顶管隧道下穿高铁站区施工中D型便梁的应用

张志勇

（南昌铁路局集团公司福建福铁地方铁路开发有限公司，江西 南昌 330000）

1 引言

高速铁路的发展能够有效地促进各种资源（人才、技术、资本）向各地扩散，从而加快区域经济增长。随着我国经济的持续健康发展，高速铁路得到了迅猛发展。截至目前，我国高速铁路运营里程已接近4万公里，位居世界第一。同时，高速铁路累计发送旅客人次屡创历史新高，线路数量逐年增加，但部分车站在初期设计阶段未考虑到上述因素，需要后期对车站进行扩容。在车站扩容过程中不可避免地会出现隧道、管涵等地下工程下穿高铁轨道的情况，在此期间会扰动高铁轨道结构，使高铁轨道结构发生沉降变形。当轨道结构发生较大沉降变形时，高速列车在其上方运行极易发生失稳脱轨事故，严重影响高铁的运营安全。因此，为了保证高铁线路安全，必须对高速铁路结构进行加固。D型便梁的优点在于既能避免下方工程施工对轨道结构的扰动，又不影响行车，经济方便、便于拆卸，已广泛应用于隧道、管涵等地下工程下穿高铁轨道施工。本文以莆田站东西两侧顶管隧道下穿高铁站区为例，介绍了D型便梁的施工原理及施工工艺，希望能使人们对D型便梁施工技术有更多的了解。

2 工程概况

莆田站位于莆田市秀屿区笏石镇岭美村与刘厝村交界处，融合了杭深线、向莆线、拟建福厦铁路其他的市内公共交通系统，是莆田市最重要的对外交通枢纽。为了进一步提高车站的客流运载能力，莆田站拟在东西两侧修建矩形顶管隧道，隧道轴向与拟建福厦无砟高铁线路方向基本垂直。为了控制顶管隧道下穿期间对既有铁路结构扰动的影响，需要在既有杭深线股道内架设便梁。工程总体如图1所示。

图1 莆田火车站涉铁预埋工程平面图

根据下穿杭深线高铁股道的实际情况，制定了D型便梁的施工加固方案，如图2所示。其中，东侧正线4股道与5、6道第二组，西侧正线4股道第二组、6道第三组、5道第二、三组均为D20便梁；东侧6道第三组、西侧6道第二组均为D24便梁（从左往右）；其余均为D16便梁。D16便梁的尺寸为16 400mm×460mm×924mm、D20便梁的尺寸为20 480mm×480mm×1 220mm、D24便梁的尺寸为24 500mm×480mm×1 300mm，横梁尺寸均为3 960mm×210mm×212mm。

图2 D型便梁施工方案

3 D型便梁加固原理

D型便梁纵梁采用足够强度的低高度纵向箱型钢梁，利用纵梁支撑横向钢枕，将两条走行轨下承式抬起，托举股道的钢轨，从而承受列车动、静荷载，使线路得到加固并架空。纵梁必须架设在支撑结构上，因此，在架设纵梁前，应先进行人工挖孔桩等支撑结构，使支撑结构具有足够的强度和刚度，且基本不受顶管隧道下穿施工的影响。当D型便梁架设完成后，轨道自重及行车荷载由便梁传递至人工挖孔桩等支撑结构，而不是传递至已产生沉降变形的路基，从而保证列车在低速行驶时安全。D型便梁的结构如图3所示，现场D型便梁架设情况如图4所示。

图3 D型结构示意图

图4 D型便梁现场架设图

4 D型便梁施工工艺

4.1 人工挖孔桩和承台施工

D型便梁施工前需按照设计蓝图提供的坐标布设导线网和水准网，通过全站仪和水准仪将平面坐标与标高传递至施工现场旁的导线点，并根据基础平面设计图确定桩位中心，以桩位中点为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部的圆周，喷红油漆作为桩孔开挖规格线，采用微小型挖机和专用道砟耙清理桩位处道砟。然后采用人工开挖桩孔、放置钢筋网、浇筑混凝土，在浇筑好的人工挖孔桩上设置钢筋混凝土承台，便于放置纵梁。现场人工挖孔桩和承台如图5、图6所示。

图5 现场人工挖孔桩施工图

图6 现场纵梁承台施工图

4.2 移除多余轨枕架设横梁

利用股道封锁点和天窗点清理架梁范围道砟，并调整线路轨枕，扒开道砟人工抬穿钢横梁。穿入横梁后，用定位角钢对横梁进行定位，同时垫好轨底垫片，上好扣件，及时捣固道床。

4.3 安装绝缘扣件

当横梁安装完毕后，需要在横梁上安装扣件，使横梁与钢轨紧密固定。扣件安装顺序如下：首先，将定位支座置于横梁上，在定位支座中间位置放上轨下胶垫，调节定位支座与钢轨的距离，选择合适的安装孔，预紧密固定螺栓组。然后，移动可调扣板，确保可调扣板与钢轨、定位支座紧密接触，并固定侧向螺栓组。最后，依次放入锁紧压块、偏心垫圈、弹簧垫圈、M24平垫圈，用120NM螺栓固定。扣件实物及扣件安装结束实物如图7、图8所示。

图8 扣件安装结束实物图

4.4 安装纵梁

租用工务段轨道车将纵梁运到施工现场，再将纵梁吊装到位，放到桩帽上与横梁连接。当上述工序完成后，用股道封锁和天窗点连接横纵梁，安装斜杆及所有连接系统，在横梁顶面安装定位支座，支座上部安装轨底垫片，轨底垫片上安放轨道，用锁紧压板和螺栓将轨道固定。纵梁吊装及纵梁安装结束实物如图9、图10所示。

图9 纵梁吊装图

图10 纵梁安装结束实物图

4.5 轨道沉降监测

D型便梁安装完成后，需要配合设备管理单位对轨道几何变化进行监测，定时记录轨道结构的沉降情况，判断轨道是否符合列车低速行车的要求。

5 结语

随着城市建设的不断发展，隧道、管涵等地下工程下穿既有车站的工程实例越来越多，而D型便梁由于其不中断行车、成本低廉、拆卸方便等特点在地下工程下穿既有车站施工中得到了广泛应用。