鐵路組合式工便梁連續(xù)加固線路頂進(jìn)施工技術(shù)

摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)及交通運(yùn)輸高速發(fā)展，各地政府規(guī)劃道路與鐵路交叉增多，既有鐵路立交涵寬度、高度均不能滿足地方政府發(fā)展需求，同時(shí)地方政府結(jié)合長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃目標(biāo)，要求下穿既有鐵路孔徑越來(lái)越大，需求的增加，在頂進(jìn)大孔徑框構(gòu)橋施工時(shí)，加固既有鐵路線路施工技術(shù)方面也越來(lái)越高。通過(guò)對(duì)既有鐵路加固施工技術(shù)進(jìn)行比選、研究、再創(chuàng)新，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用、實(shí)施等，總結(jié)出以組合式工便梁連續(xù)加固既有線路施工方法，在施工過(guò)程中體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)、安全、高效等特點(diǎn)，總結(jié)形成了省級(jí)工法及局科技進(jìn)步獎(jiǎng)，同時(shí)取得了良好的社會(huì)效益。

Abstract： With the rapid development of China's national economy and transportation， the crossing between roads and railways is increasing， and the width and height of existing railway interchange can not meet the development needs of local governments. At the same time， local governments combined with long-term planning goals require that the diameter of existing railways be increasingly larger and the demand increase. When jacking a large-aperture frame bridge， the technology of strengthening existing railway lines is also increasing. Through comparison and selection， research， re-innovation of existing railway reinforcement construction technology， field application， implementation， etc.， the construction method for continuous reinforcement of existing lines with combined work beams is summarized， which reflects the economy， safety and efficiency in the construction process. The summary has formed the provincial construction law and bureau of science and technology progress award， and achieved good social benefits.

關(guān)鍵詞：既有鐵路;組合式工便梁;連續(xù)加固;頂進(jìn)大跨度橋;等強(qiáng)連接;技術(shù)優(yōu)化

Key words： existing railway;combined temporary beam;continuous reinforcement;jacking of long-span bridge;equal-strength connection;technical optimization

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.7+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）09-0142-04

1? 項(xiàng)目背景

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)及交通運(yùn)輸高速、高質(zhì)量發(fā)展，各地政府規(guī)劃道路與鐵路交叉增多，既有鐵路立交涵寬度、高度均不能滿足地方政府發(fā)展需求，同時(shí)地方政府結(jié)合長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃目標(biāo)，要求下穿既有鐵路孔徑越來(lái)越大，在發(fā)展過(guò)程中，也形成了一些形式多樣、成熟的架空鐵路頂進(jìn)框構(gòu)的施工技術(shù)。比如有鋼軌扣軌梁加固線路頂進(jìn)法、工字鋼加固線路頂進(jìn)法、D梁加固線路頂進(jìn)法、工便梁加固線路頂進(jìn)法等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況適用于不同頂進(jìn)法。

2? 工程概況

陽(yáng)安二線鐵路工程是連接國(guó)家干線寶成鐵路的一個(gè)重要貨運(yùn)通道。中鐵六局集團(tuán)太原鐵路建設(shè)有限公司施工的陽(yáng)安二線線下工程，全長(zhǎng)28.6km，位于陜西省安康市境內(nèi)，陽(yáng)安二線與安康市多處規(guī)劃路交叉，均為多孔徑、寬度30m以上框構(gòu)橋。沿線頂進(jìn)大跨徑框構(gòu)多，為我們搭建好平臺(tái)，我們會(huì)更好、更快的完成任務(wù)。

3? 施工重難點(diǎn)

大部分施工單位在線路加固方面，無(wú)論大小跨徑均采用鋼軌扣軌梁加固、工字鋼加固線路或者扣軌和工字鋼組合式架空、D型梁加固技術(shù)。陽(yáng)安增建二線工程，西安局集團(tuán)公司禁止使用扣軌加固方案，大部分橫穿既有線規(guī)劃道路寬均在30m以上，為了使大孔徑框構(gòu)橋頂進(jìn)更安全、更高效地完成，線路加固方案組合、比選是難點(diǎn)，頂進(jìn)施工關(guān)鍵工藝是重點(diǎn)。

