道路下穿既有铁路工程中线路加固及地基处理技术研究

李海洋

（中铁二十二局一公司长白项目部、工程部，黑龙江 哈尔滨 150000）

为了缓解城市交通压力，铁路与道路交叉形式逐渐从传统的平面交叉转变为立交式交叉，让道路下穿或者上跨既有铁路工程的数量越来越多。加强各个工序的管理，提高每一个工序和环节的施工质量，对于保证人们出行安全具有积极的意义，在所有施工内容中，线路加固和地基处理是非常重要的内容，深入的研究这两方面工作，可以为提高整个工程施工质量打好基础。

1 项目概况

本文工程是典型的道路下穿既有铁路工程，该项目主要应用到的施工方法为下穿框架桥施工方法，测量显示，道路中心线和铁路中心线之间的法向夹角为39°。施工过程中应用到了4个单孔框架，框架横向长度均为21.560m；为了方便顶进施工，应用D型便梁加固法加固既有铁路。

该项目所在区域为平原地区，地层中承压水丰富，通过进行全面的水文勘查发现，施工区域的承压水位低于浅部水位，整体埋深处于2.5m—10.5m之间，该区域的浅层承压水主要由地表水补给。

2 道路下穿既有铁路工程中线路加固方法

2.1 吊轨法

吊轨法一般应用于跨度较小的下穿施工，该方面施工过程相对简便，加固效果较好，施工现场容易控制。应用这类方法固定线路的时候，一般需要应用P43以上的钢轨作为吊轨束梁，然后综合考虑荷载、线路跨度等因素确定吊柜竖梁的组合形式。如果加固线路处于岔区，应该控制吊柜竖梁两端悬出框架的长度为6.254m；如果吊柜的轨道形式和主轨一样，为了避免吊柜侵入限界，需要在主轨下放设置垫板，并且在吊轨端部设置梭头。

吊轨法又细分为两种方法：

（1）单层轨束梁；单层轨束梁由2-9根轨组成，如果轨数大于4根，为了保证所有轨处于同一水平面，需要将轨缝交错布置，并将其固定在一起。

（2）双层束轨梁；利用角钢和结合螺栓加筋钢轨，确保其满足实际施工荷载要求。吊轨法施工示意图如图1所示。

2.2 吊轨横梁法

将钢横梁设置在吊轨梁下方，为了获得更大的空间，可以将钢横梁设置在枕木之间。顶进施工中，横梁的前进端和后部分别设置在路基顶部横梁的后部和框架顶部，框架顶进时，钢横梁会随着框架的顶进不断向前移动。为了保证这个过程的稳定性，必须保证横抬梁在移动的过程中有两个受力点，顶进完成后必须用木楔将横抬梁加固牢靠。

一般来说，横抬梁的滑动方式有三种：

（1）安放工字钢横梁时，先穿入槽钢，然后拖入工字钢，这时槽钢就可以在框架顶部滑行，利用U形螺栓将横抬梁与吊轨梁连接起来。为了防止影响通信信号，横梁和主轨之间、吊轨梁之间都需要垫胶垫。

（2）将刚滚轴设置在横抬梁和框架桥的顶部，这个时候线路荷载摩擦系数为0.4，可以说是非常理想的状态。框架施工过程中，横抬梁与框架之间需要支撑起来，然后随着顶进进行横向移动，为了改善线路横向调整能力，可以通过调整刚滚轴调整线路摩擦系数。

（3）将独立的轨道小车设置在横抬梁下方，这样的设置一般不会受到框架顶部排水坡的影响，所以应用效果更佳。

2.3 吊轨纵横梁法

吊轨纵横梁法应用较为广泛，适用于大跨度顶进框架桥施工，这种方法具有两方面优势，不仅可以解决线路间距不足的问题，还不会对线路通车状况造成影响。同时这种方法通过调整横抬梁和纵梁共同受力，将各种构件之间的相互受力关系充分的发挥出来。同时该方法对基础结构要求不高，一般来说只需控制挖孔桩基础底部的高度较框架低2.0m。该方法的应用有效降低了路线附属工程施工数量。

2.4 钢便梁架空线路

钢便梁架空线路是一种经济效果较好的方法，但是该方法对线路要求较为严格。应用该方法进行施工时，需要采用定型产品D便梁作为钢便梁。施工中如果遇到路肩宽度较宽的地段，可以利用明挖基础的方法进行施工，为了满足线路荷载需求，明挖施工中，可以通过应用系梁等方案适当增加基础面积。根据施工现场实际情况编制D便梁的安装设计，然后考虑实际条件，选择最合理的安装方法。

一般来说，D便梁的安装有三种方法:

（1）按计划就位一片纵梁，在定位另一片纵梁的时候，需要将其垫高20cm，为后续更换枕木提供便利。当纵梁达到稳固状态后，就可以安装牛腿和连接板，调整枕木间距，按设计要求抽换横梁，由纵梁两端向中心方向抽换，按照先抽枕术，后塞横梁的顺序进行。为了避免轨道电路发生短路现象，必须严格按要求上好扣件。在对长钢轨地段进行施工中，需要在横梁上安装挡碴板，旨在有效提高长钢轨的稳定性。安装所有连接系统，务必保证连接板和牛腿上的螺栓孔全部上满螺栓，不得出现遗漏。

