框架橋下穿鐵路頂進(jìn)施工時線路加固設(shè)計及施工技術(shù)

銀漢卿

摘要： 本文結(jié)合南寧市仙葫大橋引道下穿鐵路黎南復(fù)線南環(huán)線框架橋頂進(jìn)施工實踐，詳細(xì)介紹了使用縱橫抬梁法線路加固方案的設(shè)計、受力檢算及施工關(guān)鍵技術(shù)，確保了鐵路行車安全，為類似工程施工積累寶貴的資料。

Abstract： Combined with the practice of jacking construction of Xianhu Bridge approach road frame bridge under southern ring line of Litang-Nanning multiple track in Nanning， this paper introduces the design， stress checking and key technology of the railway line reinforcement scheme by using the longitudinal and horizontal lifting beam method to ensure the safety of the railway， and accumulates valuable information for similar projects.

關(guān)鍵詞： 鐵路既有線;線路加固;縱橫抬梁法;受力檢算;施工關(guān)鍵技術(shù)

Key words： railway existing line;line reinforcement;vertical and horizontal beam lifting method;stress test;key technology of construction

中圖分類號：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）07-0106-03

0 引言

當(dāng)進(jìn)行下穿既有鐵路的公路、市政等項目施工時，均需對既有鐵路進(jìn)行線路加固，以確保鐵路行車安全。因列車的荷載大，故對線路加固的承載能力及安全穩(wěn)定性要求極高。且鐵路運(yùn)輸作為國家經(jīng)濟(jì)大動脈，不容出現(xiàn)任何影響安全行車問題，否則將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，形成嚴(yán)重的社會不良影響，因此采取的線路加固措施必須安全可靠，萬無一失。本文結(jié)合南寧市仙葫大橋引道下穿鐵路黎南復(fù)線的成功工程實例，對線路加固的施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，以期能夠給類似項目的施工一些借鑒。

1 工程概況

南寧市仙葫大橋引道下穿黎南復(fù)線南環(huán)線鐵路地道工程位于南寧市仙葫開發(fā)區(qū)邕寧區(qū)蒲廟鎮(zhèn)附近，立交橋于黎南復(fù)線南環(huán)線K771+897.5處，公路K2+816.02處下穿鐵路，與鐵路正交?？蚣軜虿捎梅蛛x式2×9.0m鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，即兩個單孔9m的箱涵并置，間距為3.0m，箱涵長13m，采取頂進(jìn)施工方法，跨越的鐵路為無縫線路，P60軌。

施工場地場地巖土層從上至下分別為：①人工填土層，松散，填筑時間小于10年，工程地質(zhì)條件差，其埋深在基礎(chǔ)底面之上;②含卵石黏土層，工程地質(zhì)條件較好，其埋深在基礎(chǔ)底面之上，巖土等級為Ⅱ級普通土;③黏土層：其工程性質(zhì)較好，巖土施工工程等級為Ⅱ級普通土;④碎石土層，巖土施工工程等級為Ⅲ級硬土。其中③黏土層、④碎石土層均為中壓縮性土層，工程地質(zhì)條件良好。

2 施工總體方案

綜合考慮框架橋的設(shè)計結(jié)構(gòu)、頂上覆土層厚度、既有鐵路的運(yùn)營情況及鐵路部門對線路加固的要求，決定在施工期間采用縱橫抬梁法的線路加固方案，經(jīng)多次對線路加固方案的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和檢算，最終采用的線路加固詳細(xì)設(shè)計方案如下：

線路加固方案采用縱橫抬梁法，共設(shè)四孔，中間2孔縱梁為12m長的4I56b工字鋼，單層布置，以？準(zhǔn)1.3m挖孔樁作支撐點;兩邊孔縱梁為10m長的4I56b工字鋼，單層布置，以枕木垛（長1.25×寬1.25×高0.48m）為支撐點。

采用單根工字鋼I45b作橫抬梁，長6m，橫抬梁間距為0.8m。橫抬梁用？準(zhǔn)22-U型螺栓及扣板連接于4I56b工字鋼縱梁之上。吊軌采用P50軌3-3-3-3 組合，1-2扣加固。

吊軌梁1-2扣與工字鋼I45b橫抬梁、木枕采用？準(zhǔn)22—U型螺栓及扣板連成整體。

橫抬梁上緣頂基本軌底，在與橫抬梁接觸的軌底設(shè)置絕緣膠墊，使橫抬梁與線路軌道保持絕緣，以防止出現(xiàn)“紅光帶”?？圮壍囟尉€路每間隔一根木枕設(shè)置一根絕緣軌距桿，以保持線路間軌距。

扣軌地段開始扣軌工作起，要求全天慢行45km/h，派專人24小時防護(hù)，每過趟車便檢查線路的方向及軌距、水平。線路加固結(jié)構(gòu)見圖1、2所示。

3 線路加固受力檢算

對線路加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力檢算，以確保鐵路行車及施工安全。

3.1 荷載取值

對線路加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力計算，以確保鐵路行車及施工安全。

線路加固設(shè)計計算主要是進(jìn)行橫抬梁、縱梁及鉆孔樁的承載力進(jìn)行驗算。線路加固主要承受鐵路列車荷載、線路股道荷載及結(jié)構(gòu)自重荷載。

列車荷載按中-活載計算，如圖3所示?？蚣軜蛳麓┨幍蔫F路位于直線上，在線路加固期間列車僅為限速45km/h。且不允許列車在線路加固地段制動，所以列車活載取值時不考慮離心力、橫向搖擺力及制動力的影響。endprint

