框架桥下穿铁路顶进施工时线路加固设计及施工技术

银汉卿

摘要： 本文结合南宁市仙葫大桥引道下穿铁路黎南复线南环线框架桥顶进施工实践，详细介绍了使用纵横抬梁法线路加固方案的设计、受力检算及施工关键技术，确保了铁路行车安全，为类似工程施工积累宝贵的资料。

Abstract： Combined with the practice of jacking construction of Xianhu Bridge approach road frame bridge under southern ring line of Litang-Nanning multiple track in Nanning， this paper introduces the design， stress checking and key technology of the railway line reinforcement scheme by using the longitudinal and horizontal lifting beam method to ensure the safety of the railway， and accumulates valuable information for similar projects.

关键词： 铁路既有线;线路加固;纵横抬梁法;受力检算;施工关键技术

Key words： railway existing line;line reinforcement;vertical and horizontal beam lifting method;stress test;key technology of construction

中图分类号：U445.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）07-0106-03

0 引言

当进行下穿既有铁路的公路、市政等项目施工时，均需对既有铁路进行线路加固，以确保铁路行车安全。因列车的荷载大，故对线路加固的承载能力及安全稳定性要求极高。且铁路运输作为国家经济大动脉，不容出现任何影响安全行车问题，否则将造成巨大的经济损失，形成严重的社会不良影响，因此采取的线路加固措施必须安全可靠，万无一失。本文结合南宁市仙葫大桥引道下穿铁路黎南复线的成功工程实例，对线路加固的施工技术进行了总结，以期能够给类似项目的施工一些借鉴。

1 工程概况

南宁市仙葫大桥引道下穿黎南复线南环线铁路地道工程位于南宁市仙葫开发区邕宁区蒲庙镇附近，立交桥于黎南复线南环线K771+897.5处，公路K2+816.02处下穿铁路，与铁路正交。框架桥采用分离式2×9.0m钢筋混凝土箱涵结构，即两个单孔9m的箱涵并置，间距为3.0m，箱涵长13m，采取顶进施工方法，跨越的铁路为无缝线路，P60轨。

施工场地场地岩土层从上至下分别为：①人工填土层，松散，填筑时间小于10年，工程地质条件差，其埋深在基础底面之上;②含卵石黏土层，工程地质条件较好，其埋深在基础底面之上，岩土等级为Ⅱ级普通土;③黏土层：其工程性质较好，岩土施工工程等级为Ⅱ级普通土;④碎石土层，岩土施工工程等级为Ⅲ级硬土。其中③黏土层、④碎石土层均为中压缩性土层，工程地质条件良好。

2 施工总体方案

综合考虑框架桥的设计结构、顶上覆土层厚度、既有铁路的运营情况及铁路部门对线路加固的要求，决定在施工期间采用纵横抬梁法的线路加固方案，經多次对线路加固方案的设计参数进行调整和检算，最终采用的线路加固详细设计方案如下：

线路加固方案采用纵横抬梁法，共设四孔，中间2孔纵梁为12m长的4I56b工字钢，单层布置，以？准1.3m挖孔桩作支撑点;两边孔纵梁为10m长的4I56b工字钢，单层布置，以枕木垛（长1.25×宽1.25×高0.48m）为支撑点。

采用单根工字钢I45b作横抬梁，长6m，横抬梁间距为0.8m。横抬梁用？准22-U型螺栓及扣板连接于4I56b工字钢纵梁之上。吊轨采用P50轨3-3-3-3 组合，1-2扣加固。

吊轨梁1-2扣与工字钢I45b横抬梁、木枕采用？准22—U型螺栓及扣板连成整体。

横抬梁上缘顶基本轨底，在与横抬梁接触的轨底设置绝缘胶垫，使横抬梁与线路轨道保持绝缘，以防止出现“红光带”。扣轨地段线路每间隔一根木枕设置一根绝缘轨距杆，以保持线路间轨距。

扣轨地段开始扣轨工作起，要求全天慢行45km/h，派专人24小时防护，每过趟车便检查线路的方向及轨距、水平。线路加固结构见图1、2所示。

3 线路加固受力检算

对线路加固结构进行受力检算，以确保铁路行车及施工安全。

3.1 荷载取值

对线路加固结构进行受力计算，以确保铁路行车及施工安全。

线路加固设计计算主要是进行横抬梁、纵梁及钻孔桩的承载力进行验算。线路加固主要承受铁路列车荷载、线路股道荷载及结构自重荷载。

列车荷载按中-活载计算，如图3所示。框架桥下穿处的铁路位于直线上，在线路加固期间列车仅为限速45km/h。且不允许列车在线路加固地段制动，所以列车活载取值时不考虑离心力、横向摇摆力及制动力的影响。endprint

