下穿客运专线刚构桥施工线路加固研究

韦立岗

【摘 要】新建下穿衡柳客运专线的芦笛路中桥需在架空铁路线路后进行施工，因客运专线对安全运营的要求非常高，除了确保线路加固体系稳固可靠外，还要求列车通过时，加固的线路微沉降，故传统的线路加固方案已不能满足该项目的施工要求。该项目通过技术创新，采用了孔桩作线路加固支墩+预应力砼梁作横抬梁+“D”形施工便梁的线路架空加固方案，确保了客运专线的安全运营及桥梁施工的顺利进行。

【关键词】客运专线;连续刚构桥;线路加固;技术创新

【中图分类号】U445.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）03-0123-03

0 前言

进行下穿铁路的桥梁、框架涵等结构物施工时，为了确保铁路的行车安全，需对既有铁路进行线路加固。线路加固对行车安全的影响极大，是下穿既有线的结构物施工的关键环节，它关系列车运营安全及施工安全，一旦出现安全事故，造成的经济损失及社会影响极大。虽然普速铁路的线路加固方案较为成熟，但是近期我国高速铁路发展迅猛，普速铁路的线路加固方案已不能满足发展的需要，需进行技术研究，以解決目前普速铁路线路加固方案不能确保高速铁路安全、平稳运行的难题。

1 工程简介

桂林市K338+978.83芦笛路中桥为芦笛路通往西环北一路下穿衡柳双线而设置。设计为跨径14+14 m的两孔刚构，净高按不小于4.5 m控制，通行机动车。整个中桥沿线路方向纵长39.11 m，总宽13.8 m。基础为φ1.0 m钻孔灌注桩，桩顶设置横断面为2.0 m×2.0 m的承台。桥上为衡柳铁路正线双线2股道（有砟轨道，线路为60 kg/m钢轨，线间距为4.6 m），中桥轴线与正线呈67°，相交段铁路位于直线上。芦笛路中桥设计及布置如图1、图2所示。需将客运专线的衡柳双线架空后方能施工芦笛路中桥。

2 线路加固方案的创新设计

（1）客运专线线路加固存在的技术难题。{1}为了确保列车的行车安全和满足旅客舒适度的要求，客运专线对线路加固的沉降控制标准越来越高，铁路运输部门已不允许传统普速铁路采用型钢作纵梁、横梁的线路加固方案。需采用获得铁路运输部门认可的线路加固方案。{2}本项目为连续刚桥，其施工特点要求在刚构桥结构范围（含必要的立模及施工操作范围）内不能设置线路加固结构的承载支墩。而且，衡柳铁路为双线，刚构桥的纵、横尺寸均非常大。无疑，采取何种大跨度纵、横梁方案，以承受巨大的列车荷载是本项目线路加固施工中面临的最大难题。{3}客运专线运输繁忙，封锁要点时间均为夜间。夜间施工因照明、人员生理作息的影响，真正有效的施工时间非常短且安全风险非常高。本项目施工工期较紧，故线路加固的方案需尽量减少要点封锁线路施工的时间。

（2）本项目线路加固方案的研究。{1}线路加固纵、横梁方案。本项目根据以往经验的总结，并对几种纵梁方案进行安全评估及比选后，决定采用“D”形施工便梁作线路加固的纵梁。“D”形施工便梁作为铁路的制式抢险器材，历年的使用实践表明，其结构安全可靠、承载能力强，列车通过时沉降变形量小，据以往线路加固的安全监控数据表明，在旅客列车通过时，16 m跨的“D”形施工便梁跨中下挠度在12～18 mm，满足铁路运输部门的要求。而且，“D”形施工便梁结构紧凑，构件少，施工拆装及运输方便快速。{2}“D”形施工便梁支墩方案的创新。通常“D”形施工便梁的支墩采用孔桩，进行铁路双线的线路加固时需在线路中间设孔桩支墩，但本项目连续刚构桥非顶进施工，不允许设置刚构范围内的中间支墩。本项目连续刚构宽度为13.8 m，加上立模及施工操作空间，即横向孔桩之间的净间距需大于14.8 m。故如何设计“D”形施工便梁的支撑成为本项目需解决的重大技术问题。

经本项目技术人员进行课题研究及技术创新，采取了如下的新技术：创造性地采用横穿线路的预应力矩形梁作线路加固的横抬梁，将“D”形施工便梁支撑在横抬梁上。因预应力梁承载能力非常强，且可根据施工需要将其设计成足够长度，从而将孔桩支墩设置于连续刚构桥范围以外，达到取消中间支墩的目的。采用预应力混凝土横抬梁的方案，可使孔桩支墩离既有铁路线路较远，不属于《南宁铁路局高速铁路营业线施工安全管理实施细则（试行）》规定的施工为营业线上施工项目，即不需晚上要点封锁线路，故可无间断、无干扰地进行孔桩的施工，加快了施工进度，也大幅降低了线路防护及施工成本。预应力砼横抬梁设计长度为18.8m，跨度为17.3m，需承受轨道荷载、线路加固结构、列车荷载、列车冲击荷载等非常大，对其承载能力能、安全保障性要求极高。本项目委托了中国中铁二院工程集团有限责任公司南宁分院进行横抬梁的结构设计及承载验算，以确保结构承载安全。横抬梁采用200 cm×160 cm（宽×度）的全长等尺寸矩形截面，以便于浇筑，横抬梁下缘受拉区设置了5孔12φmmS15.2预应力钢绞线。同样，作为横抬梁孔桩支墩也承受巨大的轴向压力，并将荷载传递给地基，也是关键承载结构。该项目委托中国中铁二院工程集团有限责任公司南宁分院进行孔桩的桩径、配筋及孔深等参数设计及承载验算，支墩孔桩的桩径为1.8 m，长度为21 m，并要求确保入岩深度2.0 m以上。