現(xiàn)依托陽(yáng)安二線工程（6+8+8+6）m、（9+12+12+9）m框構(gòu)橋頂進(jìn)工程。采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、方案比選、理論分析、施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合的手段，對(duì)大跨徑框構(gòu)橋頂進(jìn)線路加固體系、縱橫梁等強(qiáng)度連接、頂進(jìn)過(guò)程體系轉(zhuǎn)化等施工技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)研究，同時(shí)總結(jié)提煉一套安全、高效的線路加固體系技術(shù)。

4? 頂進(jìn)施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 頂進(jìn)框構(gòu)橋線路加固對(duì)比

4.1.1 加固體系比選

隨著市政交通的迅速發(fā)展，大跨徑下穿鐵路工程日益增多，因此選用一種安全、穩(wěn)定、高效的頂進(jìn)大跨徑加固線路技術(shù)迫在眉睫。依據(jù)目前國(guó)內(nèi)常用的線路加固體系進(jìn)行比選研究。

4.1.2 鋼軌扣軌梁加固線路頂進(jìn)法

按照《鐵路工務(wù)安全規(guī)則》鋼軌扣軌梁加固線路適用頂進(jìn)框構(gòu)跨度小于6.3m（限速45km/h），采用的成束鋼軌（鋼軌正反扣后用螺栓、鐵路夾板、鋼板加固而成）。

鋼軌扣軌梁適用跨徑小，鋼軌束整體性差，連接零件均為非標(biāo)，且數(shù)量多，安全穩(wěn)定性差，施工需要將混凝土枕抽換為木枕，而且容易出現(xiàn)“紅光帶”，個(gè)別需要加設(shè)絕緣軌距桿。

4.1.3 工字鋼加固線路頂進(jìn)法

按照《鐵路工務(wù)安全規(guī)則》采用不同型號(hào)的工字鋼組合，適用不同的跨徑，一般需與軌束梁一同加固線路，設(shè)備連接部件繁多，施工繁瑣，封鎖要點(diǎn)施工次數(shù)多，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，但相比鋼軌扣軌梁適用跨徑達(dá)到24.4m（限速45km/h）。

4.1.4 D型便梁加固線路頂進(jìn)法

目前國(guó)內(nèi)普遍適用D型便梁加固既有線，適用范圍較廣，安裝、運(yùn)輸方便，加固線路穩(wěn)定性好。按照頂進(jìn)框構(gòu)橋跨徑不同，D梁分為D12、D16、D20、D24四種型號(hào)，一般適用最大跨徑為20m。D梁根據(jù)橫梁的位置分為高位、中位、低位三種承式組合，用以調(diào)整軌面與縱梁頂?shù)母叨龋ＷC限界要求。D型便梁縱梁與小橫梁采用牛腿進(jìn)行連接，穩(wěn)定性好。但D型便梁兩片縱梁無(wú)法進(jìn)行拼接，無(wú)法連續(xù)延長(zhǎng)。

4.1.5 工便梁加固線路頂進(jìn)法

工便梁加固線路主要有縱梁、工字鋼橫梁、配套鋼枕、等強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)螺栓、鋼枕及專(zhuān)用扣配件等。工便梁只能采取“高位”架空，適用于加固單線及多線線間距大于4.2m、孔徑大于12m箱形橋施工。單組工便梁長(zhǎng)16m，架空采用“連續(xù)式”，理論長(zhǎng)度為N×16m。

工便梁組合后，均采用專(zhuān)用連接件相連，整體性好，穩(wěn)定，安全系數(shù)高。從結(jié)構(gòu)形式、連接方式、架空方式等方面進(jìn)行比選，本項(xiàng)目大跨度框構(gòu)橋頂進(jìn)最終確定采用加固方式最優(yōu)的工便梁加固架空線路方案。

