框架橋頂進中D24 m施工便梁的改進應用

毛坤海，龔宏華

(南昌鐵路局 南昌工務段，南昌 330002)

1 工程簡介

南昌洪都大橋濱江路BB匝道框架橋，于京九下行線K1 438+982處下穿鐵路，并與京九下行線以82.37°角相交，主框 1-13 m×7.9 m，副框1-7.5×7.9 m，兩框架橋并排布置，邊墻設置5 cm沉降縫。兩框架正長均為27.03橫延米，兩框架均分為兩節(jié)，其中一節(jié)為14 m，另一節(jié)長為13 m。

路堤高度7 m，路基主要填料為砂性土，土質松散，穩(wěn)定性差，必須采取措施，保證箱涵頂進期間路基的穩(wěn)定。本框架橋以填筑土層為持力層，其承載力為120 kPa。

2 線路加固施工方案比選

頂進框架橋位于贛江大橋南端，線間距僅為4.04 m，無法滿足D24 m便梁架空線路直線地段線間距≥4.51 m的規(guī)范要求。線路加固方案為本工程的重點也是難點，通過專家討論，擬定四種線路加固方案，現(xiàn)將四種線路加固方案的優(yōu)缺點列于表1。

通過比較各種加固方案的優(yōu)缺點及經(jīng)濟成本，最后確定采用改造后的D24 m便梁加固線路?？傮w方案是先架空副框上方的線路，把副框頂進到位，然后利用副框做支點，架空主框上方的線路，再把主框頂進到位。

3 D24 m便梁組裝改進技術要求

根據(jù)《鐵路工務安全規(guī)則》附表3-3“D型施工便梁主要尺寸和適用條件”，D24 m施工便梁縱梁若采用最低位組裝時，雙線(直線段)線間距要求≥4.51 m。本工程線間距僅為4.04 m，滿足不了線間距要求，需要對現(xiàn)有D24 m便梁進行改造，使便梁進一步落低，以滿足限界要求。

表1 線路加固方案比較

3.1 牛腿改進技術要求

將線路內(nèi)側施工便梁上牛腿，按設計圖增設φ23的圓孔。采用超低位安裝，相當于上牛腿往上提，使梁頂至軌頂距離為149 mm，線路中心至梁邊的水平距離為1 490 mm，滿足梁頂至軌頂≤200 mm的要求(如圖1所示)。便梁及牛腿組裝如圖2、圖3所示。

3.2 橫梁改進技術要求

如果橫梁采用標準橫梁(L=4 000 mm)，則線路中心與橫梁中心偏移500 mm，為了減小橫梁偏心受力，采用縮短橫梁(L=3 500 mm)，使得橫梁中心與線路中心只偏移250 mm，對便梁、橫梁受力更為有利。

圖1 D24 m便梁超低位安裝(單位:mm)

圖2 D24 m便梁超低位安裝全貌

圖3 D24 m便梁上牛腿安裝

3.3 D24 m便梁上牛腿檢算

已知橫梁間距為600 mm，每孔便梁安裝37根橫梁，橫梁與便梁通過上下牛腿及節(jié)點板連接。高強螺栓抗剪強度［σ］=310 MPa。列車活載采用特種荷載進行計算，特種活載的作用范圍是6 m，考慮橫梁最不利受力情況，即在這6 m范圍內(nèi)的橫梁受力。

特種活載:T=250×5=1 250 kN

每根橫梁所承受的最大豎向力F=1 250 kN/10=125 kN

橫梁所受的力通過牛腿螺栓把力傳遞到便梁上?？紤]最不利情況，即僅上牛腿2個螺栓受力的情況下，則每根橫梁能承受容許豎向力［F］=310×3.14×100×4=389.2 kN＞F=125 kN。

說明重新設計的上牛腿螺栓抗剪強度足以滿足受力要求。

4 D24 m便梁支點的設置

線路外側的便梁支點采用人工挖孔樁，線路中間的支點由于線間距太小，并且行車密度大，人工挖孔樁施工比較困難，故采用枕木垛+雙層扣軌(形式為7-6，6-5)。如圖4所示，扣軌兩端搭在外側的樁頂上。

