D型便梁架设与拆除施工技术

焦时照

中国电建市政建设集团有限公司 天津 300384

铁路是现代路网的重要组成部分，随着路网日益复杂化，对公路、铁路的交汇需求相对增加，刺激了立交桥工程建设。然而，在实际施工时受到建设场址、施工环境、工艺技术等综合因素影响，会对既有运营铁路产生较大影响，为了将其影响降低到最低程度，我国在早期便引入了D型便梁搭建临时结构。经过40多年的发展，现阶段既形成了以D型便梁设计、采购、现场拼装、架设、移动、监测、维保、拆除为主要环节的设计施工一体化实践模式，也通过对装配式工艺、数字化技术的应用等，提高了对它的应用水平。下面先对D型便梁做出简要概述。

1 D型便梁概述

D型便梁是一种临时结构，常用于既有铁路线加固施工或站场桥涵施工。作为一种特殊类型的桥梁结构，它的特点集中体现在易于运输、便于拆装等方面。从以往的应用经验看，在铁路“建限-1”限界条件下使用的D型便梁主要分为D12、D16、D20、D24四类，虽然对应跨度存在差异，但构成要素基本一致，主要包括横梁、纵梁、斜杆、连接、挡碴板、牛腿及相关附件。适用范围如下：（1）单线；（2）双线；（3）直线；（4）半线不小于400m的曲线；（5）行车速度60km/h以内；（6）线路钢轨不轻于43kg/m的新轨等。需要注意的是，在实际应用期间，上述适用范围中的条件既可以是单一限定条件，也可能受到多种条件的同时限定。

2 既有铁路线应用D型便梁的必要性

2.1 从施工需求分析

传统时期，既有铁路线提标改造期间，主要采用纵、横工字钢抬梁架空施工技术，实际施工时成本投入相对较高、适用范围较小，在架设与拆除等方面费时、费力，易发生安全事故。新时期通过对D型便梁的应用，首先可以解决施工中线路几何尺寸、平面尺寸不能获得精准控制的问题，并为行车提供安全保驾。其次，该施工技术能够有效应对覆土部分易发生坍塌的问题，预防重大安全事故发生后造成的中断行车风险。尤其受到框架桥顶与覆土摩擦阻力影响，会增加顶进液压系统负荷，应用该施工技术后有利于提高顶进效率等。

2.2 从企业效益分析

近几年，既有铁路线中的立交工程相对增多，对D型便梁的应用积累了一定经验。从实践经验看，它在整体上的稳定性较好，一方面减少了既有铁路线下施工对行车的干扰，另一方面能为框架桥顺利顶进就位提供安全保障。目前，施工单位普遍设置了综合效益目标，应用D型便梁施工技术时，通过一次开挖土方首先能减少对既有线路立交工程施工中的环境影响，同时有利于在高效施工条件下使建设单位、运营单位、施工单位均实现各自的经济效益，进而在环境效益、经济效益产出的基础上，使整个工程产出社会效益。

3 D型便梁架设与拆除施工技术的具体应用

3.1 项目概况

以某公路与下穿铁路立交工程为例，交叉里程为K12+933.8，和铁路线交角为 74.10°，既有线路 8 股道且有3 组道岔，自北向南依次为醇1、醇2、迂 1、迂 2、Ⅲ-6、Ⅲ-5、Ⅲ-4、Ⅲ-Ⅲ，线间距分别为 17.46m、5.14m、7.66m、5.20m、5.20m、6.76m、5.98m，迂 1、迂 2位于曲线段，曲线半径 300m，其余位于直线段。线路为 P50 有缝钢轨，混凝土枕，非电气化铁路。该项目新建(16+16)m框架设计起点位于铁路北侧，设计范围为道路设计里程K0+923.898～K1+729，共计805.102m。

3.2 应用需求

该项目旨在解决所在地区的煤化工基地交通路网高效运输需求，缓解园区内的交通压力，大力发展园区经济。施工单位根据合同对项目施工特点进行了分析，认为该项目具有工程面广、专业性强、施工技术难度较高等基本特点，而且工程量占据主合同的62.56%，属于项目重点施工内容。同时，在施工期间不能影响现有交通的正常运行。为实现上述目标，施工单位需选择适配性较强的D型便梁施工技术。

