D型便梁架設與拆除施工技術

焦時照

中國電建市政建設集團有限公司 天津 300384

鐵路是現代路網的重要組成部分，隨著路網日益復雜化，對公路、鐵路的交匯需求相對增加，刺激了立交橋工程建設。然而，在實際施工時受到建設場址、施工環境、工藝技術等綜合因素影響，會對既有運營鐵路產生較大影響，為了將其影響降低到最低程度，我國在早期便引入了D型便梁搭建臨時結構。經過40多年的發展，現階段既形成了以D型便梁設計、采購、現場拼裝、架設、移動、監測、維保、拆除為主要環節的設計施工一體化實踐模式，也通過對裝配式工藝、數字化技術的應用等，提高了對它的應用水平。下面先對D型便梁做出簡要概述。

1 D型便梁概述

D型便梁是一種臨時結構，常用于既有鐵路線加固施工或站場橋涵施工。作為一種特殊類型的橋梁結構，它的特點集中體現在易于運輸、便于拆裝等方面。從以往的應用經驗看，在鐵路“建限-1”限界條件下使用的D型便梁主要分為D12、D16、D20、D24四類，雖然對應跨度存在差異，但構成要素基本一致，主要包括橫梁、縱梁、斜桿、連接、擋碴板、牛腿及相關附件。適用范圍如下：（1）單線；（2）雙線；（3）直線；（4）半線不小于400m的曲線；（5）行車速度60km/h以內；（6）線路鋼軌不輕于43kg/m的新軌等。需要注意的是，在實際應用期間，上述適用范圍中的條件既可以是單一限定條件，也可能受到多種條件的同時限定。

2 既有鐵路線應用D型便梁的必要性

2.1 從施工需求分析

傳統時期，既有鐵路線提標改造期間，主要采用縱、橫工字鋼抬梁架空施工技術，實際施工時成本投入相對較高、適用范圍較小，在架設與拆除等方面費時、費力，易發生安全事故。新時期通過對D型便梁的應用，首先可以解決施工中線路幾何尺寸、平面尺寸不能獲得精準控制的問題，并為行車提供安全保駕。其次，該施工技術能夠有效應對覆土部分易發生坍塌的問題，預防重大安全事故發生后造成的中斷行車風險。尤其受到框架橋頂與覆土摩擦阻力影響，會增加頂進液壓系統負荷，應用該施工技術后有利于提高頂進效率等。

2.2 從企業效益分析

近幾年，既有鐵路線中的立交工程相對增多，對D型便梁的應用積累了一定經驗。從實踐經驗看，它在整體上的穩定性較好，一方面減少了既有鐵路線下施工對行車的干擾，另一方面能為框架橋順利頂進就位提供安全保障。目前，施工單位普遍設置了綜合效益目標，應用D型便梁施工技術時，通過一次開挖土方首先能減少對既有線路立交工程施工中的環境影響，同時有利于在高效施工條件下使建設單位、運營單位、施工單位均實現各自的經濟效益，進而在環境效益、經濟效益產出的基礎上，使整個工程產出社會效益。

3 D型便梁架設與拆除施工技術的具體應用

3.1 項目概況

以某公路與下穿鐵路立交工程為例，交叉里程為K12+933.8，和鐵路線交角為 74.10°，既有線路 8 股道且有3 組道岔，自北向南依次為醇1、醇2、迂 1、迂 2、Ⅲ-6、Ⅲ-5、Ⅲ-4、Ⅲ-Ⅲ，線間距分別為 17.46m、5.14m、7.66m、5.20m、5.20m、6.76m、5.98m，迂 1、迂 2位于曲線段，曲線半徑 300m，其余位于直線段。線路為 P50 有縫鋼軌，混凝土枕，非電氣化鐵路。該項目新建(16+16)m框架設計起點位于鐵路北側，設計范圍為道路設計里程K0+923.898～K1+729，共計805.102m。

3.2 應用需求

該項目旨在解決所在地區的煤化工基地交通路網高效運輸需求，緩解園區內的交通壓力，大力發展園區經濟。施工單位根據合同對項目施工特點進行了分析，認為該項目具有工程面廣、專業性強、施工技術難度較高等基本特點，而且工程量占據主合同的62.56%，屬于項目重點施工內容。同時，在施工期間不能影響現有交通的正常運行。為實現上述目標，施工單位需選擇適配性較強的D型便梁施工技術。

