大跨度框架下穿多股道頂進(jìn)施工時(shí)鐵路線路加固技術(shù)研究

魏亞茹

摘要：龍象公路在象山煤礦東側(cè)下穿侯西鐵路、運(yùn)煤專(zhuān)線及編組站專(zhuān)用線等5條鐵軌，公路設(shè)置2-14m框架下穿鐵路。針對(duì)本項(xiàng)目為大跨度框架下穿鐵路5股道頂進(jìn)施工，施工難度高，安全壓力大。通過(guò)采取縱橫抬梁法+吊軌梁對(duì)既有鐵路5股道進(jìn)行線路加固，并頂進(jìn)中運(yùn)用了石蠟、黃油及塑料薄膜組成復(fù)合滑動(dòng)層，滾杠、定向滑輪等措施，減小了框構(gòu)橋頂進(jìn)施工時(shí)的摩阻力，加快了施工進(jìn)度，提高了頂進(jìn)過(guò)程的安全性。

Abstract： On the east side of Xiangshan Coal Mine， Longxiang Highway passes through five railroad tracks， including the Houxi Railway， the coal-specific line and the marshalling station. The road is set up under the framework of 2-14m. For the project， the construction of the 5-span railway under the long-span framework is difficult， and the construction is difficult and the safety pressure is high. By adopting the vertical and horizontal beam lifting method + hanging rail beam to strengthen the line of the existing 5 railways， and using the paraffin， butter and plastic film to form a composite sliding layer， rolling bars， directional pulleys， etc.， the frictional resistance during the construction of the frame bridge is reduced， the construction progress is accelerated， and the safety of the jacking process is improved.

關(guān)鍵詞：大跨度框架;頂進(jìn)施工;線路加固技術(shù);減摩措施

Key words： long-span framework;tunneling;line reinforcement technology;anti-friction measures

1? 工程概況

327國(guó)道龍門(mén)至象山暨108國(guó)道韓城過(guò)境公路路線在象山煤礦東側(cè)下穿侯西鐵路、運(yùn)煤專(zhuān)線及編組站專(zhuān)用線等5條鐵軌。交叉中心為本項(xiàng)目K19+465.27=侯西鐵路K106+495，交角79.3 度。設(shè)計(jì)采用2×14 米整體式鋼筋混凝土框架橋，分段預(yù)制，逐段頂推施工。是本項(xiàng)目建設(shè)期的重難點(diǎn)及控制性工程。

框架頂板距鐵路軌底最小距離為1.1m，框架總寬31m，長(zhǎng)115m。單孔凈寬14m，高9.3m，凈高7m，頂板厚度1.1m，底板厚1.2m，邊、中墻厚 1.0m，公路凈高按5.5m控制。主體結(jié)構(gòu)采用C40 鋼筋混凝土。為確保鐵路運(yùn)營(yíng)安全，框架橋兩端分別設(shè)置工作坑，采用對(duì)頂法，配合以中繼間法或頂拉法施工。

2? 本項(xiàng)目線路加固的技術(shù)難點(diǎn)及采用的方案

龍象公路下穿鐵路框架頂進(jìn)施工時(shí)不得中斷侯西鐵路、運(yùn)煤專(zhuān)線及編組站專(zhuān)用線等鐵路的運(yùn)營(yíng)，故需對(duì)鐵路的股道進(jìn)行加固。因框架頂上覆土淺，故采取架空鐵路線路的加固方法。

框?yàn)?×14m整體式鋼筋混凝土框架橋，線路加固跨度超過(guò)了采用型鋼或D型便梁加固所允許的最大跨度，且穿越5股既有鐵路，線路間距不均勻，故需進(jìn)行線路加固的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，并對(duì)線路加固方案進(jìn)行安全驗(yàn)算，方可確保頂進(jìn)期間鐵路行車(chē)的安全。經(jīng)過(guò)對(duì)以往施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，結(jié)合項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)情況，提出了線路加固方案，并經(jīng)對(duì)線路加固的各承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全驗(yàn)算及優(yōu)化后，最終采用的線路加固方案如下：

