大跨度高速铁路连续梁施工控制研究

工程技术　２０１１年第ｏ３期Ｉ轻－－－ｒ－－￣－一计ｆ　大跨度高速铁路连续梁施工控制研究　岳英　嵇永磊　（１、吉林市市政设计研究院有限责任公司，吉林吉林１３２０１１　２、吉林市公路规划勘测设计院有限公司，吉林吉林１３２０１１）　摘要：本文针对某一高铁大跨度预应力混凝土连续箱梁桥的施工控制，本文采用灰色系统理论建立其悬臂浇筑施工阶段梁端　立模标高预测的ＧＭ（１，１）模型，并根据前十个节段的理论值与实测值进行原始数据的积累，应用到后期各梁段标高的修正，实测　结果表明该方法预测立模标高值精度较高，能满足实际工程需要。　关键词：灰色模型；大跨度连续桥；施工监控　１前言　由于大跨度预应力混凝土连续梁桥具有挠度变形小、整体刚度大、　线形平顺、行车舒适性好、动力性能优良等优点旧，因此在国内外修建的　Ｘ　（　）＝∑Ｘ‘　（ｍ）　Ｘ‘　＝（Ｘ‘　（１），Ｘ‘　（２），…，Ｘ‘　（，１））　（６）　ｃ７）　大跨径预应力混凝土桥梁中连续结构体系最常被采用，尤其是在８０ｍ一　对Ｘ∞取均值得到　：　２００ｍ跨度范围内极具竞争力，但同时由于其大多采用挂篮悬臂浇筑，　Ｚｏ’（　）＝Ｏ．５Ｘｏ　（　）＋０．５Ｘ　’（　—１）　（８】　相应的施工过程也也变得更加复杂，因此引入施工控制以确保其质量　则有：　ｆｘ（。　（２）１　『一ｚ（　（２）Ｉ１　和安全就变得更有必要。　大跨度预应力混凝土连续桥的悬浇施工过程中，对悬臂端立模标　Ｙ　Ｂ　，其中　＝Ｉ【　ｘ　（。ｎ’）｛Ｊ　，　＝ｌ（９）　高的影响因素很多，一些因素可认为是确定的，如结构形式、确定荷载　ｌ一—ｚ０　；　’（∞　）１　ｌ　ｌ，ａ＝ｌ：　ｌ作用下的结构效应等。但也有一些影响因素是不确定的，如温度、湿度　其中，Ｙ　称为数据列，Ｂ称为数据矩阵，ｉ为参数列。　及混凝土收缩徐变等。如果将这个施工控制过程作为—个大的“系统”，　上式换个表达方式为：　那么在进行施工控制时很难将各个影响因素通过精确的模型表征出　Ｘ（ｏ）（七）＋ａＺ（　（七）＝ｂ　（１Ｏ）　来，即大跨度预应力混凝土连续梁的施工控制是一个具有“噪声”影响　此时称为ＧＭ（１，１）模型。　的灰色系统。因此，可在桥梁施工控制系统中引入灰色理论，通过对各　如将残差序列记为：　＝ＹＮ—Ｂａ　（１１）　个悬浇阶段的立模标高值的调整，确保成桥后结构线形及内力满足要　当８平方和最小时，　＝　Ｅ＝ｍｉｎ　（１２）　求。　参燮　列铺足：　ａ＝（　Ｂ）一　Ｂ　（１３）　２工程概况　新建武汉至宜昌铁路东起汉口站，西至宜昌东站，途经汉川、仙桃、　这时则下式时ｍ『ｌ　。　＋　＋　”：６　（１４）　天门、潜江、荆州、枝江、宜昌等城市，线路全长２９３．１ｋｍ，武汉枢纽、宜昌　诳　翟解为：贾ｏ　（　＋１）：（ｘ（。’（１）一ｂ／ａ）ｅ一　＋ｂ／ａ　（１５）　地区联络线共５条２１５ｋｍ，宜昌东站至宜昌站８．５ｋｍ同步电气化施工，　上式的还原值为：耍∞　（　＋１）＝ＸＯ）（ｋ＋１）一　ａ’（　）　（１６）　新建汉口动车运用所。全线设汉口、汉川、仙桃、潜江、荆州、枝江、宜昌东　３－３各悬浇端立模标高值的计算　等７个车站，其中５个新建站、２个既有站。另新建汉口动车运用所１　对于大跨度预直力连续箱梁，通过因混凝土浇筑产生的竖向挠度向　处。全线路基总长约１４１．８５ｋｍ，￣线桥梁总长度１５１．９ｋｉｎ，隧道２．３７５ｋｍ，　下变化值和因预应力张拉导致的关键点挠度向上变化值即可得到改点　桥隧比例５２．６％。　的立模标高预测值：　ＨＹＺＯ＿４标段起止里程：ＤＫ１０４＋５０５．９３５～ＤＫ１７８＋１４９．２１，正线全长　７３．０２ｋｍ。