高速铁路80m连续梁短线法节段预制沉降观测研究

高速铁路 80m连续梁短线法节段预制沉降观测研究

李洪伟

中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 102600

摘要 铁路大跨度连续梁的预制生产，随之而来就面临大梁段存放所带来的一系列沉降问题。随着预制台座、存梁台座的日益增多，改变了原始地面状态，并且对于梁场地基基础施加了一定的压力，必将导致地基及周围地层的变形¹。为保证梁场制梁区、存梁区正常使用寿命和存梁安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，铁路连续梁短线法施工沉降观测就显得尤为重要²。铁路总公司重大科研课题“高速铁路主跨80m连续梁节段预制胶拼法施工关键技术研究总报告”中，就包含了该项研究。本文依托该课题，讲述了铁路连续梁短线法施工沉降变形观测的原理，并阐述了现场可行性的测量方案。

关键词铁路大跨度；连续梁；沉降变形观测；流水短线法

中图分类号文献标识码文章编号8888-8888

Observation on Precast Settlement of 80m Continuous Beam Segment with Short Line Method for High Speed Railway

Li hong wei

(China Railway fifth survey and Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 102600)

Abstract The prefabrication of long span continuous beam in railway is followed by a series of settlement problems caused by the storage of large tonnage beam sections. With the increasing number of prefabricated pedestals and beam pedestals, the original ground condition is changed and certain pressure is exerted on the foundation of the beam field, which will inevitably lead to the deformation of the foundation and surrounding strata. In order to ensure the normal service life and the safety of the girder construction area and the girder storage area in the beam yard, and to provide reliable data and corresponding settlement parameters for the future survey, design and construction, the settlement observation of the railway continuous girder construction with short line method is particularly important. This research is included in the major scientific research project of the Railway Corporation "General Report on the Key Technology of Precast Rubber Assemblage Construction for 80m Continuous Beam Segment of High Speed Railway". Relying on this topic, this paper narrates the principle of settlement and deformation observation in the construction of railway continuous beam short-line method, and expounds the on-site feasibility of the measurement scheme.

Keyword long span railway; Continuous beam; Settlement deformation observation; Short line flow method

1概述

在我国铁路桥梁建设中大量采用预应力混凝土梁桥，该桥型量大适用面广，为铁路主要桥型，其施工方法可概括为节段预制（拼装）架设和现浇（满堂支架和悬臂浇筑）两种

³。现浇施工具有施工周期长，混凝土龄期短，线形控制难度较大，施工质量难以控制等缺点，因此越来越多的桥梁采用节段预制（拼装）架设施工，这种施工方法缩短了施工周期、延长了张拉时混凝土龄期，提高了施工质量，线型也有保证⁴。

短线法的应用可以使得节段梁的预制朝着工厂化方向发展，形成机组流水的方法进行施工，能够更好的保证施工质量的可控。为保证梁场制梁区、存梁区正常使用寿命和存梁安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，铁路连续梁短线法施工沉降观测就显得尤为重要。铁路现行规范也规定，连续生产设施基础、要进行沉降观测⁵。

2短线法预制施工工艺简介

短线预制法，是在较小的场地内完成桥梁节段预制的工法，该预制方法起始单元（首段）在固定端模（模板位置永远不动）和活动端模之间浇注；然后把已浇筑的节段移动到另一侧（代做活动端模），与固定端模进行现浇段的预制。通过对匹配梁段三维坐标的调整来实现待浇梁段与匹配梁段的三维相对线形，预制台座上只配置一套模板和放置一段匹配梁。采用此法时，固定端模和侧模位置是不移动的，而梁段则由待浇位置移至匹配位置，然后提运到存梁区。待浇段的位置是固定的，通过调整已匹配段的几何空间位置获得设计的平曲线和竖曲线。短线法的几何线形控制仅存在于待浇节段与相邻匹配段之间，因此节段测量控制精度要远远高于长线法。节段预制过程中，测量人员需依据已完成节段的测量结果进行计算分析，确定是否需要纠偏，并给出下一节段匹配梁测点的三维坐标。按这种工法作业，不仅可以及时修正现场施工与理论设计的误差外，也有利于指导节段梁架设施工⁶。

