既有线多股道高落差线路加固施工

2022-06-23刘宝超李晓明张强

铁路技术创新 2022年2期

刘宝超，李晓明，张强

（1.中国中铁六局集团有限公司太原铁路建设有限公司，山西太原 030013；2.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；3.中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300308）

0 引言

在既有铁路顶进桥涵施工中，多采用D型便梁对线路进行加固［1］。但对于多股道、大高差且线间距窄的既有线路，D型便梁无法满足现场施工。在面对既有线为多股道高落差等情况下采用纵横梁及3-5-3扣轨加固方式优于D梁加固方式［2］。

纵横梁及3-5-3扣轨加固方式易引发路基大面积塌方，所以基础结构的选用直接影响铁路运营安全［3-4］。常规形式下的纵横梁及3-5-3扣轨加固线路的基础结构主要有桩结构、条基结构及框架式结构等形式［5］。本工程由于受既有构筑物的影响，无法按照常规基础结构布置，选用桩结构基础加条基结构的组合方式作为线路加固基础，可减少路基大面积塌方及躲避构筑物的影响。

既有线为多股道、大高差的问题，目前已有不少解决措施：如股道较多，采用框构桥两侧预制，双向顶进、分股道加固的方法；对于高落差，可以采用垫高纵梁的方法［6］。但在既有线多股道、大高差、线间距窄、受接触网杆影响且施工场地狭小等情况下，以上方法都无法完全满足施工需求。针对上述问题，可通过线路加固过程中的施工工艺、沉降观测、安全及环保等措施来解决［8-10］。具体采用接长纵梁、横梁、定制加长U型卡扣、增设锚固桩等措施来完成施工项目。

1 线路加固施工

1.1 工程概况

京通铁路高各庄北框构桥施工点在京承线K60+795.14、茶高线K4+249处顶进1-7×6 m框构桥，框构桥全长21.57 m，预制完成后进行顶进。加固范围为既有三股道（三股道最大高差为22 cm，线间距最小为4 m），分别为京承上行线、京承下行线、茶高联络线，线路与涵洞轴线夹角67°，轨道形式为有砟轨道、无缝线路、60 kg/m钢轨，枕木类型为Ⅲ型混凝土枕（枕木间距60 cm），京承铁路已电气化改造，茶高联络线为既有电气化铁路。此次框构顶进采用3-5-3扣轨+纵横梁体系对线路进行加固，顶进施工期间本区段铁路慢行45 km/h。

该项施工在线路封锁240 min、接触网停电120 min条件下进行施工作业。施工结束后列车恢复运行，行驶速度为45 km/h。施工过程中对既有线运营影响较小，在慢行时间点内施工，未中断铁路客运、货运业务，不影响铁路运营。

1.2 施工准备

在与相关设备管理单位联络后，对施工现场的供电、电务、通信等地下管线进行探查，标定位置，做好电缆防护［1］。场地平整，备齐加固用料及材料设备（见表1），将扣轨、木枕抬到线路两侧限界以外。加固起点各处设置测速仪，备齐防护服、胸牌等防护用品。技术员对加固范围内既有线路断面进行测量（见图1）。由于三股道最大高差为22 cm，需定制加长U型卡槽及相应的钢板垫块，保证线路的稳定性。

表1 机械材料需求

图1 既有线断面

1.3 施工工艺流程

施工工艺流程见图2。

图2 施工工艺流程

（1）接触网杆防护。接触网杆位于22#、26#桩位之间（见图3），距离防护桩较近，为在施工过程中不影响设备正常运行，接触网杆采用3根方管加抱箍的方式进行防护，方管基础采用20 cm厚混凝土浇筑。

（2）三桩体系施工。受接触网杆的影响导致常规的防护桩布置无法实现，为保证线路的稳定性，选择在接触网杆周边3～5 m范围内环形布置并在一端设置锚固桩加条形基础的形式对路基进行防护。接触网杆防护形式见图4。

在施工前需对路基挖孔桩做加固防护，加固路基共设挖孔桩33根。为防止线路加固体系在框构顶进过程中发生横向位移造成轨道变形，在茶高联络线右侧设置抗移桩7根（桩径1.25 m，桩长12 m）。框构四角防护桩共23根（桩径1.25 m，除26#桩长为6 m，其余桩长12 m），框构位置靠抗横移桩处设置3根支撑桩，桩径1.25 m，桩长6 m，桩底到框构底板顶部。