4.2 工便梁連續(xù)架空線路體系工藝

4.2.1 架空體系總體方案

下面以4孔框構(gòu)橋（6+8+8+6）m的幾何參數(shù)為例簡(jiǎn)述架空體系。

既有鐵路單線采用連續(xù)三組I100工便梁、H70型梁及H20鋼枕組合架空體系進(jìn)行加固，架空長(zhǎng)度3×16m。為保證鐵路運(yùn)輸限界要求，I100工便梁設(shè)置在距離線路中心2.2m的位置，每組縱梁放置于支撐樁上，與均勻分布的H20鋼枕采用雙帽高強(qiáng)螺栓聯(lián)結(jié)。均勻分布的3組（2根拼為1組）H70橫抬梁設(shè)置于縱梁下的支撐樁上，于縱梁采用U型螺栓連接，橫抬梁需延伸出頂進(jìn)端縱梁中線位置4.5m，便于橋體頂板盡早受力;橫抬梁于線路右側(cè)延伸至就位樁冠梁上，防止頂進(jìn)過(guò)程線路橫移。橋體頂板預(yù)埋鋼筋拉環(huán)2排，在頂進(jìn)時(shí)用倒鏈和鋼絲繩聯(lián)接橫抬梁，防止線路橫移。加固線路期間列車(chē)限速45km/h。（圖1-圖2）

4.2.2 支撐樁及就位樁施工

本橋共設(shè)就位樁3根，直徑D=1.25m長(zhǎng)度L=15m;支撐樁14根（端部4根長(zhǎng)度12m、中間10根長(zhǎng)度15m。），直徑D=1.25m? 樁長(zhǎng)L=12-15m。挖孔樁施工采用人工挖孔，根據(jù)有關(guān)規(guī)定屬于B2類(lèi)施工。施工計(jì)劃報(bào)鐵路局審查通過(guò)后，按計(jì)劃施工。

支撐樁施工按照人工挖孔樁標(biāo)準(zhǔn)施工工藝進(jìn)行，支撐樁施工完成后要及時(shí)核對(duì)樁頂面標(biāo)高與既有鐵路線軌面標(biāo)高關(guān)系，確保在頂進(jìn)過(guò)程中，不會(huì)發(fā)生將既有線頂起等安全事故。冠梁施工過(guò)程中要在樁內(nèi)預(yù)埋P60鋼軌，深度不小于1.5m，位置應(yīng)距離樁最外側(cè)0.3m為宜，樁頂標(biāo)高同樣需要控制到位。現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備硬雜木板及木楔子，用于調(diào)整橫抬梁或縱梁標(biāo)高。

4.2.3 線路架空與加固

①準(zhǔn)備工作。線路架空前現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)、梳理與鐵路局相關(guān)設(shè)備管理簽訂的協(xié)議及影響各設(shè)備單位的既有設(shè)備需進(jìn)行遷改或按慣例單位要求做好有效的防護(hù)措施。

線路加固前應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)盯控及作業(yè)人員交底，施工機(jī)具、材料準(zhǔn)備到位，備好應(yīng)急備品。

②縱梁架設(shè)?？v梁由3組I100工便梁組成，單根I100工便梁截面尺寸為1000*360*20*40mm，總架空長(zhǎng)度48m。便梁吊運(yùn)安裝時(shí)，設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行防護(hù)，并利用“天窗點(diǎn)”封鎖線路，每次90分鐘。封鎖點(diǎn)前利用吊車(chē)將工便梁放置在線路一側(cè)，利用吊車(chē)或軌道車(chē)進(jìn)行便梁施工，如需要吊車(chē)則需要接觸網(wǎng)停電，如利用軌道車(chē)則不需要;縱梁放置于支撐樁上后，按要求需要采用等強(qiáng)連接夾板及高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，組合成為連續(xù)式梁，一并受力。要求連接緊固、標(biāo)高調(diào)整到位、整平、支撐穩(wěn)固，不得侵線。

③橫抬梁安裝。線路架空部位橫抬梁采用等強(qiáng)度H70型鋼，長(zhǎng)度13.5m，每?jī)筛胖迷谝粋€(gè)就位樁上。橫抬梁在線路右側(cè)延伸出右側(cè)縱梁中心線4.5m，在線路左側(cè)延伸出左側(cè)縱梁中心線5m于就位樁冠梁上，采用H70型鋼等強(qiáng)度夾板和高強(qiáng)度螺栓聯(lián)結(jié)。橫梁挖好一根，穿一根，加固一根，與縱梁用？準(zhǔn)22的U形螺栓聯(lián)在一起。為防止線路橫移，橫梁延伸于就位樁上的工字鋼冠梁上。橫抬梁與基本軌之間墊硬雜木板和橡膠墊，避免基本軌與橫抬梁之間的硬接觸。橫梁接頭處用腹板和上下夾板等強(qiáng)度螺栓聯(lián)結(jié)。

