谈长大跨度铁路框构桥顶进施工线路加固技术

王旭东

目前，下穿铁路框构桥顶进施工，对于跨度大于24 m且线路复杂条件下，D形便梁加固方法不能满足架空线路跨度的要求，而吊轨加纵、横抬梁加固技术存在强度、刚度和整体性较薄弱等问题。故有必要研究一种线路加固方法，满足大跨度架空线路施工要求，确保铁路运输畅通和行车安全。下面结合工程实例，介绍长大跨度铁路框构桥顶进施工线路加固技术。

1 工程概况

介休市西外环道路需下穿介西洗选线和介休洗选线两股铁路修建立交桥。道路中心线与铁路中心线相交于介西洗选线K0+198和介休洗选线为K3+403。该桥设计为(5+11+11+5)m四孔闭合式钢筋混凝土框架桥，设计结构净高5.4 m，桥轴线与铁路中心线为斜交，与介休洗选线的夹角为 79°32′6″，与介西洗选线夹角为70°6′4″。立交桥主体按与介休洗选线斜交10°设计，斜交总宽度37.57 m，轴长28 m。桥顶板顶面至轨底距离为0.75 m～0.95 m，桥轴线处为0.85 m。钢轨为P60型，介休洗选线曲线半径为R=1 500 m，纵坡为6‰，介西洗选线曲线半径为 R=600 m，线路纵坡为7‰。两线路不平行，且框构桥两侧线间距相差较大，分别为11.24 m和18.75 m，桥中间的线间距为14.62 m(顺轴线方向)。

2 工程特点和施工难点

1)框架桥斜交宽度37.57 m，横向架空线路跨度较大。2)线路加固难度大，架空线路跨度较大，目前国内采用的D形便梁最大架空线路为24 m，不能满足该桥使用要求。3)两股线路不平行，桥位处两侧线间距相差较大，立交桥轴线与两线路交角不等。4)桥位处两股线路均为曲线，顶进时线路几何尺寸必须严格控制。

3 线路加固方案

针对该工程特点和施工难点，制定线路加固方案为:两条线路分开加固体系，采用4组拼接纵梁、13组主横抬梁和15组辅助横抬梁组合、钢筋混凝土挖孔支承桩过渡、一次顶进到位的施工方案。详述如下。

3.1 支承桩和防护桩

为保证线路加固体系安全可靠，确保线路、路基及行车安全，在框构桥顶入、出端和两线间设钢筋混凝土支承桩和防护桩，采用人工挖孔施工，桩身直径1.25 m。

支承桩:桩长12 m的35根，桩长3 m的8根，共43根桩。框架范围内的A排～E排桩内的23根支承桩在顶进过程中分次逐根拆除，F排的4根支承桩顶进就位后再予以拆除。

防护桩:桩长12 m，框架桥左边墙外侧设置7根，右侧设置9根，共设置16根。防护桩设置在距框构桥边外侧1.8 m位置，桩间距为2.0 m(见图1)。

3.2 工便纵梁

纵梁采用山海关桥梁厂生产的Ⅰ100定型工便梁拼接组合，介西洗选线两侧设60 m工便梁组合(3×16+12)m=60 m，介休洗选线两侧设54 m工便梁组合(10+2×16+12)m=54 m。工便梁纵向采用等强连接钢板和高强螺栓拼接，接头连接板由上、下夹板和腹板组成。纵梁与横抬梁采取U形扣件和高强螺栓连接。

3.3 横抬梁

横抬梁采用13组主横抬梁和15组辅助横抬梁组合的方式(见图1)。主横抬梁采用长16 m H700×300型钢，在介休洗选线下面设置6根，间距8.38 m，介西洗选线设置7根，间距7.51 m。在相邻两主横抬梁之间增设Ⅰ45b工字钢辅助横抬梁，介休洗选线设置7根，介西洗选线设置8根。横抬梁与工便纵梁之间采用U形扣件连接。主(辅助)横抬梁一端架设在支承桩(枕木垛)上，一端搁置在框架桥顶面。顶进时，在桥顶面接触面放置钢板，横抬梁与钢板间放置滑车，顶进时随框构移动而滚动，减少摩擦力。

