铁路组合式工便梁连续加固线路顶进施工技术

摘要：随着我国国民经济及交通运输高速发展，各地政府规划道路与铁路交叉增多，既有铁路立交涵宽度、高度均不能满足地方政府发展需求，同时地方政府结合长远规划目标，要求下穿既有铁路孔径越来越大，需求的增加，在顶进大孔径框构桥施工时，加固既有铁路线路施工技术方面也越来越高。通过对既有铁路加固施工技术进行比选、研究、再创新，现场运用、实施等，总结出以组合式工便梁连续加固既有线路施工方法，在施工过程中体现出经济、安全、高效等特点，总结形成了省级工法及局科技进步奖，同时取得了良好的社会效益。

Abstract： With the rapid development of China's national economy and transportation， the crossing between roads and railways is increasing， and the width and height of existing railway interchange can not meet the development needs of local governments. At the same time， local governments combined with long-term planning goals require that the diameter of existing railways be increasingly larger and the demand increase. When jacking a large-aperture frame bridge， the technology of strengthening existing railway lines is also increasing. Through comparison and selection， research， re-innovation of existing railway reinforcement construction technology， field application， implementation， etc.， the construction method for continuous reinforcement of existing lines with combined work beams is summarized， which reflects the economy， safety and efficiency in the construction process. The summary has formed the provincial construction law and bureau of science and technology progress award， and achieved good social benefits.

關键词：既有铁路;组合式工便梁;连续加固;顶进大跨度桥;等强连接;技术优化

Key words： existing railway;combined temporary beam;continuous reinforcement;jacking of long-span bridge;equal-strength connection;technical optimization

中图分类号：U445.7+2                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）09-0142-04

1  项目背景

随着我国国民经济及交通运输高速、高质量发展，各地政府规划道路与铁路交叉增多，既有铁路立交涵宽度、高度均不能满足地方政府发展需求，同时地方政府结合长远规划目标，要求下穿既有铁路孔径越来越大，在发展过程中，也形成了一些形式多样、成熟的架空铁路顶进框构的施工技术。比如有钢轨扣轨梁加固线路顶进法、工字钢加固线路顶进法、D梁加固线路顶进法、工便梁加固线路顶进法等。根据现场施工情况适用于不同顶进法。

2  工程概况

阳安二线铁路工程是连接国家干线宝成铁路的一个重要货运通道。中铁六局集团太原铁路建设有限公司施工的阳安二线线下工程，全长28.6km，位于陕西省安康市境内，阳安二线与安康市多处规划路交叉，均为多孔径、宽度30m以上框构桥。沿线顶进大跨径框构多，为我们搭建好平台，我们会更好、更快的完成任务。

3  施工重难点

大部分施工单位在线路加固方面，无论大小跨径均采用钢轨扣轨梁加固、工字钢加固线路或者扣轨和工字钢组合式架空、D型梁加固技术。阳安增建二线工程，西安局集团公司禁止使用扣轨加固方案，大部分横穿既有线规划道路宽均在30m以上，为了使大孔径框构桥顶进更安全、更高效地完成，线路加固方案组合、比选是难点，顶进施工关键工艺是重点。

现依托阳安二线工程（6+8+8+6）m、（9+12+12+9）m框构桥顶进工程。采用现场调研、方案比选、理论分析、施工现场应用相结合的手段，对大跨径框构桥顶进线路加固体系、纵横梁等强度连接、顶进过程体系转化等施工技术进行攻关研究，同时总结提炼一套安全、高效的线路加固体系技术。

