浅谈顶桥工便梁线路加固方法

丁国盛

随着近十年来铁路“大提速”的高速发展,铁路客运列车进入准高速发展的时代,货运进入专线重载的发展阶段,过去既有铁路的平交道口,严重地威胁着铁路的运营安全。为了确保铁路的正常运营,铁道部、各铁路局都有计划地进行了“平改立”改造施工。桥涵顶进作业中,线路加固是保障行车安全的核心,合理的加固方案是确保行车安全的重要保障。

下面根据我们项目部在保沧高速公路下穿朔黄铁路框架桥施工中,采用工便梁线路加固方法所取得的经验和体会,谈谈工便梁线路加固方法的优缺点。

1 工程概况

该桥设计为16.5-16.5 m两孔钢筋混凝土框架桥,与铁路法线斜交角度为58°,穿越朔黄铁路双股道。框构内净高5.9 m,桥全高7.9 m,框构主体长19.76 m,前端设4.0 m钢筋混凝土悬臂刃角,后端设3.5 m平衡挡墙,框架桥中、边墙厚均为1.0 m,底板厚1.1 m,顶板厚0.9 m,框架桥预制在线路左侧,一次从线路左侧顶进就位。

2 方案比选

在施工组织设计方案中,线路加固方案我们按照设计院提供的3-7-3吊轨方案进行了编制,工便梁线路加固方案作为备用方案进行了编制。2006年4月6日在石家庄工会大厦召开了《施工组织设计方案》评审会,经过朔黄铁路公司专家认真评审,一致通过了线路加固方案采用《工便梁线路加固方案》。

3 简述工便梁线路加固方法

3.1 工便梁

在线路两侧路肩上采用Ⅰ115型工便梁,每组为(16+16+16+8)m=56 m,用纵向连接板连接起来组成56 m长工便梁,接头连接板采用等强度连接,由上下夹板两组和一组腹板组成;两线间纵梁采用H40 H钢,由4根16 m长H40 H钢连接组成64 m连续梁。

3.2 横抬梁

横抬梁采用四组长16 m 3片Ⅰ63工字钢组,横抬梁与工便梁采用U形扣件连接,除一组能直接架设在挖孔桩上和抗移桩上不动以外,其他三组横抬梁一端架设在挖孔桩上,一端搁置于框架顶端,当框架每顶进1 m时,利用列车运行间隙,将横抬梁向前移动,如此反复、抽移,直到抗移桩上及箱身就位。

除四组横抬梁外,其他部位的横梁采用L=12 m Ⅰ50工字钢,L=4.93 m H20钢枕,此类横梁在混凝土枕空间穿入,每隔1.0 m穿入一根,与钢轨接触面垫好绝缘板,横梁两端和中间用U形扣件与纵梁连接。

3.3 支撑桩及抗移桩

1)支撑桩。在线路两侧路肩上各设一排支撑桩,各排7根,作为Ⅰ115工便梁的支墩,在两线间设一排6根支撑桩,作为中间H40 H钢便梁的支墩。

所有支撑桩直径为 1.0 m,除 1号、7号、8号、13号、14号、20号桩深度为3 m外,其他支撑桩挖深为11 m(要求桩底部埋深超出框架桥底部大于2 m)。

1号、7号、8号、13号、14号、20号桩采用C20片石混凝土浇筑,其他桩采用钢筋混凝土浇筑。

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2)抗移桩。在预制框架桥对面的路基边坡上设一排3根抗移桩,抗移桩要设在框架桥就位后离前端刃角边1.0 m的位置上,不得妨碍框架桥就位。抗移桩直径为1.0 m,采用C20钢筋混凝土浇筑,顶端要做成台阶桩,一半为支撑面,一半为顶面。

抗移桩的作用:a.支撑3片Ⅰ63工字钢组横抬梁;b.当框架桥顶进过程中,框架桥进入线路后,线路与桥面的摩擦力加大,线路易于框架桥顶进方向变形,抗移桩就起到了抵抗线路变形的作用。

便梁检算、工字钢横抬梁检算、影响线计算及支撑桩布置通过计算符合规范要求,在此处不再罗列。

3.4 线路控制

1)轨距控制:因混凝土枕按原位不动、不抽换,其轨距靠混凝土枕来控制,确保轨距符合要求。

2)线路的横向控制:利用10 cm×10 cm方木支撑,一端顶在纵梁上,一端顶在轨腰部,每1.0 m设置一组,左中右对称布置。

3)纵梁横向控制:在纵梁中部框架桥顶进部位设置6个10 t导链,一端固定在纵梁上,另一端固定在箱顶预埋地锚上,箱身顶进时,导链同时拉紧,以观察纵梁及线路不变形为宜。当框架桥进入线路,导链难以抵消摩擦力时,应急时将横抬梁传到抗移桩上,以确保纵梁和线路横向不变形,确保行车安全。