彭市汉江特大铁路桥连续梁桥跨越汉江东河堤，跨径布置为　Ｈ１∞膜＝　ｆ　沦＋　（ｉ）＋△　挂一Ｙ２（ｉ）一（　４一　）　ｆ１　７、　６０ｍ＋１００ｍ＋１００ｍ＋６０ｍ，为四跨预应力混凝土连续箱梁，整体线形位于　Ｈ　立目ｒｉ号梁段浇前实测值。Ｈ　理论一张拉ｉ号预直力束后理论值值。Ｙ。　半径为１００００ｍ的圆曲线上。桥梁基础采用钻孔灌注桩，桩径分为　Ｇ卜？昆凝土浇后变化值。ｙ　ｉ卜预应力张拉后挠度变化值。Ｈ“牺－ｊ一１施工　ｑｉｆ．０ｍ、‘ｐ１．２５ｍ、￣ｐｌＳｍ、￣ｐ２．０ｍ、ｑ￣２．２ｍ五种，最大桩长１１２ｍ，最小桩长　阶段结束后给出的计算值。Ｈ　实潮＿ｉ一１施工阶段结束后的现场测量值。　４０．５ｍ，承台尺寸种类较多，有１１种之多，最大尺寸为２６．９ｘ２１．１ｘ５ｍ，单　ＡＨ　—挂篮试验给出的挂篮变形值。　个承台混凝土７￣！ｉｔ最大２８３８ｍ３，最小１８６．９ｍ　。墩身为变坡实心墩，最大　从而可给出ｉ施工阶段结束后的悬臂端立模标高预测值为：　墩高２９ｍ，最小墩高２．４ｍ。该桥设计等级为铁路Ｉ级，通航孔通航净空尺　度：航道等级为Ⅲ级，净宽不小于１５０ｍ；净高在最高通航水位以上不小　Ｈ　沦＝Ⅳ　横一Ｙｌ（ｉ）一△　挂＋Ｙ２（ｉ）　（１　８）　于１０ｍ。桥型布置具体见图１－１。　４实际应用　将该方法到彭市汉江特大连续梁上，彭市汉江特大连续梁桥施工控　制工作主要包括整体线形及关键哉面应变，通过现场实测数据来修正并　预测指导施工的立模标高值，确保成桥后整体线型与设计相符。通过对　图１－１彭市汉江连续梁特大桥桥型布置图弹位：ｃｍ）　彭市汉江特大连续梁桥ｌ２号梁段之前的现浇及张拉前后数据的分析，　３施工监测中的灰色模型　３．１灰色误差数据序列的确定　构建灰色模型时首先将该桥视为一灰色系统：第ｉ＋ｌ号悬浇梁段浇　筑之前，经由有限元分析得到前面各梁段控制点的竖向挠度值，每次浇　筑一个号段，都会产生变化并可通过测量得到，由此构建相应的误差向　量并作为原始数据，则模型ＧＭ（１，１）为阳：　＝（　（１），ｘ（２）‘・‘　（，ｚ））　（１）　Ｙ＝（　（１），ｙ（２）…），（　））　ｆ２１　１０　ｌ１　ｔ２　ｌ３　ｉ４　ｌ５　１０　ｌｌ　ｌ２　１３　ｌ４　ｌ５　式中：ｘ－挠度理论值向量；ｙ—挠度实测值向量；ｘ（ｋ）—ｋ一号点理论值；ｙ　图４—１　１２２＃墩大里程侧混凝土浇注后　图４—２　１２３＃墩小里程侧混凝土浇注后　￣）－－ｋ号点实测值；　由此构建误差样本：　（３）　其中　为理论值与实测值的差值，对上述数据进行非负化处理　（０）＝（ｘ（。　（１），Ｘ（。　（２）　Ｘ［０’（Ⅳ））　（４）　Ｘ（　ｆｆ）＝６（０＋ｃ　（５）　ｃ的取值保证ｘ０为正值。　３．２构建灰色模型　将）（０＿一次累加可生成　：　图４—３　１２２＃墩大里程侧混凝土张拉后　图４－４　１２３＃墩小里程侧混凝土张拉后　一ｌ２４—　轻一工一设一计ｌ　２０１１年第０３期　工程技术　水泥搅拌桩截渗墙在水库大坝渗漏处理中的应用　郝建侠・　郝建华　（１、德惠市河道堤防管理站，吉林德惠１３０３００　２、德惠市农村水利管理中心站，吉林德惠１３０３００）　摘　要：丁家河水库位于黄岛区薛家岛街道办事处丁家河村北，为小（１）型水库，于１９７２年４月建成，总库容１６６．５３万Ｉｎ　，兴利库　容１１４．００万ｍ３，防洪库容４２．５３万ｎｌ　，大坝为粘土心墙土坝，坝长２７０．００ｍ，坝顶高程２８．６ｍ。水库大坝２０００年出现大面积渗漏，　２００１年对大坝进行了劈裂灌浆处理，仍没有解决大坝渗漏问题，２００６年采取水泥搅拌桩截渗墙对大坝进行渗漏处理。本文对水　泥搅拌桩截渗墙对水库大坝进行渗漏处理进行了探讨　关键词：截渗墙；水库大坝；渗漏；处理；效果　１水库大坝渗漏的原因　根据钻探揭示，水库坝体土层结构总体自上而下为坝体回填土　层、坝体原始地层及坝体底部基岩，大坝主要岩土层分布及渗透系　数见表１。