（3）方轨枕。将轨枕调整顺直，为穿工字钢横梁及木枕做准备。同时为防止线路断轨事故发生，在线路加固前，对施工地点两侧各100 m范围内扣件重新紧固。

（4）穿3.4 m木枕。扣轨范围内线路木枕间距1.8 m布置，混凝土枕不再拆除，在轨枕空当内每隔3根混凝土枕穿1根木枕，挖轨枕槽时开挖间距保证在3根轨枕距离。木枕穿入轨底打全道钉，轨枕下道砟捣固密实，确保线路稳定［2］。

（5）安装3扣轨、5扣轨。扣轨安装在封锁点内进行。扣轨使用P50轨，φ22 mm U型螺栓及扣板与木枕连接，扣轨长度37.5 m。道外3扣轨紧贴混凝土枕端头布置，道心5扣轨在轨道中心布置，并采用卡环与下穿工字钢横抬梁连接形成整体，防止线路出现纵横向位移。钢轨接头错开1.5 m以上，扣轨长度与纵梁长度相当。扣轨梁两端加装梭头，防止钢轨翘头伤人碰车。

（6）挖槽穿工字钢横抬梁和安装纵梁（见图5）。

图5 线路加固平面

①既有线三股道的横向最大跨度为14 m，现场实际施工工字钢横抬梁选取12+6 m、12+12 m两种拼接方式：工字钢横抬梁间距0.6 m-1.2 m-0.6 m-1.2 m循环布置，即每2根木枕间混凝土枕空当（2个空当）内穿2道工字钢横梁［3］。轨枕槽挖好后，先用枕木支垫，由一侧逐根穿入。工字钢横抬梁为Ⅰ45b工字钢，夹板连接，交错穿入，接头放置在线路股道间或线路外侧。共计穿入44道工字钢横抬梁，框构顶进部分顶在抗移桩顶L型冠梁上，工字钢横抬梁直接托在主轨下，为保证不影响轨道电路，在钢轨及扣轨下加垫绝缘胶垫与硬杂木。

②纵向加固范围为37.5 m，纵梁选取3根12 m工字钢：纵梁使用Ⅰ45b工字钢，双根一束；线路两侧各1道，距线路中心按照图纸摆布，最近为2 m，横抬梁穿完后，调整起平，线路上间隔3 m横排轨枕，将纵梁工字钢人工翻至指定位置并安装U型螺栓及扣板［5］。翻工字钢时，线路加固负责人需统一指挥，与车站驻站人员时刻保持联系。纵梁搭接接长，两端支枕木垛将纵梁架起［6］。

③股道最大高差为22 cm，纵横抬梁及3扣轨、5扣轨之间的连接方式采用定制加长U型螺栓（见图6）及加厚钢板。

图6 枕木及扣轨连接大样

（7）顶进期间加固体系与线路养护。顶进期间横抬梁下设小滑车，滑车走向顺顶进方向（顶进前在桥顶板顺顶进方向弹出间距600 mm的墨线），每道横梁下设6道小滑车，小滑车放在主轨与3扣轨间。每道横梁下派1个专人看守小滑车，小滑车在使用前全部上油检查养护。滑车与横梁间用轨枕垛及木楔打紧，框构顶进时打松木楔，来车或出土停顶时打紧木楔。

顶进过程中随时掌握线路变化。每顶一镐对线路方向、高低进行检测，保证线路平顺，如线路发生变化，立即停止顶进并整修线路，待整修完毕后再继续顶进。

每股道安排2人连续对螺栓检查紧固，随时上紧松动的连接螺栓。加强对线路的观察，发现异状及时整修。

1.4 施工监测

监测范围为线路加固范围及其两端再外放20 m。主要监测施工内容为防护桩开挖、框构顶进、路基注浆在施工过程中的状态。

（1）防护桩开挖。防护桩开挖前在防护桩之间设置路基沉降、位移观测桩，沿钢轨每隔10 m设置钢轨变形观测点。防止因防护桩塌孔导致路基下沉、线路变形，防护桩开挖期间每隔2 h测量一次，测量路基、线路的高程、位移变化，当测量值超过限值范围后及时汇报并进行加固恢复。

