上跨鐵路既有線轉體橋施工監測技術研究

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工藝，橋梁轉體施工法在跨線橋建設領域得到了愈發廣泛的應用[1，2]。橋梁轉體施工工藝雖簡單，但對作業質量要求較高。若施工過程中不注重監控量測，可能會出現超度作業誤差，從而導致橋梁合龍施工困難，成橋后的幾何線型和內部受力狀態與設計要求不一致等問題[3，4]，將嚴重影響施工質量及橋下線路運營安全。因此，為保證轉體橋梁整體施工的順利實現，在施工過程中進行實時監測顯得尤為重要。本文以息烽縣G210公路改擴建工程母豬田大橋為工程依托，對該項目施工監測的重難點、監測方案、監測數據等進行了分析與闡述，并基于施工監測結果，對項目后期健康維護安全監測提出了相應建議。

1工程概況

1.1 設計概況

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的息烽縣永靖鎮安馬村，為雙向6車道，設計車速 60km/h_c ，母豬田大橋主橋采用跨徑 2×60m 懸臂現澆T型剛構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 ，單側懸臂寬度 2.23m. 。箱梁現澆共分為0#～14# 共計15個節段，其中1#～14#采用菱形掛籃懸臂現澆法施工。

母豬田大橋與鐵路交叉處橋梁設計凈高 （梁底至軌道頂面） 26m ，橋墩邊緣據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，防撞墻上設置聲屏障。本項目采用獨立排水系統將水排至鐵路路基外側。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體的方式進行施工，并于上、下轉盤間設置轉體支座，支座上盤及以上轉體結構圍繞設置于上、下轉盤間的鋼轉軸轉動。轉體牽引設備為2臺TX-350-J-D型連續牽引油缸，每臺油缸的牽引力為350t，通過布置在轉體支座轉軸四周的自動連續千斤頂提供動力將包括墩身與箱梁的轉體結構勻速轉動至設計位置。

2施工監測工作概述

2.1施工監測必要性

作為一座全預應力混凝土大跨度剛構橋，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，轉體施工時結構變形控制較難，成橋后容易出現梁體幾何形狀不滿足設計要求的情況。其次，由于本橋轉體橋墩較高，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具有極大影響，應特別引起重視。母豬田大橋施工的一大關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力狀態以及幾何形狀方面滿足設計要求。

雖然在設計階段已經考慮了上述因素對橋梁幾何形狀以及內力狀態產生的影響，然而在實際施工過程中，混凝土結構的楊氏模量、施工過程中的臨時荷載、掛籃變形、張拉預應力、鋼絞線的誤差等因素同樣會造成施工控制目標與設計自標發生偏離。因此，為了保證橋梁施工質量，有必要對母豬田大橋開展施工監測。通過在施工過程中對梁體混凝土的強度參數、快件的實際質量、掛籃的質量及變形特性、溫度、混凝土收縮、預應力張拉損失等進行監測，并根據監測結果對施工過程及參數進行動態化調整。通過監測已建節段結構標高動態化調整下一節段的掛籃定位標高，以保證結構幾何線形滿足設計要求。

2.2施工監測部位及方法

2.2.1 下部結構監測

母豬田大橋的高墩為施工技術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、結構剛度存在誤差且未及時進行調整，則誤差累計不僅會造成完工后的薄壁箱形墩在幾何線形、受力狀態等方面嚴重偏離設計目標，甚至還會導致橋墩應力超限、失穩等嚴重后果。因此，為保障施工安全及墩身施工質量，尤其是保證大橋主橋合龍施工過程中的安全及施工質量，合龍段兩懸臂端撓度的偏差滿足設計要求，合龍后上部結構幾何形狀良好，結構受力狀態合理，需要在施工過程中對墩身應力狀態、垂直度、撓度進行實時監測。

2.2.2 上部結構監測

母豬田大橋為高墩大跨徑預應力混凝土剛構橋，其墩身高度居于同類橋型的前列，上部結構采用分節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計施工經驗，也將推動高墩大跨徑預應力混凝土剛構橋設計、施工技術的發展。

