对高速铁路桥墩墩身偏移控制的几点探讨

对高速铁路桥墩墩身偏移控制的几点探讨摘要：为了控制高速铁路线下工程的工后变形和不均匀变形，高速铁路设计采取了“以桥代路”的设计思路，桥梁已经成为高速铁路线下工程的主要工程类型。控制高铁桥墩的墩身偏移是在建铁路面临的一项重要挑战。关键词：高速铁路高桥墩偏移控制近年来铁路建设的快速发展，越来越多的山区铁路桥梁以高墩和超高墩的方式跨越深谷河流，给高墩施工抗偏移能力提出了严峻的挑战，而高铁桥墩的横向偏移一般要求不超过8mm。1.桥梁墩身偏移的原因分析桥梁墩身偏移的原因很复杂，其中某些工程是因为施工操作的不当，在施工的过程中不够认真负责，由于某些操作上的失误导致这种后果。有施工设备和材料因为没有放置对称，而造成墩身产生荷载不对称，并进而影响到墩身的形状，导致它产生扭曲甚至变形等，这样就造成了偏移的墩身轴线，并且对于墩身建设的质量造成一定影响，这些都是人为因素造成的影响。模板发生中线扭曲变形和漂移等现象，并且这类现象随墩身高度的增长而不断加剧，从而对于墩身轴线产生严重偏移和偏差，这是人为因素带来的消极影响。对于降温和升温造成的温度荷载、太阳辐射和风载等，则是自然因素造成对桥墩身轴线偏移的影响。温差和日照的作用，它所产生的墩身轴线偏移以及值的大小，完全取决于结构物的温差以及柔度系数，而它的柔度系数又和墩身结构的截面尺寸息息相关。结构物因为温差和日照等作用引起的中心偏移，后果是非常严重、不堪设想的，所以要对于这个因素产生的效应极度重视。2.高墩身偏移施工监测技术2.1桥梁高墩平面位移监测出于对较高墩身的考虑，应当在主墩范围之内，来对于加密的平面控制网进行特定的增设。对于墩身的截面尺寸和中线，一定要坚持每隔一段时间进行复测和检查的习惯，从而对于有效而实时发现因仪器误差导致的墩身偏斜，从而对于控制墩身线性有效确保。2.2桥梁高墩倾斜监测倾斜传感器是以铅垂方向的重力矢量为基准的，如果能将它用于对桥墩墩顶位移的测量，就可以避免设立固定基准点的问题；另外，倾斜传感器还具有体积小、电气连接简单安装方便等特点，非常适合用于开发远程实时监测。2.3桥梁高墩沉降监测高大建筑物施工测量中的最主要问题是控制竖直偏差，也就是如何把轴线精确向上引测的问题。另一个问题是对高大建筑物在建设过程中沉降的观察，发现对建筑物不利的下沉现象以便采取措施，以保证建筑物安全使用。因为无法对于常规的经纬仪的十字方向控制模板的中线法进行有效而适当的采用。这里考虑并运用到的，是全站仪的三维坐标放样法为主的控制方式，并且利用垂球和激光垂准仪配合且结合使用的方式，来对于施工工程中的截面的平面位置进行控制。出于墩身高度受风力和气温影响的考虑，所以选择了风速小且受外界气候影响也相对比较小的地段进行测量，这样就能最大程度规避温差、风向和口照等自然因素对于其作业时的影响。主要做法是，墩身施工前设置护桩，随墩身升高延长护桩至墩身距离（即加设远距离护桩，但最大距离不宜大于200m），使置镜点仰角不大35度。在操作平台上层设10X10cm对位孔并在孔边刻对位线。在承台上画出承台边线及对位线，严格平整模板底面高程，依据承台边线立第一节模板。模板的垂直度和上口位置用在模板底加垫片的方法来调整，用垂球控制。平面位置作控制依据，垂直度作参考。注意在试拼时检查模板四边底脚是否平整，不平时在立模前进行处理。完成第一节墩身（4.5m）后用经伟仪较核已浇模板上层对位线的准确性，记录偏差值，依据偏差值计算所需垫层厚度，用安装第一节模板的方法安装第二节模板，其余依此类推。用经伟仪只检核两块模板的对位线，其余两块模板用钢尺丈量和垂球检核。10#墩位置特殊，横向护桩无法设放，但应设纵向护桩，横向定位线用全站仪检核（误差5mm以内可不调整，每施工四个节段，用全站仪全面复核一次。