4  顶进施工关键技术

4.1 顶进框构桥线路加固对比

4.1.1 加固体系比选

随着市政交通的迅速发展，大跨径下穿铁路工程日益增多，因此选用一种安全、稳定、高效的顶进大跨径加固线路技术迫在眉睫。依据目前国内常用的线路加固体系进行比选研究。

4.1.2 钢轨扣轨梁加固线路顶进法

按照《铁路工务安全规则》钢轨扣轨梁加固线路适用顶进框构跨度小于6.3m（限速45km/h），采用的成束钢轨（钢轨正反扣后用螺栓、铁路夹板、钢板加固而成）。

钢轨扣轨梁适用跨径小，钢轨束整体性差，连接零件均为非标，且数量多，安全稳定性差，施工需要将混凝土枕抽换为木枕，而且容易出现“红光带”，个别需要加设绝缘轨距杆。

4.1.3 工字钢加固线路顶进法

按照《铁路工务安全规则》采用不同型号的工字钢组合，适用不同的跨径，一般需与轨束梁一同加固线路，设备连接部件繁多，施工繁琐，封锁要点施工次数多，整体结构稳定性差，但相比钢轨扣轨梁适用跨径达到24.4m（限速45km/h）。

4.1.4 D型便梁加固线路顶进法

目前国内普遍适用D型便梁加固既有线，适用范围较广，安装、运输方便，加固线路稳定性好。按照顶进框构桥跨径不同，D梁分为D12、D16、D20、D24四种型号，一般适用最大跨径为20m。D梁根据横梁的位置分为高位、中位、低位三种承式组合，用以调整轨面与纵梁顶的高度，保证限界要求。D型便梁纵梁与小横梁采用牛腿进行连接，稳定性好。但D型便梁两片纵梁无法进行拼接，无法连续延长。

4.1.5 工便梁加固线路顶进法

工便梁加固线路主要有纵梁、工字钢横梁、配套钢枕、等强连接结构、高强螺栓、钢枕及专用扣配件等。工便梁只能采取“高位”架空，适用于加固单线及多线线间距大于4.2m、孔径大于12m箱形桥施工。单组工便梁长16m，架空采用“连续式”，理论长度为N×16m。

工便梁组合后，均采用专用连接件相连，整体性好，稳定，安全系数高。从结构形式、连接方式、架空方式等方面进行比选，本项目大跨度框构桥顶进最终确定采用加固方式最优的工便梁加固架空线路方案。

4.2 工便梁连续架空线路体系工艺

4.2.1 架空体系总体方案

下面以4孔框构桥（6+8+8+6）m的几何参数为例简述架空体系。

既有铁路单线采用连续三组I100工便梁、H70型梁及H20鋼枕组合架空体系进行加固，架空长度3×16m。为保证铁路运输限界要求，I100工便梁设置在距离线路中心2.2m的位置，每组纵梁放置于支撑桩上，与均匀分布的H20钢枕采用双帽高强螺栓联结。均匀分布的3组（2根拼为1组）H70横抬梁设置于纵梁下的支撑桩上，于纵梁采用U型螺栓连接，横抬梁需延伸出顶进端纵梁中线位置4.5m，便于桥体顶板尽早受力;横抬梁于线路右侧延伸至就位桩冠梁上，防止顶进过程线路横移。桥体顶板预埋钢筋拉环2排，在顶进时用倒链和钢丝绳联接横抬梁，防止线路横移。加固线路期间列车限速45km/h。（图1-图2）

4.2.2 支撑桩及就位桩施工

本桥共设就位桩3根，直径D=1.25m长度L=15m;支撑桩14根（端部4根长度12m、中间10根长度15m。），直径D=1.25m  桩长L=12-15m。挖孔桩施工采用人工挖孔，根据有关规定属于B2类施工。施工计划报铁路局审查通过后，按计划施工。

支撑桩施工按照人工挖孔桩标准施工工艺进行，支撑桩施工完成后要及时核对桩顶面标高与既有铁路线轨面标高关系，确保在顶进过程中，不会发生将既有线顶起等安全事故。冠梁施工过程中要在桩内预埋P60钢轨，深度不小于1.5m，位置应距离桩最外侧0.3m为宜，桩顶标高同样需要控制到位。现场准备硬杂木板及木楔子，用于调整横抬梁或纵梁标高。