3.3 技術方案

施工單位通過該項目業主提供資料、勘察報告、環境影響評價報告、施工合同等資源的全面分析與多次會議討論后認為：（1）獨立支墩制作、箱涵頂進均需要架設D型鋼便梁加固線路。（2）使用鋼便梁時，需采用平板車運送至施工地點，汽車吊、軌道吊配合人工組裝方案。（3）加固施工技術路線為“便梁運至指定工地→調整枕間距并在枕間穿放橫梁→用軌道吊將便梁縱梁分片吊至便梁支墩→連接縱、橫梁及軌道等。

3.4 具體實施

3.4.1 施工準備

首先，該項目既有線施工安全風險較高，行車組織協調難度較大。施工人員針對上述重難點設置了專業養護人員對其實施定期養護，同時梳理了施工前、施工中的各項事宜，具體包括線路封鎖和限速計劃的編制、上報審批、執行、安全協議簽訂、施工流程檢查等。

其次，按照施工方案要求，施工人員使用Auto CAD軟件、廣聯達BIM軟件，對設計圖、施工圖進行了全面分析，并結合現場勘察情況核對地形及地質資料，復核頂進框架橋中線范圍內原地面高程、既有線路肩標高、既有設備位置等同時引測坐標控制點和水準點，確定現場現有狀況與圖紙符合。需要注意的是，D24型便相對復雜，施工人員在施工準備階段，針對其基礎進行了復核計算，具體包括鉆孔樁軸力、便梁反力、單樁承載力、豎向抗壓載力，均與施工方案中的數據一致。

第三，根據施工進度計劃要求，提前聯系便梁供應商及運輸設備。其中，24m便梁計劃采用鐵路運輸方式，16m便梁采用公路運輸方式。

第四，對進場的人、機、材、技、法、環、錢、管等各項資源的配置情況進行全面檢查，具體通過與各部門負責人進行信息溝通的方式完成。確保上述工作無誤后，正式開始D型便梁施工。

3.4.2 架構施工技術

首先，D型便梁供應商采用專項用平板車將其運輸至現場，再使用軌道吊卸到指定位置。然后，由現場施工人員抽換鋼枕后開始進行便梁架設施工。具體操作時，施工人員根據既有線設置45km/h限速并將編制好的施工封鎖計劃上報給相關部門，待計劃審核批準后，按照如下流程進行施工作業：（1）軌道吊進入施工現場；（2）起吊；（3）落梁;（4）軌道吊按調度命令離開施工現場；（5）線路開通前檢查確認；（6）銷記等。

其次，便梁架設采用獨立支墩和承臺。安裝橫梁步驟如下：（1）施工人員按照施工方案中的要求將橫梁中心間距設置為67cm；（2）對安裝橫梁的位置進行復核，具體以枕木之間位置為準，操作時要求先對枕木間距適當調整，待其滿足要求后再進行操作。為了預防軌道電路方面出現短路風險并對行車及信號進行影響，施工人員對鋼軌下墊設了大塊絕緣橡膠板，規避了該風險的發生。最后，施工人員對準主梁聯結板并定位后進行橫梁連接操作。需要注意的是，在實際操作時涉及到橡膠墊的墊設與扣件配合作業。橫梁布置圖見圖1。

圖1 橫梁布置示意圖

第三，具體安裝操作時，按照“調整軌距→橫梁就位→縱梁就位→安裝斜桿及所有聯結系統→架設到位→質量驗收→實施監測”的標準流程實施。分述如下：（1）施工人員調整軌枕間距時嚴格按67cm進行操作，對于多余軌枕則進行抽出操作。（2）在上述操作基礎上施工人員先扒除其中的部分道砟，確認能夠穿入橫梁時再進行穿入操作。配套的措施包括橫梁定位與橡膠墊墊設。（3）橫梁就位后，施工人員清除道碴，檢查橫梁兩端是否清除干凈，確認無誤后將縱梁起吊至相應位置，然后依次完成連接板、牛腿安裝。需要注意的是，在安裝前應先臨時松開鋼軌扣件，將縱梁與橫梁連接到位后再將其進行扣緊并檢查軌道，以其不能抽出為準。（4）完成縱、橫梁連接后依次進行斜桿、聯結系統、擋砟板等方面的施工作業。需要說明的是，在該方面的施工需要與相關部門做好信息溝通與手續辦理，并在架設后由提前安排的專業養護人員對其實施24h養護。考慮到D型便梁安裝扣可能出現位移，施工人員在架設施工后對其進行了限位裝置、接地裝置的安排。（5）架設安裝完成后，在施工班組負責人及管理人員在場的情況下對架設好的D型便梁實施全面驗收。驗收通過后發放簽證并對其使用階段開展全過程監測，包括鐵路路基變形監測、便梁變形監測。

