铁路营业线顶进涵大跨度横梁综合架空体系施工

王学峰 魏 良

(中铁三局集团第三工程有限公司，山西 太原 030013)

·道路·铁路·

铁路营业线顶进涵大跨度横梁综合架空体系施工

王学峰 魏 良

(中铁三局集团第三工程有限公司，山西 太原 030013)

结合工程实例，介绍了富水复杂地质条件下铁路营业线顶进涵施工特点，根据施工工艺原理，从原设计情况与变更后实施等方面，阐述了该大跨度横梁架空体系的施工操作要点，以保证工程顺利实施。

铁路，顶进涵，大跨度横梁，架空体系

随着我国城市的增容、扩建，当前交通环境不能很好的满足其发展要求，制约了很多城市的发展，新建道路刻不容缓。而城市周边往往建有铁路，这也增加了新建道路建设的难度。通常穿越铁路既有设施有上跨、下穿两种方式，而框架桥涵下穿顶进方式是其中普遍采用的方法。其施工期间桥涵预制在线路外侧，采用较为成熟的人工挖孔桩支撑纵横梁线路架空体系架空线路，该方法有顶进时间较短，影响既有线范围较少，安全性较高等优点，在城市立交工程建设中普遍采用。本工程中地质条件极其复杂，地下水位高，中砂层较厚，施工中极易形成流沙。因此采用常规的人工挖孔桩支撑架空体系无法进行。本工法采用线外机械成孔桩，大横梁架空体系较好的解决该问题。施工期间保证了线路安全，减少了线路安全防护投入，各项指标参数均满足列车运营要求，为线路架空体系又增添了一种有效的方案。

1 大横梁架空体系特点

在复杂地质条件和水位较高的条件下采用大横梁架空体系，解决了无法紧邻既有线进行人工挖孔桩施工的难点。在线路外侧采用较为安全的机械钻孔桩施工方法，避免了人工挖孔作业的风险。采用悬臂梁结构，解决了大横梁跨度过大的问题，满足了标准D型便梁的跨度。大横梁采用多组D型便梁，满足了线路架空后铁路运营的变形的要求。

2 工艺原理

针对既有线地质条件复杂，架空体系受力桩无法进行人工挖孔作业的情况，采用大横梁架空体系。在不影响铁路运营的条件下，既有线的外侧采用机械钻孔桩施工钢筋混凝土受力桩，其外侧桩受拉，内侧桩受压。桩上部施工悬臂梁，大横梁架设于线路两侧悬臂梁上，并设在铁轨下部，之后以大横梁为支点，施工纵梁及其他为常规架空系统(见图1)。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工准备→测量放样→机械钻孔桩(人工挖孔桩)→悬臂梁施工→短桩临时架空线路→穿设大横梁(24 m D型便梁)→拆除临时架空便梁→安装纵梁及小横梁→桥涵顶进→拆除架空体系→恢复线路。

3.2 关键工序及操作要点

3.2.1 复杂地质条件下，既有线架空体系的方案选择

因京包线路架空体系地质条件比较复杂，地下水位线较高，地下水位原地面以下0.8 m～1.2 m，且为营业线施工，安全要求高；工期紧张，架空体系直接关系到桥涵顶进工期，地质主要以粉土、细砂组成，土质较为松散，人工挖孔桩易挖，行车扰动易塌方，安全隐患大，地下水位线高，人工不能挖至设计桩底。最终选择综合性架空体系，线路外侧采用钻孔桩，代替人工挖孔桩，远、近线路两根钻孔桩顶部连接悬臂梁，穿设大横梁捆绑成整体后顶部安装分配梁工字钢后解决了纵梁架空纵梁支点及线路稳定难题，封锁点内架设便梁，体系成型后机械挖土，桥涵顶进。

