談長(zhǎng)大跨度鐵路框構(gòu)橋頂進(jìn)施工線路加固技術(shù)

王旭東

目前，下穿鐵路框構(gòu)橋頂進(jìn)施工，對(duì)于跨度大于24 m且線路復(fù)雜條件下，D形便梁加固方法不能滿足架空線路跨度的要求，而吊軌加縱、橫抬梁加固技術(shù)存在強(qiáng)度、剛度和整體性較薄弱等問(wèn)題。故有必要研究一種線路加固方法，滿足大跨度架空線路施工要求，確保鐵路運(yùn)輸暢通和行車安全。下面結(jié)合工程實(shí)例，介紹長(zhǎng)大跨度鐵路框構(gòu)橋頂進(jìn)施工線路加固技術(shù)。

1 工程概況

介休市西外環(huán)道路需下穿介西洗選線和介休洗選線兩股鐵路修建立交橋。道路中心線與鐵路中心線相交于介西洗選線K0+198和介休洗選線為K3+403。該橋設(shè)計(jì)為(5+11+11+5)m四孔閉合式鋼筋混凝土框架橋，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)凈高5.4 m，橋軸線與鐵路中心線為斜交，與介休洗選線的夾角為 79°32′6″，與介西洗選線夾角為70°6′4″。立交橋主體按與介休洗選線斜交10°設(shè)計(jì)，斜交總寬度37.57 m，軸長(zhǎng)28 m。橋頂板頂面至軌底距離為0.75 m～0.95 m，橋軸線處為0.85 m。鋼軌為P60型，介休洗選線曲線半徑為R=1 500 m，縱坡為6‰，介西洗選線曲線半徑為 R=600 m，線路縱坡為7‰。兩線路不平行，且框構(gòu)橋兩側(cè)線間距相差較大，分別為11.24 m和18.75 m，橋中間的線間距為14.62 m(順軸線方向)。

2 工程特點(diǎn)和施工難點(diǎn)

1)框架橋斜交寬度37.57 m，橫向架空線路跨度較大。2)線路加固難度大，架空線路跨度較大，目前國(guó)內(nèi)采用的D形便梁最大架空線路為24 m，不能滿足該橋使用要求。3)兩股線路不平行，橋位處兩側(cè)線間距相差較大，立交橋軸線與兩線路交角不等。4)橋位處兩股線路均為曲線，頂進(jìn)時(shí)線路幾何尺寸必須嚴(yán)格控制。

3 線路加固方案

針對(duì)該工程特點(diǎn)和施工難點(diǎn)，制定線路加固方案為:兩條線路分開(kāi)加固體系，采用4組拼接縱梁、13組主橫抬梁和15組輔助橫抬梁組合、鋼筋混凝土挖孔支承樁過(guò)渡、一次頂進(jìn)到位的施工方案。詳述如下。

3.1 支承樁和防護(hù)樁

為保證線路加固體系安全可靠，確保線路、路基及行車安全，在框構(gòu)橋頂入、出端和兩線間設(shè)鋼筋混凝土支承樁和防護(hù)樁，采用人工挖孔施工，樁身直徑1.25 m。

支承樁:樁長(zhǎng)12 m的35根，樁長(zhǎng)3 m的8根，共43根樁?？蚣芊秶鷥?nèi)的A排～E排樁內(nèi)的23根支承樁在頂進(jìn)過(guò)程中分次逐根拆除，F(xiàn)排的4根支承樁頂進(jìn)就位后再予以拆除。

防護(hù)樁:樁長(zhǎng)12 m，框架橋左邊墻外側(cè)設(shè)置7根，右側(cè)設(shè)置9根，共設(shè)置16根。防護(hù)樁設(shè)置在距框構(gòu)橋邊外側(cè)1.8 m位置，樁間距為2.0 m(見(jiàn)圖1)。