3.4.3 拆除施工技術

該項目中的D型便梁拆除前，施工人員首先按照施工進度安排對其進行了全面復核，確保無誤后實施道砟補充和搗實，為拆除做好準備。其次，施工人員按照與架設施工相反的操作流程進行拆除作業。具體如下：（1）分離便梁配件、分離主梁；（2）設置軌道吊進場；（3）吊離主梁、抽去鋼枕、補充道砟；（4）將拆除部分依次運輸到場外；（5）封鎖現場；（6）按上述工藝和流程進行縱移施工等。需要說明的是，在該項目拆除便梁施工中，施工人員充分考慮了其中可能發生的風險，為確保拆除施工效率，施工人員在BIM操作員輔助下，利用4D Navisworks軟件中的“漫游”功能先對其整個拆除過程進行了可視化觀看并標記了其中的重點、難點施工部分等。

3.5 配套措施

在項目經理負責制度下，先由項目經理組建以全過程管理師、技術工程師、生產經理、環境咨詢師、軟件操作員等為主要成員的專項團隊。首先，在軟件操作員輔助下應用MIDAS Civil 2013有限元軟件建立便梁空間單元有限模型，然后，分析了便梁的受力狀態。（1）重載列車豎向荷載作用下的便梁受力狀態；（2）制動力荷載作用下的便梁受力狀態。具體操作時，先進行梁單元劃分與節點設置，再結合便梁自重在支點樁頂部設置橫向限位裝置，完成對縱梁、橫梁剛性連接條件下的平移自由度分析。

其次，由生產經理負責組建進度、安全、質量、環境、合同、成本等專項管理小組，通過會議討論后劃分管理任務，具體包括：（1）各小組結合施工方案細化管理制度條例，并在制度引領各項機制并行運作模式下明確各崗位的管理職能與對應責任。（2）各小組編制管理要素清單，并根據實際施工要素檢查技術控制指標，完善技術指標體系。（3）結合施工現場情況開展組內培訓，并與施工班組負責人進行技術交底。（4）各小組根據便梁施工準備→材料驗收→架設施工→拆除縱移等環節依次將專項管理方案貫徹到諸環節，并在實施過程中各組開展協同管理，為施工保駕護航。

以D型便梁架設質量管理為例，質量管理小組列舉了管理要素清單，并針對其中容易發生質量隱患的要素進行了重點標記，在實際施工期間針對各項內容進行了專項化管理。具體如下：（1）在縱、橫梁安裝完成后的各部件安裝期間，質量管理人員與施工班組負責人進行現場指導，確保完成逐段扒除道砟工序，規避了漏裝彈簧墊圈、螺栓上緊不到位等質量隱患。（2）在D型便梁架設及使用期間，質量管理小組根據崗位安排開展現場隨時檢查，并指導施工人員及時上緊松動的螺栓、補刷油漆、螺栓絲扣上油等工作。為預防支座板底面、鋼軌墊塊、信號與行車等方面的質量隱患，質量管理小組與安全管理小組進行了協同合作，并通過安全管理小組實施風險分級、風險辨識、隱患排查等為其提供了相應的精準依據，一方面減少了風險發生的可能性，另一方面從根本上斬斷了“事件→風險事件→質量隱患→安全事故”的風險傳導鏈條。

4 結束語

綜上所述，D型便梁內涵豐富、特征鮮明，在新時期鐵路高質量建設與高水準運營過程中將它應用于既有線具有十分重要的現實意義。施工單位在應用之前，先從隧道施工范疇對其適用范圍、臨時結構、應用條件等進行全面探討，然后結合具體工程設計適配性較高的D型便梁。進入施工階段后，施工單位應嚴格遵循設計、采購、制作、架設、使用、拆除等標準流程按部就班進行操作。考慮到D型便梁施工中對配套設備設施的應用較多，施工單位應做好配套的進度、安全、質量、環境、合同等專項管理工作，并在保障其安全架設與拆除的前提下輔助其完成項目施工，進而為我國鐵路高質量發展賦能。