3.4 钢枕

线路加固H20钢枕每根长4.94 m，按轨枕间隔每空穿插一根钢枕(横抬梁位置除外)，安设绝缘胶垫和线路扣件，两端采用高强螺栓与工便纵梁连接。

3.5 吊轨组

为防止顶进中框构两侧路基塌方和保持线路良好过渡，在加固范围以外两侧增设5 m长的3-5-3吊轨组合。

采取以上措施，使横抬梁、工便纵梁、钢枕、支承桩、线路形成一个整体刚性受力结构体系，确保顶进施工时线路保持良好状态。

4 顶进施工关键环节分析

1)框架桥轴线与介西洗选线夹角为70°6′4″，与介休洗选线的夹角为79°32′6″。框架桥设计采用按与介休洗选线斜交10°设计，致使框构桥顺铁路方向与介西洗选线有10°的偏差，不平行。这样形成在顶进介西洗选线施工时，框构右侧前端临进介西洗选线线路时，而框构左侧前端距离线路仍有7.51 m，桥轴线处框构前端距离线路3.41 m，故顶进进入线路时，存在部分线路已落到框构桥上，而部分线路为架空状态，且37.57 m的大跨度和处于R=600 m曲线上，对行车安全很不利。

2)线路加固体系中，框构上的5根 16 m长 H700×300主横抬梁一端搭在A排，B排，C排支承桩上(见图 1)，另一端架在框架桥上。6根16 m长Ⅰ45b工字钢辅助横抬梁一端搭在枕木垛上，另一端架设在框架桥上。主、辅横抬梁支点位置和伸出长度可根据框构顶进中的实际情况进行调整，以满足施工及安全要求。

3)当框架前端顶进至距A排支承桩0.5 m时，此时横抬梁伸入框架顶部的长度为4.4 m。将横抬梁在框架上和B排支承桩(枕木垛)上的支点垫牢，人工配合机械拆除A排支承桩。随着框构逐渐顶进由右向左分次拆除A排的5根支承桩。此时横抬梁一侧搭在框架上，另一侧支承在B排桩(枕木垛)上(见图2)。

4)当框架前端距B排支承桩0.5 m时，此时横抬梁伸入框架顶部的长度为8.3 m，将横抬梁在框架上和C排支承桩(枕木垛)上支点处垫牢，随着框构逐渐顶进由西向东分次拆除B排5根支承桩。此时横梁一侧搭在框架上，另一侧支承在C排桩上(见图3)。

5)当继续顶进逐次拆除C排5根支承桩后，介西洗选线线路全部落到框架上。

5 受力检算

5.1 Ⅰ100型工便梁检算

冲击荷载:M=1.2×471.87=566.24 kN/m;

4)换算应力检算，检算截面取腹板与上下翼缘交接处。

5)整体稳定性计算。

构件受压翼缘计算长度l0=10 m(弯矩为零之间距离)。

截面面积:A=360×36×2+928×20=44 480 mm2。

M/W=44.48 MPa＜φ2[σ]=98.7 MPa，满足要求。

实际施工中，Ⅰ100工便梁按连续梁工作，故其强度、刚度、稳定性、安全性更大。

5.2 横抬梁检算

列车分布活载:p=ql=107×7.52=804.64 kN。

线路静荷载:p1=2q2l=2×10×7.52=150.4 kN。

H700×300型钢惯性矩:Im=201 000 cm4。

1)当A排桩被拆除时，横抬梁一侧搭在框架上，另一侧搭在B排桩上，受力情况如图5所示。

强度计算:冲击荷载:M=1.2×641.4=769.68 kN◦m。

2)当B排桩被拆除时，横抬梁一侧搭在框架上，另一侧搭在C排桩上，受力情况如图6所示。

强度计算:

冲击荷载:M=1.2×670.5=804.6 kN◦m。

当框构顶距C排右侧第2根桩0.5 m时，介西洗选线线路就全部落到框架上。

在实际施工中，在主横抬梁之间设置的Ⅰ45b工字钢辅助横抬梁可大大缩小跨度，线路加固体系的强度、刚度、稳定性更强，安全储备更大。

6 结语

工便纵梁、横抬梁与钢枕组合加固技术方案，汇集了D形便梁和吊轨加纵、横抬梁两种加固方法的优点，满足了线路架空跨度要求。实践表明:对于长大跨度框架桥顶进施工时，可因地制宜，灵活运用这种线路加固技术，同时在顶进施工中，对线路加固设施的安装拆除及维护、框架桥标高方向控制、支承桩拆除时机及方法、挖土组织、线路横向锁定及检查与整修、全方位应急方案的落实等关键环节，采取针对性措施和严格卡控，达到保证线路安全和行车安全的效果。

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