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(guó)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(guó)土地資源緊缺的基本國(guó)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(xiǎn)。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(qǐng)第三方單位進(jìn)行橋梁的監(jiān)控。本文通過對(duì)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(duì)橋梁監(jiān)控有一個(gè)具體的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，對(duì)從事過橋梁監(jiān)控的人員，通過對(duì)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(xiàng)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(zhǎng)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(guó)中西部地區(qū)通往福建省的快速鐵路通道。鐵路正線全長(zhǎng)約603.623 km，設(shè)計(jì)時(shí)速為200 km/h，并預(yù)留約每小時(shí)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(duì)現(xiàn)澆連續(xù)梁橋的整個(gè)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(duì)全橋的內(nèi)力及應(yīng)變進(jìn)行全真模擬驗(yàn)算，滿足了設(shè)計(jì)及安全要求，使得監(jiān)控人員在早期就對(duì)全橋的應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展有了一個(gè)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(cè)試計(jì)的布置如圖1所示，在頂板處分別布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，底板布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)(注:這里的編號(hào)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(cè)點(diǎn)布置

2.1.1 型號(hào)選擇及布置位置

測(cè)試計(jì)分3.5 m、7 m和12 m三種型號(hào)，為避免浪費(fèi)，在頂板上選用3.5 m和7 m的測(cè)試計(jì)，而在底板處應(yīng)選擇12 m的測(cè)試計(jì)。對(duì)于大跨度的連續(xù)梁橋，應(yīng)變計(jì)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(shí)機(jī)的選擇

綁扎應(yīng)變溫度計(jì)時(shí)一定要隨時(shí)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(cuò)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(shí)，為便于監(jiān)控人員操作，應(yīng)布置底板的6、7、8三個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度應(yīng)變計(jì)，因內(nèi)模搭建起來后將給底板測(cè)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(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變溫度計(jì)布置，一旦配合不好，混凝土澆筑最佳機(jī)會(huì)將錯(cuò)過。

2.1.3 注意事項(xiàng)

由于與施工單位缺乏溝通或者由于各種不可抗因素錯(cuò)失了最佳監(jiān)控布設(shè)時(shí)機(jī)，則在澆筑1#塊前可以將應(yīng)變溫度計(jì)布置在1#塊與0#塊的交界處進(jìn)行補(bǔ)救。在測(cè)點(diǎn)的布置中，值得一提的是對(duì)稱關(guān)系，應(yīng)變計(jì)的布置必須在0#塊的大里程方向和小里程方向同時(shí)布置，共16個(gè)。而溫度計(jì)的布置則可以選擇大里程或者小里程方向相對(duì)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(shí)的讀取各個(gè)布設(shè)位置的應(yīng)變溫度讀數(shù)，與軟件計(jì)算所得進(jìn)行對(duì)比，觀測(cè)其變化。一旦出現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)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(duì)標(biāo)高的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過對(duì)模板的觀測(cè)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(cè)由于張拉鋼筋產(chǎn)生的掛籃變形，從而達(dá)到對(duì)掛籃的監(jiān)控效果。具體分為三個(gè)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(shí)，測(cè)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(cè)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(shí)在張拉前測(cè)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(gè)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(jì)算:立模標(biāo)高=設(shè)計(jì)標(biāo)高+修正值+掛籃變形－頂板厚

其中，設(shè)計(jì)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(yàn)值，目的為使實(shí)測(cè)標(biāo)高在設(shè)計(jì)標(biāo)高的上下波動(dòng)，不至于一直小于或者一直大于設(shè)計(jì)標(biāo)高，修正值的數(shù)值會(huì)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(gè)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(cè)量為佳。但是在鋼筋綁扎完成后往往會(huì)因?yàn)殇摻罹W(wǎng)較為密集，尺子的水平放置有一定的困難，給測(cè)量工作帶來不精確因素。因此，具體測(cè)量時(shí)機(jī)視施工進(jìn)度、統(tǒng)籌時(shí)間等具體安排。

表1為線路51#墩1#塊的實(shí)測(cè)記錄數(shù)據(jù)表格(此表格最大限度地簡(jiǎn)化了監(jiān)控中所需要的復(fù)雜計(jì)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(hào)混凝土塊，將具體數(shù)據(jù)填入表中得出實(shí)測(cè)標(biāo)高待用。

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(2)澆筑后。澆筑后的主要測(cè)量任務(wù)有兩個(gè)，一是在混凝土澆筑后模板拆除前測(cè)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(duì)測(cè)量視線會(huì)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(dòng)三腳架。

表2、表3為相應(yīng)的測(cè)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(gè)監(jiān)控的主要目的是觀測(cè)預(yù)應(yīng)力筋的張拉是否使掛籃產(chǎn)生了變形。這個(gè)階段也是一個(gè)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(jì)的設(shè)計(jì)標(biāo)高和混凝土頂板厚度來求出下一個(gè)混凝土塊的立模標(biāo)高。

表4是監(jiān)控張拉后的測(cè)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(jì)標(biāo)高相比較。若符合變化區(qū)間則可以得出下一個(gè)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(jì)溫度計(jì)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(gè)長(zhǎng)期的延續(xù)性的工作。因此，應(yīng)變計(jì)溫度計(jì)的度數(shù)將貫穿整個(gè)施工過程，對(duì)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(shí)對(duì)應(yīng)變溫度計(jì)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(yàn)，一改以前接頭下垂至橋下的方法，將幾個(gè)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(xiǎn)性大

本次監(jiān)控的橋墩高達(dá)50 m，施工危險(xiǎn)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(xiǎn)。因此，實(shí)測(cè)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(duì)于實(shí)測(cè)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(cè)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(jì)的距離增大，很難得知測(cè)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(yàn)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(xiàng)長(zhǎng)期、繁瑣的現(xiàn)場(chǎng)工作，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對(duì)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(gè)監(jiān)控過程中由于跟隨施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)性，使得橋梁的施工安全、穩(wěn)定、合理。并通過精確的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及時(shí)糾正施工中出現(xiàn)的問題，最大限度的使施工同設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)施工監(jiān)控［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003

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