图1 短线法预制工艺示意图

3节段短线法预制生产线布置研究

3.1预制场地规划

其中生产区分为制梁区、存梁区、钢筋加工区、加工厂。制梁区包括制梁台座和小龙门吊行走轨道；存梁区包括存梁台座和大龙门吊行走轨道；钢筋区包括原材存放场地、加工、半成品、钢筋绑扎胎具；加工厂主要加工防落梁、T钢、伸缩缝、定位网片等预埋件。辅助生产区主要布置有波纹管存放区、钢绞线存放区、水泥库房、预应力锚具房和支座存放区等。办公生活区由工人住房区、项目部办公区和停车场等设施组成

3.2台座布设

台座基础采用扩大条形基础，台座采用C30钢筋混凝土现浇，台座顶预埋好钢板埋件。为防止底模的不均匀沉降，宜将底模台座基础设置为一个整体，可以同时承受底模钢支腿和三维小车轨道的不同工况荷载。

3.3制梁、存梁台座设计

制梁台座数量由生产工艺时间，架设进度及施工总工期等多种因素确定。短线法预制节段按照每个制梁台座7天一个梁段的生产效率设置。

台座结构应满足强度、刚度要求，台座地基应进行承载力设计和计算，确保其稳定且有足够刚度。其中铺设三维小车的走行轨道的制梁台座基础要按照移动荷载进行设计和检算。

在龙门吊轨道基底处理完成后，进行制梁台座和存梁台座基底处理，不满足承载力要求区域进行换填处理，回填碾压至台座基底面。台座基底要求稳定且有足够刚度，不均匀沉降≤4mm。

3.4龙门吊机轨道基础设计

轨道基础采用整体板式混凝土基础，要对基础进行设计和计算，基础截面尺寸满足强度要求。基础地基进行承载力计算，不满足要求处制定处理方案，确保地基的稳定。

节段梁一般设计最大重量150T左右，预制场投入200T门吊即能满足要求，在吊梁状态下整机重量达到350T左右。因此要通过检算，确定该部分基础处理方式。在场地大面平整后的基础上，门吊轨道下方开挖宽3m、深0.5m的沟槽，进行承载力试验，不满足承载力要求区域进行软基处理，分层碾压回填至轨道基底。

4预制场地基处理

根据预制场的实地调查，规划好场地的各个使用区域。清除预制场表层耕植土、垃圾、杂草等，进行土方平整并压实。

4.1台座基础

为了保证在施工过程中不产生沉降或不均匀沉降，对台座地基的处理要求尤其重要，直接关系到预制梁的质量。台座基础要求稳定、线形准确，表面平整。

4.2龙门吊轨道基础

龙门吊走行线基础设计为C30条型混凝土基础，基础应有足够的承载力，满足龙门吊起重操作中基础不沉降要求；基础顶面设有排水坡，防止积水下渗浸泡地基。

5节段预制沉降变形观测要求及方法

预制场沉降变形观测工作以制梁台座，存梁台座，钢筋棚基础，龙门吊轨道基，观测塔基础的沉降观测为主。

5.1水准测量限差要求

水准测量限差应符合表1的规定。

表1 水准测量限差要求

注：K——测段、区段或路线长度，单位为千米（Km）；当测段长度小于0.1Km时，按0.1Km计算；

L—附合路线长度，单位为千米（Km）；

F—环线长度，单位为千米（Km）；

R—检测测段长度，单位为千米（Km）。

5.2水准测量观测主要技术要求

水准测量观测主要技术要求应符合表2的规定。

表2 水准测量观测主要技术要求

注：在地面震动较大时，应随时增加重复测量次数。

5.3预制场水准点以及沉降变形观测点布设

观测仪标的保护，观测期间应对观测点采取有效的保护措施，防止施工机械的碰撞、人为因素的破坏等，观测标位置应做醒目标志等措施以保证观测仪标的长期功能及安全要求；应加强对观测标的定期检查并严格落实，如出现观测标被敲击、挖橇、丢失等情况时应及时恢复并进行复测。