頂進(jìn)施工時(shí)，考慮橫抬梁與箱頂磨擦力的作用，為避免縱梁橫向變形，在箱頂接觸面放置鋼板，橫梁與鋼板間放置鋼滑車(chē)，減少磨擦力，以此在頂進(jìn)過(guò)程中調(diào)整橫抬梁。

④枕木抽換與鋼枕連接。利用枕木間隙安裝橫梁，使用專(zhuān)用連接扣件將鋼枕與鋼軌連接，鋼枕與連接扣件沿鋼軌方向微調(diào)，保證鋼軌的橫向穩(wěn)定，扣件與鋼軌之間放置尼龍絕緣塊，防止軌道電路短路，影響行車(chē)。穿入鋼枕時(shí)要對(duì)準(zhǔn)主梁聯(lián)結(jié)螺栓孔并定位牢固。安裝所有聯(lián)結(jié)螺栓，組裝過(guò)程中，螺栓應(yīng)緊固，彈簧墊圈不得漏裝。

⑤維護(hù)與線路控制。線路加固完畢，要嚴(yán)格檢查線路的方向、水平、軌距，檢查料具是否侵限，道砟是否穩(wěn)固等，做到每過(guò)一次列車(chē)檢查一遍，并做好現(xiàn)場(chǎng)記錄。使用過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查，上緊松動(dòng)的螺栓。

軌距控制：其軌距一靠砼枕來(lái)控制，二靠鋼枕上的鋼軌扣件來(lái)控制，確保軌距符合要求。

線路的橫向控制：由于鋼枕上都有鋼軌扣件，鋼枕與縱梁相聯(lián)結(jié)，使線路固定在工便梁之間，不致發(fā)生橫向移動(dòng)。

4.3 連續(xù)工便梁等強(qiáng)連接方法

因縱橫梁均采用拼接形式，故連接處的強(qiáng)度至關(guān)重要，是保證體系安全、穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)相關(guān)技術(shù)參數(shù)及《鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）計(jì)算等強(qiáng)連接腹板及翼緣上板布置為：腹板螺栓群10.9級(jí)-M20并列布置，8行，行間距70mm，2列，列間距70mm，螺栓群列邊距45mm，行邊距45mm;翼緣螺栓群10.9級(jí)-M20，缺行錯(cuò)列布置，首行為基行，布置為基行4列，列間距80mm，共2行，行間距40mm，螺栓群列邊距：45mm，行邊距37.5mm;腹板連接板：580mm×325mm，厚10mm;翼緣上部連接板：665mm×300mm，厚22mm;翼緣下部連接板：665mm×115mm，厚：10mm，梁梁腹板間距為：a=5mm。

4.4 加固體系轉(zhuǎn)換

框構(gòu)橋頂進(jìn)過(guò)程中，為避免既有線路位移，在頂進(jìn)過(guò)程中用倒鏈將框構(gòu)橋主體與橫抬梁連接，同時(shí)在就位樁上預(yù)埋P60鋼軌作為冠梁?？驑?gòu)橋空頂至橫抬梁下方后，框構(gòu)邊距離第一排樁2m時(shí)，進(jìn)行鑿樁受力體系轉(zhuǎn)換，鑿樁前需將框構(gòu)頂滑車(chē)或滾杠采用枕木垛或是硬雜木放置于橫抬梁與框構(gòu)橋頂面，加固牢固。對(duì)影響頂進(jìn)施工的臨時(shí)支撐樁采用人工配合機(jī)械（破碎錘）拆除，拆除支撐樁時(shí)，要自上而下，順序進(jìn)行，禁止垂直交叉作業(yè)。

鑿至樁底時(shí)，要復(fù)核標(biāo)高，標(biāo)高應(yīng)控制在低于框構(gòu)底面5-10cm。

4.5 線路恢復(fù)

4.5.1 線路養(yǎng)護(hù)

為防止頂進(jìn)期間出現(xiàn)脹軌現(xiàn)象，可采取如下措施：一是在線路架空前將既有無(wú)縫線路進(jìn)行放散;二是線路架空期間在軌腰處夾海綿同時(shí)采用噴霧器進(jìn)行降溫，一般為當(dāng)日的9點(diǎn)-16點(diǎn)進(jìn)行灑水降溫，確保海綿處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

