大跨框架橋下穿既有線吊軌縱橫梁法施工技術(shù)探討

魏文凱

（中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

0 引言

隨著城市的發(fā)展，越來越多的新建或改造道路、各類管涵需下穿既有鐵路。 而在鐵路行車密度不斷加大、行車速度不斷提高的形勢下，安全施工和安全行車之間的矛盾日益顯著。因此，如何在鐵路正常運營條件下順利施工顯得十分重要。 筆者試結(jié)合山西省晉中市榆次頂進(jìn)框架橋工程的具體實踐，探討3-5-3 吊軌縱橫梁法在大跨度框架下穿小曲線半徑既有線施工中的應(yīng)用問題，以期供類似工程參考。

1 工程概況

山西省晉中市榆次頂進(jìn)框架橋工程共包含3 座框架橋，分別為下穿石太鐵路框架橋、下穿榆聯(lián)線框架橋、下穿南同蒲石太鐵路框架橋。

下穿石太鐵路框架橋為4 孔（7 m＋12 m＋12 m＋7 m）連體式框架橋，結(jié)構(gòu)主體跨度為42.6 m，橋高為8 m，順線路方向長為53.48 m。框架橋與石太鐵路斜交于曲線區(qū)段，石太鐵路上行線曲線半徑為300 m，下行線曲線半徑為310 m，曲線超高為70 mm，交角為52.8°。 框架橋平面圖見圖1。

下穿榆聯(lián)線框架橋為4 孔 （7 m＋12 m＋12 m＋7 m）連體式框架橋，結(jié)構(gòu)主體跨度為42.6 m，橋高為8 m，順線路方向長為45.72 m。 框架橋與榆聯(lián)線斜交于曲線區(qū)段， 曲線半徑為250 m， 曲線超高為60 mm，交角為68.7°。 框架橋平面圖見圖2。

下穿南同蒲、石太鐵路框架橋為5 孔（8 m＋8 m＋8 m＋8 m＋7 m）連體式框架橋，結(jié)構(gòu)主體跨度為43.8 m，橋高為8 m，順線路方向長為55.66 m。 框架橋與南同蒲鐵路、石太鐵路斜交，交角為51.9°，其平面圖見圖3。

圖1 下穿石太鐵路框架橋平面圖Fig.1 Plan of passing-through Shitai railway frame bridge

圖2 下穿榆聯(lián)線框架橋平面圖Fig.2 Plan of passing-through Yulian line frame bridge

圖3 下穿南同蒲石太鐵路框架橋平面圖Fig.3 Plan of passing-through Nantongpu-Shitai railway frame bridge

3 座框架橋均與既有線斜交， 采用3-5-3 吊軌縱橫梁法架空加固線路， 框架橋一次架空頂進(jìn)到位。 尤其是下穿石太鐵路框架橋和下穿榆聯(lián)線框架橋，位于既有線小曲線半徑段，在用3-5-3 吊軌縱橫梁法架空加固線路頂進(jìn)框架橋施工過程中，需格外注意既有線線路穩(wěn)定和路基穩(wěn)定， 確保既有線行車安全。

2 3-5-3 吊軌縱橫梁法架空加固線路的施工工藝

2.1 施工工序

用3-5-3 吊軌縱橫梁法線路的施工順序為：方枕→穿木枕安裝3-5-3 吊軌→穿橫抬梁→安裝縱梁→頂進(jìn)→拆除加固體系，并恢復(fù)線路［1］。

2.2 方枕

方枕是一種路枕調(diào)整技術(shù)， 即以一條既有線為基準(zhǔn)，將施工影響范圍內(nèi)的既有線路（多股道）同一位置的混凝土枕調(diào)整到垂直線路的同一直線上，以方便穿橫梁施工［2］。

2.3 穿木枕安裝3-5-3 吊軌

在混凝土枕之間，每隔1.8 m 穿入一根3.5 m 長的木枕，木枕與既有鐵軌用道釘和道釘板連接。

吊軌采用線密度為50 kg／m 的鋼軌。 安裝吊軌時，可利用鐵路天窗點進(jìn)行施工。 在鐵軌外側(cè)，各安裝3 個吊軌，在道心處，安裝5 個吊軌，鋼軌接頭錯開1 m 以上［3］。 每束吊軌放置完成后，及時用U 型卡、扣板將吊軌和木枕連接牢固。 對U 型卡，采用雙螺母固定，其高度不得高出既有軌面。每束吊軌兩端對齊并及時設(shè)置木梭頭，以防止鋼軌翹頭傷人碰車［4］。3-5-3 吊軌及木枕安裝斷面如圖4 所示。

圖4 3-5-3 吊軌及木枕安裝斷面圖Fig.4 Cross-section of 3-5-3 hanger rail and wooden pillow installation

2.4 穿橫抬梁

工字鋼橫抬梁直接托在主軌下， 與鐵路基本垂直。 橫抬梁與吊軌和縱梁用U 型卡、扣板連接牢固。U 型卡使用雙螺母。與吊軌連接時，U 型卡高度不得超過既有軌面［5］。為了不影響軌道電路，可在鋼軌及吊軌下加設(shè)絕緣膠墊， 并確保所墊木板和絕緣膠墊不會松動、脫落。

