京通铁路电气化改造封闭施工组织方法

刘燕涛，周兴宇，周鹤

（1.中国铁路北京局集团有限公司 北京工程项目管理部，北京 100038；2.中国铁路北京局集团有限公司，北京 100860）

0 引言

在高速、电气化铁路发展大趋势下，早期既有铁路已不能适应现阶段铁路发展需求。为充分发挥既有铁路干线作用，在既有铁路电气化改造及提速中，常将平交道口改为立交框构、更换病害桥梁，以满足铁路运输及安全需要。针对平改立框构顶进、换梁施工，目前有几种不同的施工组织方案，蒋中明［1］研究采用运梁专列、转向架运梁车、倒装龙门、换梁机等换梁装备解决工况复杂的施工需求；姜忠仁等［2］研究采用拼装式龙门架换架梁的方法；李贵山［3］进行既有线桥梁病害整治换梁施工技术研究；营业线上使用架桥机换梁关键技术及干线电气化区段提速换梁施工方法［4-6］，种种方案研究推动了既有营业线换梁施工技术的发展，在实际工作中得到了应用。结合京通铁路电气化改造工程平改立框构顶进、换梁施工，利用一种新型既有铁路桥梁换架技术［7］，综合上述施工技术研究，采用区段短期中断行车封闭组织施工方法，最大限度地减少对运输影响，缩短工期，最终完成控制性工程施工。

1 工程概况

京通铁路北京段线路总长128.455 km，涉及16座车站，是连接怀柔、密云的交通要道。在电气化改造的同时，响应北京市政府怀密段引入北京北站要求，增加了对既有病害梁进行更换、拆除平交道口的适应性改造，以满足怀密段S系列列车通行条件。计划工期36个月，根据怀密段开通需求，实际工期21个月。经过详细梳理工程量，倒排工期，确定控制性工程主要为换梁工程和平改立框构顶进工程。共涉及12孔病害梁更换、13座平改立框构顶进及5站信号微机联锁改造、三电迁改等工程施工（见图1）。

图1 京通铁路换梁及平改立框构顶进控制性工程平面布置图

2 工程重难点

京通铁路电气化改造中，换梁工程涉及7座桥12孔简支T梁更换，工程重难点为：（1）施工组织协调难度大。与常规逐孔换梁不同，换梁工程需对每座桥更换1～3孔梁，换梁时需跳孔更换，且桥与桥施工范围跨度大、工点分散、转场频繁、组织协调难度大。（2）起重设备安全风险高。换梁作业使用的大型起重设备多，吊装作业频繁，大型起重设备安全风险高。（3）运输周转安全风险高。预制T梁的运输方式由长距离公路转铁路运输，T梁在运输和倒装过程中安全风险较高。

平改立框构顶进工程涉及13座桥梁，最大孔径为（8.5+9.6+9.6+8.5）m 4孔桥，还有多处3孔桥。该工程对线路加固要求高，常用安全系数较高的D便梁不满足加固条件，只能采用扣轨纵横抬梁加固。框构桥多数为规划道路预留，实际现场道路狭小，线路加固材料通过汽运很难到达现场。且平改立框构顶进工程较为集中，在同时施工情况下，慢行需求时间长［8］。

3 工程对列车运行的影响

3.1 区段列车运行情况

京通铁路昌平北—雁栖湖站，固定普速客车4对，S5内燃机组6对。该区段还承担京张高铁北京北动车所动车组回送北京西任务，日期与对数不定。运行双桥经怀柔北站折返至昌平站，双桥经怀柔北站折返至南口站的货物列车，日均1对。

3.2 限速慢行的影响

（1）市郊列车影响：施工区段长时间慢行45 km/h，由于市郊列车车底套用特点，慢行会造成市郊列车循环晚点。以S503为例，昌平北—雁栖湖站运行时间33 min，慢行后运行时间预计1.5 h。

（2）京张高铁影响：由于市郊列车循环晚点，昌平—清河与京张高铁并行段运行时分不能确定，会对京张高铁的运行秩序造成影响。

（3）运营安全影响：长时间慢行施工，对既有线影响周期长，运营风险增大。

4 封闭施工组织方法

4.1 总体方案

七间房线路所—雁栖湖剩余工作量大且比较集中，主要为7座桥12孔梁跳孔更换，13座平改立框构短时间内全部顶进，采用封锁要点施工特别困难，对此进一步研究阶段封锁方案，采用短期中断行车封闭施工组织封锁方案，按以换梁、框构顶进为主线的“5+4+2+1+2”14 d阶段封锁方案组织实施（见图2）。