4.5.2 便梁拆除

框構(gòu)橋兩側(cè)及頂面回填注漿完成后，即可進(jìn)行便梁拆除，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可采用吊車(chē)、汽車(chē)吊或者人工滑移等方式進(jìn)行，拆除順序，先拆工便梁，再拆橫抬梁，最后拆除鋼枕。拆除橫抬梁及鋼枕的過(guò)程中及時(shí)回填道砟搗固線路，達(dá)到開(kāi)通條件。

4.6 工藝總結(jié)

通過(guò)前期調(diào)查，方案比選，我們最終選擇了工便梁作為本標(biāo)段四座大孔徑框構(gòu)橋的架空體系。工便梁架空具有連續(xù)性好，穩(wěn)定性高、安裝簡(jiǎn)便、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。在施工過(guò)程中，也遇到了一些困難，通過(guò)不斷在細(xì)節(jié)處改進(jìn)工藝，克服困難，最終順利完成了框構(gòu)橋頂進(jìn)施工，并總結(jié)出了一套行之有效的施工工藝和方法并形成資料。對(duì)之后類(lèi)似的大孔徑框構(gòu)橋頂進(jìn)施工具有一定的借鑒意義。

5? 本項(xiàng)目施工技術(shù)特點(diǎn)及主要成果

5.1 技術(shù)特點(diǎn)

①組合式工便梁采用I100工字鋼作為縱梁，兩片縱梁之間采用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行等強(qiáng)連接，架空采用“連續(xù)式”，理論長(zhǎng)度為N×16m，解決了頂進(jìn)架空過(guò)程中線路穩(wěn)定的問(wèn)題，保證了行車(chē)安全。②組合式工便梁整體性好，配件較少，安裝便利，解決了施工工藝復(fù)雜，施工進(jìn)度慢，提高了施工效率。③縱梁上孔位較多，不需要抽換枕木，利用枕木間隙插入鋼枕即可，減少了封鎖要點(diǎn)時(shí)間，提高了施工效率。

5.2 主要成果

形成了《鐵路組合式工便梁連續(xù)加固線路頂進(jìn)大跨度框構(gòu)橋施工工法》山西省省級(jí)工法一項(xiàng)，中鐵六局科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)。

6? 效果

6.1 社會(huì)效益

陽(yáng)平關(guān)至安康增建二線工程，全線共有頂進(jìn)17座，其中大跨徑的4座，跨徑分別為2座（9+12+12+9）m、（2-10）m、（6+8+8+6）m，全部采用了組合式工便梁架空線路頂進(jìn)工藝，采用了本項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)，既保證線路安全穩(wěn)定，又縮短工期，實(shí)現(xiàn)了施工安全、質(zhì)量的控制，得到甲方、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位的一致認(rèn)可和肯定，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

組合式工便梁由H20小橫梁、I100縱梁、H70橫抬梁、橫向連接板、鋼軌扣件等組成，組合式工便梁組裝便利，不需要抽換枕木，利用枕木間隙穿入H20小鋼枕，直接與I100縱梁進(jìn)行栓接，單組架空同比與其他架空形式，線封鎖要點(diǎn)減少3次，節(jié)約大量勞、材、機(jī)費(fèi)用。

所有材料均可做為固定資產(chǎn)，周轉(zhuǎn)使用，本次采購(gòu)3組工便周轉(zhuǎn)使用一次后費(fèi)用基本攤平，剩余周轉(zhuǎn)使用初步計(jì)算節(jié)約成本可觀。

參考文獻(xiàn)：

[1]高印強(qiáng).頂進(jìn)式框架橋施工中的線路加固檢算[J].鐵道建筑，2002（04）.

[2]霍連祥.既有線頂進(jìn)涵線路加固方法淺析[J].科技資訊，2011（09）.

[3]周長(zhǎng)清.大跨度鐵路頂進(jìn)橋線路加固施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2010（S1）.

作者簡(jiǎn)介：李高峰（1986-），男，山西河曲人，畢業(yè)于華東交通大學(xué)，研究方向?yàn)殍F路工程。