外側便梁支點設置為樁基礎，承載力足夠滿足要求。至于中間便梁支點，經(jīng)檢算，支反力為1 060 kN，即枕木垛面荷載為106 kPa＜120 kPa(地基允許承載力)。

5 線路加固技術措施及注意事項

1)施作便梁支點前，采用軌束梁對線路進行臨時加固。此后方可進行孔樁開挖。

2)開挖臨時加固線路軌束梁支點時，須設置鋼筋木板支擋，確保支點處線路道砟不滑溜，不缺砟。

3)在線路下橫穿鋼軌及其它扣配件安裝時，嚴格做好線路防聯(lián)電措施，杜絕“紅軌”的發(fā)生。

4)框架橋頂進到位后，過渡段及框架橋之間應及時填灌，并在框頂鋪設砂層上卸鋪石砟，串實搗固后先松卸線路外側一片縱梁，再逐根拆卸橫梁解體。

5)副框頂進到位后，便梁需要縱拖，即將便梁縱梁分別在線路兩側用卷揚機縱向拖拉。拖拉時要大致整平縱梁底板下的石砟，并要預防鋼絲繩與鋼軌接觸造成軌道電路短路。

6 便梁支點監(jiān)控測量

雖然中間支點的承載力能滿足要求，但是計算過程中并沒有考慮到框架橋在頂進過程中會導致地基土的松動，乃至局部坍方，中間支點就存在安全隱患。所以，在頂進時要隨時觀察支點的穩(wěn)固性，即觀測便梁支點下沉的趨勢及速率，并反饋到施工中，采取相應的措施保護支點的穩(wěn)定。圖5為便梁中間支點在框架橋頂進過程中的沉降曲線。

圖4 副框線路加固平面布置

圖5 在框架橋頂進過程中線路之間的便梁支點沉降曲線

從圖5看到，便梁支點在剛安裝好時沉降速率較大，隨后變化較為穩(wěn)定，當箱涵頂進靠近中間支點時，變化速率突增(支點下沉量較大)，并且一直持續(xù)到箱涵頂進到位，最終中間支點的沉降量為241 mm。

根據(jù)支點沉降趨勢，當框架橋頂進到中間支點附近時，通過抄墊硬杉木來及時調(diào)整線路的高低，保證了線路沒有出現(xiàn)三角坑。并且對支點附近坍方范圍內(nèi)用砂袋回填，阻止坍方進一步發(fā)展。

對于便梁中間支點的設置，雖然采用枕木垛+兩層扣軌基本可以滿足要求，但是安全性較差。今后仍可考慮采用人工挖孔樁，對于線間距不足，并且行車密度較大的問題，可以先用D16 m便梁架空好線路，然后人工在線路底下進行挖樁。

7 結論與建議

1)通過采用改進后的D24 m施工便梁架空線路，取得了良好的效果，不僅保證了京九線大動脈的行車安全，而且確保了工期，節(jié)省了成本。

2)便梁支點設置盡量采用人工挖孔樁，以確保線路行車安全。

3)加強對便梁支點監(jiān)控，出現(xiàn)異常及時采取措施，加固支點，保證線路的平穩(wěn)。

4)采用改制便梁需要兩個條件:①對框架橋有跨度的限制，必須要滿足D24 m便梁架空的要求;②框架橋頂至軌底的距離必須大于1 m，否則框架橋會被便梁擋住，無法頂進穿過便梁。

［1］馮生華，張孚珩．城市地道頂入法施工［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1982．

［2］朱健身，陳東杰．城市地道橋頂進施工技術及工程實例［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006．

［3］王朵．在既有線下頂進框架橋的線路加固施工技術［J］．鐵道建筑，2005(5):24-26．

［4］范榮剛．改制鐵路便梁在下穿既有線施工中的應用試驗研究［J］．鐵道標準設計，2005(3):54-55．

［5］劉飛．D型低高度施工便梁施工方案［R］．寶雞:中鐵寶橋天元實業(yè)發(fā)展有限公司，2008．