3 线路加固总体施工、防护方案

（1）预应力横抬梁在线路的左侧空地上进行预制，然后封锁要点后顶进就位。在线外对应位置预制横抬梁，预制横抬梁的工作坑底部设置滑板基础及顶进的后背墙，施工时需控制好滑板顶面标高。

（2）根据施工需要，需进行2次线路加固，第1次线路加固为顶进横抬梁，线路加固纵梁采用D16施工便梁的主梁，设置1.2 m×0.8 m×3 m（长×宽×高）混凝土墩作便梁的支墩，采用I40b“工”字钢作横抬梁，设置间距为50 cm。第1次线路加固如图3所示。

（3）第2次线路加固为架空线路，以进行刚构桥的施工。第2次线路加固采用D16施工便梁，共设置4跨。线路加固后进行刚构桥的明挖施工，线路加固副跨下的基坑采取1∶1放坡开挖，并对坡面实施10 cm厚喷锚混凝土防护。第2次线路加固如图4、图5所示。

（4）线路加固要点封锁施工时，按铁路运输管理部门的要求进行线路防护（如图6所示）。施工期间，列车按45 km/h限速慢行。

4 线路加固施工总体组织、关键技术及客运专线安全防护要点

（1）对衡柳线进行应力放散，将加固材料沿线摆放。利用封锁点，对衡柳线进行应力放散。随后在封锁点内施工第1次线路加固的1.2 m×0.8 m×3 m临支支墩;将顶进横抬梁时线路加固的“D”形便梁材料、机具等转运至吊装位置摆放。

（2）扒开纵梁处道砟、调整轨枕间距。扒开衡柳线左、右侧道床边坡道砟，并挖降路基面至纵梁底往下0.1 m（寬0.6 m）。同时，扒开衡柳左、右线间的道床道砟，并挖降路基面至纵梁底往下0.1 m（宽1.2 m）。道床边坡及挖降路基面开挖好后采用编织袋装道砟堆码进行道床挡板支护。调整轨枕间距，按六抽一调整，轨枕间距按670 mm。同时下穿“D”形便梁横梁，垫好橡胶垫，上好扣件。轨枕间距调整好后，将钢轨外侧轨枕盒内道砟回填。轨距调整好后，进行轨道水平、超高、轨向的调整。

（3）第1孔“D”形便梁安装。封锁前吊机按指定位置摆放，吊机就位后将钢丝绳与纵梁绑好，待命起吊。封锁前30 min，先拆除16 m纵梁位置的挡板，并把各种连接配件（按每根横梁所需的配件）提前对孔对位摆放在既有线左、右侧路肩边上。（先摆大件，螺栓等小件用竹箕分类装好，等梁就位好后，再发放）。利用封锁点，吊机先吊衡柳线左、右线间及左、右线外侧纵梁就位。全部纵梁就位好后，安装连接板及牛腿，连接纵横梁扣件。封锁结束前30 min，补齐、捣鼓道砟，恢复线路。封锁结束前5 min，现场安全员检查线路恢复情况，工具是否搬离线上，材料是否侵限。封锁点施工完毕后，进行其余孔“D”形便梁的施工。

（4）施工支撑桩、顶进横抬梁。铁路列车限速45 km/h，冲击钻施工10根d=1.8 m支撑桩。支撑桩施工完成，顶进已在线外预制的横抬梁就位，并与支撑桩固结。横抬梁施工完成后回填工作坑，补齐道砟，恢复线路;拆除“D”形便梁;准备第2次线路加固。拆除临时支墩，恢复线路。

（5）进行第2次线路加固。依次利用封锁点吊装4孔D16施工便梁，每天一跨，完成线路的架空。

（6）开挖基坑施工框架主体。完成线路的架空后，施工现场安排专人24 h对施工影响段的铁路线路进行监测及检查，日常按每2 h巡查1次。每趟列车经过前后均需对线路进行巡查，恶劣天气时停工，并持续监测及检查线路。开挖基坑施工框架主体。框架主体施工完成后，回填过渡段，补齐道砟，恢复线路。线路恢复后进行沉降观测。

6 结语

下穿衡柳客运专线的芦笛路中桥施工时，采用预应力砼梁作横抬梁的新型线路加固方案，不仅确保了铁路路线的安全性、稳定性，而且新技术的运用大幅降低了封锁要点的次数，加快了施工进度，节约工期36 d，同时降低了施工成本105万元，取得了良好的技术、经济效益。

参 考 文 献

[1]郝晔功.大跨度框架下穿多股道顶进施工时铁路线路加固技术分析与研究[J].云工程技术（引文版），2008（2）.

[2]徐俊娥.滨海软土地区近接运营高铁顶进铁路立交桥工程施工技术[J].铁道建筑技术，2014（6）.

[3]刘锦成，金张澜.顶进框架桥下穿既有高速铁路的设计与施工研究[J].铁道勘察，2017（3）.