對于分節段懸臂澆筑施工的高墩大跨徑預應力混凝土剛構橋來說，為保證橋梁順利合龍且成橋后的橋面幾何線形、結構內力滿足設計要求，需要根據施工監測數據計算各節段立模標高，然后基于對上一節段施工監測成果的誤差分析，對下一節段的立模標高進行動態預測并及時調整。

2.3 施工監測技術要求

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小于0.7mm/km 。應變測量誤差不大于 ±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，施工過程中高程測量的絕對誤差應小于 ±5mm ，并應定期對后視點進行復測，以確保絕對誤差不超過規范限制。

2.3.3 應力測量

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

2.3.4軸線測量

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

2.4 監測設備

為保證項目的順利實施，結合本項目的特點采用以下設備開展施工監測，施工監測主要儀器設備見表2。

2.5 監測重難點分析

2.5.1 監測重點

伴隨著預應力混凝土連續剛構橋梁跨徑的增加，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，主梁截面應力是否超限都是施工控制中需要重點關注的問題。本橋施工監測的重點見表3。

2.5.2 監測難點

墩身為柔性薄壁墩，梁墩結合部受力十分復雜，是施工監測的難點。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。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。施工時加強監測，防止平面扭轉。

橋梁合龍涉及橋梁體系轉換，其時機與方案是施工監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構內力變化、結構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。首先確定每個節段的初始立模標高，然后通過分析施工監測數據動態預測、修正后續施工節段的立模標高，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、內力狀態滿足設計要求。本項自施工控制采用橋梁博士結合MidasCivil對橋梁預拱度進行計算，計算模型見圖3，計算結果見圖4、圖5。

4施工監測結果分析

4.1合龍段技術監測

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段的鋼筋頭標高進行測量并及時反饋至監測組，將橋面混凝土的浮漿層清楚后嚴格按照監測組調整后的標高施工橋梁防撞護欄以及橋面鋪裝層。

監測結果表明：母豬田大橋合龍前懸臂兩端合龍精度在 ±15mm ，合龍前進行了技術交底，各方配合較為得力，拉過程中未出現異?，F象，合龍施工中未出現質量問題。邊跨合龍段兩側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，滿足設計要求。

4.2 應力監測

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

分析監測結果可知，實測結果數據基本無異常。墩底截面在施工過程中均處于受壓狀態。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。測試元件工作狀態良好，混凝土應變計與鋼筋計監測結果吻合度較好。當前階段主梁頂板及底板應力變化規律與線形監測反推的結構受力變化規律一致，結構應力均未超過規范限制。綜上所述，主梁頂板、底板在施工過程中的受力狀態均未超過規范限制。

4.3主梁線形監測

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、張拉結束后，通過測量數據的采集、分析和計算，理論計算結果與實測結果較為吻合，在最大懸臂狀態、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，符合母豬田大橋設計線形要求。

4.4工程后期健康維護安全監測建議

橋梁建成投入運營后，運營階段的健康維護是一個關系到橋梁使用階段安全及使用壽命的重要課題。根據橋梁使用階段容易出現的病害，參照相關規范及橋梁檢測技術，建議在后期運營過程中定期對橋面系，主橋梁體、下部等主橋結構變位進行監測。

5結束語

為安全、順利推進母豬田大橋建設，在施工過程中采用線形控制指標為主、應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，由監測單位對前一梁段的各項監測結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，由施工單位與監測單位在氣溫平穩時共同根據監測方案測量該梁段的各項監測數據，并及時分析處理后服務于下一梁段施工。通過開展施工監測，使得母豬田大橋在整個施工期間的線形、應力的得到了良好控制，且實際監測結果表明，結構受力狀態與數值計算結果較為吻合，母豬田大橋施工全工程進展順利，各項控制指標達到了預期效果。

參考文獻

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