①線路加固采用縱橫梁加固體系，線路加固的總長(zhǎng)度按56m。采用Ⅰ56b工字鋼束作縱挑梁，在各股道間及線路最外側(cè)各設(shè)一道。股道間的縱梁為單層擺放，5根并作一束，擺放在相鄰股道間的中間位置;線路最外側(cè)縱梁為單層擺放，3根并作一束。

②橫抬梁為Ⅰ56b工字鋼，鋪設(shè)間距1.0m。

③采用穩(wěn)定性好，承載能力強(qiáng)的人工挖孔樁作為縱梁支墩，孔樁半徑為1.5m，經(jīng)承載驗(yàn)算，孔樁縱向中心距為6.0m，樁長(zhǎng)16m，樁身采用C25混凝土，縱向每排設(shè)10根。按從侯西鐵路營(yíng)業(yè)線向編組站專(zhuān)用線的順序，各排挖孔樁橫向中心距依次4.5m，5.2m，5.4m，4.9m，4.6m;按從侯西鐵路營(yíng)業(yè)線向編組站專(zhuān)用線的順序，各排孔樁中心距股道中心依次為2.20m，2.30m，2.30m，2.90m，2.90m，2.5m，2.5m，2.4m，2.4m，2.20m。

④運(yùn)營(yíng)正線侯西鐵路、運(yùn)煤專(zhuān)線及編組站專(zhuān)用線等5股鐵路均設(shè)置扣軌，設(shè)置3-3-3-3扣軌，鋼軌為50kg/m軌。線路加固設(shè)計(jì)方案如圖1、圖2、圖3所示。

3? 線路加固施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 支承孔樁施工及防護(hù)要點(diǎn)

①為了避免大型鉆孔機(jī)械施工孔樁時(shí)侵入限界，對(duì)鐵路線路的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)安全隱患，縱梁的支承孔樁全部采用人工開(kāi)挖，進(jìn)行支承樁開(kāi)挖前，對(duì)鐵路線路采用3-3-3-3吊軌梁進(jìn)行加固，吊軌梁為P50軌。并對(duì)無(wú)疑線路進(jìn)行應(yīng)力放散。

②挖孔樁施工完成后，對(duì)樁頂標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，鑿除超高部分或是填補(bǔ)不足，且用砂漿將樁抹平，以使縱梁擺放貼合樁頂。并在樁頂預(yù)埋鋼板，縱梁就位后將縱梁工字鋼與預(yù)埋鋼板焊接牢固，以防止縱梁移位而影響行車(chē)安全。

3.2 縱梁安裝

①采用Ⅰ56b工字鋼束作縱挑梁，在股道間及線路最外側(cè)各設(shè)1道，股道間的縱梁為單層擺放，5根并作一束，擺放在相鄰股道間的中間位置;線路最外側(cè)縱梁為單層擺放，3根并作一束。本項(xiàng)目需對(duì)框架下穿的5股道進(jìn)行加固，總路加固總長(zhǎng)度為56m?？v梁中間支撐于挖孔樁上，兩端支撐于枕木垛基座上。

②利用列車(chē)運(yùn)行的間隔時(shí)間，以跳槽施工的方式將擺放縱梁位置處的道碴扒出，用麻袋裝成袋后原位堆碼。以待縱梁吊裝時(shí)，能夠及時(shí)迅速的清出道碴，將縱梁安裝就位，同時(shí)可在有限的封鎖“要點(diǎn)”時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多的縱梁安放工作。

③單束間的工字鋼采用U形螺栓（22mm）及扣板連接，工字鋼間的空縫內(nèi)填塞長(zhǎng)25cm×寬16cm×高45cm的方木塊，增強(qiáng)縱梁整體穩(wěn)定性，按間隔2m設(shè)置。如圖3所示。

④縱梁在鐵路線路之外的場(chǎng)地上聯(lián)結(jié)成束，先堆碼在最外側(cè)路肩上，然后利用封鎖線路時(shí)間，采用汽吊跨股道將縱梁吊移至股道中間的擺放位置。

