鐵路營業(yè)線頂進涵大跨度橫梁綜合架空體系施工

王學(xué)峰 魏 良

(中鐵三局集團第三工程有限公司，山西 太原 030013)

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鐵路營業(yè)線頂進涵大跨度橫梁綜合架空體系施工

王學(xué)峰 魏 良

(中鐵三局集團第三工程有限公司，山西 太原 030013)

結(jié)合工程實例，介紹了富水復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路營業(yè)線頂進涵施工特點，根據(jù)施工工藝原理，從原設(shè)計情況與變更后實施等方面，闡述了該大跨度橫梁架空體系的施工操作要點，以保證工程順利實施。

鐵路，頂進涵，大跨度橫梁，架空體系

隨著我國城市的增容、擴建，當前交通環(huán)境不能很好的滿足其發(fā)展要求，制約了很多城市的發(fā)展，新建道路刻不容緩。而城市周邊往往建有鐵路，這也增加了新建道路建設(shè)的難度。通常穿越鐵路既有設(shè)施有上跨、下穿兩種方式，而框架橋涵下穿頂進方式是其中普遍采用的方法。其施工期間橋涵預(yù)制在線路外側(cè)，采用較為成熟的人工挖孔樁支撐縱橫梁線路架空體系架空線路，該方法有頂進時間較短，影響既有線范圍較少，安全性較高等優(yōu)點，在城市立交工程建設(shè)中普遍采用。本工程中地質(zhì)條件極其復(fù)雜，地下水位高，中砂層較厚，施工中極易形成流沙。因此采用常規(guī)的人工挖孔樁支撐架空體系無法進行。本工法采用線外機械成孔樁，大橫梁架空體系較好的解決該問題。施工期間保證了線路安全，減少了線路安全防護投入，各項指標參數(shù)均滿足列車運營要求，為線路架空體系又增添了一種有效的方案。

1 大橫梁架空體系特點

在復(fù)雜地質(zhì)條件和水位較高的條件下采用大橫梁架空體系，解決了無法緊鄰既有線進行人工挖孔樁施工的難點。在線路外側(cè)采用較為安全的機械鉆孔樁施工方法，避免了人工挖孔作業(yè)的風(fēng)險。采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，解決了大橫梁跨度過大的問題，滿足了標準D型便梁的跨度。大橫梁采用多組D型便梁，滿足了線路架空后鐵路運營的變形的要求。

2 工藝原理

針對既有線地質(zhì)條件復(fù)雜，架空體系受力樁無法進行人工挖孔作業(yè)的情況，采用大橫梁架空體系。在不影響鐵路運營的條件下，既有線的外側(cè)采用機械鉆孔樁施工鋼筋混凝土受力樁，其外側(cè)樁受拉，內(nèi)側(cè)樁受壓。樁上部施工懸臂梁，大橫梁架設(shè)于線路兩側(cè)懸臂梁上，并設(shè)在鐵軌下部，之后以大橫梁為支點，施工縱梁及其他為常規(guī)架空系統(tǒng)(見圖1)。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工準備→測量放樣→機械鉆孔樁(人工挖孔樁)→懸臂梁施工→短樁臨時架空線路→穿設(shè)大橫梁(24 m D型便梁)→拆除臨時架空便梁→安裝縱梁及小橫梁→橋涵頂進→拆除架空體系→恢復(fù)線路。

3.2 關(guān)鍵工序及操作要點

3.2.1 復(fù)雜地質(zhì)條件下，既有線架空體系的方案選擇

因京包線路架空體系地質(zhì)條件比較復(fù)雜，地下水位線較高，地下水位原地面以下0.8 m～1.2 m，且為營業(yè)線施工，安全要求高；工期緊張，架空體系直接關(guān)系到橋涵頂進工期，地質(zhì)主要以粉土、細砂組成，土質(zhì)較為松散，人工挖孔樁易挖，行車擾動易塌方，安全隱患大，地下水位線高，人工不能挖至設(shè)計樁底。最終選擇綜合性架空體系，線路外側(cè)采用鉆孔樁，代替人工挖孔樁，遠、近線路兩根鉆孔樁頂部連接懸臂梁，穿設(shè)大橫梁捆綁成整體后頂部安裝分配梁工字鋼后解決了縱梁架空縱梁支點及線路穩(wěn)定難題，封鎖點內(nèi)架設(shè)便梁，體系成型后機械挖土，橋涵頂進。

