框架桥顶进中D24 m施工便梁的改进应用

毛坤海，龚宏华

(南昌铁路局 南昌工务段，南昌 330002)

1 工程简介

南昌洪都大桥滨江路BB匝道框架桥，于京九下行线K1 438+982处下穿铁路，并与京九下行线以82.37°角相交，主框 1-13 m×7.9 m，副框1-7.5×7.9 m，两框架桥并排布置，边墙设置5 cm沉降缝。两框架正长均为27.03横延米，两框架均分为两节，其中一节为14 m，另一节长为13 m。

路堤高度7 m，路基主要填料为砂性土，土质松散，稳定性差，必须采取措施，保证箱涵顶进期间路基的稳定。本框架桥以填筑土层为持力层，其承载力为120 kPa。

2 线路加固施工方案比选

顶进框架桥位于赣江大桥南端，线间距仅为4.04 m，无法满足D24 m便梁架空线路直线地段线间距≥4.51 m的规范要求。线路加固方案为本工程的重点也是难点，通过专家讨论，拟定四种线路加固方案，现将四种线路加固方案的优缺点列于表1。

通过比较各种加固方案的优缺点及经济成本，最后确定采用改造后的D24 m便梁加固线路。总体方案是先架空副框上方的线路，把副框顶进到位，然后利用副框做支点，架空主框上方的线路，再把主框顶进到位。

3 D24 m便梁组装改进技术要求

根据《铁路工务安全规则》附表3-3“D型施工便梁主要尺寸和适用条件”，D24 m施工便梁纵梁若采用最低位组装时，双线(直线段)线间距要求≥4.51 m。本工程线间距仅为4.04 m，满足不了线间距要求，需要对现有D24 m便梁进行改造，使便梁进一步落低，以满足限界要求。

表1 线路加固方案比较

3.1 牛腿改进技术要求

将线路内侧施工便梁上牛腿，按设计图增设φ23的圆孔。采用超低位安装，相当于上牛腿往上提，使梁顶至轨顶距离为149 mm，线路中心至梁边的水平距离为1 490 mm，满足梁顶至轨顶≤200 mm的要求(如图1所示)。便梁及牛腿组装如图2、图3所示。

3.2 横梁改进技术要求

如果横梁采用标准横梁(L=4 000 mm)，则线路中心与横梁中心偏移500 mm，为了减小横梁偏心受力，采用缩短横梁(L=3 500 mm)，使得横梁中心与线路中心只偏移250 mm，对便梁、横梁受力更为有利。

图1 D24 m便梁超低位安装(单位:mm)

图2 D24 m便梁超低位安装全貌

图3 D24 m便梁上牛腿安装

3.3 D24 m便梁上牛腿检算

已知横梁间距为600 mm，每孔便梁安装37根横梁，横梁与便梁通过上下牛腿及节点板连接。高强螺栓抗剪强度［σ］=310 MPa。列车活载采用特种荷载进行计算，特种活载的作用范围是6 m，考虑横梁最不利受力情况，即在这6 m范围内的横梁受力。

特种活载:T=250×5=1 250 kN

每根横梁所承受的最大竖向力F=1 250 kN/10=125 kN

横梁所受的力通过牛腿螺栓把力传递到便梁上。考虑最不利情况，即仅上牛腿2个螺栓受力的情况下，则每根横梁能承受容许竖向力［F］=310×3.14×100×4=389.2 kN＞F=125 kN。

说明重新设计的上牛腿螺栓抗剪强度足以满足受力要求。

4 D24 m便梁支点的设置

线路外侧的便梁支点采用人工挖孔桩，线路中间的支点由于线间距太小，并且行车密度大，人工挖孔桩施工比较困难，故采用枕木垛+双层扣轨(形式为7-6，6-5)。如图4所示，扣轨两端搭在外侧的桩顶上。

外侧便梁支点设置为桩基础，承载力足够满足要求。至于中间便梁支点，经检算，支反力为1 060 kN，即枕木垛面荷载为106 kPa＜120 kPa(地基允许承载力)。

5 线路加固技术措施及注意事项

1)施作便梁支点前，采用轨束梁对线路进行临时加固。此后方可进行孔桩开挖。

2)开挖临时加固线路轨束梁支点时，须设置钢筋木板支挡，确保支点处线路道砟不滑溜，不缺砟。

3)在线路下横穿钢轨及其它扣配件安装时，严格做好线路防联电措施，杜绝“红轨”的发生。

4)框架桥顶进到位后，过渡段及框架桥之间应及时填灌，并在框顶铺设砂层上卸铺石砟，串实捣固后先松卸线路外侧一片纵梁，再逐根拆卸横梁解体。

5)副框顶进到位后，便梁需要纵拖，即将便梁纵梁分别在线路两侧用卷扬机纵向拖拉。拖拉时要大致整平纵梁底板下的石砟，并要预防钢丝绳与钢轨接触造成轨道电路短路。

6 便梁支点监控测量

虽然中间支点的承载力能满足要求，但是计算过程中并没有考虑到框架桥在顶进过程中会导致地基土的松动，乃至局部坍方，中间支点就存在安全隐患。所以，在顶进时要随时观察支点的稳固性，即观测便梁支点下沉的趋势及速率，并反馈到施工中，采取相应的措施保护支点的稳定。图5为便梁中间支点在框架桥顶进过程中的沉降曲线。

图4 副框线路加固平面布置

图5 在框架桥顶进过程中线路之间的便梁支点沉降曲线

从图5看到，便梁支点在刚安装好时沉降速率较大，随后变化较为稳定，当箱涵顶进靠近中间支点时，变化速率突增(支点下沉量较大)，并且一直持续到箱涵顶进到位，最终中间支点的沉降量为241 mm。

根据支点沉降趋势，当框架桥顶进到中间支点附近时，通过抄垫硬杉木来及时调整线路的高低，保证了线路没有出现三角坑。并且对支点附近坍方范围内用砂袋回填，阻止坍方进一步发展。

对于便梁中间支点的设置，虽然采用枕木垛+两层扣轨基本可以满足要求，但是安全性较差。今后仍可考虑采用人工挖孔桩，对于线间距不足，并且行车密度较大的问题，可以先用D16 m便梁架空好线路，然后人工在线路底下进行挖桩。

7 结论与建议

1)通过采用改进后的D24 m施工便梁架空线路，取得了良好的效果，不仅保证了京九线大动脉的行车安全，而且确保了工期，节省了成本。

2)便梁支点设置尽量采用人工挖孔桩，以确保线路行车安全。

3)加强对便梁支点监控，出现异常及时采取措施，加固支点，保证线路的平稳。

4)采用改制便梁需要两个条件:①对框架桥有跨度的限制，必须要满足D24 m便梁架空的要求;②框架桥顶至轨底的距离必须大于1 m，否则框架桥会被便梁挡住，无法顶进穿过便梁。

［1］冯生华，张孚珩．城市地道顶入法施工［M］．北京:中国建筑工业出版社，1982．

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