4.2.3 线路架空与加固

①准备工作。线路架空前现场核实、梳理与铁路局相关设备管理签订的协议及影响各设备单位的既有设备需进行迁改或按惯例单位要求做好有效的防护措施。

线路加固前应对现场盯控及作业人员交底，施工机具、材料准备到位，备好应急备品。

②纵梁架设。纵梁由3组I100工便梁组成，单根I100工便梁截面尺寸为1000*360*20*40mm，总架空长度48m。便梁吊运安装时，设专人进行防护，并利用“天窗点”封锁线路，每次90分钟。封锁点前利用吊车将工便梁放置在线路一侧，利用吊车或轨道车进行便梁施工，如需要吊车则需要接触网停电，如利用轨道车则不需要;纵梁放置于支撑桩上后，按要求需要采用等强连接夹板及高强螺栓进行连接，组合成为连续式梁，一并受力。要求连接紧固、标高调整到位、整平、支撑稳固，不得侵线。

③横抬梁安装。线路架空部位横抬梁采用等强度H70型钢，长度13.5m，每两根放置在一个就位桩上。横抬梁在线路右侧延伸出右侧纵梁中心线4.5m，在线路左侧延伸出左侧纵梁中心线5m于就位桩冠梁上，采用H70型钢等强度夹板和高强度螺栓联结。横梁挖好一根，穿一根，加固一根，与纵梁用？准22的U形螺栓联在一起。为防止线路横移，横梁延伸于就位桩上的工字钢冠梁上。横抬梁与基本轨之间垫硬杂木板和橡胶垫，避免基本轨与横抬梁之间的硬接触。横梁接头处用腹板和上下夹板等强度螺栓联结。

顶进施工时，考虑横抬梁与箱顶磨擦力的作用，为避免纵梁横向变形，在箱顶接触面放置钢板，横梁与钢板间放置钢滑车，减少磨擦力，以此在顶进过程中调整横抬梁。

④枕木抽换与钢枕连接。利用枕木间隙安装横梁，使用专用连接扣件将钢枕与钢轨连接，钢枕与连接扣件沿钢轨方向微调，保证钢轨的横向稳定，扣件与钢轨之间放置尼龙绝缘块，防止轨道电路短路，影响行车。穿入钢枕时要对准主梁联结螺栓孔并定位牢固。安装所有联结螺栓，组装过程中，螺栓应紧固，弹簧垫圈不得漏装。

⑤维护与线路控制。线路加固完毕，要严格检查线路的方向、水平、轨距，检查料具是否侵限，道砟是否稳固等，做到每过一次列车检查一遍，并做好现场记录。使用过程中应随时检查，上紧松动的螺栓。

轨距控制：其轨距一靠砼枕来控制，二靠钢枕上的钢轨扣件来控制，确保轨距符合要求。

線路的横向控制：由于钢枕上都有钢轨扣件，钢枕与纵梁相联结，使线路固定在工便梁之间，不致发生横向移动。

4.3 连续工便梁等强连接方法

因纵横梁均采用拼接形式，故连接处的强度至关重要，是保证体系安全、稳定的重要环节。根据相关技术参数及《钢结构连接节点设计手册》（第二版）计算等强连接腹板及翼缘上板布置为：腹板螺栓群10.9级-M20并列布置，8行，行间距70mm，2列，列间距70mm，螺栓群列边距45mm，行边距45mm;翼缘螺栓群10.9级-M20，缺行错列布置，首行为基行，布置为基行4列，列间距80mm，共2行，行间距40mm，螺栓群列边距：45mm，行边距37.5mm;腹板连接板：580mm×325mm，厚10mm;翼缘上部连接板：665mm×300mm，厚22mm;翼缘下部连接板：665mm×115mm，厚：10mm，梁梁腹板间距为：a=5mm。

