頂管隧道下穿高鐵站區(qū)施工中D型便梁的應(yīng)用

張志勇

（南昌鐵路局集團公司福建福鐵地方鐵路開發(fā)有限公司，江西 南昌 330000）

1 引言

高速鐵路的發(fā)展能夠有效地促進(jìn)各種資源（人才、技術(shù)、資本）向各地擴散，從而加快區(qū)域經(jīng)濟增長。隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展，高速鐵路得到了迅猛發(fā)展。截至目前，我國高速鐵路運營里程已接近4萬公里，位居世界第一。同時，高速鐵路累計發(fā)送旅客人次屢創(chuàng)歷史新高，線路數(shù)量逐年增加，但部分車站在初期設(shè)計階段未考慮到上述因素，需要后期對車站進(jìn)行擴容。在車站擴容過程中不可避免地會出現(xiàn)隧道、管涵等地下工程下穿高鐵軌道的情況，在此期間會擾動高鐵軌道結(jié)構(gòu)，使高鐵軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降變形。當(dāng)軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生較大沉降變形時，高速列車在其上方運行極易發(fā)生失穩(wěn)脫軌事故，嚴(yán)重影響高鐵的運營安全。因此，為了保證高鐵線路安全，必須對高速鐵路結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。D型便梁的優(yōu)點在于既能避免下方工程施工對軌道結(jié)構(gòu)的擾動，又不影響行車，經(jīng)濟方便、便于拆卸，已廣泛應(yīng)用于隧道、管涵等地下工程下穿高鐵軌道施工。本文以莆田站東西兩側(cè)頂管隧道下穿高鐵站區(qū)為例，介紹了D型便梁的施工原理及施工工藝，希望能使人們對D型便梁施工技術(shù)有更多的了解。

2 工程概況

莆田站位于莆田市秀嶼區(qū)笏石鎮(zhèn)嶺美村與劉厝村交界處，融合了杭深線、向莆線、擬建福廈鐵路其他的市內(nèi)公共交通系統(tǒng)，是莆田市最重要的對外交通樞紐。為了進(jìn)一步提高車站的客流運載能力，莆田站擬在東西兩側(cè)修建矩形頂管隧道，隧道軸向與擬建福廈無砟高鐵線路方向基本垂直。為了控制頂管隧道下穿期間對既有鐵路結(jié)構(gòu)擾動的影響，需要在既有杭深線股道內(nèi)架設(shè)便梁。工程總體如圖1所示。

圖1 莆田火車站涉鐵預(yù)埋工程平面圖

根據(jù)下穿杭深線高鐵股道的實際情況，制定了D型便梁的施工加固方案，如圖2所示。其中，東側(cè)正線4股道與5、6道第二組，西側(cè)正線4股道第二組、6道第三組、5道第二、三組均為D20便梁；東側(cè)6道第三組、西側(cè)6道第二組均為D24便梁（從左往右）；其余均為D16便梁。D16便梁的尺寸為16 400mm×460mm×924mm、D20便梁的尺寸為20 480mm×480mm×1 220mm、D24便梁的尺寸為24 500mm×480mm×1 300mm，橫梁尺寸均為3 960mm×210mm×212mm。

圖2 D型便梁施工方案

3 D型便梁加固原理

D型便梁縱梁采用足夠強度的低高度縱向箱型鋼梁，利用縱梁支撐橫向鋼枕，將兩條走行軌下承式抬起，托舉股道的鋼軌，從而承受列車動、靜荷載，使線路得到加固并架空。縱梁必須架設(shè)在支撐結(jié)構(gòu)上，因此，在架設(shè)縱梁前，應(yīng)先進(jìn)行人工挖孔樁等支撐結(jié)構(gòu)，使支撐結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和剛度，且基本不受頂管隧道下穿施工的影響。當(dāng)D型便梁架設(shè)完成后，軌道自重及行車荷載由便梁傳遞至人工挖孔樁等支撐結(jié)構(gòu)，而不是傳遞至已產(chǎn)生沉降變形的路基，從而保證列車在低速行駛時安全。D型便梁的結(jié)構(gòu)如圖3所示，現(xiàn)場D型便梁架設(shè)情況如圖4所示。

圖3 D型結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 D型便梁現(xiàn)場架設(shè)圖

4 D型便梁施工工藝

4.1 人工挖孔樁和承臺施工

D型便梁施工前需按照設(shè)計藍(lán)圖提供的坐標(biāo)布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)，通過全站儀和水準(zhǔn)儀將平面坐標(biāo)與標(biāo)高傳遞至施工現(xiàn)場旁的導(dǎo)線點，并根據(jù)基礎(chǔ)平面設(shè)計圖確定樁位中心，以樁位中點為圓心，以樁身半徑加護(hù)壁厚度為半徑畫出上部的圓周，噴紅油漆作為樁孔開挖規(guī)格線，采用微小型挖機和專用道砟耙清理樁位處道砟。然后采用人工開挖樁孔、放置鋼筋網(wǎng)、澆筑混凝土，在澆筑好的人工挖孔樁上設(shè)置鋼筋混凝土承臺，便于放置縱梁。現(xiàn)場人工挖孔樁和承臺如圖5、圖6所示。

圖5 現(xiàn)場人工挖孔樁施工圖

圖6 現(xiàn)場縱梁承臺施工圖

4.2 移除多余軌枕架設(shè)橫梁

利用股道封鎖點和天窗點清理架梁范圍道砟，并調(diào)整線路軌枕，扒開道砟人工抬穿鋼橫梁。穿入橫梁后，用定位角鋼對橫梁進(jìn)行定位，同時墊好軌底墊片，上好扣件，及時搗固道床。

4.3 安裝絕緣扣件

當(dāng)橫梁安裝完畢后，需要在橫梁上安裝扣件，使橫梁與鋼軌緊密固定。扣件安裝順序如下：首先，將定位支座置于橫梁上，在定位支座中間位置放上軌下膠墊，調(diào)節(jié)定位支座與鋼軌的距離，選擇合適的安裝孔，預(yù)緊密固定螺栓組。然后，移動可調(diào)扣板，確保可調(diào)扣板與鋼軌、定位支座緊密接觸，并固定側(cè)向螺栓組。最后，依次放入鎖緊壓塊、偏心墊圈、彈簧墊圈、M24平墊圈，用120NM螺栓固定。扣件實物及扣件安裝結(jié)束實物如圖7、圖8所示。

圖8 扣件安裝結(jié)束實物圖

4.4 安裝縱梁

租用工務(wù)段軌道車將縱梁運到施工現(xiàn)場，再將縱梁吊裝到位，放到樁帽上與橫梁連接。當(dāng)上述工序完成后，用股道封鎖和天窗點連接橫縱梁，安裝斜桿及所有連接系統(tǒng)，在橫梁頂面安裝定位支座，支座上部安裝軌底墊片，軌底墊片上安放軌道，用鎖緊壓板和螺栓將軌道固定。縱梁吊裝及縱梁安裝結(jié)束實物如圖9、圖10所示。

圖9 縱梁吊裝圖

圖10 縱梁安裝結(jié)束實物圖

4.5 軌道沉降監(jiān)測

D型便梁安裝完成后，需要配合設(shè)備管理單位對軌道幾何變化進(jìn)行監(jiān)測，定時記錄軌道結(jié)構(gòu)的沉降情況，判斷軌道是否符合列車低速行車的要求。

5 結(jié)語

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，隧道、管涵等地下工程下穿既有車站的工程實例越來越多，而D型便梁由于其不中斷行車、成本低廉、拆卸方便等特點在地下工程下穿既有車站施工中得到了廣泛應(yīng)用。