（2）横梁就位，适当调整枕木间距，按设计规则抽换枕木，同时垫好橡胶垫，上好扣件。对纵梁和横梁进行连接，扒除道碴，安装连接系统，这里需要格外注意，检查连接板和牛腿上的螺栓，务必保证全部上紧，使用过程中，注意随时检查，不得出现松动问题。另外，施工中的各项操作、结构和设备尽量不要接触钢轨接头，如果无法避免，需要调整横梁，用接头扣板。严格按照具体的标准和规定使用D便梁，不得随意改动任何参数，如果D便梁之间的间距为4m，可以按照最低位方式进行布置，确保线路限界满足相应的要求。如果实际施工中，外界条件发生一定的变化，那么需要按照说明书调整便梁布置方法，比如可以适当应用缩短或加长型横梁。所有的钢轨垫板均需应用氯丁橡胶材料所制成的斜垫板，控制其厚度约为20mm，不得随意更换。日常施工中，钢便梁架空线路施工示意图如图2所示。

2.5 其他加固方法

如果在开展既有涵洞接长施工时，基坑开挖量较小时，可以根据项目实际情况应用钢轨桩或者钢管桩对既有铁路进行防护，如果应用了这类方案，那么需要注意应尽量控制好铁路的行车速度。应用直径为5mm的钢管打入到路基坡脚，控制路基打入深度为基底不超过二线基坑底以上桩长的0.6倍，利用锚固桩对钢管桩进行固定，进一步提高路基整体稳定性和刚度。一般来说，钢轨桩由两根钢轨反扣组合在一起，将该钢轨桩沿涵洞两侧路肩打入路基边坡，控制钢轨桩的打入深度应大于开挖深度、

公路下穿铁路施工中，施工难点就是顶进施工，加强线路加固处理，提高线路的可靠性，不仅可以提高整个项目工程的施工质量，还不会对既有铁路的运营产生过大的影响。

3 道路下穿既有铁路工程中地基处理技术

3.1 排水固结法

排水固结法施工过程简单，施工成本较低，所以应用较为广泛。该方法其实就是利用预压荷载作用在需要处理的软土地基上，确保处理后的地基可以满足实际施工要求。

排水固结法在实际应用中还存在以下两个问题:

（1）排水固结法只具有加速固结和沉降的作用，如果需要进行处理的软土地基对于固结和沉降速度方面没有过高的要求，那么该方法应用起来也将失去意义；

（2）该方法存在处理深度的极限值，如果超出了既定的极限处理深度，那么应用该方法后的孔压消散往往会非常困难。如果施工中应用到了真空预压，为了确保吸水管内出现负压环境，施工人员应当通过改变地面砂垫层的形式转变软土地基的固结状态。

施工中，如果应用到真空预压，那么施工人员应该重点关注预压材料的实际应用情况，因为一般来说，预压材料的大量使用往往会削弱空气在真空中的作用，进而导致软土地基土壤渗透性大大降低，软土地基的固结状态发生延缓，不能在规定的时间内解决软土地基的沉降问题。

3.2 强夯法

强夯法：应用高锤的锤击作用冲击地面，提高地面土壤的压实度。和其他方法相比，强夯法施工成本较低，同时也不需要应用其他加固材料。但是该方法应用对土壤具有较高的要求，比如适用于素混凝土、低饱和度粘性的土等的处理。如果软土饱和度处于1，一般来说不适合应用强夯法进行地基处理。

3.3 置换拌入法

（1）开挖置换。应用开挖置换方法处理软土地基的时候，施工单位首先要选择合理的回填材料，通常来说，砾石是效果较好的回填材料，应用其作为回弹材料，可以提高保持层的承载能力，同时有效降低横卧层的附加应力，进而保证地基处理效果。

（2）水泥土搅拌法。利用搅拌机将英泥或石灰搅拌成桩，然后将其设置为格栅状结构，形成复合地基。这种地基处理方法适用于处理软土、淤泥土和粘性土，同时对于含水量较高，承载能力较差的地基也具有较好的处理效果。与其他类型的搅拌法相比，水泥搅拌地基处理方法可以更加明显的提高地基承载能力，并且将地基土的沉降状态控制在一个相对稳定的水平。

（3）石灰桩。将生石灰填充到机械孔内，生石灰利用渗透作用会渗透到周围的土壤中，具有改善土壤环境的作用，石灰桩复合地基土因为具有较强的交换性能，两边的水溶胀性离子可以相互渗透和交换。石灰土加固方法历史悠久，一般适用于石灰资源较为丰富的地区，该方法的应用可以有效降低项目施工成本。但是该方法的使用具有一定的局限性，一般适用于软黏土地基处理，施工过程管控难度较大，稍不注意就可能出现地基处理效果无法满足地基处理要求的现象。

（4）CFG桩。CFG桩，其实就是在桩之间的土壤中掺入水泥，然后其中的砾石、石屑、混砂等就会形成水泥。目前来说，该方法的应用已经非常普遍，小到民用住宅，大到铁路项目建设，该方法都可以应用。

4 结语

综上所述，道路下穿既有铁路施工方案在具体实施的过程中，可以有效降低施工过程给既有铁路运营所带来的干扰，也正是因为这个原因，让这种施工形式在实际施工中得到了极为广泛的应用。道路下穿既有铁路施工往往会涉及到顶推箱桥，为了保证该部分施工作业效果，必须落实好各项施工技术标准，尽可能提高各类施工操作的规范性，保证线路加固效果和地基处理效果，进而提高项目的施工安全。