大跨框架桥下穿既有线吊轨纵横梁法施工技术探讨

魏文凯

（中铁十八局集团第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

0 引言

随着城市的发展，越来越多的新建或改造道路、各类管涵需下穿既有铁路。 而在铁路行车密度不断加大、行车速度不断提高的形势下，安全施工和安全行车之间的矛盾日益显著。因此，如何在铁路正常运营条件下顺利施工显得十分重要。 笔者试结合山西省晋中市榆次顶进框架桥工程的具体实践，探讨3-5-3 吊轨纵横梁法在大跨度框架下穿小曲线半径既有线施工中的应用问题，以期供类似工程参考。

1 工程概况

山西省晋中市榆次顶进框架桥工程共包含3 座框架桥，分别为下穿石太铁路框架桥、下穿榆联线框架桥、下穿南同蒲石太铁路框架桥。

下穿石太铁路框架桥为4 孔（7 m＋12 m＋12 m＋7 m）连体式框架桥，结构主体跨度为42.6 m，桥高为8 m，顺线路方向长为53.48 m。框架桥与石太铁路斜交于曲线区段，石太铁路上行线曲线半径为300 m，下行线曲线半径为310 m，曲线超高为70 mm，交角为52.8°。 框架桥平面图见图1。

下穿榆联线框架桥为4 孔 （7 m＋12 m＋12 m＋7 m）连体式框架桥，结构主体跨度为42.6 m，桥高为8 m，顺线路方向长为45.72 m。 框架桥与榆联线斜交于曲线区段， 曲线半径为250 m， 曲线超高为60 mm，交角为68.7°。 框架桥平面图见图2。

下穿南同蒲、石太铁路框架桥为5 孔（8 m＋8 m＋8 m＋8 m＋7 m）连体式框架桥，结构主体跨度为43.8 m，桥高为8 m，顺线路方向长为55.66 m。 框架桥与南同蒲铁路、石太铁路斜交，交角为51.9°，其平面图见图3。

图1 下穿石太铁路框架桥平面图Fig.1 Plan of passing-through Shitai railway frame bridge

图2 下穿榆联线框架桥平面图Fig.2 Plan of passing-through Yulian line frame bridge

图3 下穿南同蒲石太铁路框架桥平面图Fig.3 Plan of passing-through Nantongpu-Shitai railway frame bridge

3 座框架桥均与既有线斜交， 采用3-5-3 吊轨纵横梁法架空加固线路， 框架桥一次架空顶进到位。 尤其是下穿石太铁路框架桥和下穿榆联线框架桥，位于既有线小曲线半径段，在用3-5-3 吊轨纵横梁法架空加固线路顶进框架桥施工过程中，需格外注意既有线线路稳定和路基稳定， 确保既有线行车安全。

2 3-5-3 吊轨纵横梁法架空加固线路的施工工艺

2.1 施工工序

用3-5-3 吊轨纵横梁法线路的施工顺序为：方枕→穿木枕安装3-5-3 吊轨→穿横抬梁→安装纵梁→顶进→拆除加固体系，并恢复线路［1］。

2.2 方枕

方枕是一种路枕调整技术， 即以一条既有线为基准，将施工影响范围内的既有线路（多股道）同一位置的混凝土枕调整到垂直线路的同一直线上，以方便穿横梁施工［2］。

2.3 穿木枕安装3-5-3 吊轨

在混凝土枕之间，每隔1.8 m 穿入一根3.5 m 长的木枕，木枕与既有铁轨用道钉和道钉板连接。

吊轨采用线密度为50 kg／m 的钢轨。 安装吊轨时，可利用铁路天窗点进行施工。 在铁轨外侧，各安装3 个吊轨，在道心处，安装5 个吊轨，钢轨接头错开1 m 以上［3］。 每束吊轨放置完成后，及时用U 型卡、扣板将吊轨和木枕连接牢固。 对U 型卡，采用双螺母固定，其高度不得高出既有轨面。每束吊轨两端对齐并及时设置木梭头，以防止钢轨翘头伤人碰车［4］。3-5-3 吊轨及木枕安装断面如图4 所示。

图4 3-5-3 吊轨及木枕安装断面图Fig.4 Cross-section of 3-5-3 hanger rail and wooden pillow installation

2.4 穿横抬梁

工字钢横抬梁直接托在主轨下， 与铁路基本垂直。 横抬梁与吊轨和纵梁用U 型卡、扣板连接牢固。U 型卡使用双螺母。与吊轨连接时，U 型卡高度不得超过既有轨面［5］。为了不影响轨道电路，可在钢轨及吊轨下加设绝缘胶垫， 并确保所垫木板和绝缘胶垫不会松动、脱落。