3.桥梁墩身偏移控制的具体措施3.1墩身偏移的计算方法部颁通用图通过以下方法来反算目标桥墩的墩顶横向水平位移限值：目标桥墩墩顶的梁端水平折角达到1%rad的限值时，假设目标桥墩相邻一孔（联）梁的另一侧梁端处的桥墩墩顶横向水平位移为零，然后根据目标桥墩相邻两孔（联）梁的交点距L与目标桥墩处梁端水平折角a。的关系，推算目标桥墩的墩顶横向水平位移△，推算结果即为目标桥墩的墩顶横向水平位移限值。3.2实例分析渝黔铁路扩能改造工程刘家大院双线特大桥，本工程位于贵州省桐梓县大河镇冲锋组～向阳村磨刀组境内，地面高程670～870m，相对高差约100m，自然坡度20～45°属中山～低中山构造剥蚀地貌与岩溶侵蚀地貌。区内坡面植被不发育，以杂草与灌木为主。起讫里程D3K144+856.513～D3K145+445.950，设计行车速度200km/h，桥梁全长589.437m，共计15个墩台，桩基共计96根。本桥设计线间距为4.4m～4.6m。整桥处于直线段和半径R=3500m的圆曲线段以及缓和曲线上。铁路等级：国铁Ⅰ级；设计坡度：17.2‰。本桥10号墩高97m，高空作业。同时本桥下游为既有渝黔铁路，最小距离为25m，临近既有线施工安全防护风险高。10号墩里程D3K145+221，10号墩为空心墩，墩身混凝土强度C40、C50，20.7m×11.6m×4.0m承台，承台混凝土强度C35，桩长17m，桩径2m，桩身混凝土强度C40共15根。10号墩地面坡陡、危岩落石、地处悬崖沟谷，地下水丰富，道路崎岖，施工难道较大。出于对较高墩身的考虑，应当在主墩范围之内，来对于加密的平面控制网进行特定的增设。对于墩身的截面尺寸和中每隔一段时间进行复测和检查的，从而对于有效而实时发现因仪器误差导致的墩身偏斜，从而对于控制墩身线性有效确保。在桥梁的施工过程中，在两侧进行水准点的布设不仅有必要，而且还应当至少每侧布置2个，为方便校核和高程传递，应当秉持尽量靠近施工现场的原则。一定要注意随时复核水准点，每次测后和使用前后都应当对其进行闭合。在受制于地形限制的前提下，对于三角高程的测量可以使用全站仪。这对于俯角和仰角不大的情况下的测试非常适用和有利。同时，要结合实际情况，采用钢尺、水准仪及全站仪反复校核每个循环，从而确保整个过程万无一失。十字方向的布设方式不太理想，因为无法对于常规的经纬仪的十字方向控制模板的中线法进行有效而适当的采用。这里考虑并运用到的，是全站仪的三维坐标放样法为主的控制方式，并且利用垂球和激光垂准仪配合且结合使用的方式施工控制的主要方向，应该就是对于垂直度的测量和控制。由于对于墩身进行有效的纠偏工作，是作为控制垂直度的主要依据所在，所以利用全站仪以及垂球垂线法、激光铅直仪法等方式，来对于复核和控制测量工作的有效开展，当然是最合适不过。在高墩的施工工程中，能够全程采用的方法就是垂球的垂线复核法，因为它具有复核非常灵活和便捷的特点。4.结束语许多因素造成桥墩桩基和立柱偏位的现象时有发生。桥梁桩基和立柱一般直径大、造价高、施工难度大，当出现较大偏位甚至破坏时一般需要在原位继续成桩，施工难度更大，工期也难以控制。为了保证结构的安全可靠和工期，同时为消除存在的隐患，桥墩立柱偏位后的纠偏处治方案是非常重要的，也是经常要用到的。参考文献：[1]张帅，肖锋文，赵杰丽.连续梁墩柱合理设计的影响因素分析[J].公路工程，2012.37（5）：135一140[2]刘长征.敦德乌苏特大桥薄壁空心高墩的施工技术[j].科技创新与应用，2012（8）.[3]郭新伟.高速铁路桥墩墩顶横向水平位移控制值算法的研究田.铁道标准设计，2012（3）.