鐵路股道、扣軌及其它扣構(gòu)件荷載經(jīng)計算，沿線路縱向為9.2kN/m。

為安全起見，以上荷載取1.2的安全系數(shù)。

3.2 橫抬梁

根據(jù)本公司現(xiàn)有材料，采用工字鋼I45b作橫抬梁，按以往施工經(jīng)驗，橫抬梁間距為0.8m。I45b工字鋼特性：[σ]=170MPa，W=1500cm3，A=111.446cm3，重量=87.485kg/m，E=210GPa，I=33800cm4。以下對橫抬梁進(jìn)行驗算。

“中活載”中機(jī)車的荷載為最大，按機(jī)車荷載由9根橫抬梁共同承受，則單根橫抬梁工字鋼承受的全部荷載P=（220×5/9+0.8×9.2）×1.2=155.5kN，單根橫抬梁承受的荷載如圖4所示。

3.2.1 強(qiáng)度驗算

從計算結(jié)果可得橫抬梁強(qiáng)度、撓度均滿足要求。

3.3 工字鋼I56b縱抬梁檢算

I56b工字鋼特性：[σ]=170MPa，W=2450cm3，A=146.635cm3，重量=115.108kg/m，E=210GPa，I=68500cm4。

將縱抬梁簡化成受線性均布荷載，跨度為12m簡支梁。查《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》得跨度12m的跨中處中-活載的換算均布荷載為q活=131.2kN/m。其余的股道、扣軌、橫抬梁及自重等荷載經(jīng)計算產(chǎn)生于縱抬梁的線性荷載為17.3kN/m。則單根縱抬梁承受的線性荷載q=（131.2+17.3）×1.2/8=22.3kN/m。單根縱抬梁受力如圖5所示。

3.4 鉆孔樁受力驗算

3.4.1 挖孔樁支墩承受的軸向壓力計算

當(dāng)列車行駛至圖6所示的位置時，承受最大荷載為中間2號挖孔樁支墩。

經(jīng)計算在上述工況下列車荷載作用于2號挖孔樁支墩的作用力為1163.38kN。

4 線路加固施工關(guān)鍵技術(shù)及措施

在框架橋頂進(jìn)施工過程中，為了確保鐵路行車安全，需對鐵路進(jìn)行加固。

線路加固前先進(jìn)行無縫線路應(yīng)力放散，并將加固地段全部混凝土枕換成木枕，換抽采用“隔六換一”的方式，換枕長度要滿足加固要求，換木枕后要立即回填木枕處的道碴，并將道碴振搗密實后，再抽換相鄰的混凝土軌枕，以確保安全。換枕由加固部位中部向兩側(cè)對稱進(jìn)行，換枕完成對線路進(jìn)行全部檢查，必須符合軌道施工的有關(guān)要求。

進(jìn)行支墩挖孔樁施工前，先采用P50軌3-3-3-3吊軌梁對鐵路線路進(jìn)行加固。施工時為確保安全，在線路兩側(cè)設(shè)置安全限界隔離繩，防止施工過程中人員及施工工具侵入鐵路限界。并在挖孔樁鐵路側(cè)用木板或鋼模板設(shè)置擋碴墻，防止道碴滾落，確保線路穩(wěn)定及作業(yè)人員人身安全。

吊軌梁組裝按3-3-3-3形式，鋼軌采用50kg/m軌，鋼軌接頭要錯開1m以上，兩端伸出框架橋邊墻以外不小于10m，且伸出路基穩(wěn)定邊坡以外不小于于5m，吊軌梁與木枕及工字鋼橫抬梁采用？準(zhǔn)22-U型螺栓聯(lián)結(jié)固定在一起。

橫抬梁采用單根工字鋼I45b，鋪設(shè)間距為0.8m，橫梁的穿入要基本垂直于線路，先中間后兩側(cè)，軌道與橫抬梁工字鋼之間加設(shè)絕緣膠墊以保持絕緣，防止出“紅光帶”。

沿線路方面在線路兩側(cè)采用工字鋼I56b作縱抬梁，4根一組，單層布設(shè)，縱梁接頭錯開1.5m以上，為增加縱向剛度及穩(wěn)定性，工字鋼縱梁每間隔3m在工字鋼間空隙采用木塊楔緊，并利用？準(zhǔn)22-U型扣夾緊，使每側(cè)的4根工字鋼并排組成整體受力的梁束?？v梁工字鋼與橫梁工字鋼采用？準(zhǔn)25-U型螺栓聯(lián)結(jié)固定在一起，縱梁主跨兩端支撐于挖孔樁支墩上，副跨外端則支撐于枕木垛上。

線路加固地段，從開始扣軌施工時，要求全天慢行45km/h，派專人24小時防護(hù)，路加固完畢后嚴(yán)格檢查線路的方向、水平、軌距及加固螺栓扣件是否松動，其它料具嚴(yán)禁侵限，工字鋼與線路鋼軌接觸處的絕緣是否良好等，每過一次列車檢查一遍。

頂進(jìn)完成后，恢復(fù)線路前股道滿鋪道碴，先拆除橫抬梁，再拆除吊軌，最后拆除縱梁。全部拆除后按《工務(wù)維修規(guī)則》要求全面整修線路達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，方可恢復(fù)正常行車。

5 結(jié)束語

在本項目采用工字鋼作縱橫抬梁、P50軌3-3-3-3吊軌梁及挖孔樁作縱梁支墩的線路加固技術(shù)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力檢算，確保了線路安全，在框架橋頂進(jìn)期間鐵路運(yùn)行正常，無任何危及鐵路行車安全的事項，為以后類似工程線路加固的設(shè)計或施工積累了寶貴經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]TB10002.1—99，鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，1999.

[2]TB10203—20029，鐵路橋涵施工規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2002.

[3]王常才.橋涵施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2007.endprint