穿横抬梁利用列车运行间隙进行施工。 为了保证横抬梁能准确地穿入， 应先按计划在既有轨道上标明工字钢横梁的具体位置。 施工时，先中间，后两侧，按照“隔六穿一”的布局形式穿入，每穿好一根及时回填道砟，同时捣固密实［6］。 工字钢横梁接长采用等强钢板连接，螺栓交错布置，相邻工字钢横梁接头错开长度不小于1.5 m。

2.5 安装纵梁

纵梁设置在线路两侧，置于横梁上，用两根工字钢合为一束，其中心距线路中心2.1 m。 纵梁工字钢接长时，接头需错开1.5 m 以上。 安装纵梁时，需利用铁路天窗点进行施工。施工时，在纵梁两端距端头2 m 处，支枕木垛，将纵梁架起，再采用通长直径为22 mm 的U 型螺栓及扣板将其与横梁相连。 3-5-3 吊轨纵横梁法架空加固线路格式如图5 所示。

图5 3-5-3 吊轨纵横梁法架空加固线路示意图Fig.5 Reinforcement line diagram of 3-5-3 hanger rail with vertical and horizontal beam method

3 优化措施

3.1 防止顶进时框架桥两侧路基坍塌的措施

在顶进过程中， 由于土体开挖对路基土造成扰动，使框架桥两侧土体易发生滑塌，从而对线路几何尺寸和行车安全造成影响。为避免这种情况发生，榆次顶进框架桥工程采取在框架桥两侧各打入一排管棚桩的方法，保护框架桥两侧路基土体，使土体滑落量大大减少，从而增强线路的安全性和稳定性［7］。管棚施工断面如图6 所示。

3.2 木垫板优化

在小曲线半径、线路超高的情况下，在线路架空顶进期间， 木垫板会因列车运行时产生的离心力而松动、脱离，导致线路几何尺寸发生变形，影响行车安全。为避免这种情况发生，榆次顶进框架桥工程对原有木垫板进行了优化，即将10 cm×20 cm×300 cm的木垫板加工成如图7 所示的形状， 剩余的木料可以加工成薄木垫板，继续利用。

图6 管棚施工断面图Fig.6 Construction cross-section of pipe shed

图7 木垫板示意图Fig.7 Diagram of wooden pad

优化后的木垫板将线路超高的6 cm 直接在垫板上补偿出来，并在线路超高侧设置错台，防止绝缘胶垫、薄木垫板脱离。 在应用过程中，它减少了需要填充的木垫板高度，增强了垫板的整体性和稳定性，也对保证整个线路加固体系的稳定性和安全性起到了良好的效果［8］。

3.3 加强线路养护人员配备及巡查工作

线路加固及顶进期间的巡查养护是确保既有线路稳定及行车安全的重要措施。一般情况下，线路巡查养护人员配备2～3 班，实行24 h 不间断巡查养护。 在线路加固及顶进期间，配备4 班线路养护人员，每班2 名线路养护人员、8 名工人。 在线路整修时，抽调2名线路养护人员及20 名工人配合。在进行框架桥施工挖土时，按照每1 h 巡查1 次、每过1 趟列车巡查1次的频次进行线路养护。在框架桥顶进和更换顶铁时，按照每半小时巡查1 次、 每过1 趟列车巡查1 次的频次进行线路养护。 在线路拆除和恢复期间，按照每2 h巡查1 次、 每过1 趟列车巡查1 次的频次进行线路养护。 线路养护标准如表1 和表2 所示。

表1 曲线正矢经常保养容许偏差Tab.1 Allowable deviation of curve positive vector maintenance

表2 线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值Tab.2 Allowable deviation management value of static geometry dimension of line track

框架桥与既有线相交于小曲线半径段，且列车运行繁忙。因此，确保线路几何尺寸满足要求，对确保线路及行车安全格外重要。 当发现线路几何尺寸变化超过允许范围时， 须立即停止施工，组织人员对线路进行抢修， 确保线路及行车安全。

4 结语

山西晋中榆次顶进框架桥工程框架桥跨度达到42.6 m 和43.8 m，且均与既有线路斜交。下穿石太铁路框架桥和下穿榆联线框架桥与既有线相交于小曲线半径段，最小曲线半径为250 m。通过对3-5-3 吊轨纵横梁法施工工艺的优化， 确保了大跨度框架桥下穿小曲线半径既有线顶进施工安全有序进行，顺利通过业主、铁路局、监理方的验收。 该项目为类似大跨度框架桥下穿既有线小曲线半径段的施工提供了有益的经验和良好范例。