复杂地质条件下铁路道岔区段架空施工技术研究

贾耀飞

摘 要：文章通过采用合理的措施解决线路间距小侵线的问题；解决道岔尖轨尖端难以加固的难题；针对流沙层进行架轨体系的整体性施工，“托轨”与“吊轨”的组合施工方法，有针对性地设计“型钢组合岔枕”，保证施工期间铁路线安全运营，顺利完成了施工任务，取得了良好的效果。

关键词：复杂地质；铁路道岔；架轨；架空施工

中图分类号：U455.49 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）25-0163-03

Abstract： Through adopting reasonable measures， this paper intends to solve the problem of small distance between lines and the difficulty of reinforcing the tip of point rail of turnout. Also， it carries out the integral construction of rack rail system for quicksand layer， and combine the construction methods of "supporting rail" and "lifting rail"， in order to ensure the safe operation of the railway line during the construction period， thus， the construction task has been successfully completed and good results have been achieved by the targeted design of the "section steel combined switch tie".

Keywords： complex geology； railway turnouts； trackwork； overhead construction

郑州铁路局跨铁路编组站为郑州铁路北部的最大的集配站，担负郑州区域大部分机车的配送和货物重车的编组，承担着郑州地区80%的外运量，为目前郑州地区铁路中规模和业务量最大的一个车站。

施工现场地质条件复杂，架空区域位于铁路路基下部，此地段铁路路基为高回填土区域，既有铁路路基回填土厚度达4米，且回填土多为松散的煤矸石及石沫，对人工挖孔桩及架轨开挖不利。

目前桥梁厂所生产的架轨钢便梁不适用于道岔区，使得道岔转辙器的电转机无法加固，单组通常采用上托式（上承式）或吊轨式作业方法来解决道岔区段转辙机处架轨问题；针对道岔岔尖转辙机处专门的解决手段不多，加之本项目地质条件为流沙层，该地质下进行架轨支撑体系施工的相同内容不多，又加大了施工难度。

1 施工方案比选及确定

铁路架轨架空施工主要是由两大部分组成：支撑体系施工和架轨体系施工。

1.1 支撑体系是所有工作的基础，本项目支撑桩施工面临条件复杂，施工困难

（1）地质条件较差，自轨底下10.5m～9.5m即出现4.5m厚地基承载力为200kpa流沙层，且流沙层以上土层承载力均小于160kpa，不适合作为支撑体系持力层；水量很大，流沙层塌孔十分严重，无法进行人工挖孔桩，桩身的有效埋置深度较浅。

（2）施工地点股道多，处于咽喉部位，要求不能封锁运营线路，站场无法进行机械成孔。

（3）施工区域降水不理想：原因一，施工区域原始地貌为河道，铁路站场内无法形成一个封闭的降水区域，降水效果有限；原因二，大量的地下降水會造成铁路线大范围的下沉，影响铁路安全。

1.2 架轨体系主要有“托轨”法与“吊轨”法，本项目施工遇到多方面难题

（1）D型钢便梁架轨避让电转机所需的最短距离为线路中心外2.93m，需要使用4.96m特长型横抬梁方能满足要求，但是D型钢便梁没有配套使用的横抬梁，且存在道岔电转机固定钢框长达1.57m长的部位无法穿横抬梁进行加固，该部位处于尖轨尖端，是要求精度最高，最敏感，最薄弱的部位，直接影响行车安全。

（2）I100工字钢只能作为单股道架轨纵梁使用，根据《铁路技规》中关于限界的要求。高于轨面350mm时，限界距离中心线必须要大于1875mm，而股道间采用双I100工字钢分别进行加固时有效距离为1720m，造成侵线。

（3）通过对比分析采用“上托”法与“吊轨”法分别进行线路架轨时能够满足规范要求，且施工成本低，施工目地容易实现。相比全部采取“上托”式作业方法减少了准备工作量，降低施工操作难度，降低要点封锁时间对行车影响。

1.3 方案确定

（1）支撑桩稳定性是施工控制的重点。按照端承桩进行受力计算，在受力计算合格的基础上考虑主副支撑桩间增加连系梁，支撑桩底部的流沙层中打入钢管，加深锚固长度，形成稳定的桩锚结构；增强节点刚度，减少变形，避免失稳现象的发生。

（2）以普通3×I56工字钢束作为纵向托梁与I100工字钢作为吊轨纵梁联合作业解决侵线问题，如下图1所示。

2 铁路道岔架空施工关键技术工艺

2.1 施工准备

（1）地质勘察。初步判断施工区域是否具备施工基本条件。

（2）现场调查。施工区域敏感薄弱，避让电转机所需的最短距离为线路中心外2.93m，道岔电转机固定钢框（长1.57m）的部位无法穿横抬梁进行加固，需要使用4.96m特长型横抬梁方能满足要求，但没有转辙机处配套使用的横抬梁。施工设备存在侵线现象。