3.2.2 受力樁及懸臂梁的施工工藝及技術(shù)要點

1)受力鉆孔樁施工工藝。a.鉆孔機械為潛水鉆機，機械尺寸較小，在營業(yè)線范圍內(nèi)施工較為安全；重量較輕，方便移動，地質(zhì)方面為砂土類型，與該類型鉆機施工適合土質(zhì)一致。b.因考慮到營業(yè)線安全，營業(yè)線路線間距為7.04 m，近線路樁線路7 m，主要起到抗壓作用，遠線路樁離近線路樁4 m，主要起到抗拔作用。c.根據(jù)地質(zhì)情況，近線路抗壓樁樁底進入持力層，提供反力足夠支撐線路架空、萬噸列車及動荷載等因素；遠線路樁主要起到抗拔作用，本身自重，側(cè)壁摩擦力滿足抗拔要求。d.因地質(zhì)情況為砂土且營業(yè)線有行車擾動，采用化學(xué)泥漿與黃粘土增加循環(huán)水比重，調(diào)整后比重為1.2，平衡樁壁側(cè)壓力。e.成孔后需報檢檢查孔，對樁長、樁徑進行檢查，下鋼筋籠前先探孔及量測沉碴厚度，及時下鋼筋籠，需對樁清底。澆筑過程中控制拔管長度，保證成樁質(zhì)量。

灌注樁應(yīng)頂部超過設(shè)計高程，最后需破除頂部浮漿；鋼筋籠預(yù)留足夠尺寸能夠深入懸臂梁之中。

2)懸臂梁施工。a.支點樁鋼筋伸入懸臂梁內(nèi)1 m長，扇形布置，樁身伸入懸臂梁內(nèi)15 cm，使樁與懸臂梁充分結(jié)合，如圖2所示。b.懸臂梁綁扎鋼筋，注意懸臂部分受力筋在上部。c.懸臂梁采用C35混凝土，頂部預(yù)埋大橫梁組限位裝置,采用預(yù)埋φ15 cm PVC管深度50 cm，在穿設(shè)大橫梁后插入槽鋼后混凝土灌注管中，對線路進行限位。

3.2.3 大橫梁的施工工藝及技術(shù)要點

1)大橫梁采用24 m D型便梁，臨時便梁采用12 m D型便梁。2)大橫梁吊裝前，在懸臂梁上大橫梁支座處放置4 800 mm×300 mm×37 mm尺寸橡膠墊支座。橡膠墊的作用一是絕緣，杜絕紅光帶；二是支點提供緩沖。3)臨時便梁的施工。大橫梁安裝之前，首先利用線路封鎖點對線路臨時架空。具體施工步驟：沿線路方向在大橫梁設(shè)置點兩側(cè)分別施工兩根2 m長的短樁，作為臨時便梁的支撐點，樁采用人工挖孔鋼筋混凝土灌注樁。待樁混凝土達到設(shè)計強度，并復(fù)核標高無誤后，在其上直接吊裝放置臨時便梁，臨時便梁與軌道枕木鎖接固定后，即完成線路臨時架空。之后沿大橫梁軸線方向人工挖土，形成大橫梁安裝孔，便于大橫梁的安裝(見圖3)。4)為了減少大橫梁的變形，在兩條線路中間設(shè)置直徑1.25 m，長度2.0 m的人工挖孔樁。5)大橫梁吊裝。大橫梁一端安裝鋼絲繩，并將鋼絲繩穿過大橫梁安裝孔與另一側(cè)的卷揚機連接。利用吊車將大橫梁吊至安裝孔位置，另一側(cè)利用卷揚機牽引將大橫梁就位。就位過程中嚴格監(jiān)控大橫梁變化，機械有專人指揮，防止大橫梁失穩(wěn)后影響線路。6)大橫梁全部安裝完成后，檢查位置、標高，符合要求后，恢復(fù)線路。

3.2.4 縱梁及其他體系施工工藝及技術(shù)要點

1)縱梁下部分配梁制作。采用4根32a工字鋼橫向并排焊接，并在其頂部與底部分別焊接6 mm厚鋼板，四角預(yù)留4個直徑14 mm孔，用于與大橫梁連接。2)縱梁下部分配梁安裝。大橫梁安裝完畢后，將分配梁吊裝至縱梁支座處，位置和標高校準，利用4根螺栓將分配梁與大橫梁連接為整體，同時也增強大橫梁的整體穩(wěn)定性，使之受力、傳力均勻。另外，因增設(shè)分配梁，使大橫梁的標高可以有效降低，從而增大了營業(yè)線軌底至大橫梁頂高差，在大橫梁施工中，加大了安全操作空間，提高了穿大橫梁安全系數(shù)(見圖4)。3)縱梁設(shè)置形式選用?？v梁采用24 m D型便梁。根據(jù)《D型施工便梁使用說明書》，雙線、直線段鐵路采用甲乙丙式設(shè)置圖均可。通常采用丙式設(shè)置。4)縱梁及小橫梁架空系統(tǒng)安裝。安裝工藝：調(diào)整枕距→穿橫梁→縱梁就位→安裝斜桿及所有連接系統(tǒng)?？v梁吊裝前，先應(yīng)調(diào)整枕距。按670 mm的間距調(diào)整好加固范圍內(nèi)的軌枕間距，并將多余的軌枕抽出。在調(diào)整好的軌枕間距內(nèi)扒除部分道碴并穿入小橫梁，采用定位角鋼S7定位小橫梁。并在小橫梁與鋼軌接觸面墊好絕緣膠墊，防止造成信號電路短路，最后上好鋼軌扣件。

