下穿复式交分道岔区框架桥的施工技术

(深圳广铁土木工程有限公司，广东深圳　518020)

1　工程概况

本工程D线、E线二座框架桥，桥位处为一高路堤，均位于某车站的端头咽喉区下。由框架桥北往南共9股轨道，依次为：牵出线、Ⅲ线、Ⅳ线、Ⅰ线、Ⅱ线、客走1线、客走2线、机待1线、机待2线，且Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ线的道岔岔尖，以及客走1线、机待2线岔辙均处于D线框架桥上，各线之间还存在大量的转辙器、信号机、电气化网柱，以及通讯、信号、贯通线等地下管线。其中条件最困难、最复杂的D线框架桥(全长52.6 m)，与场内Ⅱ线斜交角度为21°51′，框架内净宽14 m，外宽15.6 m，框架高8 m，框架桥顶面距大部分轨顶距离只有1.1 m。

广深线每日由该处通过的客车达122对，双向通过本工点的间隔在白天约为5 min。同时，该区域还有一定量的机务整备及调车作业。

工程所处场地岩土层按其成因、物质构成、力学强度，自上而下可分为人工填土层、第四系冲积土层、第四系残积土层及震旦系基岩，框架基底落于冲积土及基岩上。

2　方案比选

2.1　框架桥主体施工方法

原D、E线箱形桥施工均采取在铁路路基外分节段预制，然后进行明挖顶进施工的工法，其中D线北段曲线部分需在原位现浇。由于北段曲线部分决定了此座框架桥“南顶北浇”和“南北现浇“的两种选择。但框架桥预制工作坑范围内地下管线无法按期迁移，使整个工程迟迟不能动工；同时，整个框架桥范围内九条轨道不论是预制顶进施工还是现浇施工，都需要事先进行架空，差别是架空时间的长短。但预制顶进施工过程中，轨道特别是复式交分道岔的扣轨，如何确保基本轨的稳定和不变形是整个道岔扣轨的关键。为保证主跨将近20 m的扣轨纵梁变形不影响道岔基本轨的正常使用以及扣轨梁不侵限，同时也为挽回基坑迟迟不能动工的时间损失，最终决定施工方案采用原位现浇。

2.2　轨道架空支撑方案

轨道架空受现场众多的线间设备、道岔、框架顶与轨道之间的有限净空影响，现场九股轨道(道岔)大部分只能用上承式架空；因梁高受到限制，在框架范围内道岔扣轨纵梁下不得不用小跨度多立柱，增加竖向支撑以控制大梁的挠度，保证道岔的正常使用；框架桥范围内的所有架空用立柱只有在框架桥成形能够受力后才能拆除。如架空立柱都采用混凝土立柱，立柱在框架桥范围内需穿过框架桥的底板与顶板，严重削弱原结构顶板、底板的整体性。为此，在下部桩基础上，框架桥影响范围内采用2根φ0.4 m的钢立柱。框架结构主要受力钢筋按原设计位置从钢管中穿过，并封闭钢立柱孔中钢筋周围的空隙，直接将钢立柱浇筑在底板、顶板中，从而避免了采用钢筋混凝土柱需预留孔洞、混凝土柱身凿除、预留孔洞处钢筋再接续、预留孔洞封闭，以及消除预留孔洞处理期间的轨道道床的维护等一系列施工难点问题。

3　轨道架空

经过对现场的全面详细调查、图上模拟布置后，形成了轨道架空方案。

3.1　桩基础及扣轨纵梁布置

轨道架空基础为挖孔桩，桩径分为1.3 m、1.5 m、1.8 m三种，其中1.3 m桩为基坑外副跨边桩，共18根；1.5 m桩为基坑内主跨桩和加设桩，共16根；1.8 m桩为主跨共用桩，共15根。常规轨道架空基础及柱无论从施工方便还是从柱体抗水平变形能力来说都应为粗壮的桩体。

3.2　道岔范围内的扣轨

复式交分道岔是四组单开道岔和一副菱形交叉设备的结合体。复式交分道岔由下列部分组成：两副普通锐角辙叉及护轨，两组可动心轨钝角辙叉，四根直尖轨和四根曲尖轨，六根曲导轨，八根连接钢轨及连接零件，木岔枕(混凝土枕)、电动转辙机械及电路设备。道岔区扣轨：在岔区由于有尖轨的存在，因此尽量避免在横梁与基本轨之间打设三角木，三角木的打设会影响到尖轨的自由滑动。因此，在岔区加工了滑床板，为了防止出现信号红光带，需要将扣轨配件与基本轨之间绝缘，其处理方式为在滑床板与基本轨及横梁之间均加设了绝缘橡胶垫。