穿橫抬梁利用列車運行間隙進(jìn)行施工。 為了保證橫抬梁能準(zhǔn)確地穿入， 應(yīng)先按計劃在既有軌道上標(biāo)明工字鋼橫梁的具體位置。 施工時，先中間，后兩側(cè)，按照“隔六穿一”的布局形式穿入，每穿好一根及時回填道砟，同時搗固密實［6］。 工字鋼橫梁接長采用等強鋼板連接，螺栓交錯布置，相鄰工字鋼橫梁接頭錯開長度不小于1.5 m。

2.5 安裝縱梁

縱梁設(shè)置在線路兩側(cè)，置于橫梁上，用兩根工字鋼合為一束，其中心距線路中心2.1 m。 縱梁工字鋼接長時，接頭需錯開1.5 m 以上。 安裝縱梁時，需利用鐵路天窗點進(jìn)行施工。施工時，在縱梁兩端距端頭2 m 處，支枕木垛，將縱梁架起，再采用通長直徑為22 mm 的U 型螺栓及扣板將其與橫梁相連。 3-5-3 吊軌縱橫梁法架空加固線路格式如圖5 所示。

圖5 3-5-3 吊軌縱橫梁法架空加固線路示意圖Fig.5 Reinforcement line diagram of 3-5-3 hanger rail with vertical and horizontal beam method

3 優(yōu)化措施

3.1 防止頂進(jìn)時框架橋兩側(cè)路基坍塌的措施

在頂進(jìn)過程中， 由于土體開挖對路基土造成擾動，使框架橋兩側(cè)土體易發(fā)生滑塌，從而對線路幾何尺寸和行車安全造成影響。為避免這種情況發(fā)生，榆次頂進(jìn)框架橋工程采取在框架橋兩側(cè)各打入一排管棚樁的方法，保護(hù)框架橋兩側(cè)路基土體，使土體滑落量大大減少，從而增強線路的安全性和穩(wěn)定性［7］。管棚施工斷面如圖6 所示。

3.2 木墊板優(yōu)化

在小曲線半徑、線路超高的情況下，在線路架空頂進(jìn)期間， 木墊板會因列車運行時產(chǎn)生的離心力而松動、脫離，導(dǎo)致線路幾何尺寸發(fā)生變形，影響行車安全。為避免這種情況發(fā)生，榆次頂進(jìn)框架橋工程對原有木墊板進(jìn)行了優(yōu)化，即將10 cm×20 cm×300 cm的木墊板加工成如圖7 所示的形狀， 剩余的木料可以加工成薄木墊板，繼續(xù)利用。

圖6 管棚施工斷面圖Fig.6 Construction cross-section of pipe shed

圖7 木墊板示意圖Fig.7 Diagram of wooden pad

優(yōu)化后的木墊板將線路超高的6 cm 直接在墊板上補償出來，并在線路超高側(cè)設(shè)置錯臺，防止絕緣膠墊、薄木墊板脫離。 在應(yīng)用過程中，它減少了需要填充的木墊板高度，增強了墊板的整體性和穩(wěn)定性，也對保證整個線路加固體系的穩(wěn)定性和安全性起到了良好的效果［8］。

3.3 加強線路養(yǎng)護(hù)人員配備及巡查工作

線路加固及頂進(jìn)期間的巡查養(yǎng)護(hù)是確保既有線路穩(wěn)定及行車安全的重要措施。一般情況下，線路巡查養(yǎng)護(hù)人員配備2～3 班，實行24 h 不間斷巡查養(yǎng)護(hù)。 在線路加固及頂進(jìn)期間，配備4 班線路養(yǎng)護(hù)人員，每班2 名線路養(yǎng)護(hù)人員、8 名工人。 在線路整修時，抽調(diào)2名線路養(yǎng)護(hù)人員及20 名工人配合。在進(jìn)行框架橋施工挖土?xí)r，按照每1 h 巡查1 次、每過1 趟列車巡查1次的頻次進(jìn)行線路養(yǎng)護(hù)。在框架橋頂進(jìn)和更換頂鐵時，按照每半小時巡查1 次、 每過1 趟列車巡查1 次的頻次進(jìn)行線路養(yǎng)護(hù)。 在線路拆除和恢復(fù)期間，按照每2 h巡查1 次、 每過1 趟列車巡查1 次的頻次進(jìn)行線路養(yǎng)護(hù)。 線路養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)如表1 和表2 所示。

表1 曲線正矢經(jīng)常保養(yǎng)容許偏差Tab.1 Allowable deviation of curve positive vector maintenance

表2 線路軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值Tab.2 Allowable deviation management value of static geometry dimension of line track

框架橋與既有線相交于小曲線半徑段，且列車運行繁忙。因此，確保線路幾何尺寸滿足要求，對確保線路及行車安全格外重要。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)線路幾何尺寸變化超過允許范圍時， 須立即停止施工，組織人員對線路進(jìn)行搶修， 確保線路及行車安全。

4 結(jié)語

山西晉中榆次頂進(jìn)框架橋工程框架橋跨度達(dá)到42.6 m 和43.8 m，且均與既有線路斜交。下穿石太鐵路框架橋和下穿榆聯(lián)線框架橋與既有線相交于小曲線半徑段，最小曲線半徑為250 m。通過對3-5-3 吊軌縱橫梁法施工工藝的優(yōu)化， 確保了大跨度框架橋下穿小曲線半徑既有線頂進(jìn)施工安全有序進(jìn)行，順利通過業(yè)主、鐵路局、監(jiān)理方的驗收。 該項目為類似大跨度框架橋下穿既有線小曲線半徑段的施工提供了有益的經(jīng)驗和良好范例。