大跨度框架下穿多股道顶进施工时铁路线路加固技术研究

魏亚茹

摘要：龙象公路在象山煤矿东侧下穿侯西铁路、运煤专线及编组站专用线等5条铁轨，公路设置2-14m框架下穿铁路。针对本项目为大跨度框架下穿铁路5股道顶进施工，施工难度高，安全压力大。通过采取纵横抬梁法+吊轨梁对既有铁路5股道进行线路加固，并顶进中运用了石蜡、黄油及塑料薄膜组成复合滑动层，滚杠、定向滑轮等措施，减小了框构桥顶进施工时的摩阻力，加快了施工进度，提高了顶进过程的安全性。

Abstract： On the east side of Xiangshan Coal Mine， Longxiang Highway passes through five railroad tracks， including the Houxi Railway， the coal-specific line and the marshalling station. The road is set up under the framework of 2-14m. For the project， the construction of the 5-span railway under the long-span framework is difficult， and the construction is difficult and the safety pressure is high. By adopting the vertical and horizontal beam lifting method + hanging rail beam to strengthen the line of the existing 5 railways， and using the paraffin， butter and plastic film to form a composite sliding layer， rolling bars， directional pulleys， etc.， the frictional resistance during the construction of the frame bridge is reduced， the construction progress is accelerated， and the safety of the jacking process is improved.

关键词：大跨度框架;顶进施工;线路加固技术;减摩措施

Key words： long-span framework;tunneling;line reinforcement technology;anti-friction measures

1  工程概况

327国道龙门至象山暨108国道韩城过境公路路线在象山煤矿东侧下穿侯西铁路、运煤专线及编组站专用线等5条铁轨。交叉中心为本项目K19+465.27=侯西铁路K106+495，交角79.3 度。设计采用2×14 米整体式钢筋混凝土框架桥，分段预制，逐段顶推施工。是本项目建设期的重难点及控制性工程。

框架顶板距铁路轨底最小距离为1.1m，框架总宽31m，长115m。单孔净宽14m，高9.3m，净高7m，顶板厚度1.1m，底板厚1.2m，边、中墙厚 1.0m，公路净高按5.5m控制。主体结构采用C40 钢筋混凝土。为确保铁路运营安全，框架桥两端分别设置工作坑，采用对顶法，配合以中继间法或顶拉法施工。

2  本项目线路加固的技术难点及采用的方案

龙象公路下穿铁路框架顶进施工时不得中断侯西铁路、运煤专线及编组站专用线等铁路的运营，故需对铁路的股道进行加固。因框架顶上覆土浅，故采取架空铁路线路的加固方法。

框为2×14m整体式钢筋混凝土框架桥，线路加固跨度超过了采用型钢或D型便梁加固所允许的最大跨度，且穿越5股既有铁路，线路间距不均匀，故需进行线路加固的专业设计，并对线路加固方案进行安全验算，方可确保顶进期间铁路行车的安全。经过对以往施工经验的总结，结合项目施工现场情况，提出了线路加固方案，并经对线路加固的各承载结构进行安全验算及优化后，最终采用的线路加固方案如下：

①线路加固采用纵横梁加固体系，线路加固的总长度按56m。采用Ⅰ56b工字钢束作纵挑梁，在各股道间及线路最外侧各设一道。股道间的纵梁为单层摆放，5根并作一束，摆放在相邻股道间的中间位置;线路最外侧纵梁为单层摆放，3根并作一束。

②横抬梁为Ⅰ56b工字钢，铺设间距1.0m。

③采用稳定性好，承载能力强的人工挖孔桩作为纵梁支墩，孔桩半径为1.5m，经承载验算，孔桩纵向中心距为6.0m，桩长16m，桩身采用C25混凝土，纵向每排设10根。按从侯西铁路营业线向编组站专用线的顺序，各排挖孔桩横向中心距依次4.5m，5.2m，5.4m，4.9m，4.6m;按从侯西铁路营业线向编组站专用线的顺序，各排孔桩中心距股道中心依次为2.20m，2.30m，2.30m，2.90m，2.90m，2.5m，2.5m，2.4m，2.4m，2.20m。