图2 七间房线路所（不含）—雁栖湖站（不含）封锁施工步骤平面布置图

（1）运输组织调整：停运直通客车3对，管内客车1对，市郊列车6对；期间沙河、昌平站停限装，京张高铁回送动车组径路调整（见表1）。

表1 运输组织影响表

（2）封锁安排：5 d 2台架桥机换梁，4 d框构顶进，2 d大机捣固提速，1 d新微机联锁开通，2 d接触网立杆、架线调整。

采用区段封锁施工方案由于施工持续时间长、影响范围广、工序组织紧凑，共涉及20个部门和单位，施工换梁部分等级定为Ⅰ级，框构顶进部分等级定为Ⅱ级［8］。封闭方案实施主要以换梁和平改立框构顶进为施工主线，其他工程穿插施工，平改立框构顶进依据换梁的施工区段和影响范围划分为2个区段，第1区段不受换梁影响，平改立框构顶进单独组织施工，按施工时间安排封锁7 d完成5座框构桥的顶进及恢复线路等施工。第2区段受换梁影响，待换梁封锁5 d结束后，再利用封锁4 d时间开始框构桥的顶进及恢复线路施工。

4.2 关键工程施工方案

4.2.1 换梁工程

（1）架桥机组织。架桥机换梁按2台组织施工，1台DJK160架桥机和1台DJK165架桥机。2台架桥机均在北宅站3道组装、调试、取证，组装方向一致（朝大里程方向）。DJK160架桥机和DJK165架桥机均配合1台运梁小车、1列运新梁列车、1列运旧梁列车和1组倒装龙门架，运梁小车配合架桥机出旧梁和喂新梁，2列运梁列车和倒装龙门架进行新旧梁转换及运输。换梁时，架桥机从基地站出发后，更换第1孔梁，换完后直接更换第2孔梁或下一座桥。架桥机不返回换梁基地，新旧梁都由倒装龙门架倒装、运梁列车往返车站来完成。架桥机和运梁列车分别在大封锁点前运行到指定车站，因每组架桥机配2台内燃机车倒装新旧梁，架桥机演练前，内燃机车在站内转线，停靠在指定位置。

（2）换梁顺序。DJK160架桥机以兴寿站为基地依次更换桃峪口大桥、沙峪口大桥、沙峪口中桥、平义分大桥4座桥7孔梁。DJK165架桥机以平义分站、北宅站为基地依次更换蔡家坟中桥、牤牛河中桥、红螺镇大桥3座桥5孔梁。架桥机分别在兴寿站和平义分站演练，演练完成后，依次按照作业任务开始施工，换梁作业完成后，架桥机在北宅站拆解退场。按此施工顺序，在指定的时间内完成全部换梁任务，达到预期施工目标，换梁施工组织顺序见表2。

表2 换梁施工组织顺序

4.2.2 平改立框构顶进工程

打破利用邻近计划进行框构桥预制、防护桩常规施工方案［9］，研究结合大型平改立工程框架涵顶进施工方案优化和安全控制［10］，本施工方案利用大封锁对线路不加固，全部采用大开挖的方式顶进施工。大封锁后，对顶进处框构上部线路按12.5 m或25.0 m标轨长度锯开，拆除线路将材料堆放在顶进框构桥两侧。利用挖掘机挖土，装载机配合自卸汽车出土的方式进行框构顶进，框构顶进前，一次性将顶进范围内的土方大部分挖除，剩余部分土方在框构顶进过程中，边出土边顶进。框构顶进就位后，采用C20混凝土将框构两侧回填。最后补充道砟、恢复线路。

4.2.3 其他工程

轨道车接触网立杆、挂网，站场改造，微机联锁调试开通，大机捣固，阶梯提速等，分区段、分时间点穿插进行组织施工，充分利用既有线路，把架桥机、运梁车走行路径和时间精确到分钟，利用时间间隔安排大机捣固、轧道、阶梯提速、轨道车运行等，排空线路进行站场改造和微机联锁调试等施工组织。