3.2 工便縱梁

縱梁采用山海關(guān)橋梁廠生產(chǎn)的Ⅰ100定型工便梁拼接組合，介西洗選線兩側(cè)設(shè)60 m工便梁組合(3×16+12)m=60 m，介休洗選線兩側(cè)設(shè)54 m工便梁組合(10+2×16+12)m=54 m。工便梁縱向采用等強(qiáng)連接鋼板和高強(qiáng)螺栓拼接，接頭連接板由上、下夾板和腹板組成?？v梁與橫抬梁采取U形扣件和高強(qiáng)螺栓連接。

3.3 橫抬梁

橫抬梁采用13組主橫抬梁和15組輔助橫抬梁組合的方式(見(jiàn)圖1)。主橫抬梁采用長(zhǎng)16 m H700×300型鋼，在介休洗選線下面設(shè)置6根，間距8.38 m，介西洗選線設(shè)置7根，間距7.51 m。在相鄰兩主橫抬梁之間增設(shè)Ⅰ45b工字鋼輔助橫抬梁，介休洗選線設(shè)置7根，介西洗選線設(shè)置8根。橫抬梁與工便縱梁之間采用U形扣件連接。主(輔助)橫抬梁一端架設(shè)在支承樁(枕木垛)上，一端擱置在框架橋頂面。頂進(jìn)時(shí)，在橋頂面接觸面放置鋼板，橫抬梁與鋼板間放置滑車，頂進(jìn)時(shí)隨框構(gòu)移動(dòng)而滾動(dòng)，減少摩擦力。

3.4 鋼枕

線路加固H20鋼枕每根長(zhǎng)4.94 m，按軌枕間隔每空穿插一根鋼枕(橫抬梁位置除外)，安設(shè)絕緣膠墊和線路扣件，兩端采用高強(qiáng)螺栓與工便縱梁連接。

3.5 吊軌組

為防止頂進(jìn)中框構(gòu)兩側(cè)路基塌方和保持線路良好過(guò)渡，在加固范圍以外兩側(cè)增設(shè)5 m長(zhǎng)的3-5-3吊軌組合。

采取以上措施，使橫抬梁、工便縱梁、鋼枕、支承樁、線路形成一個(gè)整體剛性受力結(jié)構(gòu)體系，確保頂進(jìn)施工時(shí)線路保持良好狀態(tài)。

4 頂進(jìn)施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)分析

1)框架橋軸線與介西洗選線夾角為70°6′4″，與介休洗選線的夾角為79°32′6″。框架橋設(shè)計(jì)采用按與介休洗選線斜交10°設(shè)計(jì)，致使框構(gòu)橋順鐵路方向與介西洗選線有10°的偏差，不平行。這樣形成在頂進(jìn)介西洗選線施工時(shí)，框構(gòu)右側(cè)前端臨進(jìn)介西洗選線線路時(shí)，而框構(gòu)左側(cè)前端距離線路仍有7.51 m，橋軸線處框構(gòu)前端距離線路3.41 m，故頂進(jìn)進(jìn)入線路時(shí)，存在部分線路已落到框構(gòu)橋上，而部分線路為架空狀態(tài)，且37.57 m的大跨度和處于R=600 m曲線上，對(duì)行車安全很不利。

2)線路加固體系中，框構(gòu)上的5根 16 m長(zhǎng) H700×300主橫抬梁一端搭在A排，B排，C排支承樁上(見(jiàn)圖 1)，另一端架在框架橋上。6根16 m長(zhǎng)Ⅰ45b工字鋼輔助橫抬梁一端搭在枕木垛上，另一端架設(shè)在框架橋上。主、輔橫抬梁支點(diǎn)位置和伸出長(zhǎng)度可根據(jù)框構(gòu)頂進(jìn)中的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以滿足施工及安全要求。