④运营正线侯西铁路、運煤专线及编组站专用线等5股铁路均设置扣轨，设置3-3-3-3扣轨，钢轨为50kg/m轨。线路加固设计方案如图1、图2、图3所示。

3  线路加固施工关键技术

3.1 支承孔桩施工及防护要点

①为了避免大型钻孔机械施工孔桩时侵入限界，对铁路线路的运营带来安全隐患，纵梁的支承孔桩全部采用人工开挖，进行支承桩开挖前，对铁路线路采用3-3-3-3吊轨梁进行加固，吊轨梁为P50轨。并对无疑线路进行应力放散。

②挖孔桩施工完成后，对桩顶标高进行复核，凿除超高部分或是填补不足，且用砂浆将桩抹平，以使纵梁摆放贴合桩顶。并在桩顶预埋钢板，纵梁就位后将纵梁工字钢与预埋钢板焊接牢固，以防止纵梁移位而影响行车安全。

3.2 纵梁安装

①采用Ⅰ56b工字钢束作纵挑梁，在股道间及线路最外侧各设1道，股道间的纵梁为单层摆放，5根并作一束，摆放在相邻股道间的中间位置;线路最外侧纵梁為单层摆放，3根并作一束。本项目需对框架下穿的5股道进行加固，总路加固总长度为56m。纵梁中间支撑于挖孔桩上，两端支撑于枕木垛基座上。

②利用列车运行的间隔时间，以跳槽施工的方式将摆放纵梁位置处的道碴扒出，用麻袋装成袋后原位堆码。以待纵梁吊装时，能够及时迅速的清出道碴，将纵梁安装就位，同时可在有限的封锁“要点”时间内进行更多的纵梁安放工作。

③单束间的工字钢采用U形螺栓（22mm）及扣板连接，工字钢间的空缝内填塞长25cm×宽16cm×高45cm的方木块，增强纵梁整体稳定性，按间隔2m设置。如图3所示。

④纵梁在铁路线路之外的场地上联结成束，先堆码在最外侧路肩上，然后利用封锁线路时间，采用汽吊跨股道将纵梁吊移至股道中间的摆放位置。

⑤先封锁“要点”安放编组站专用线最外侧股道的纵梁，然后依次向侯西正线方向进行纵梁安放。

3.3 横抬梁安装

①横抬梁按间距为1.0m布置，采用长度为9m的Ⅰ56b工字钢，接头错开不小于1.5m，横梁的穿入要垂直于线路，先中间后两侧。横抬工字钢采用U形螺栓（22mm）及扣板与P50轨1-2扣吊轨连接。

②横抬梁安放前，需将铁路股道的钢筋混凝土枕抽换成木枕。抽换采用“隔六换一”，抽换范围需满足加固长度要求，换后木枕处的道碴经振捣密实后，再抽换相邻的钢筋混凝土枕，抽换时线路从对应于框架中心线位置向两侧对称进行。横抬梁与钢轨间加垫绝缘板，以防止联电。施工时要严格检查横抬梁的水平、方向，并确保轨道几何尺寸符合行车要求，确保运营安全。

③因采用长度为9m的工字钢横抬梁，处于中间位置的3股线路的横抬梁需从外侧股道的基本轨下横穿线路，故需先进行中间股道横抬梁的安装，再从内向外进行其他股道的横抬梁施作。

④横抬梁施工前，将所需工字钢沿线均匀摆放在路基外侧，要点封锁线路后，进行横梁的穿设安装。

⑤随着顶进的进行，需逐排破除框架范围内的支承孔桩，同时，相应部分的横抬梁及纵挑梁支承点需转换，设置在框架顶上。为了减少框架顶进时横抬梁、纵挑梁与框架顶面产生的摩擦阻力，避免铁路线路横移，本项目运用了石蜡、黄油及塑料薄膜组成复合滑动层，横抬梁、纵挑梁下设置滚杠、定向滑轮等措施，减小了框架桥顶进施工时的对线路的横向摩阻力，加快了施工进度，提高了顶进过程的安全性。