3.2.2 受力桩及悬臂梁的施工工艺及技术要点

1)受力钻孔桩施工工艺。a.钻孔机械为潜水钻机，机械尺寸较小，在营业线范围内施工较为安全；重量较轻，方便移动，地质方面为砂土类型，与该类型钻机施工适合土质一致。b.因考虑到营业线安全，营业线路线间距为7.04 m，近线路桩线路7 m，主要起到抗压作用，远线路桩离近线路桩4 m，主要起到抗拔作用。c.根据地质情况，近线路抗压桩桩底进入持力层，提供反力足够支撑线路架空、万吨列车及动荷载等因素；远线路桩主要起到抗拔作用，本身自重，侧壁摩擦力满足抗拔要求。d.因地质情况为砂土且营业线有行车扰动，采用化学泥浆与黄粘土增加循环水比重，调整后比重为1.2，平衡桩壁侧压力。e.成孔后需报检检查孔，对桩长、桩径进行检查，下钢筋笼前先探孔及量测沉碴厚度，及时下钢筋笼，需对桩清底。浇筑过程中控制拔管长度，保证成桩质量。

灌注桩应顶部超过设计高程，最后需破除顶部浮浆；钢筋笼预留足够尺寸能够深入悬臂梁之中。

2)悬臂梁施工。a.支点桩钢筋伸入悬臂梁内1 m长，扇形布置，桩身伸入悬臂梁内15 cm，使桩与悬臂梁充分结合，如图2所示。b.悬臂梁绑扎钢筋，注意悬臂部分受力筋在上部。c.悬臂梁采用C35混凝土，顶部预埋大横梁组限位装置,采用预埋φ15 cm PVC管深度50 cm，在穿设大横梁后插入槽钢后混凝土灌注管中，对线路进行限位。

3.2.3 大横梁的施工工艺及技术要点

1)大横梁采用24 m D型便梁，临时便梁采用12 m D型便梁。2)大横梁吊装前，在悬臂梁上大横梁支座处放置4 800 mm×300 mm×37 mm尺寸橡胶垫支座。橡胶垫的作用一是绝缘，杜绝红光带；二是支点提供缓冲。3)临时便梁的施工。大横梁安装之前，首先利用线路封锁点对线路临时架空。具体施工步骤：沿线路方向在大横梁设置点两侧分别施工两根2 m长的短桩，作为临时便梁的支撑点，桩采用人工挖孔钢筋混凝土灌注桩。待桩混凝土达到设计强度，并复核标高无误后，在其上直接吊装放置临时便梁，临时便梁与轨道枕木锁接固定后，即完成线路临时架空。之后沿大横梁轴线方向人工挖土，形成大横梁安装孔，便于大横梁的安装(见图3)。4)为了减少大横梁的变形，在两条线路中间设置直径1.25 m，长度2.0 m的人工挖孔桩。5)大横梁吊装。大横梁一端安装钢丝绳，并将钢丝绳穿过大横梁安装孔与另一侧的卷扬机连接。利用吊车将大横梁吊至安装孔位置，另一侧利用卷扬机牵引将大横梁就位。就位过程中严格监控大横梁变化，机械有专人指挥，防止大横梁失稳后影响线路。6)大横梁全部安装完成后，检查位置、标高，符合要求后，恢复线路。

3.2.4 纵梁及其他体系施工工艺及技术要点

1)纵梁下部分配梁制作。采用4根32a工字钢横向并排焊接，并在其顶部与底部分别焊接6 mm厚钢板，四角预留4个直径14 mm孔，用于与大横梁连接。2)纵梁下部分配梁安装。大横梁安装完毕后，将分配梁吊装至纵梁支座处，位置和标高校准，利用4根螺栓将分配梁与大横梁连接为整体，同时也增强大横梁的整体稳定性，使之受力、传力均匀。另外，因增设分配梁，使大横梁的标高可以有效降低，从而增大了营业线轨底至大横梁顶高差，在大横梁施工中，加大了安全操作空间，提高了穿大横梁安全系数(见图4)。3)纵梁设置形式选用。纵梁采用24 m D型便梁。根据《D型施工便梁使用说明书》，双线、直线段铁路采用甲乙丙式设置图均可。通常采用丙式设置。4)纵梁及小横梁架空系统安装。安装工艺：调整枕距→穿横梁→纵梁就位→安装斜杆及所有连接系统。纵梁吊装前，先应调整枕距。按670 mm的间距调整好加固范围内的轨枕间距，并将多余的轨枕抽出。在调整好的轨枕间距内扒除部分道碴并穿入小横梁，采用定位角钢S7定位小横梁。并在小横梁与钢轨接触面垫好绝缘胶垫，防止造成信号电路短路，最后上好钢轨扣件。

