復雜地質條件下鐵路道岔區段架空施工技術研究

賈耀飛

摘 要：文章通過采用合理的措施解決線路間距小侵線的問題；解決道岔尖軌尖端難以加固的難題；針對流沙層進行架軌體系的整體性施工，“托軌”與“吊軌”的組合施工方法，有針對性地設計“型鋼組合岔枕”，保證施工期間鐵路線安全運營，順利完成了施工任務，取得了良好的效果。

關鍵詞：復雜地質；鐵路道岔；架軌；架空施工

中圖分類號：U455.49 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0163-03

Abstract： Through adopting reasonable measures， this paper intends to solve the problem of small distance between lines and the difficulty of reinforcing the tip of point rail of turnout. Also， it carries out the integral construction of rack rail system for quicksand layer， and combine the construction methods of "supporting rail" and "lifting rail"， in order to ensure the safe operation of the railway line during the construction period， thus， the construction task has been successfully completed and good results have been achieved by the targeted design of the "section steel combined switch tie".

Keywords： complex geology； railway turnouts； trackwork； overhead construction

鄭州鐵路局跨鐵路編組站為鄭州鐵路北部的最大的集配站，擔負鄭州區域大部分機車的配送和貨物重車的編組，承擔著鄭州地區80%的外運量，為目前鄭州地區鐵路中規模和業務量最大的一個車站。

施工現場地質條件復雜，架空區域位于鐵路路基下部，此地段鐵路路基為高回填土區域，既有鐵路路基回填土厚度達4米，且回填土多為松散的煤矸石及石沫，對人工挖孔樁及架軌開挖不利。

目前橋梁廠所生產的架軌鋼便梁不適用于道岔區，使得道岔轉轍器的電轉機無法加固，單組通常采用上托式（上承式）或吊軌式作業方法來解決道岔區段轉轍機處架軌問題；針對道岔岔尖轉轍機處專門的解決手段不多，加之本項目地質條件為流沙層，該地質下進行架軌支撐體系施工的相同內容不多，又加大了施工難度。

1 施工方案比選及確定

鐵路架軌架空施工主要是由兩大部分組成：支撐體系施工和架軌體系施工。

1.1 支撐體系是所有工作的基礎，本項目支撐樁施工面臨條件復雜，施工困難

（1）地質條件較差，自軌底下10.5m～9.5m即出現4.5m厚地基承載力為200kpa流沙層，且流沙層以上土層承載力均小于160kpa，不適合作為支撐體系持力層；水量很大，流沙層塌孔十分嚴重，無法進行人工挖孔樁，樁身的有效埋置深度較淺。

（2）施工地點股道多，處于咽喉部位，要求不能封鎖運營線路，站場無法進行機械成孔。

（3）施工區域降水不理想：原因一，施工區域原始地貌為河道，鐵路站場內無法形成一個封閉的降水區域，降水效果有限；原因二，大量的地下降水會造成鐵路線大范圍的下沉，影響鐵路安全。

1.2 架軌體系主要有“托軌”法與“吊軌”法，本項目施工遇到多方面難題

（1）D型鋼便梁架軌避讓電轉機所需的最短距離為線路中心外2.93m，需要使用4.96m特長型橫抬梁方能滿足要求，但是D型鋼便梁沒有配套使用的橫抬梁，且存在道岔電轉機固定鋼框長達1.57m長的部位無法穿橫抬梁進行加固，該部位處于尖軌尖端，是要求精度最高，最敏感，最薄弱的部位，直接影響行車安全。

（2）I100工字鋼只能作為單股道架軌縱梁使用，根據《鐵路技規》中關于限界的要求。高于軌面350mm時，限界距離中心線必須要大于1875mm，而股道間采用雙I100工字鋼分別進行加固時有效距離為1720m，造成侵線。

（3）通過對比分析采用“上托”法與“吊軌”法分別進行線路架軌時能夠滿足規范要求，且施工成本低，施工目地容易實現。相比全部采取“上托”式作業方法減少了準備工作量，降低施工操作難度，降低要點封鎖時間對行車影響。

1.3 方案確定

（1）支撐樁穩定性是施工控制的重點。按照端承樁進行受力計算，在受力計算合格的基礎上考慮主副支撐樁間增加連系梁，支撐樁底部的流沙層中打入鋼管，加深錨固長度，形成穩定的樁錨結構；增強節點剛度，減少變形，避免失穩現象的發生。

（2）以普通3×I56工字鋼束作為縱向托梁與I100工字鋼作為吊軌縱梁聯合作業解決侵線問題，如下圖1所示。

2 鐵路道岔架空施工關鍵技術工藝

2.1 施工準備

（1）地質勘察。初步判斷施工區域是否具備施工基本條件。

（2）現場調查。施工區域敏感薄弱，避讓電轉機所需的最短距離為線路中心外2.93m，道岔電轉機固定鋼框（長1.57m）的部位無法穿橫抬梁進行加固，需要使用4.96m特長型橫抬梁方能滿足要求，但沒有轉轍機處配套使用的橫抬梁。施工設備存在侵線現象。

（3）確定施工模型

2.2 樁孔的定位及施工

根據施工方案選用的架軌橫縱材料設備，制定以下孔樁布置圖2，正式施工前進行試樁施工。

試樁準備：試樁是非常重要的環節。由于施工地點地質條件復雜以及鐵路站場影響，無法從地質勘探報告中準確確認流沙層所處的深度位置，必須進行試樁。采取在上圖副架空樁處進行試樁的人工挖掘，確定各層土質，水涌量，流沙層埋置深度，流沙層特性等因素，用于判斷方案是否可行。