⑤先封鎖“要點(diǎn)”安放編組站專(zhuān)用線最外側(cè)股道的縱梁，然后依次向侯西正線方向進(jìn)行縱梁安放。

3.3 橫抬梁安裝

①橫抬梁按間距為1.0m布置，采用長(zhǎng)度為9m的Ⅰ56b工字鋼，接頭錯(cuò)開(kāi)不小于1.5m，橫梁的穿入要垂直于線路，先中間后兩側(cè)。橫抬工字鋼采用U形螺栓（22mm）及扣板與P50軌1-2扣吊軌連接。

②橫抬梁安放前，需將鐵路股道的鋼筋混凝土枕抽換成木枕。抽換采用“隔六換一”，抽換范圍需滿(mǎn)足加固長(zhǎng)度要求，換后木枕處的道碴經(jīng)振搗密實(shí)后，再抽換相鄰的鋼筋混凝土枕，抽換時(shí)線路從對(duì)應(yīng)于框架中心線位置向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。橫抬梁與鋼軌間加墊絕緣板，以防止聯(lián)電。施工時(shí)要嚴(yán)格檢查橫抬梁的水平、方向，并確保軌道幾何尺寸符合行車(chē)要求，確保運(yùn)營(yíng)安全。

③因采用長(zhǎng)度為9m的工字鋼橫抬梁，處于中間位置的3股線路的橫抬梁需從外側(cè)股道的基本軌下橫穿線路，故需先進(jìn)行中間股道橫抬梁的安裝，再?gòu)膬?nèi)向外進(jìn)行其他股道的橫抬梁施作。

④橫抬梁施工前，將所需工字鋼沿線均勻擺放在路基外側(cè)，要點(diǎn)封鎖線路后，進(jìn)行橫梁的穿設(shè)安裝。

⑤隨著頂進(jìn)的進(jìn)行，需逐排破除框架范圍內(nèi)的支承孔樁，同時(shí)，相應(yīng)部分的橫抬梁及縱挑梁支承點(diǎn)需轉(zhuǎn)換，設(shè)置在框架頂上。為了減少框架頂進(jìn)時(shí)橫抬梁、縱挑梁與框架頂面產(chǎn)生的摩擦阻力，避免鐵路線路橫移，本項(xiàng)目運(yùn)用了石蠟、黃油及塑料薄膜組成復(fù)合滑動(dòng)層，橫抬梁、縱挑梁下設(shè)置滾杠、定向滑輪等措施，減小了框架橋頂進(jìn)施工時(shí)的對(duì)線路的橫向摩阻力，加快了施工進(jìn)度，提高了頂進(jìn)過(guò)程的安全性。

3.4 鋪設(shè)扣軌

鋼軌接頭需錯(cuò)開(kāi)1m以上，兩端伸出框構(gòu)邊墻以外不小于10m，且伸出路基穩(wěn)定邊坡以外不小于5m?？圮壟c枕木采用U形螺栓（22mm）及扣板聯(lián)結(jié)在一起。

3.5 線路加固的監(jiān)測(cè)

①線路加固體系施作完成后，對(duì)軌道的水平、方向和軌距進(jìn)行嚴(yán)格檢查，查看加固螺栓及扣板是否按要求安裝并扭緊。檢查工字鋼橫抬梁與鋼軌間的絕緣板是否正常安裝，有無(wú)加固材料、設(shè)施侵限現(xiàn)象。

②在距工點(diǎn)20m的兩端線路旁設(shè)置減速地點(diǎn)標(biāo)，距工點(diǎn)800m的兩端線路旁設(shè)置移動(dòng)減速信號(hào)牌。

③每通過(guò)一輛列車(chē)后，需對(duì)線路加固安全狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)及檢查，確保軌道的軌距、水平、方向正確。且在施工現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備數(shù)量足夠的道碴，及各種不同厚度的硬木板，以便出現(xiàn)安全狀況時(shí)調(diào)整鐵軌的水平及方向。

④通行列車(chē)按45km/h的限速慢行，實(shí)行“機(jī)工”聯(lián)控，對(duì)線路加固及線路情況采取24小時(shí)看守和防護(hù)。