铁路股道、扣轨及其它扣构件荷载经计算，沿线路纵向为9.2kN/m。

为安全起见，以上荷载取1.2的安全系数。

3.2 横抬梁

根据本公司现有材料，采用工字钢I45b作横抬梁，按以往施工经验，横抬梁间距为0.8m。I45b工字钢特性：[σ]=170MPa，W=1500cm3，A=111.446cm3，重量=87.485kg/m，E=210GPa，I=33800cm4。以下对横抬梁进行验算。

“中活载”中机车的荷载为最大，按机车荷载由9根横抬梁共同承受，则单根横抬梁工字钢承受的全部荷载P=（220×5/9+0.8×9.2）×1.2=155.5kN，单根横抬梁承受的荷载如图4所示。

3.2.1 强度验算

从计算结果可得横抬梁强度、挠度均满足要求。

3.3 工字钢I56b纵抬梁检算

I56b工字钢特性：[σ]=170MPa，W=2450cm3，A=146.635cm3，重量=115.108kg/m，E=210GPa，I=68500cm4。

将纵抬梁简化成受线性均布荷载，跨度为12m简支梁。查《铁路桥涵设计基本规范》得跨度12m的跨中处中-活载的换算均布荷载为q活=131.2kN/m。其余的股道、扣轨、横抬梁及自重等荷载经计算产生于纵抬梁的线性荷载为17.3kN/m。则单根纵抬梁承受的线性荷载q=（131.2+17.3）×1.2/8=22.3kN/m。单根纵抬梁受力如图5所示。

3.4 钻孔桩受力验算

3.4.1 挖孔桩支墩承受的轴向压力计算

当列车行驶至图6所示的位置时，承受最大荷载为中间2号挖孔桩支墩。

经计算在上述工况下列车荷载作用于2号挖孔桩支墩的作用力为1163.38kN。

4 线路加固施工关键技术及措施

在框架桥顶进施工过程中，为了确保铁路行车安全，需对铁路进行加固。

线路加固前先进行无缝线路应力放散，并将加固地段全部混凝土枕换成木枕，换抽采用“隔六换一”的方式，换枕长度要满足加固要求，换木枕后要立即回填木枕处的道碴，并将道碴振捣密实后，再抽换相邻的混凝土轨枕，以确保安全。换枕由加固部位中部向两侧对称进行，换枕完成对线路进行全部检查，必须符合轨道施工的有关要求。

进行支墩挖孔桩施工前，先采用P50轨3-3-3-3吊轨梁对铁路线路进行加固。施工时为确保安全，在线路两侧设置安全限界隔离绳，防止施工过程中人员及施工工具侵入铁路限界。并在挖孔桩铁路侧用木板或钢模板设置挡碴墙，防止道碴滚落，确保线路稳定及作业人员人身安全。

吊轨梁组装按3-3-3-3形式，钢轨采用50kg/m轨，钢轨接头要错开1m以上，两端伸出框架桥边墻以外不小于10m，且伸出路基稳定边坡以外不小于于5m，吊轨梁与木枕及工字钢横抬梁采用？准22-U型螺栓联结固定在一起。

横抬梁采用单根工字钢I45b，铺设间距为0.8m，横梁的穿入要基本垂直于线路，先中间后两侧，轨道与横抬梁工字钢之间加设绝缘胶垫以保持绝缘，防止出“红光带”。

沿线路方面在线路两侧采用工字钢I56b作纵抬梁，4根一组，单层布设，纵梁接头错开1.5m以上，为增加纵向刚度及稳定性，工字钢纵梁每间隔3m在工字钢间空隙采用木块楔紧，并利用？准22-U型扣夹紧，使每侧的4根工字钢并排组成整体受力的梁束。纵梁工字钢与横梁工字钢采用？准25-U型螺栓联结固定在一起，纵梁主跨两端支撑于挖孔桩支墩上，副跨外端则支撑于枕木垛上。

线路加固地段，从开始扣轨施工时，要求全天慢行45km/h，派专人24小时防护，路加固完毕后严格检查线路的方向、水平、轨距及加固螺栓扣件是否松动，其它料具严禁侵限，工字钢与线路钢轨接触处的绝缘是否良好等，每过一次列车检查一遍。

顶进完成后，恢复线路前股道满铺道碴，先拆除横抬梁，再拆除吊轨，最后拆除纵梁。全部拆除后按《工务维修规则》要求全面整修线路达到标准后，方可恢复正常行车。

5 结束语

在本项目采用工字钢作纵横抬梁、P50轨3-3-3-3吊轨梁及挖孔桩作纵梁支墩的线路加固技术，并进行结构受力检算，确保了线路安全，在框架桥顶进期间铁路运行正常，无任何危及铁路行车安全的事项，为以后类似工程线路加固的设计或施工积累了宝贵经验。

参考文献：

[1]TB10002.1—99，铁路桥涵地基和基础设计规范[S].北京：中国铁道出版社，1999.

[2]TB10203—20029，铁路桥涵施工规范[S].北京：中国铁道出版社，2002.

[3]王常才.桥涵施工技术[M].北京：人民交通出版社，2007.endprint