纵梁吊装前先在分配梁上部支点处放置橡胶垫。纵梁吊装需利用“天窗点”施工，施工前申请接触网停电配合，确认停电后方可开始纵梁吊装。纵梁安装采用人工配合2台130 t汽车吊进行。纵梁吊装就位后，分别安装连接板、牛腿和斜杆等其他连接系统。支点处提前埋设纵梁防爬，防横移限位装置，保证架空期间D型便梁稳定。

3.2.5 顶进过程及车辆通过的监测控制

1)轨道的轨距、水平度监测。每过一列车后均应利用轨距尺对线路进行检查，且每两小时全面检查一次，并做好记录。超限地段应及时通知线路巡养人员进行整修；水平度如果超过允许偏差，应采用钢轨轨底垫橡胶或者采用人工起道的方法调整；纵向方向偏离时需工拨道进行调整。2)轨道高差监测。常用三种监测方法，一是眼观法，对轨道方向进行观察，对不平顺位置采用人工起道办法使线路平顺；二是在线路轨道上做好观测点，每天早中晚进行水准仪测量，对线路进行观测，做好测量记录，对超出允许范围内数值处进行处理；三是利用轨检车对线路进行检查超出范围人工进行起道。3)线路沉降观测。在架空体系架空期间对悬臂梁顶选择固定点进行沉降观测。4)纵梁挠度检测。按照要求，列车经过线路架空区间时，便梁变形不能大于其预拱度。24 m D型便梁预拱度为6 cm，故列车经过时不能产生6 cm以上变形。大横梁和纵梁均为24 m D型便梁，因此变形叠加量不能超过6 cm。在列车经过时，采用一台全站仪对纵梁跨中进行悬高测量，经测量均满足挠度要求。

3.2.6 架空体系的拆除

框架桥涵顶进到位后，拆除架空体系。拆除原则遵循“先支的后拆，后支的先拆”原则。拆除顺序：首先拆除上下行外侧纵梁，后拆除上下行内侧两线间纵梁。拆除纵梁后，抽出小横梁，并将小横梁间距调整回原来间距，补充道碴，恢复线路。

注意事项:利用营业线停电加封锁点天窗点对纵梁进行拆除;拆除过程中设一人一机防护，远近端设防护人员，现场有防护员，车站运转中心有驻站联络员。根据线路高度、距离、重量，定上下行外侧两台130 t吊车，接触网杆立柱用枕木做好防护，防止吊车臂碰断接触网立柱。

4 结语

通过方案的实施，改变了传统线路架空采用的人工挖孔桩作为支点桩，顶部架空线路的传统模式，采用纵横梁架空体系有效的解决了人工挖孔桩无法实施的难题，新增了一项架空体系，对今后类似施工起到了很好的借鉴作用，通过对此类施工工艺的总结，经过整理已经形成工法、科技研发成果，目前获得了良好的社会效益。

[1] 赵振龙.既有线桥涵顶进技术[J].城市建设理论研究(电子版)，2014(16)：82-83.

[2] 齐才伟.富水粉细砂层铁路隧道施工技术[J].商品与质量，2016(21)：133-135.

Construction of large-span horizontal beam overhead system of jacking culvert of railway operation line

Wang Xuefeng Wei Liang

(ChinaRailway3rdBureauGroup3rdEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

Combining with engineering examples, the paper introduces jacking culvert construction features of railway operation line under rich water complicated geology conditions. According to construction technology principles, starting from aspects of original design conditions and post-alteration implementation, it describes the large-span horizontal beam overhead system construction operation points, with a view to guarantee smooth engineering operation.

railway, jacking culvert, large-span horizontal beam, overhead system

1009-6825(2017)05-0167-03

2016-11-26

王学峰(1973- )，男，高级工程师

U215

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