（3）确定施工模型

2.2 桩孔的定位及施工

根据施工方案选用的架轨横纵材料设备，制定以下孔桩布置图2，正式施工前进行试桩施工。

试桩准备：试桩是非常重要的环节。由于施工地点地质条件复杂以及铁路站场影响，无法从地质勘探报告中准确确认流沙层所处的深度位置，必须进行试桩。采取在上图副架空桩处进行试桩的人工挖掘，确定各层土质，水涌量，流沙层埋置深度，流沙层特性等因素，用于判断方案是否可行。

如试桩开挖实际条件达不到施工条件，将人工挖孔桩用原土重新封填[1]。

试桩合格后根据桩孔定位进行人工挖孔桩施工。

2.3 承台、连系梁施工

（1）由于支撑桩埋深较浅，在机车动载的影响下可能会发生桩身晃动、失稳现象。在桩底进入流沙层时，桩底部钉入钢管，加大锚固深度，增强桩的抗倾覆性，采取在主架空桩承台及副架空承台之间设置一道300mm×400mm连系梁，使得主架空桩由单一的悬臂结构形成与副架空桩连接的桩锚结构，极大的增加主架空桩的稳定性，如图3所示。

（2）道岔架空区域设有机动车辆作业，经常存在停车和开车的现象，架空钢结构纵梁起降的运行，对架空结构支持稳定性有一定影响。通过设计“半凹槽”状把两侧承台分别固定，将钢结构纵梁放入凹槽中，在承台与梁头缝隙中垫入钢板和橡胶垫填实，较大的限制了纵梁起降，增强稳定性，如图4所示[2]。

2.4 吊轨纵横梁安装

采用“吊轨”方式进行架轨的道岔，先设置4.96m加长型下穿横隔梁，后吊装I100工字钢纵梁；在架轨作业系统内将I100工字钢采用“偏心吊轨”将转辙器全部括入，确保电转机的伸缩不受影响。

2.5托轨纵横梁安装

“吊轨”作业分步完成后，相邻线路由于界限太小不能进行“偏心吊轨”作业方式可采用工字钢梁“下穿”避开电转机的影响来改变电转机作业方式，分步进行纵梁安装和横隔梁安装。

2.6 架轨操作要点

（1）抽出枕木，塞入横梁

事先应将枕木的间距调整，应按施工工法规定“隔六抽一”塞入横梁；更换时由纵梁端部向中心依次更换，一次更换枕木和横梁。同时在钢轨下下垫衬橡胶垫，防止轨道电路短路，影响线路和行车。

（2）纵梁安装

按要求埋设好钢管柱定位杆、安装调平钢板底座、绑扎预留钢筋笼等预埋件。预埋钢管柱钢板底座和定位杆、预留钢筋笼时，必须保证钢管柱钢板底座和定位杆、预留钢筋笼的标高、位置准确，钢板底座顶面水平。

（3）檢查

底纵梁施工前应事先做好钢筋原材料、加工器具，运输机械、混凝土输送设备等人力物力准备工作，因空间狭小，尽可能加以合理利用，避免各工序之间发生冲突。通行后检查轨道扣件，如有松动的情况立即上紧。

（4）重点部位

道岔岔尖为重点部位，不得使尖轨尖端处于悬空状态直接承受机车压力。

2.7道岔转辙机加固

道岔的转折部分是道岔组件中要求精度最高、最重要也是最薄弱的地方，直接影响到行车的安全。

道岔转折部位受电转机组件的控制，岔枕空间狭小，普通架轨器材无法穿放；岔尖部位悬空区段过长，受压变形较大，极容易损坏岔尖，破坏工作性能而导致机车掉道[3]。

对于该种情况采取拼接组合处理，利用2×└100mm×10mm等边角钢焊接成槽由下向上包住岔尖滑床板处岔枕，两端置于工钢纵梁上用U型环拧紧固定。设计构造如图5所示。

3 结束语

本文应用于复杂地质条件道岔区段铁路线路架空施工，主要有如下创新点：

（1）工字钢“托轨”和“吊轨”的联合作业方式避开道岔转辙器的影响，避免了架轨设备侵线。

（2）架轨体系的整体结构设计。主副架空桩上部设置连系梁，形成桩锚结构，增强稳定性和承载力；支撑桩底部打入钢管，加大锚固深度，增强桩的抗倾覆性。主支撑桩承台“半凹槽”设计，用于限制存在的桩身内倾和工字钢爬行。

（3）设计型钢拼接组合岔枕解决道岔尖轨尖端空间过窄难以加固的难题[5]。

该研究成果，在河南省公路工程局集团有限公司郑州铁路局铁路站场改造地下通道桥施工中取得了良好的成果，达到质量安全控制到位、成本节约和进度提前的目的，实施效果好，其成果的实施对推动铁路站场道岔区段架空施工技术的应用作出了有益的探索。

参考文献：

[1]孟凡军.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].西南交通大学学报，2007：183-185.

[2]袁军伟.复杂地质条件下铁路站场道岔区段架空施工技术[J].山东工业技术，2015（12）：93-94.

[3]林存友.复杂条件下的隧道施工技术研究[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2003，16（s1）：16-18.

[4]房锋锋.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].建筑工程技术与设计，2015（7）：35-36.

[5]肖毅.复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究[J].低碳世界，2014（1）：202-203.

[6]潘琳.铁路既有线架空方法研究[J].科技创新与应用，2015（35）：227.