3.6 線路控制

①縱梁縱向移位控制：在支承孔樁的頂部預(yù)埋有鋼板，鋼板與縱梁工字鋼焊接成整體，以防止縱梁出現(xiàn)縱向移位。

②縱梁橫向移位控制：在框架橋頂部按間距4m預(yù)埋錨環(huán)，錨環(huán)采用?25圓鋼制作，共設(shè)置8個(gè)。頂進(jìn)時(shí)安裝8個(gè)12t導(dǎo)鏈，導(dǎo)鏈一端勾掛在錨環(huán)上，另一端與縱梁固定。在框架頂進(jìn)移動(dòng)的同時(shí)，拉緊導(dǎo)鏈，以避免鐵路股道橫向移位。本項(xiàng)目采取了以上線路加固及防護(hù)措施，使股道與線路加固體系形成穩(wěn)固安全的結(jié)構(gòu)整體，確保在頂進(jìn)施工期間，線路安全穩(wěn)定。

3.7 線路恢復(fù)

①頂進(jìn)就位后，按安裝的逆順序拆除縱、橫梁及扣軌，抽換枕木，恢復(fù)線路，處理臺(tái)背，補(bǔ)齊框架橋前端刃腳等。

②框架橋臺(tái)背兩側(cè)有少量超挖或塌方現(xiàn)象，采用級(jí)配碎石回填，并做好排水。

③安裝護(hù)輪軌。

④頂進(jìn)就位相關(guān)工作完成，達(dá)到列車(chē)放行條件后，首趟列車(chē)按45km/h通過(guò)，第二趟按60km/h通過(guò)，第三趟恢復(fù)至正常速度。

4? 線路加固穩(wěn)定性驗(yàn)算

按鐵路“中—活載”取值對(duì)線路加固體系進(jìn)行安全驗(yàn)算。動(dòng)力系數(shù)取：1+μ。

4.1 縱梁I56b工字鋼縱挑梁驗(yàn)算

查《鐵路工務(wù)安全規(guī)則》可得，在列車(chē)限速45km/h時(shí)慢行時(shí)，3I56b工字鋼縱挑梁允許的最大縱向跨度為9.6m，而本框架橋頂進(jìn)線路加固的縱梁距度為6m，在允許范圍內(nèi)，可確保承載安全，故不再進(jìn)行安全驗(yàn)算。

4.2 工字鋼I56b橫抬梁驗(yàn)算

I56b工字鋼力學(xué)參數(shù)如表1。

根據(jù)鐵路股道分布及縱梁布設(shè)情況，支承在縱挑梁的I56b工字鋼橫抬梁跨度的最大值為5.4m。荷載取值按鐵路“中—活載”的最大機(jī)車(chē)軸重220kN進(jìn)行計(jì)算?？紤]軸重荷載受基本軌、扣軌梁的分散作用，按每對(duì)機(jī)車(chē)軸重作用于2根橫抬梁上。

③框架頂進(jìn)時(shí)橫抬梁驗(yàn)算。

隨著頂進(jìn)的進(jìn)行，需逐排破除框架范圍內(nèi)的支承孔樁，同時(shí)，相應(yīng)部分的橫抬梁支承點(diǎn)需轉(zhuǎn)換，而設(shè)置在框架頂面上。根據(jù)本項(xiàng)目支承孔樁有關(guān)設(shè)知參數(shù)，在上述工況下最不利荷載處如圖6所示。其承載驗(yàn)算如圖7所示。

計(jì)算結(jié)果表明，在框架頂進(jìn)，工字鋼橫抬梁轉(zhuǎn)換支承點(diǎn)時(shí)，其強(qiáng)度、撓度均滿(mǎn)足使用要求。

5? 結(jié)束語(yǔ)

在龍象公路采用大跨度框架下穿多股既有鐵路頂進(jìn)施工時(shí)，設(shè)計(jì)科學(xué)有效的加固體系對(duì)鐵路線路進(jìn)行加固，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)組織施工，按進(jìn)度要求將框架頂進(jìn)就位，施工期間線路加固體系安全穩(wěn)固，沒(méi)有發(fā)生危及鐵路行車(chē)安全的任何狀況。本次線路加固體系的成功施做，以期能夠給其他類(lèi)似大跨度、多股道框架頂進(jìn)時(shí)的線路加固提供些許借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

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