3)當(dāng)框架前端頂進(jìn)至距A排支承樁0.5 m時(shí)，此時(shí)橫抬梁伸入框架頂部的長(zhǎng)度為4.4 m。將橫抬梁在框架上和B排支承樁(枕木垛)上的支點(diǎn)墊牢，人工配合機(jī)械拆除A排支承樁。隨著框構(gòu)逐漸頂進(jìn)由右向左分次拆除A排的5根支承樁。此時(shí)橫抬梁一側(cè)搭在框架上，另一側(cè)支承在B排樁(枕木垛)上(見(jiàn)圖2)。

4)當(dāng)框架前端距B排支承樁0.5 m時(shí)，此時(shí)橫抬梁伸入框架頂部的長(zhǎng)度為8.3 m，將橫抬梁在框架上和C排支承樁(枕木垛)上支點(diǎn)處墊牢，隨著框構(gòu)逐漸頂進(jìn)由西向東分次拆除B排5根支承樁。此時(shí)橫梁一側(cè)搭在框架上，另一側(cè)支承在C排樁上(見(jiàn)圖3)。

5)當(dāng)繼續(xù)頂進(jìn)逐次拆除C排5根支承樁后，介西洗選線線路全部落到框架上。

5 受力檢算

5.1 Ⅰ100型工便梁檢算

沖擊荷載:M=1.2×471.87=566.24 kN/m;

4)換算應(yīng)力檢算，檢算截面取腹板與上下翼緣交接處。

5)整體穩(wěn)定性計(jì)算。

構(gòu)件受壓翼緣計(jì)算長(zhǎng)度l0=10 m(彎矩為零之間距離)。

截面面積:A=360×36×2+928×20=44 480 mm2。

M/W=44.48 MPa＜φ2[σ]=98.7 MPa，滿足要求。

實(shí)際施工中，Ⅰ100工便梁按連續(xù)梁工作，故其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、安全性更大。

5.2 橫抬梁檢算

列車分布活載:p=ql=107×7.52=804.64 kN。

線路靜荷載:p1=2q2l=2×10×7.52=150.4 kN。

H700×300型鋼慣性矩:Im=201 000 cm4。

1)當(dāng)A排樁被拆除時(shí)，橫抬梁一側(cè)搭在框架上，另一側(cè)搭在B排樁上，受力情況如圖5所示。

強(qiáng)度計(jì)算:沖擊荷載:M=1.2×641.4=769.68 kN?m。

2)當(dāng)B排樁被拆除時(shí)，橫抬梁一側(cè)搭在框架上，另一側(cè)搭在C排樁上，受力情況如圖6所示。

強(qiáng)度計(jì)算:

沖擊荷載:M=1.2×670.5=804.6 kN?m。

當(dāng)框構(gòu)頂距C排右側(cè)第2根樁0.5 m時(shí)，介西洗選線線路就全部落到框架上。

在實(shí)際施工中，在主橫抬梁之間設(shè)置的Ⅰ45b工字鋼輔助橫抬梁可大大縮小跨度，線路加固體系的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性更強(qiáng)，安全儲(chǔ)備更大。

6 結(jié)語(yǔ)

工便縱梁、橫抬梁與鋼枕組合加固技術(shù)方案，匯集了D形便梁和吊軌加縱、橫抬梁兩種加固方法的優(yōu)點(diǎn)，滿足了線路架空跨度要求。實(shí)踐表明:對(duì)于長(zhǎng)大跨度框架橋頂進(jìn)施工時(shí)，可因地制宜，靈活運(yùn)用這種線路加固技術(shù)，同時(shí)在頂進(jìn)施工中，對(duì)線路加固設(shè)施的安裝拆除及維護(hù)、框架橋標(biāo)高方向控制、支承樁拆除時(shí)機(jī)及方法、挖土組織、線路橫向鎖定及檢查與整修、全方位應(yīng)急方案的落實(shí)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采取針對(duì)性措施和嚴(yán)格卡控，達(dá)到保證線路安全和行車安全的效果。

[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，1983.

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[3] 鐵道部第三勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

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