3.3 技术方案

施工单位通过该项目业主提供资料、勘察报告、环境影响评价报告、施工合同等资源的全面分析与多次会议讨论后认为：（1）独立支墩制作、箱涵顶进均需要架设D型钢便梁加固线路。（2）使用钢便梁时，需采用平板车运送至施工地点，汽车吊、轨道吊配合人工组装方案。（3）加固施工技术路线为“便梁运至指定工地→调整枕间距并在枕间穿放横梁→用轨道吊将便梁纵梁分片吊至便梁支墩→连接纵、横梁及轨道等。

3.4 具体实施

3.4.1 施工准备

首先，该项目既有线施工安全风险较高，行车组织协调难度较大。施工人员针对上述重难点设置了专业养护人员对其实施定期养护，同时梳理了施工前、施工中的各项事宜，具体包括线路封锁和限速计划的编制、上报审批、执行、安全协议签订、施工流程检查等。

其次，按照施工方案要求，施工人员使用Auto CAD软件、广联达BIM软件，对设计图、施工图进行了全面分析，并结合现场勘察情况核对地形及地质资料，复核顶进框架桥中线范围内原地面高程、既有线路肩标高、既有设备位置等同时引测坐标控制点和水准点，确定现场现有状况与图纸符合。需要注意的是，D24型便相对复杂，施工人员在施工准备阶段，针对其基础进行了复核计算，具体包括钻孔桩轴力、便梁反力、单桩承载力、竖向抗压载力，均与施工方案中的数据一致。

第三，根据施工进度计划要求，提前联系便梁供应商及运输设备。其中，24m便梁计划采用铁路运输方式，16m便梁采用公路运输方式。

第四，对进场的人、机、材、技、法、环、钱、管等各项资源的配置情况进行全面检查，具体通过与各部门负责人进行信息沟通的方式完成。确保上述工作无误后，正式开始D型便梁施工。

3.4.2 架构施工技术

首先，D型便梁供应商采用专项用平板车将其运输至现场，再使用轨道吊卸到指定位置。然后，由现场施工人员抽换钢枕后开始进行便梁架设施工。具体操作时，施工人员根据既有线设置45km/h限速并将编制好的施工封锁计划上报给相关部门，待计划审核批准后，按照如下流程进行施工作业：（1）轨道吊进入施工现场；（2）起吊；（3）落梁;（4）轨道吊按调度命令离开施工现场；（5）线路开通前检查确认；（6）销记等。

其次，便梁架设采用独立支墩和承台。安装横梁步骤如下：（1）施工人员按照施工方案中的要求将横梁中心间距设置为67cm；（2）对安装横梁的位置进行复核，具体以枕木之间位置为准，操作时要求先对枕木间距适当调整，待其满足要求后再进行操作。为了预防轨道电路方面出现短路风险并对行车及信号进行影响，施工人员对钢轨下垫设了大块绝缘橡胶板，规避了该风险的发生。最后，施工人员对准主梁联结板并定位后进行横梁连接操作。需要注意的是，在实际操作时涉及到橡胶垫的垫设与扣件配合作业。横梁布置图见图1。

图1 横梁布置示意图

第三，具体安装操作时，按照“调整轨距→横梁就位→纵梁就位→安装斜杆及所有联结系统→架设到位→质量验收→实施监测”的标准流程实施。分述如下：（1）施工人员调整轨枕间距时严格按67cm进行操作，对于多余轨枕则进行抽出操作。（2）在上述操作基础上施工人员先扒除其中的部分道砟，确认能够穿入横梁时再进行穿入操作。配套的措施包括横梁定位与橡胶垫垫设。（3）横梁就位后，施工人员清除道碴，检查横梁两端是否清除干净，确认无误后将纵梁起吊至相应位置，然后依次完成连接板、牛腿安装。需要注意的是，在安装前应先临时松开钢轨扣件，将纵梁与横梁连接到位后再将其进行扣紧并检查轨道，以其不能抽出为准。（4）完成纵、横梁连接后依次进行斜杆、联结系统、挡砟板等方面的施工作业。需要说明的是，在该方面的施工需要与相关部门做好信息沟通与手续办理，并在架设后由提前安排的专业养护人员对其实施24h养护。考虑到D型便梁安装扣可能出现位移，施工人员在架设施工后对其进行了限位装置、接地装置的安排。（5）架设安装完成后，在施工班组负责人及管理人员在场的情况下对架设好的D型便梁实施全面验收。验收通过后发放签证并对其使用阶段开展全过程监测，包括铁路路基变形监测、便梁变形监测。