轨道电路的防护措施:在岔区部分，扣轨横梁与轨底之间加设双绝缘橡胶垫；及时清理线路或岔区中的杂物，并涂抹黄油；在封锁期间利用轨道电路监测设备进行检测，防止在白天火车通过时出现瞬间短路出现信号红光带。保持线路、道岔正常使用的其他措施：由于线路架空后，原轨枕由支垫状态变为脱空状态，钢轨直接支垫在横梁上，特别是尖轨的支承状态变化较大，为增强线路道岔的整体性和稳定性，在尽量保持原轨道结构的岔枕的情况下，同时在钢轨两侧及两基本轨之间加设1-2扣钢轨束，用U形螺栓将原有枕木、新插入的钢横梁与轨束梁连接(如图1、图2所示)。

图1　钢轨束平面布置(单位；m)

图2　2-2截面布置

因轨束梁随钢横梁变形、枕木位移而变形，相应地增加了原轨道两根钢轨的截面，使轮对荷载传到更远一点的枕木或钢横梁；特别是个别无法穿钢横梁的转辙器位置，轨束梁对原轨枕受的约束，原脱空的轨枕同样恢复支垫的状态，将尖轨的支承状态变化减弱趋近于零。

将轨束梁与钢横梁对拉扣紧，将限制轨道向上的“跳动”，减少“垫块”、“三角木”松动的几率；横向方面的限制，尽管U形螺栓“吊杆”式摆动变形的存在，通过在轨束梁与钢轨腹板间加设方木进行支撑，对轨道横向变形限制得更有效。

不论是上承式、下承式或两种形式的结合扣轨方式，荷载传递均是通过钢轨至横梁再到纵梁，最后再传至桩基础，其中复式交分道岔扣轨的核心是控制基本轨的变形。因此道岔扣轨中的纵横梁挠度是影响列车正常通行的重要因素，必须将纵横梁的挠度控制在一定范围才能确保列车的平稳通行。由于框架桥顶至线路轨底的距离只有1 m，因此所选扣轨纵横梁的高度之和不能大于1 m，同时还要预留顶板施工的工作空间至少0.1 m，因此实际纵横梁的允许高度之和为0.9 m。施工中选用了H300×200的H型钢作为扣轨横梁，扣轨纵梁为特殊加工的H500×500的H型钢(轨道调平“三角木对”0.1 m)，为进一步减少岔区纵梁挠度，将原10 m跨度减少为5 m跨度(在纵梁中间加设了支撑桩)；为加大横梁刚度，将H300型钢翼板加厚，增加了两侧腹板，将H型钢加工成为了钢枕形式。

纵横梁挠度检算结果如下：H300型钢未封边时的横梁最大挠度为12 mm；H300型钢封边后的横梁最大挠度为9.7 mm；H500型钢纵梁未加设中桩时的最大挠度值为23 mm；H500型钢纵梁加设中桩后的最大挠度值为2.4 mm。

由上可知：在横梁未封边、纵梁下未加设中桩的情形下，纵横梁最大挠度叠加值为35 mm；在对横梁封边、纵梁下加设中桩的情形下，纵横梁挠度叠加值为12.1 mm。采取封边和加设支撑桩后将纵横梁挠度最大值减小了22.9 mm，大大的减小了纵横梁挠度，使道岔养护趋于简单。在轨道架空加固完毕充分受力后，对架空轨道体系的纵横梁挠度进行全过程监测。

3.3　线路加固体系稳定性分析

将以上扣轨纵横梁理论计算值与实际监测值进行比较，两者基本相符，说明理论计算中考虑的计算参数基本合理，扣轨纵、横梁完全能保证列车运营安全。

3.4　道岔区扣轨梁的拆除处理措施

在道岔区段，在拆除横梁的过程中为了保持线路的稳定性，确保线路在列车经过后出现下沉时能及时调整，采用过渡性支墩(木枕)、三角木相结合措施，在相对刚性的横梁支撑线路与松散道碴支撑线路的状态间，增加了一种过渡状态，使恢复期的线路保养状态更趋于平稳。主要方法如下：在进行回填河砂前将加工的混凝土垫块放置于新浇筑的箱形桥桥顶，按隔两个枕木盒架设一道支撑垫块，支撑垫块搭设两层，支撑垫块长、宽、高尺寸为0.4 m×0.25 m×0.2 m，拆除横梁后再在混凝土支撑垫块上加设2层木枕，木枕与钢轨轨底之间的间隙打设三角木。这样的操作步骤使恢复期的线路保养状态更趋于平稳，很好地完成了线路由扣轨状态向自由状态的转换过渡，保证了整个拆除过程中的运输行车安全。

4　结束语

本工程很好地解决了复式交分道岔扣轨问题并避免预制工作坑范围内大量的拆迁工程。在繁忙干线密集道岔场区下采用现浇法新建大跨径曲线框架桥，工程难度大，技术复杂。通过设置纵、横梁受力及支撑柱并结合轨束梁，形成了整个临时轨道架空体系，保证了扣轨体系的变形不超限(特别是对施工范围内的道岔而言)；框架桥内的轨道架空支撑柱首次采用钢管立柱，避免了预留孔洞等一系列后续工序，最大限度地保证了框架桥顶板、底板的完整，方便了施工并保证了结构安全。

[1]TZ210—2005铁路混凝土工程施工技术指南[S]