纵横抬梁法在既有线框架桥顶进施工中的应用

于海涛

（中铁二十二局集团第一工程有限公司，黑龙江哈尔滨 150000）

随着技术研究的深入以及工程实践经验的积累，纵横抬梁法的应用水平逐步提高，在桥涵顶进施工中取得广泛的应用，可以有效减小对既有运输秩序的干扰，保证新建部分的质量，是一种综合应用效益较佳的优质方法。

1 工程概况

某箱形桥改建工程位于道路与车站东咽喉相交处，车站东咽喉至发线北侧具有大修线、材料库线等多种线路，7#、11#道岔建设在框架桥上方。现场的线路设备类型多、复杂度高，不利于正常顶进。箱形体全长24.0 m、净高5.2 m，与既有铁路正交，箱内桥面为6 m道路和2 m宽排洪沟渠，按照先加固线路、后顶进的流程施工。

围绕纵梁、横梁建模进行检算，检验纵横抬梁法的适用性，结果显示该方法可以满足行车最不利情况的要求。在限速45 km/h的条件下，结构体系可以顺利完成受力转换，全程安全可靠，不会对既有交通秩序造成干扰。

2 纵横抬梁法加固线路方案

在纵横抬梁法应用思路中，以型钢为基础材料，拼成纵梁，沿路线方向将既有线挑起，利用横梁承受纵梁传递时的线路荷载。纵挑横抬方法的应用一般可以解决受力结构跨度受限的问题。

（1）选用I115型纵梁，长度为20 m，在每股道两侧分别架设1根。

（2）横梁选用HW400 mm×400 mm×13/21型钢，长度为21 m和30 m。

（3）选用3根桩径为150 cm的挖孔桩，布设在铁路南侧箱形桥处，作为横梁竖向支撑桩，在桩顶设冠梁。

（4）选用10根桩径为150 cm的挖孔桩，作为纵梁竖向支撑桩，布设在箱形桥范围外。

（5）横梁间使用木料紧密填塞，并设钢板，用于稳固转辙机，为了满足通信需求，增设信号箱。

转辙机加固如图1所示。

图1 转辙机加固示意图

3 纵横梁体系建模及力学检算

（1）计算模型。

力学建模如图2所示。

图2 力学建模

（2）强度检算。

强度检算结果如图3所示。

图3 强度检算结果

材料容许应力为166.6 MPa，结构最大拉应力、最大压力应力分别为25.6、24.1 MPa，均满足要求。

（3）刚度检算。

纵梁、横梁竖向最大挠度分别为7.14、8.86 mm，容许变形值分别为29.5、29.5 mm，可以发现纵梁、横梁的刚度均满足要求。

（4）相对位移（单个波长）。

纵梁、横梁的最大相对竖向位移分别为2.6、1.1 mm，均满足要求，纵梁满足“道岔有砟轨道静态平顺度为4 mm”的要求，横梁满足“基本轨垂直距离偏差不超过5 mm”的要求。

4 纵横抬梁法的具体应用要点

4.1 加固方法

常规的D形便梁缺乏适用性，难以满足加固要求，宜采用纵横抬梁法。对既有铁路做加固处理后，在安全的环境中顶进施工，减小铁路垂直天窗对列车通行造成的不良影响，兼顾既有线正常运营和新建部分高效施工的双重要求。

（1）铁路下行线及工区线。

纵梁包含A、B、C、D、E五类，纵梁布置如图4所示。

图4 纵梁布置（单位：mm）

各纵梁架设到位后，在既有轨枕间穿入木枕，利用道钉将此部分与钢轨稳定连接，于木枕下方穿设横梁；使用U形螺栓紧固木枕与横梁；下行线两侧纵梁A、B和段管线两侧纵梁D、E形成稳定可靠的连接关系。选用60根横梁，分为两部分，即下行线和段管线均为30根，按照自东向西的顺序编号，编号为1～30号，单根长度5.5 m。

（2）铁路上行线及牵出线。

纵梁A、B、C、D、E材料一致，均选择I115型工字钢，纵梁B、C、D共用。横梁材料均选用H40型工字钢，划分为两大类，各自的长度、数量不同，其中Ⅰ类单根长30 m，共16根；Ⅱ类单根长21 m，共14根。