3.4.3 拆除施工技术

该项目中的D型便梁拆除前，施工人员首先按照施工进度安排对其进行了全面复核，确保无误后实施道砟补充和捣实，为拆除做好准备。其次，施工人员按照与架设施工相反的操作流程进行拆除作业。具体如下：（1）分离便梁配件、分离主梁；（2）设置轨道吊进场；（3）吊离主梁、抽去钢枕、补充道砟；（4）将拆除部分依次运输到场外；（5）封锁现场；（6）按上述工艺和流程进行纵移施工等。需要说明的是，在该项目拆除便梁施工中，施工人员充分考虑了其中可能发生的风险，为确保拆除施工效率，施工人员在BIM操作员辅助下，利用4D Navisworks软件中的“漫游”功能先对其整个拆除过程进行了可视化观看并标记了其中的重点、难点施工部分等。

3.5 配套措施

在项目经理负责制度下，先由项目经理组建以全过程管理师、技术工程师、生产经理、环境咨询师、软件操作员等为主要成员的专项团队。首先，在软件操作员辅助下应用MIDAS Civil 2013有限元软件建立便梁空间单元有限模型，然后，分析了便梁的受力状态。（1）重载列车竖向荷载作用下的便梁受力状态；（2）制动力荷载作用下的便梁受力状态。具体操作时，先进行梁单元划分与节点设置，再结合便梁自重在支点桩顶部设置横向限位装置，完成对纵梁、横梁刚性连接条件下的平移自由度分析。

其次，由生产经理负责组建进度、安全、质量、环境、合同、成本等专项管理小组，通过会议讨论后划分管理任务，具体包括：（1）各小组结合施工方案细化管理制度条例，并在制度引领各项机制并行运作模式下明确各岗位的管理职能与对应责任。（2）各小组编制管理要素清单，并根据实际施工要素检查技术控制指标，完善技术指标体系。（3）结合施工现场情况开展组内培训，并与施工班组负责人进行技术交底。（4）各小组根据便梁施工准备→材料验收→架设施工→拆除纵移等环节依次将专项管理方案贯彻到诸环节，并在实施过程中各组开展协同管理，为施工保驾护航。

以D型便梁架设质量管理为例，质量管理小组列举了管理要素清单，并针对其中容易发生质量隐患的要素进行了重点标记，在实际施工期间针对各项内容进行了专项化管理。具体如下：（1）在纵、横梁安装完成后的各部件安装期间，质量管理人员与施工班组负责人进行现场指导，确保完成逐段扒除道砟工序，规避了漏装弹簧垫圈、螺栓上紧不到位等质量隐患。（2）在D型便梁架设及使用期间，质量管理小组根据岗位安排开展现场随时检查，并指导施工人员及时上紧松动的螺栓、补刷油漆、螺栓丝扣上油等工作。为预防支座板底面、钢轨垫块、信号与行车等方面的质量隐患，质量管理小组与安全管理小组进行了协同合作，并通过安全管理小组实施风险分级、风险辨识、隐患排查等为其提供了相应的精准依据，一方面减少了风险发生的可能性，另一方面从根本上斩断了“事件→风险事件→质量隐患→安全事故”的风险传导链条。

4 结束语

综上所述，D型便梁内涵丰富、特征鲜明，在新时期铁路高质量建设与高水准运营过程中将它应用于既有线具有十分重要的现实意义。施工单位在应用之前，先从隧道施工范畴对其适用范围、临时结构、应用条件等进行全面探讨，然后结合具体工程设计适配性较高的D型便梁。进入施工阶段后，施工单位应严格遵循设计、采购、制作、架设、使用、拆除等标准流程按部就班进行操作。考虑到D型便梁施工中对配套设备设施的应用较多，施工单位应做好配套的进度、安全、质量、环境、合同等专项管理工作，并在保障其安全架设与拆除的前提下辅助其完成项目施工，进而为我国铁路高质量发展赋能。