从表１分析得出大坝渗漏原因：大坝坝基清基不彻底，存　在含碎石粉质粘土夹层，渗透系数１－５ｘｌＯ％ｍ／ｓ，为中～微透水层，不　满足《碾压式土石坝设计规范））ＳＤＪ２１　８—８４中渗透系数一般对心墙　坝不大于ｌｘｌＯ一５ｃｍ／ｓ规定，该层为坝体渗漏的主要层位。　土层杂填土粉质粘土　素填土碎石粉　质粘土强风化　花岗岩弱风化　花岗岩微风化　花岗岩　土层厚度（１１１）１．５　５．５～１０．５　２．５～４．５　１．５－２．５　２．０—３．３　２．０　土层底高程ｆｍ）２７．１—２８．６　１６．７～２１．８　１２．２～１９．３　１０．７～１７．８　８．７～　３．５施工控制要点　３．５．１为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上　悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控　制。　３．５．２对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆　拌制的罐数、桩体每米掺合量、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅　拌提升时间及复搅次数。　３．５＿３水泥搅拌配合比为：水灰比０．４５～０．５０、水泥掺量１２％、每　米掺灰量４６．２５ｋｇ。　３．５．４水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避　免堵喷浆管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的１／２，严禁带水下钻。　第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。　喷浆提钻时钻头的提升速度控制在０．５ｍ／ｍｉｎ以内，喷浆压力控制在　０．４－０．６ＭＰａ。　３．５．５在搅拌桩施工过程中采用“叶缘喷浆”的搅拌头。这种搅　１４－３　拌头的时喷浆口位于搅拌叶片的最外缘，当浆液离开叶片向桩体中　土层埋深ｆｍ１　７．０—１２．０　９．５～１６．５　１　１．０～１８．０　１４．５～２０．０　心环状空间运移时，随着叶片的转动和切削，浆液能较均匀地散布　渗透系数Ｋ（ｃｍ／ｓ１　１．０—５．０ｘｌ０　５ｘ１０。６～ｌｘｌ０　１．０～５．０×１０。４　１．５～　在桩体中的土中。采用“叶缘喷浆”搅拌头能较好地解决喷浆中的搅　２．５ｘ１０　２．５～５．ＯｘｌＯ　１．０～２．５ｘ１０－６　拌不均的问题。　２水泥搅拌桩截渗墙设计　３．５．６施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后　沿坝顶中心线布设１排水泥搅拌桩，桩径４００ｍｍ，桩与桩之间　应连续作业，不得中断喷浆，严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提　储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加５０ｋｇ，若储浆量　搭接２５０ｍｍ，水泥搅拌桩进入强风化花岗岩不少于Ｏ．５ｍ，水泥掺人　升作业，量１２％，采用１１４２．５普通硅酸盐水泥，通过水泥对土的固化作用，在　小于上述重量时，不得进行下一根桩的施：【。　坝体内形成由水泥和土混合而成的厚３１２ｍｍ连续墙，减小土层的　３．５．７施工中发现喷浆不足，应按要求整桩复搅，复喷浆量不小　渗透系数，以解决大坝的渗漏问题。　