5 封闭施工效果及总结

5.1 施工效果

（1）封闭施工较一般要点施工影响运输时间短。按照一般要点、慢行施工组织，换梁和平改立框构顶进同时交叉施工。7座桥12孔梁利用2台架桥机同时施工，需要Ⅰ级封锁点6个、Ⅱ级封锁点1个、Ⅲ级封锁点45个，慢行持续49 d；13座平改立框构顶进，需Ⅲ级封锁点42个，慢行持续30 d。2项同时施工需封锁点94个，慢行工点20处，连续慢行时长54 d，从工期上不能满足需求；而封闭施工仅需要5 d换梁加4 d平改立顶进即可全部完成控制性工程施工，施工时间短。

（2）封闭施工换梁工艺先进，施工方案合理、经济、安全可靠。采用区间封锁，利用架桥机拆除旧梁、龙门架倒旧梁、运梁小车运旧梁、运梁列车运新梁、龙门架倒新梁、架桥机架设梁片，形成“拆、倒、运、架”四位一体、2台架桥机同步施工的独特施工组织模式。通过严密的施工组织，解决了施工面狭窄、无通行道路、工点多、施工时间短的问题；利用倒装龙门架及运梁列车长距离运输并实现新旧梁体吊装转换，使整个施工过程处于安全、稳定、快速的可控状态，有效节约了营业线封锁时间，最大限度减少行车干扰，保障了营业线施工安全。

（3）封闭施工期间无既有运行列车，大幅提升了施工便利条件，减少了行车干扰，保证了多专业、多工点、长时间的施工作业，确保了怀密线S系列列车顺利引入北京北站开通运营。

5.2 经验总结

成立封锁施工Ⅰ级施工领导小组，按照“1+15”的模式成立施工组织指挥体系，即1个现场指挥中心、15个现场盯控小组。在换梁施工工作量最大桥址现场设置1个主指挥部，在每个换梁工点设1个分指挥部，每个换梁工点和平改立工点均设置视频监控，实现全过程监控，全面控制施工进度。

（1）人员准备。统筹做好施工人员安排：由于施工持续时间长，安排好盯控干部和现场作业人员。尤其夜间施工时，安排好足够人员倒替作业，避免长时间作业，人员持续疲劳，确保施工安全。

（2）技术准备。完善培训做好技术交底，重点组织学习施工组织方案、设备及行车方式的变化，做好数据核对，尤其涉及线路允许速度和电务信号机LKJ数据换装，确保数据的一致性。

（3）施工关键环节。重点卡控关键环节：①架桥机、运梁小车、倒装龙门架、运梁列车、吊车等设备点前模拟运行演练，记录作业时间和设备运行状况，确保点内换梁能够顺利完成各工序之间良好的配合和有序作业［5］。②登销记工作，施工间的登记接续需重点组织。③清场工作，以施工销记签认，作为清场完毕签认。④做好施工期间单机、大机运行组织。⑤做好施工间隔阶梯提速组织工作，在每次大机捣固后，安排4 h单机轧道提速时间。

（4）安全卡控。做好安全检查，确保设备状态良好：①专人负责检查确认照明设施齐全，作业车辆运转正常，通信联络畅通。②施工结束后对施工范围全面检查。③架桥机作业状态检查，做好设备维护保养。

6 结束语

既有线施工不同于其他施工，施工受运营线路、行车设备的影响，对时间紧、任务重，短时间内需要完成的工程，正常组织施工很难实现。面对施工工点多，需要慢行时间长、要点封锁多，安全风险高，行车设备影响大的施工，可采用封闭线路的方式组织施工，有效解决了多个施工难题，降低了安全风险，取得了良好效果。在封闭施工中，优化换梁施工方案及机械配置，节约了工期，减少了新旧T梁多次倒装问题，拆、倒、运、架一次完成，缩短了架桥机的租赁时间，减少了施工成本。通过运梁小车、倒装龙门架和运梁列车配合2台架桥机同步施工有效解决了运营铁路多工点、短时间更换病害梁的难题，最大限度地降低了行车干扰问题，确保了施工安全，节约成本。平改立框构顶进工程取消了线路加固，在投资、设计、施工等方面都节约了成本。对其他类似的运量小或有铁路迂回通道的运营线路封闭施工具有一定的参考意义。