí)端刺中的J2、J3、J4待與后續(xù)施工單元段連接(包括調(diào)整張拉)施工后再灌注混凝土。

新建臨時(shí)端刺區(qū)中部的兩個(gè)固定連接后澆帶(BL2)施工類同“新建臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺”有關(guān)要求；既有臨時(shí)端刺中的剩余固定連接后澆帶(BL2)混凝土應(yīng)在單元段鋼筋連接完成10 d后進(jìn)行。常規(guī)區(qū)BL2后澆帶與常規(guī)區(qū)BL1同步澆筑施工。

3.3 既有臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+既有臨時(shí)端刺(圖6)

圖6 既有臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+既有臨時(shí)端刺結(jié)構(gòu)

既有臨時(shí)端刺后澆帶(J4、J3、J2)張拉值確定同前述“ 既有臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)的連接施工”有關(guān)要求；常規(guī)區(qū)底座板溫度測(cè)量同前述“新建臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺”部分有關(guān)要求；此類布局條件下的底座板連接施工類同“ 既有臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)的連接施工”有關(guān)要求,需要強(qiáng)調(diào)的是兩端開(kāi)展的“既有臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)的連接施工”應(yīng)相對(duì)于單元段中心對(duì)稱、同步進(jìn)行； BL1混凝土施工按上述工序要求完成張拉連接后,立即對(duì)兩個(gè)既有臨時(shí)端刺中的J2、J3、J4、 K1及常規(guī)區(qū)所有BL1 后澆帶進(jìn)行混凝土灌注,施工從兩端向單元段中心部位相向?qū)ΨQ進(jìn)行。鋼筋連接與混凝土灌注工序不出現(xiàn)間隔時(shí)間,灌注施工在24 h內(nèi)完成。

常規(guī)區(qū)中的BL2與BL1混凝土同步澆筑施工。既有臨時(shí)端刺中的剩余BL2混凝土在單元段鋼筋連接完成10 d后進(jìn)行。兩既有臨時(shí)端刺BL2混凝土宜對(duì)稱灌注施工,當(dāng)天完成。

3.4 固定端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺(圖7)

圖7 固定端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺結(jié)構(gòu)(單位：m)

該結(jié)構(gòu)連接工序、工藝與“新建臨時(shí)端刺+常規(guī)區(qū)+新建臨時(shí)端刺”模式類同,區(qū)別是不存在兩端刺區(qū)范圍的對(duì)稱連接施工問(wèn)題。

3.5 固定端刺+常規(guī)區(qū)+固定端刺

固定端刺+常規(guī)區(qū)+固定端刺的連接結(jié)構(gòu),因?yàn)闆](méi)有臨時(shí)端刺問(wèn)題,其連接及混凝土澆筑施工與前述各種情況下常規(guī)區(qū)的連接方式、施工方法相同,連接順序是從兩端固定端刺開(kāi)始向中間對(duì)稱進(jìn)行施工,張拉完一個(gè),澆筑一個(gè),直到連接完成,但應(yīng)注意所有BL1應(yīng)在24 h內(nèi)連接完成。

4 結(jié)語(yǔ)

張拉連接質(zhì)量直接影響到橋上無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的使用壽命。張拉溫度、張拉量等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的嚴(yán)格控制能夠很好地消除板內(nèi)應(yīng)力,避免底座結(jié)構(gòu)病害帶來(lái)的一系列的“連鎖式”軌道結(jié)構(gòu)癱瘓現(xiàn)象的出現(xiàn)。通過(guò)鄭西跨南水北調(diào)特大橋的底座張拉實(shí)踐證明：合理劃分底座張拉單元保證了施工進(jìn)度,嚴(yán)格卡控相關(guān)技術(shù)指標(biāo)保證了施工質(zhì)量。張拉技術(shù)在鄭西跨南水北調(diào)特大橋CRTS Ⅱ型板式無(wú)砟軌道底座結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,為后期的軌道施工提供了寶貴的基礎(chǔ)資料。

[1] 鐵道部.高速鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

[2] 許愛(ài)峻.橋上CRTSⅡ無(wú)砟軌道底座板張拉施工技術(shù)[J].山西建筑,2010(20).

[3] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.石武客運(yùn)專線鄭武段CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道技術(shù)交底[Z].武漢：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2010.

[4] 京廣鐵路客運(yùn)專線河南有限責(zé)任公司.新建鐵路石家莊至武漢客運(yùn)專線(河南段)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)(匯編)[Z].鄭州：京廣鐵路客運(yùn)專線河南有限責(zé)任公司,2010.