4.4 加固体系转换

框构桥顶进过程中，为避免既有线路位移，在顶进过程中用倒链将框构桥主体与横抬梁连接，同时在就位桩上预埋P60钢轨作为冠梁。框构桥空顶至横抬梁下方后，框构边距离第一排桩2m时，进行凿桩受力体系转换，凿桩前需将框构顶滑车或滚杠采用枕木垛或是硬杂木放置于横抬梁与框构桥顶面，加固牢固。对影响顶进施工的临时支撑桩采用人工配合机械（破碎锤）拆除，拆除支撑桩时，要自上而下，顺序进行，禁止垂直交叉作业。

凿至桩底时，要复核标高，标高应控制在低于框构底面5-10cm。

4.5 线路恢复

4.5.1 线路养护

为防止顶进期间出现胀轨现象，可采取如下措施：一是在线路架空前将既有无缝线路进行放散;二是线路架空期间在轨腰处夹海绵同时采用喷雾器进行降温，一般为当日的9点-16点进行洒水降温，确保海绵处于湿润状态。

4.5.2 便梁拆除

框构桥两侧及顶面回填注浆完成后，即可进行便梁拆除，根据现场实际情况，可采用吊车、汽车吊或者人工滑移等方式进行，拆除顺序，先拆工便梁，再拆横抬梁，最后拆除钢枕。拆除横抬梁及钢枕的过程中及时回填道砟捣固线路，达到开通条件。

4.6 工艺总结

通过前期调查，方案比选，我们最终选择了工便梁作为本标段四座大孔径框构桥的架空体系。工便梁架空具有连续性好，稳定性高、安装简便、安全性高等优点。在施工过程中，也遇到了一些困难，通过不断在细节处改进工艺，克服困难，最终顺利完成了框构桥顶进施工，并总结出了一套行之有效的施工工艺和方法并形成资料。对之后类似的大孔径框构桥顶进施工具有一定的借鉴意义。

5  本项目施工技术特点及主要成果

5.1 技术特点

①组合式工便梁采用I100工字钢作为纵梁，两片纵梁之间采用高强度螺栓进行等强连接，架空采用“连续式”，理论长度为N×16m，解决了顶进架空过程中线路稳定的问题，保证了行车安全。②组合式工便梁整体性好，配件较少，安装便利，解决了施工工艺复杂，施工进度慢，提高了施工效率。③纵梁上孔位较多，不需要抽换枕木，利用枕木间隙插入钢枕即可，减少了封锁要点时间，提高了施工效率。

5.2 主要成果

形成了《铁路组合式工便梁连续加固线路顶进大跨度框构桥施工工法》山西省省级工法一项，中铁六局科技进步二等奖一项。

6  效果

6.1 社会效益

阳平关至安康增建二线工程，全线共有顶进17座，其中大跨径的4座，跨径分别为2座（9+12+12+9）m、（2-10）m、（6+8+8+6）m，全部采用了组合式工便梁架空线路顶进工艺，采用了本项目创新点，既保证线路安全稳定，又缩短工期，实现了施工安全、质量的控制，得到甲方、设计、监理单位的一致认可和肯定，创造了良好的社会效益。

6.2 经济效益

组合式工便梁由H20小横梁、I100纵梁、H70横抬梁、横向连接板、钢轨扣件等组成，组合式工便梁组装便利，不需要抽换枕木，利用枕木间隙穿入H20小钢枕，直接与I100纵梁进行栓接，单组架空同比与其他架空形式，线封锁要点减少3次，节约大量劳、材、机费用。

所有材料均可做为固定资产，周转使用，本次采购3组工便周转使用一次后费用基本摊平，剩余周转使用初步计算节约成本可观。

参考文献：

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[2]霍连祥.既有线顶进涵线路加固方法浅析[J].科技资讯，2011（09）.

[3]周长清.大跨度铁路顶进桥线路加固施工技术[J].铁道建筑技术，2010（S1）.

作者简介：李高峰（1986-），男，山西河曲人，毕业于华东交通大学，研究方向为铁路工程。