（2）路基注浆加固。因注浆加固为带压力注浆，对既有路基稳定影响较大，注浆加固施工时，在路基两侧的路肩及路基中心分别每间隔5 m设置观测点，在注浆过程中不间断监测［7］。

（3）接触网支柱。因线路两侧接触网支柱位于施工影响范围内，计划从防护桩开挖至路基注浆加固结束，不间断对接触网支柱进行沉降、倾斜度观测，观测周期2 h/次。

（4）防护体系监测。冠梁每隔10 m布置1个位移监测点，且每边不小于3个监测点，关键部位适当加密，冠梁顶水平位移和垂直位移速率不超过3 mm/d或累计位移不超过30 mm；基坑周边地表每20 m设1处沉降监测点（埋有地下管线时，布置在管线上地表），地表沉降速率不超过3 mm/d或累计位移不超过50 mm。水平位移精度要求1.5 mm，垂直位移精度要求0.5 mm。

监测与测试的控制要求和报警值见表2。

表2 监测控制值 mm

（5）监测频率。监测工作贯穿于施工全过程。施工前进行3次观测，观测值作为初始值。

2 安全质量控制及营业线防护体系

根据《北京铁路局营业线施工安全管理实施细则》（京铁师〔2016〕408号）、《北京铁路局营业线施工安全管理实施细则》、《太原铁路局营业线施工安全管理实施细则》（太铁科信〔2019〕149号）、《太原铁路局关于重新明确施工安全强化措施的通知》（太铁安监〔2018〕333号）、《中国铁路太原局集团有限公司施工安全“红线”管理办法》（太铁安监〔2018〕458号）及《铁路技术管理规程》的相关要求，建立健全施工防护体系［8］。

认真学习贯彻国家、中国国家铁路集团有限公司有关加强基础设施工程质量管理的通知和文件，对全体参建职工进行相关质量目标、创优规划、法规及措施的学习教育，增强全员的质量责任观念，牢固树立“百年大计，质量第一”的思想，明确责任、强化质量意识，开展全员培训、加强施工管理，使创建优质工程、实现质量目标真正成为每位建设者的自觉行为［9］。

大型施工机械作业必须严格执行“一人一机”“人随机动”“来车停机避让”制度，在列车进入施工区间时停止所有施工作业。在营业线施工作业时，营业线施工地段在铁路建筑物限界外设置防护绳，施工机械、工具、材料均不得侵入防护绳以内。施工机械作业时，设备管理单位必须指派经培训合格的监督人员到场监护，监护人员、防护人员不到位的严禁施工机械启动作业。施工机械操作人员下班后，机械钥匙交由防护人员保管，防止防护人员不到位，操作人员擅自启动机械作业。

3 环保措施

所有施工人员进行环保教育，增强环保意识，努力改善和保护环境。施工过程中产生的建筑垃圾集中堆放，施工完毕后统一清理出场地。施工中的机具、材料堆放整齐，保证施工现场整洁文明。施工完毕后恢复原地形地貌，保证环水保符合当地验收标准。施工中始终坚持文明施工的原则，全面开展创建文明工地活动，创造良好的施工环境和氛围，严格约束生产工人及农民工的日常行为，确保不发生影响社会治安事件，保证整体工程的顺利完成。严格遵守《环境保护法》及相关法律、法规、规章制度，保护和改善作业现场的环境，控制现场的各种粉尘、废水、废气、固体废弃物、噪声、振动等对环境的污染和危害。

施工中弃土、排污等按设计文件与当地环保部门签订的有关协议和要求进行处理。对有害物质（如燃料、废料、垃圾等）按规定处理，以减少环境污染，防止对动、植物造成损害。施工噪声主要包括施工现场、机械作业时和车辆运输时产生的噪声。为减少噪声影响，机械设备选型配套时优先考虑低噪声设备，尽可能采取液压设备和摩擦设备代替振动式设备，并采取消声、隔音、安装防振底座等措施。加强机械设备的维修保养，保证机械设备的完好率，确保施工噪声达到环境保护标准要求［10］。