3.4 铺设扣轨

钢轨接头需错开1m以上，两端伸出框构边墙以外不小于10m，且伸出路基稳定边坡以外不小于5m。扣轨与枕木采用U形螺栓（22mm）及扣板联结在一起。

3.5 线路加固的监测

①线路加固体系施作完成后，对轨道的水平、方向和轨距进行严格检查，查看加固螺栓及扣板是否按要求安装并扭紧。检查工字钢横抬梁与钢轨间的绝缘板是否正常安装，有无加固材料、设施侵限现象。

②在距工点20m的两端线路旁设置减速地点标，距工点800m的两端线路旁设置移动减速信号牌。

③每通过一辆列车后，需对线路加固安全状况进行监测及检查，确保轨道的轨距、水平、方向正确。且在施工现场储备数量足够的道碴，及各种不同厚度的硬木板，以便出现安全状况时调整铁轨的水平及方向。

④通行列车按45km/h的限速慢行，实行“机工”联控，对线路加固及线路情况采取24小时看守和防护。

3.6 线路控制

①纵梁纵向移位控制：在支承孔桩的顶部预埋有钢板，钢板与纵梁工字钢焊接成整体，以防止纵梁出现纵向移位。

②纵梁横向移位控制：在框架桥顶部按间距4m预埋锚环，锚环采用?25圆钢制作，共设置8个。顶进时安装8个12t导链，导链一端勾挂在锚环上，另一端与纵梁固定。在框架顶进移动的同时，拉紧导链，以避免铁路股道横向移位。本项目采取了以上线路加固及防护措施，使股道与线路加固体系形成稳固安全的结构整体，确保在顶进施工期间，线路安全稳定。

3.7 线路恢复

①顶进就位后，按安装的逆顺序拆除纵、横梁及扣轨，抽换枕木，恢复线路，处理台背，补齐框架桥前端刃脚等。

②框架桥台背两侧有少量超挖或塌方现象，采用级配碎石回填，并做好排水。

③安装护轮轨。

④顶进就位相关工作完成，达到列车放行条件后，首趟列车按45km/h通过，第二趟按60km/h通过，第三趟恢复至正常速度。

4  线路加固稳定性验算

按铁路“中—活载”取值对线路加固体系进行安全验算。动力系数取：1+μ。

4.1 纵梁I56b工字钢纵挑梁验算

查《铁路工务安全规则》可得，在列车限速45km/h时慢行时，3I56b工字钢纵挑梁允许的最大纵向跨度为9.6m，而本框架桥顶进线路加固的纵梁距度为6m，在允许范围内，可确保承载安全，故不再进行安全验算。

4.2 工字钢I56b横抬梁验算

I56b工字钢力学参数如表1。

根据铁路股道分布及纵梁布设情况，支承在纵挑梁的I56b工字钢横抬梁跨度的最大值为5.4m。荷载取值按铁路“中—活载”的最大机车轴重220kN进行计算。考虑轴重荷载受基本轨、扣轨梁的分散作用，按每对机车轴重作用于2根横抬梁上。

③框架顶进时横抬梁验算。

随着顶进的进行，需逐排破除框架范围内的支承孔桩，同时，相应部分的横抬梁支承点需转换，而设置在框架顶面上。根据本项目支承孔桩有关设知参数，在上述工况下最不利荷载处如图6所示。其承载验算如图7所示。

计算结果表明，在框架顶进，工字钢横抬梁转换支承点时，其强度、挠度均满足使用要求。

5  结束语

在龙象公路采用大跨度框架下穿多股既有铁路顶进施工时，设计科学有效的加固体系对铁路线路进行加固，并严格按照设计组织施工，按进度要求将框架顶进就位，施工期间线路加固体系安全稳固，没有发生危及铁路行车安全的任何状况。本次线路加固体系的成功施做，以期能够给其他类似大跨度、多股道框架顶进时的线路加固提供些许借鉴作用。

参考文献：

[1]普速铁路工务安全规则（TG/GW101-2014）[S].中国铁路总公司运输局，2014.

[2]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年增刊.

[3]陶石林，邬城兵.湘黔线大跨度地道桥顶进施工线路加固技术[J].桥梁建筑，2011（1）.