縱梁吊裝前先在分配梁上部支點處放置橡膠墊?？v梁吊裝需利用“天窗點”施工，施工前申請接觸網(wǎng)停電配合，確認停電后方可開始縱梁吊裝?？v梁安裝采用人工配合2臺130 t汽車吊進行?？v梁吊裝就位后，分別安裝連接板、牛腿和斜桿等其他連接系統(tǒng)。支點處提前埋設(shè)縱梁防爬，防橫移限位裝置，保證架空期間D型便梁穩(wěn)定。

3.2.5 頂進過程及車輛通過的監(jiān)測控制

1)軌道的軌距、水平度監(jiān)測。每過一列車后均應(yīng)利用軌距尺對線路進行檢查，且每兩小時全面檢查一次，并做好記錄。超限地段應(yīng)及時通知線路巡養(yǎng)人員進行整修；水平度如果超過允許偏差，應(yīng)采用鋼軌軌底墊橡膠或者采用人工起道的方法調(diào)整；縱向方向偏離時需工撥道進行調(diào)整。2)軌道高差監(jiān)測。常用三種監(jiān)測方法，一是眼觀法，對軌道方向進行觀察，對不平順位置采用人工起道辦法使線路平順；二是在線路軌道上做好觀測點，每天早中晚進行水準儀測量，對線路進行觀測，做好測量記錄，對超出允許范圍內(nèi)數(shù)值處進行處理；三是利用軌檢車對線路進行檢查超出范圍人工進行起道。3)線路沉降觀測。在架空體系架空期間對懸臂梁頂選擇固定點進行沉降觀測。4)縱梁撓度檢測。按照要求，列車經(jīng)過線路架空區(qū)間時，便梁變形不能大于其預(yù)拱度。24 m D型便梁預(yù)拱度為6 cm，故列車經(jīng)過時不能產(chǎn)生6 cm以上變形。大橫梁和縱梁均為24 m D型便梁，因此變形疊加量不能超過6 cm。在列車經(jīng)過時，采用一臺全站儀對縱梁跨中進行懸高測量，經(jīng)測量均滿足撓度要求。

3.2.6 架空體系的拆除

框架橋涵頂進到位后，拆除架空體系。拆除原則遵循“先支的后拆，后支的先拆”原則。拆除順序：首先拆除上下行外側(cè)縱梁，后拆除上下行內(nèi)側(cè)兩線間縱梁。拆除縱梁后，抽出小橫梁，并將小橫梁間距調(diào)整回原來間距，補充道碴，恢復(fù)線路。

注意事項:利用營業(yè)線停電加封鎖點天窗點對縱梁進行拆除;拆除過程中設(shè)一人一機防護，遠近端設(shè)防護人員，現(xiàn)場有防護員，車站運轉(zhuǎn)中心有駐站聯(lián)絡(luò)員。根據(jù)線路高度、距離、重量，定上下行外側(cè)兩臺130 t吊車，接觸網(wǎng)桿立柱用枕木做好防護，防止吊車臂碰斷接觸網(wǎng)立柱。

4 結(jié)語

通過方案的實施，改變了傳統(tǒng)線路架空采用的人工挖孔樁作為支點樁，頂部架空線路的傳統(tǒng)模式，采用縱橫梁架空體系有效的解決了人工挖孔樁無法實施的難題，新增了一項架空體系，對今后類似施工起到了很好的借鑒作用，通過對此類施工工藝的總結(jié)，經(jīng)過整理已經(jīng)形成工法、科技研發(fā)成果，目前獲得了良好的社會效益。

[1] 趙振龍.既有線橋涵頂進技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2014(16)：82-83.

[2] 齊才偉.富水粉細砂層鐵路隧道施工技術(shù)[J].商品與質(zhì)量，2016(21)：133-135.

Construction of large-span horizontal beam overhead system of jacking culvert of railway operation line

Wang Xuefeng Wei Liang

(ChinaRailway3rdBureauGroup3rdEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

Combining with engineering examples, the paper introduces jacking culvert construction features of railway operation line under rich water complicated geology conditions. According to construction technology principles, starting from aspects of original design conditions and post-alteration implementation, it describes the large-span horizontal beam overhead system construction operation points, with a view to guarantee smooth engineering operation.

railway, jacking culvert, large-span horizontal beam, overhead system

1009-6825(2017)05-0167-03

2016-11-26

王學(xué)峰(1973- )，男，高級工程師

U215

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