如試樁開挖實際條件達不到施工條件，將人工挖孔樁用原土重新封填[1]。

試樁合格后根據樁孔定位進行人工挖孔樁施工。

2.3 承臺、連系梁施工

（1）由于支撐樁埋深較淺，在機車動載的影響下可能會發生樁身晃動、失穩現象。在樁底進入流沙層時，樁底部釘入鋼管，加大錨固深度，增強樁的抗傾覆性，采取在主架空樁承臺及副架空承臺之間設置一道300mm×400mm連系梁，使得主架空樁由單一的懸臂結構形成與副架空樁連接的樁錨結構，極大的增加主架空樁的穩定性，如圖3所示。

（2）道岔架空區域設有機動車輛作業，經常存在停車和開車的現象，架空鋼結構縱梁起降的運行，對架空結構支持穩定性有一定影響。通過設計“半凹槽”狀把兩側承臺分別固定，將鋼結構縱梁放入凹槽中，在承臺與梁頭縫隙中墊入鋼板和橡膠墊填實，較大的限制了縱梁起降，增強穩定性，如圖4所示[2]。

2.4 吊軌縱橫梁安裝

采用“吊軌”方式進行架軌的道岔，先設置4.96m加長型下穿橫隔梁，后吊裝I100工字鋼縱梁；在架軌作業系統內將I100工字鋼采用“偏心吊軌”將轉轍器全部括入，確保電轉機的伸縮不受影響。

2.5托軌縱橫梁安裝

“吊軌”作業分步完成后，相鄰線路由于界限太小不能進行“偏心吊軌”作業方式可采用工字鋼梁“下穿”避開電轉機的影響來改變電轉機作業方式，分步進行縱梁安裝和橫隔梁安裝。

2.6 架軌操作要點

（1）抽出枕木，塞入橫梁

事先應將枕木的間距調整，應按施工工法規定“隔六抽一”塞入橫梁；更換時由縱梁端部向中心依次更換，一次更換枕木和橫梁。同時在鋼軌下下墊襯橡膠墊，防止軌道電路短路，影響線路和行車。

（2）縱梁安裝

按要求埋設好鋼管柱定位桿、安裝調平鋼板底座、綁扎預留鋼筋籠等預埋件。預埋鋼管柱鋼板底座和定位桿、預留鋼筋籠時，必須保證鋼管柱鋼板底座和定位桿、預留鋼筋籠的標高、位置準確，鋼板底座頂面水平。

（3）檢查

底縱梁施工前應事先做好鋼筋原材料、加工器具，運輸機械、混凝土輸送設備等人力物力準備工作，因空間狹小，盡可能加以合理利用，避免各工序之間發生沖突。通行后檢查軌道扣件，如有松動的情況立即上緊。

（4）重點部位

道岔岔尖為重點部位，不得使尖軌尖端處于懸空狀態直接承受機車壓力。

2.7道岔轉轍機加固

道岔的轉折部分是道岔組件中要求精度最高、最重要也是最薄弱的地方，直接影響到行車的安全。

道岔轉折部位受電轉機組件的控制，岔枕空間狹小，普通架軌器材無法穿放；岔尖部位懸空區段過長，受壓變形較大，極容易損壞岔尖，破壞工作性能而導致機車掉道[3]。

對于該種情況采取拼接組合處理，利用2×└100mm×10mm等邊角鋼焊接成槽由下向上包住岔尖滑床板處岔枕，兩端置于工鋼縱梁上用U型環擰緊固定。設計構造如圖5所示。

3 結束語

本文應用于復雜地質條件道岔區段鐵路線路架空施工，主要有如下創新點：

（1）工字鋼“托軌”和“吊軌”的聯合作業方式避開道岔轉轍器的影響，避免了架軌設備侵線。

（2）架軌體系的整體結構設計。主副架空樁上部設置連系梁，形成樁錨結構，增強穩定性和承載力；支撐樁底部打入鋼管，加大錨固深度，增強樁的抗傾覆性。主支撐樁承臺“半凹槽”設計，用于限制存在的樁身內傾和工字鋼爬行。

（3）設計型鋼拼接組合岔枕解決道岔尖軌尖端空間過窄難以加固的難題[5]。

該研究成果，在河南省公路工程局集團有限公司鄭州鐵路局鐵路站場改造地下通道橋施工中取得了良好的成果，達到質量安全控制到位、成本節約和進度提前的目的，實施效果好，其成果的實施對推動鐵路站場道岔區段架空施工技術的應用作出了有益的探索。

參考文獻：

[1]孟凡軍.復雜地質條件下鐵路隧道施工技術研究[J].西南交通大學學報，2007：183-185.

[2]袁軍偉.復雜地質條件下鐵路站場道岔區段架空施工技術[J].山東工業技術，2015（12）：93-94.

[3]林存友.復雜條件下的隧道施工技術研究[J].石家莊鐵道大學學報（自然科學版），2003，16（s1）：16-18.

[4]房鋒鋒.復雜地質條件下鐵路隧道施工技術研究[J].建筑工程技術與設計，2015（7）：35-36.

[5]肖毅.復雜地質條件下鐵路隧道施工技術研究[J].低碳世界，2014（1）：202-203.

[6]潘琳.鐵路既有線架空方法研究[J].科技創新與應用，2015（35）：227.