（3）轨枕下方穿设横梁。

为避免轨枕受损，向轨枕间垫入适量橡胶层，对于Ⅰ类横梁，将装置的前端、后端两部分分别放置在L形冠梁、顶进框架顶部。

（4）纵梁与横梁使用T形吊丝连接。

保证梁体的稳定性，以免造成线路方向偏差，借助既有轨枕有效控制轨距，轨道外侧与纵梁间设顶丝支撑，每根枕木一道，保证轨道横向的稳定性。在7#和11#道岔尖轨处，每侧利用3根钢轨扣吊在上行线和牵出线的两侧，起到加固的作用，避免偏位问题。在钢轨上纵向设枕木，使用U形螺栓进行连接，提升道岔的稳定性。联合应用钢板及角钢，稳固转辙机及电缆箱，使其始终稳定在横梁上，为了避免刚性接触受损的问题，在钢板上粘贴橡胶垫，适度缓冲。

4.2 道岔日常检维修与线路控制

（1）线路架空后，道床阻力明显减小，道岔对线路爬行较为敏感，有必要加大对道岔线路的检查力度，确保其方向合理，各类加固螺栓扣件具有稳定性。道岔的水平度使用水平仪检测，根据实测结果采取控制措施，期间全面记录各项数据，便于在后续施工中及时查看。钢枕与纵梁保持联结关系，确保线路可以始终稳定在纵梁间，在此方式下有效控制线路的横向移动量，避免失稳。基于前述提及的措施，将纵梁、横梁、线路组成完整的整体，有效避免线路变形问题。箱体在顶进期间显现“抬头”或“低头”问题时，需要抽换横梁临时支墩部位的垫板（根据实际情况操作特定厚度的垫板），保证箱体稳定顶进。

（2）线路加固完成后进行详细检查，每通过一趟列车后均进行一遍检修，掌握线路最新的几何尺寸，以免出现超限问题。列车通过后，随即复紧连接螺栓扣件和U形螺栓，使此类配件具有足够的稳定性。

（3）加固施工时，各类配件的高度控制较为关键，禁止超过钢轨的高度；布设U形螺栓时，要求该装置的顶面不超过扣板顶面。

（4）扣轨的两端使用木梭头做加固处理，后续定期检查线路的加固情况。任何情况均不可以在线上随意堆放材料；施工期间的各类工具均需要妥善保管，不可随意丢弃在限界内[1]。

4.3 线路的防护措施

（1）为保证线路的稳定性以及列车通行的安全性，施工阶段采取限速措施，即45 km/h。提前规划封锁点，在该范围内完成便梁的架设及拆除作业。

（2）在现场指定位置设置慢行牌，安排专员监管线路，及时掌握线路的最新情况，识别存在的问题，采取有效的控制措施。

（3）密切关注沿线列车的通行情况，列车到来前暂停现场施工，下道避车，保证列车的正常通行和人员安全。

（4）施工前3 d，将已经生成的施工计划申请报请铁路局主管业务处，做好审核工作；正式施工前60 min，按照规范在车站完成登记。

（5）适配足够的扣轨设备用于抢修施工。

（6）分别在施工现场两侧各800 m安排防护专员，加强安全管控。设驻站联络员，掌握沿线列车的实际运行状态，将真实情况告知现场防护人员和施工人员，进行相应调控。现场防护员发出停工命令时，员工应在最短的时间内撤离现场，以免发生安全事故；将影响列车安全通行的机具统一撤离至线路外3 m以外的区域，以免侵限。

（7）每通过一趟列车，巡视一次线路架空地段，采集可以反馈现场情况的数据，完整记录。

（8）出现超限问题时，应及时整修，确保线路的几何状态满足要求。

5 结语

在既有线框架桥顶进施工中，既有线的安全运营和现场的正常施工均是重点追求目标，应用纵横抬梁法有利于提升列车通行的安全性，为现场施工创设良好的条件。本文提出纵横抬梁法在既有线框架桥顶进过程中的关键应用思路及要点，为类似工程提供参考。