于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中应及时记录中断深　３水泥搅拌桩截渗墙施工　度，在１２小时内采取补喷处理措施，补喷重叠段应大于１００ｃｍ，超　３．１施工工艺　过１２小时应采取补桩措施。　３．５．８现场施工人员认真填写原始记录，记录内容应包括：ａ施　水泥搅拌桩的施工工艺主要有两种：一种是喷浆，即先在地面　把水泥制成水泥浆，然后喷入坝体与坝体土搅和；一种是喷粉，即利　工桩号、施工日期、天气情况；ｂ喷浆深度、停浆标高；ｅ灰浆泵压力、　用压缩空气将干燥、松散状态的水泥粉直接喷入坝与坝体土搅和。　管道压力；ｄ钻机转速；ｆ钻进速度、提升速度；ｇ浆液流量；ｈ每米喷　该工程采用喷浆工艺。　浆量和整桩喷浆量；ｉ复搅深度。　３．２施工设备　４处理效果　工程采用ＰＨ一５系列深层搅拌桩机及相应的辅助设备（灰浆　施工完成２８天后对水泥搅拌桩截渗墙的截渗效果进行检测，　泵、灰浆搅拌机等）　目测大坝后原渗点没有发现渗漏，周围土的湿润带消失；用自然电　３．３施工工艺流程　场法进行渗漏探测，没有发现渗漏；对水泥搅拌桩截渗墙取样进行　桩位放样一钻机就位一检验、调整钻机一正循环钻机进至设计　实验室检测，渗透系数达ｌｘｌ０—６ｃｍ／ｓ，满足规范对于心墙坝渗透系　深度一打开高压注浆泵一反循环提钻并喷水泥浆一至坝顶面以下　不大于１ｘｌＯ一５ｃｍ／ｓ要求。从２００６年５月份施工完毕，经过２个汛　０．１ｍ一重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度一反循环提钻至坝顶　期高水位运行，没有发现渗漏问题。　面一移位。　参考文献　［１】董宏奇，李小榆．高压喷射灌浆在土坝防渗中的应用…．土．Ｙ－基础，　３．４施工准备　３．４．１搅拌桩施工前应对大坝坝顶进行平整，清除桩位处块石　２０ｏ４（ｏ３）．　和草根。　『２】张可能，邹银生，王贻荪．粘土固化注浆技术在垃圾填埋场防渗中　３．４．２水泥搅拌桩应采用合格的Ｒ４２．５级普通硅酸盐袋装水泥　以便计量，使用前，应将水泥取样送检。　３．４－３在钻机开钻前，监理工程师和项目经理应组织试桩１根，　以检验深层搅拌桩机及辅助设备（灰浆、灰浆搅拌机等）处于良好及　稳定状态。　的应用『Ｍ１．湖南大学学报（自然科学版），１９９９（０５）．　『３１瞿运金，田景龙．土坝劈裂粘土灌浆技术在松柏水库的成功运用　ｌＪＩ．防渗技术，２００２（０４）．　『４１张艳杰，叶剑．垂直铺塑防渗技术应用ｌ　Ｊ１．西北水资源与水３－程，　２００３（０３）．　结果表明，该方法精　生成原始灰色数据序列，从而对舌期的立模标高值进行预判。本文只列　段立模标高值进行了基于灰色理论的预测和调整，举了在１２２、１２３号墩施工期间几个梁段的预测，并对比分析了理论值和　度较高，可为同类型桥梁的施工监控作为参考。　参考文献　实测值的差别，最大差值为ｌｃｍ。彭市汉江特大桥主跨于２０１　１年３月份　［１】贺红军．大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制研究【Ｄ　顺利合拢，合拢段两悬臂端相对高差为０．９ｃｍ。　５结论　本文将灰色理论引入到大跨度预应力混凝土连续梁的施工控制　中，通过某一高速铁路桥一彭市汉江特大连续梁桥的实际施工过程，对　该桥所有的施工阶段箱梁前端挠度值进行了分析和实测，并对后期的梁　一西南交通大学，２００９．　［２］邓聚龙．灰色控制系统［Ｍ］．武汉：华中理工大学出版社，１９８６．　［３］杜洪，蒋陈．连续刚构桥梁施工控制．公路交通技术．２００３，２：４４—４６　［４】彭市汉江特大桥施工控制监控报告［Ｒ】．２０１　１．５　ｌ２５一