縱橫梁架空線路施工方法在鐵路營(yíng)運(yùn)線防護(hù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

高雪瑞

(新疆鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，烏魯木齊 830011)

1 概述

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市擴(kuò)建及高速公路的不斷修建、延伸,鐵路與交通繁忙的城市主干道或高速公路的大型立體交叉工程項(xiàng)目愈來(lái)愈多。這其中,以多孔連體箱形橋?yàn)橹鞯墓废麓╄F路的工程很多。

運(yùn)營(yíng)既有線施工過(guò)程中,由于多孔連體箱形橋施工范圍超出常規(guī)鋼便梁防護(hù)范圍且施工現(xiàn)場(chǎng)不具備鐵路便線施工條件,故在對(duì)既有鐵路營(yíng)運(yùn)線防護(hù)設(shè)計(jì)中,多采用縱橫梁架空線路的施工方法。

2 工程實(shí)例

2.1 簡(jiǎn)介

國(guó)道314線庫(kù)爾勒至庫(kù)車(chē)段高速公路與庫(kù)爾勒石碴場(chǎng)鐵路交叉所采用的10 m+13 m+13 m三孔連體箱形橋總長(zhǎng)度47.15 m、總高度9.05 m、鐵路與公路夾角58°30′。經(jīng)各種經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較,既有線防護(hù)采用縱橫梁架空線路、頂進(jìn)施工方法最可行(圖1、圖2)。

圖1 線路加固平面(單位：cm)

圖2 線路加固縱斷面(單位：cm)

2.2 組成部分

縱橫梁架空施工分為線上部分和線下部分。

線上部分由吊軌梁、上縱梁、橫梁、下縱梁及各種扣配件組成；線下部分由縱梁支撐樁、線路抗滑移樁及路基防護(hù)樁組成。

2.3 傳力過(guò)程

列車(chē)荷載→線路鋼軌→橫梁→縱梁(箱形橋)→支撐樁。

2.4 線路加固檢算

(1)檢算橫梁的強(qiáng)度和剛度,以確定橫梁型號(hào)及開(kāi)挖跨度。

根據(jù)文獻(xiàn)[1],當(dāng)限速不超過(guò)40 km/h,列車(chē)沖擊系數(shù)為1.15。限速不超過(guò)45 km/h時(shí),列車(chē)沖擊系數(shù)取1.20?？紤]橫梁的不均勻工作系數(shù)1.3,則綜合系數(shù)β=1.2×1.3=1.56,此時(shí)β×P=1.56P。

活載取現(xiàn)行機(jī)車(chē)最大軸重P=250 kN作為計(jì)算荷載。橫梁設(shè)計(jì)可按簡(jiǎn)支梁檢算工字鋼的強(qiáng)度和撓度計(jì)算。

圖3 橫梁檢算簡(jiǎn)圖(單位：m)

根據(jù)既有線軌枕間距確定橫梁間距為1.1 m,即:M=βPC/2=0.78×25×(LP-1.5)×0.5橫梁選用I45a型鋼Wx=1 433 cm3，Ix=32 241 cm4，σ=M/W≤[σw]=1 700，得Lp≤4.0 m。

橫梁按1.1 m間距計(jì)算,最大允許跨度4.0 m,挖土量控制在此范圍內(nèi)能夠保證加固的強(qiáng)度要求。計(jì)算撓度是否滿足

α2=0.098

解得

f=6.0 mm≤(4 000/400)=10 mm

故撓度滿足要求。

(2)檢算縱梁的強(qiáng)度和撓度,以確定縱梁型號(hào)。

縱梁選用I56a型鋼,均為2根1束設(shè)置,跨度4 m。單根：Wx=2 342 cm3，Ix=65 576 cm4。

縱梁計(jì)算跨度取4 m,列車(chē)標(biāo)準(zhǔn)活載按跨中彎矩影響線確定最不利位置，如圖4所示。

圖4 計(jì)算活載圖式(單位：m)

橋上列車(chē)總荷載Q=2Pg=3×250 kN=750 kN。

縱梁上集中荷載為Pg=375 kN。

因每組縱梁與4根橫梁連接,列車(chē)荷載經(jīng)由鋼軌通過(guò)橫梁傳遞給縱梁(圖5),所以縱梁上分布荷載為

圖5 縱梁受力圖式(單位：m)

