鐵路線路加固方案的探討

高一凡

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司鄭州勘察設計院，河南 鄭州 450000）

0 引言

近代城市的發展是伴隨著鐵路運輸而興起的，當鐵路線路縱貫城市的時候，形成對城市空間的分割，影響城市交通的發展，公路、城市道路、地鐵、市政管線等不可避免地需要和鐵路交叉，形成立交，安全有效的立交施工是鐵路運營安全和城市發展的重要保障[1]。

我國在20世紀60年代發展起來在既有鐵路線下采用頂進法的施工工藝修建框架橋，通過線路架空加固方式，解決了多年來鐵路立交施工的技術難題，線路加固頂進施工已作為既有線鐵路立交最主要的施工工藝，在保證鐵路運營安全的同時，避免修建便線和便橋，有效降低工程投資，滿足公路和市政各項使用功能的要求。常用的線路加固方案主要有吊軌、扣軌梁加固法，縱橫梁加固法，D型便梁加固法，綜合加固法等。

1 線路加固方案概述

1.1 吊軌、扣軌梁加固法

扣軌梁一般選用鋼軌，將既有鋼軌對扣形成軌束，將其作為承重梁，使線路在架空的狀態下滿足行車安全的要求。常用的扣軌梁有3-3-3-3、3-5-3、3-5-5-3、3-7-3等，為滿足結構受力要求，橫梁一般選用鋼枕或木枕，扣軌和橫梁用U型螺栓連接，以增強橫抬梁的穩定性，扣軌交叉長度不小于1.0m。扣軌軌束和鋼軌之間應采用硬木填塞。

主要優點：扣軌的主要優點在于施工過程無需大型機械設備，材料、人工、機械使用均較少，施工簡便。主要缺點：加固結構適用跨度較小，線路上扣軌拼接時間較長，對鐵路影響較大[2]。

適用性：扣軌加固作為較傳統的線路加固工藝，主要適合具有一定埋深且采用非開挖管道施工工藝引起的線路加固，通常作為輔助架空功能使用，如地鐵穿越、頂管施工、水平定向鉆施工等。

1.2 縱橫梁加固法

縱橫梁加固法為常用的線路架空方法，其主要特點為結構簡單、受力明確、施工工藝成熟、可靠性較高。縱橫梁加固通常不受框架孔徑結構、鐵路線間距、曲線半徑、加固長度等因素限制。

縱橫梁的構件主要由縱梁、橫梁、連接扣件等組成，縱橫梁一般選用工字鋼和鋼枕，縱梁可選用Ⅰ56、Ⅰ63、Ⅰ100、Ⅰ122，橫梁選用Ⅰ40、Ⅰ45、Ⅰ56、Ⅰ63、H20鋼枕等。連接扣件采用高強螺栓或U型螺栓。施工時先在軌枕間穿橫梁和橫梁組，后在線路兩側橫梁上安設縱梁。傳力路徑為橫梁→縱梁→橫梁組→基礎。根據線間距的不同，縱橫梁加固法可采用單線和雙線加固。對于直線線路，縱梁考慮為連續結構，縱向跨度通常可達12m，橫向跨度對于單線和雙線可達9m；對于曲線線路，根據曲線半徑和線路架空的總長度綜合考慮縱梁分節長度，同時在分節處做好節點板連接[3]。

主要優點：縱橫梁加固法的主要優點為適用性廣，其受力結構明確、安裝方便，不受頂進結構孔徑和結構形式的限制，連接形式靈活多變，可用于絕大多數工程下穿既有鐵路引起的線路加固。缺點：縱梁尺寸較大，需要軌道車運輸安裝，同時構件連接施工對施工單位的要求較高。

適用性：縱橫梁加固法的適用性最廣泛，可用于鐵路區間和車站內的橋涵工程頂進施工，也可用于較大范圍的線路架空施工。對于車站咽喉區和區間有道岔的范圍，因道岔設備有嚴格的靜態幾何尺寸要求，對于以上情況不適用。

1.3 D型便梁加固法

D型施工便梁是最常用于鐵路既有線路或站場的橋涵施工的臨時結構，作為專用產品，其最大的特點為運輸和拆裝方便、可靠性高。常用D型梁分為D12、D16、D20、D24四種型號，其跨度分別為12.06m、16.08m、20.1m、24.12m，較好地適用于各種孔徑類型的涵洞和框架橋施工。近年來山橋集團研發的D32m便梁，可用于較大孔徑的框架橋頂進施工。

便梁的構件組成主要由縱梁、橫梁、牛腿、節點板、擋砟板、斜桿、扣件、支座墊板和板式橡膠支座等組成。傳力路徑為橫梁→縱梁→支座→基礎。施工便梁縱梁采用箱型截面，橫梁采用工字型截面，同時在梁底設斜拉桿連接，結構安全穩定可靠。為了適應和調節軌底至框架頂的高度，D12和D16型便梁把縱梁的位置分為高位和低位兩檔，D20和D24型便梁把縱梁分為高位、中位、低位和最低位四擋。在自動和半自動閉塞線路區段，施工便梁可采用尼龍絕緣墊把鋼軌與橫梁進行有效絕緣隔離。