3.5 施工过程

保沧高速公路下穿朔黄铁路立交桥,于2006年4月6日在石家庄工会大厦通过了《施工组织设计方案》评审,之后开工预制了框架桥,并进行了支撑桩,抗移桩的挖孔、灌注等一系列工作。顶进作业是从2006年11月10日8:00开始至2006年11月30日18:00结束,并恢复了列车的正常运行。具体施工时间安排如下:

1)施工准备。办理施工要点手续,申请列车慢行限速为45 km/h。慢行限速给点前,已将框架桥空顶至路肩边,但不破坏路基边坡。

2)线路加固作业。10日8:00开始给点慢行,先进行了Ⅰ63工字钢组横抬梁,Ⅰ50工字钢和 H20 H钢枕的穿入施工,于15日晚完成以上作业,作业时间为 6 d,平均每天穿入 17根。16日8:00～12:00利用接触网天窗点(朔黄线每星期二、四、六上午8:00～12:00为天窗维修点)进行了封闭作业,跨线吊装了两侧Ⅰ115工便梁和两线间H40 H钢便梁,实际用时为2.5 h,早8:00开始,10:30结束。为确保安全,选用两台50 t吊车进行吊装作业,吊装结束后,进行了纵横梁的连接,连接作业当天完工。所以线路加固共计施工用时7 d。

3)顶进作业。16日晚开始挖路基土方,开始进入线路顶进过程。在整个顶进过程中,框架桥锐角侧塌方3.5 m宽,钝角侧塌方2.5 m宽,但两侧都未扩展,土体基本稳定。除两侧塌方外,顶进作业比较顺利。于24日下午17:00顶进就位,顶进作业历时8 d完成。此桥顶程37.6 m(包括空顶顶程)。就位后,前端轴线偏左8 cm,后端轴线偏右 4 cm,前端标高偏高13 cm,后端标高偏低5 cm。

4)线路恢复作业。25日上午8:00～12:00利用天窗点进行了拆除纵梁吊装作业,实际作业3 h,于11:00结束。在拆梁作业之前,先将线路用枕木墩支起线路,用木楔打紧枕木墩,每隔一孔设置一个,两股钢轨下对称布置,以确保线路的平顺。

拆除纵梁后,开始抽横梁,并从一头开始,抽一根横梁换上一根桥枕,回填一孔石渣,并捣固密实,再抽下一根横梁,依次进行。29日晚横梁全部抽换完,30日上午8:00～12:00利用天窗点对线路进行彻底整修,并用“一操四”液压捣固机对线路进行捣固。开通后列车第一列限速45 km/h慢行,第二列起限速60 km/h慢行,30日18:00恢复列车正常速度。线路恢复作业时间共计6 d。

4 简述工便梁加固法的优点

1)需要线路加固的材料少;2)所用人力较少;3)工序简单,易施工作业;4)安全性高;5)可节省施工费用;6)应用较为广泛。

5 工便梁线路加固法的局限性及缺点

1)因工便梁是Ⅰ115工字钢大型梁,体积大、重量重,所以安装拆卸时,必须用大型吊车进行作业。这样就要求作业面必须较为平坦,并有条件进入大型吊车,同时要求路基高度应低于5.0 m。否则,就很难采用工便梁方法进行线路加固。2)因工便梁是大件设备,不能利用行车间隔进行安拆,安拆时,必须进行线路封闭。如果是电气化铁路,还必须接触网停电才能进行安拆作业,根据此次施工经验,每次作业,必须封闭线路和停电3 h～4 h。3)顶进出土时,因有时还必须进行凿桩作业,支撑桩是钢筋混凝土灌注,凿除难度较大、时间较长,严重阻碍了顶进速度。所以,在选择挖掘机时,最好选择大功率且带有破碎锤的挖掘机,以解决此项难题,加快顶进速度。

综上所述,虽然工便梁加固法有一定的局限性和施工难度,但是在有条件的情况下,此方法还是优越于吊轨加固法的。随着施工过程中不断应用和改进,会形成一套成熟的、具有安全性、可靠性、经济性、易操作性的工便梁加固方案。

[1] 吴天敬.桥梁(隧、涵)工程安全鉴定与除险加固新技术实用手册[Z].