以上檢算未計(jì)入3-5-3扣吊軌梁對(duì)縱梁的減載作用,故線路加固體系完全達(dá)到施工安全要求。

2.5 施工組織

(1)為防止箱身在頂進(jìn)過(guò)程中兩側(cè)路基發(fā)生坍塌,在橋體兩側(cè)路基(4個(gè)對(duì)角)沿線路方向每隔1.75 m各設(shè)置4根路基防護(hù)樁。根據(jù)路基土性質(zhì)確定是否在防護(hù)樁間路基本體內(nèi)進(jìn)行注漿固化。

(2)沿下縱梁方向每隔4.0 m各設(shè)置縱梁支撐樁。

為保證基底土物理力學(xué)性質(zhì)的統(tǒng)一性,頂進(jìn)側(cè)支撐樁底部應(yīng)不得低于基坑面。當(dāng)箱身頂進(jìn)至頂進(jìn)側(cè)防護(hù)樁跟前時(shí),線路暫時(shí)封閉,橫抬梁上橋并拆除頂進(jìn)側(cè)防護(hù)樁。線路整修后可恢復(fù)運(yùn)營(yíng),箱身繼續(xù)頂進(jìn)施工。

(3)為使在橋體頂進(jìn)時(shí)不帶動(dòng)線路的橫移,保證行車(chē)安全,在橫梁盡頭設(shè)置抗滑移樁。

(4)既有線相鄰混凝土枕間穿一根3.6 m長(zhǎng)的木枕并架設(shè)3-5-3扣吊軌梁,其鋼軌采用50 kg/m?？圮壖庸谭秶^(guò)箱身外邊各10 m,每組扣軌的端頭設(shè)置木梭頭,扣軌接頭錯(cuò)開(kāi)不小于1.5 m。

(5)當(dāng)既有線混凝土枕與木枕(橫梁)發(fā)生沖突時(shí),將混凝土枕左右撥動(dòng)或抽換成木枕,直至能穿插枕木為止；沒(méi)有沖突時(shí),在橫梁位置處穿一根3.6 m長(zhǎng)木枕或方木。

(6)橫梁采用I45a型鋼,間距1.1 m,加固范圍與扣軌相同。穿工字鋼橫梁。采用“隔六穿一”的方式施工。

(7)經(jīng)計(jì)算確定縱梁型號(hào)I56a型鋼,均為2根1束設(shè)置,跨度4 m。上縱梁距線路中心2.23 m,兩端支撐于舊枕木垛基座上,并設(shè)置木梭頭；下縱梁距線路中心4.5～5 m,其底部每隔4 m設(shè)置支撐樁。

(8)工字鋼接頭應(yīng)保證強(qiáng)度,連接處錯(cuò)開(kāi)2 m以上,相鄰橫梁的拼接接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)不小于1.5 m。

(9)橫向工字鋼、扣軌和縱梁用U型螺栓及扣板聯(lián)結(jié),并放干木板及絕緣墊。

(10)線路加固基本流程：施工線下部→穿木枕(方木)→扣軌→橫穿工字鋼→上縱工字鋼→防橫移加固→頂進(jìn)時(shí)防護(hù)→拆除線路加固→線路恢復(fù)。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然,縱橫梁架空施工所需投資較高,施工難度較大,不太適用于有地基處理的工程。但它適用于單線、多線及道岔線等各種復(fù)雜情況,并且,相對(duì)便線施工節(jié)省一定投資?？v橫梁架空施工方法能為大型立交項(xiàng)目得以實(shí)現(xiàn)提供了便線施工之外的另一種解決辦法。

[1]鐵道部第四勘測(cè)設(shè)計(jì)院橋隧處.橋涵頂進(jìn)設(shè)計(jì)與施工[M].北京：中國(guó)鐵道出版社,1993.

[2]鐵道部.鐵路工務(wù)安全規(guī)則[S].北京：中國(guó)鐵道出版社,2006.

[3]烏鐵總函[2008]164號(hào)，烏魯木齊鐵路局營(yíng)業(yè)線使用D型施工便梁安全管理辦法(試行)[S].