要求采用基准点102jo3以及BM1～BM4等5个控制点作为沉降水准基点，形成梁场沉降观测控制网。根据制梁场实际情况，在特征点处都要布设沉降观测测量钉，变形观测点测量钉为半球形。

6沉降变形观测要求

6.1总体要求

1、沉降变形观测要求及方法，沉降变形测量等级及精度要求

表3 沉降变形测量等级及精度表

2、沉降变形监测网主要技术要求及建网方式，沉降监测网主要技术要求

沉降监测网主要技术要求按下表执行：

表4 沉降监测网主要技术要求表

3、沉降位移监测网建网方式

要求采用BM1～BM4等四个控制点作为沉降水准基点，形成梁场沉降观测控制网。

6.2沉降频次观测要求

1、制梁台座沉降观测

表5 制梁台座沉降观测频次表

2、存梁台座

表6 存梁台座监控量测频次表

3、龙门吊基础

龙门吊基础沉降观测频次如下表：

表7 龙门吊基础监控量测频次表

4、观测塔

观测塔沉降观测频次如下表：

表8 龙门吊基础监控量测频次表

7工程实例

京唐铁路项目梁场设置在末孔连续梁T524#桥墩后的桥梁红线内，长度275m，宽度40m，并且利用了一块遗弃三角地带，避免大面积占用耕地，减少临时用地。该片场地位于潮白新河河堤外100m处，地形、地质条件较好，并通过对个区域的标高测量，确定了梁场建设标高，减少土石方工程数量，降低工程费用，缩短建设工期。梁场位于天津市宝坻区口东开发区，多制造工厂，少居民生活住房，避免对居民生活产生影响。为满足生产需要，结合实际的梁场分部面积，将制梁区和存梁区设置在长275m，宽40m的红线地带，将钢筋加工厂、生活办公区设置在三角地带。梁场采用三七灰土换填和C20混凝土硬化，设置1%的纵坡（大里程高，小里程低），2%的横坡，两侧设置两条排水沟。门吊采用跨度36m的250t大龙门吊和跨度21m的20t小龙门吊，为满足存梁数量的需要，将小龙门吊与大龙门吊一条共轨，大小龙门吊之间设置一排存梁台座。电力线、养生管道等要在预制场硬化时预埋在地下。其梁场布置图如图所示，该工程沉降观测采用了文中提及的方法。

图2 梁场总布置图

8 结论

本文针对短线法节段预制施工过程中的沉降问题，提出了沉降观测方法及观测要求，并依据相关规范，对沉降限值进行探讨。

通过工程实践，应用沉降观测加强过程监控，指导合理的施工工序，预防在施工过程中出现不均匀沉降，及时反馈信息，为安全部门提供详尽的一手资料，避免因沉降原因造成制梁台座、存梁台座破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成巨大经济损失。

参考文献：

[1] 李磊.常见浅基础形式的ANSYS仿真分析[J].河北:石家庄铁道大学学报,2012,03.

[2] 铁道部.TB10002.5-2019铁路桥涵地基基础设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2019.

[3] 张质文.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社，1999.

[4] 中华人民共和国行业标准.JTGD63-2019公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京:人民交通出版社,2019.

[5] 国家质量监督检验检疫总局.GB/T 3811-2008 起重机设计规范[S].北京：中国标准出版社，2008.

[6] 李磊.桥梁常见桩基础形式的ANSYS仿真分析[J].河北:国防交通工程与技术,2014,01