主要優點：D型便梁的主要優點在于安全性高，適用于各種孔徑類型的單孔涵洞和框架橋施工，便梁構件均為廠制，安裝方便、整體性好，施工期間可對結構整體進行平移和縱移，在多孔分體框架頂進和既有鐵路梁橋改造施工中有較好的經濟價值。主要缺點：縱梁尺寸較大，常需要協調軌道車運輸；D梁在軌底下設有斜桿和擋砟板，施工難度較大[4]。

適用性：便梁適用于單線、雙線，直線、曲線（R≥400m），行車限速為60km/h，線路鋼軌不輕于43kg/m的鋼軌。主要適合單孔框架涵和框架橋頂進施工，適合多孔分體框架頂進施工，適合埋深較淺的圓管涵頂進施工，同時也用于既有鐵路橋梁搶險和維修等工藝，不適用于總寬超過24m的連體框架結構。

1.4 綜合加固法

對于車站咽喉區道岔范圍加固，受道岔軌道設備空間分布的影響，不能按正線進行加固，通常采用綜合加固法。在施工空間良好的地段采用便梁或縱橫梁進行加固，對于較復雜的道岔區可根據情況選用縱橫梁結合扣軌加固結合的工藝，為保證道岔使用，岔區橫梁應穿至軌枕下方滿鋪，橫梁兩端設置縱梁，受限界影響不具備設置縱梁的地段可設置扣軌加固。

主要優點：該方法可以解決鐵路咽喉區的加固要求，但咽喉區設備較集中，分布較多、空間受限，施工難度較大，施工風險較高，頂進施工需補充其他保證鐵路安全的輔助措施。

2 線路加固設計和施工技術要點

為確保線路加固設計和施工安全，本文總結了加固期間的一些技術要點，供技術人員參考使用。

（1）關于結構動力系數計算，鐵路加固結構為臨時鋼結構，動力系數計算可按架空期間運行速度進行折減，根據《鐵路橋梁檢定規范》（鐵運函[2014]120號）規定，折減系數為a1=0.75×v/60，其中v為列車行車速度，限速45km/h時，折減系數為0.5625。

（2）對于平面為全線段的架空，施工期間應結合運行速度計算曲線地段超高值，并判斷超高合理性，避免限速運行后在曲線處形成過超高，影響鐵路運營安全。施工結束后，需對超高進行恢復。

（3）對于自動和半自動比賽的線路區段，線路架空過程應和軌道做好有效絕緣，避免引起行車“紅光帶”。

（4）為避免無縫線路地段線路加固和頂進施工引起的溫差力過大，進而引起脹軌跑道或者斷軌的情況，線路加固前應對線路進行應力放散，應力放散的長度一般為一個長軌條，應力回放可按原鎖定溫度執行。該工序一般由線路的設備管理單位施工。

（5）頂進施工期間，為限制線路結構的整體位移，施工時可在支點處預埋鋼軌，同時對于橫抬縱挑結構，可在縱梁和鋼軌之間填塞硬木，限制軌道橫向位移[5]。

（6）采用縱橫梁加固法用于頂進較大框架立交時，需在頂進過程對支點樁進行拆除，拆除后可將橫梁組落在框架立交頂部繼續頂進，為減小其摩擦力，可在框架頂預埋鋼板。

（7）位于曲線段的架空應注意鐵路建筑限界的計算，D型便梁的適用半徑大于等于400m，按廠家提供的說明書布置即可，縱橫梁架空可根據《標準軌距鐵路限界》（GB146.2-2020）中相關說明計算，避免架空設備侵入鐵路限界。

（8）在直線上時線路架空結構中線可與線路中心線重合，曲線上時通常按平分中矢的方法布置，確保線路加固結構不侵線。

（9）線路縱斷面處于較長較大縱坡段時，因架空施工限速影響列車牽引質量，設置線路架空前應進行牽引驗算，一般取一個區間，結合線路平縱斷面、機車和車輛類型以及列車運行的各項阻力來驗算。牽引質量不滿足要求時應采用降低牽引質量或其他技術措施。

（10）線路拆除架空加固設備后，應逐步提速，加固施工期間限速45km/h，施工結束后第一列45km/h，不少于12小時，后60km/h不少于24小時，80kkm/h，不少于24小時，后按120km/h，2小時可恢復常速。

3 結語

線路加固應根據加固需要的實際情況選用加固形式和設備，優先選用廠制可靠性高的D型便梁，技術設備成熟的地方也可選用縱橫梁法加固。對于道岔區線路加固，因加固設備難以保證道岔正常的幾何尺寸，在條件允許的情況下優先考慮將道岔鎖死，側股線路，可以大大降低施工風險，否則應避免橋涵設施在道岔區域穿越。無砟軌道區段的路基和有可能破壞地基加固效果的有砟軌道區段路基及各種過渡段，禁止框構頂進和圓管下穿，故對于上述地段，除非有搶險或其他特殊要求時，方可使用加固措施。