铁路线路加固方案的探讨

高一凡

（中铁第五勘察设计院集团有限公司郑州勘察设计院，河南 郑州 450000）

0 引言

近代城市的发展是伴随着铁路运输而兴起的，当铁路线路纵贯城市的时候，形成对城市空间的分割，影响城市交通的发展，公路、城市道路、地铁、市政管线等不可避免地需要和铁路交叉，形成立交，安全有效的立交施工是铁路运营安全和城市发展的重要保障[1]。

我国在20世纪60年代发展起来在既有铁路线下采用顶进法的施工工艺修建框架桥，通过线路架空加固方式，解决了多年来铁路立交施工的技术难题，线路加固顶进施工已作为既有线铁路立交最主要的施工工艺，在保证铁路运营安全的同时，避免修建便线和便桥，有效降低工程投资，满足公路和市政各项使用功能的要求。常用的线路加固方案主要有吊轨、扣轨梁加固法，纵横梁加固法，D型便梁加固法，综合加固法等。

1 线路加固方案概述

1.1 吊轨、扣轨梁加固法

扣轨梁一般选用钢轨，将既有钢轨对扣形成轨束，将其作为承重梁，使线路在架空的状态下满足行车安全的要求。常用的扣轨梁有3-3-3-3、3-5-3、3-5-5-3、3-7-3等，为满足结构受力要求，横梁一般选用钢枕或木枕，扣轨和横梁用U型螺栓连接，以增强横抬梁的稳定性，扣轨交叉长度不小于1.0m。扣轨轨束和钢轨之间应采用硬木填塞。

主要优点：扣轨的主要优点在于施工过程无需大型机械设备，材料、人工、机械使用均较少，施工简便。主要缺点：加固结构适用跨度较小，线路上扣轨拼接时间较长，对铁路影响较大[2]。

适用性：扣轨加固作为较传统的线路加固工艺，主要适合具有一定埋深且采用非开挖管道施工工艺引起的线路加固，通常作为辅助架空功能使用，如地铁穿越、顶管施工、水平定向钻施工等。

1.2 纵横梁加固法

纵横梁加固法为常用的线路架空方法，其主要特点为结构简单、受力明确、施工工艺成熟、可靠性较高。纵横梁加固通常不受框架孔径结构、铁路线间距、曲线半径、加固长度等因素限制。

纵横梁的构件主要由纵梁、横梁、连接扣件等组成，纵横梁一般选用工字钢和钢枕，纵梁可选用Ⅰ56、Ⅰ63、Ⅰ100、Ⅰ122，横梁选用Ⅰ40、Ⅰ45、Ⅰ56、Ⅰ63、H20钢枕等。连接扣件采用高强螺栓或U型螺栓。施工时先在轨枕间穿横梁和横梁组，后在线路两侧横梁上安设纵梁。传力路径为横梁→纵梁→横梁组→基础。根据线间距的不同，纵横梁加固法可采用单线和双线加固。对于直线线路，纵梁考虑为连续结构，纵向跨度通常可达12m，横向跨度对于单线和双线可达9m；对于曲线线路，根据曲线半径和线路架空的总长度综合考虑纵梁分节长度，同时在分节处做好节点板连接[3]。

主要优点：纵横梁加固法的主要优点为适用性广，其受力结构明确、安装方便，不受顶进结构孔径和结构形式的限制，连接形式灵活多变，可用于绝大多数工程下穿既有铁路引起的线路加固。缺点：纵梁尺寸较大，需要轨道车运输安装，同时构件连接施工对施工单位的要求较高。

适用性：纵横梁加固法的适用性最广泛，可用于铁路区间和车站内的桥涵工程顶进施工，也可用于较大范围的线路架空施工。对于车站咽喉区和区间有道岔的范围，因道岔设备有严格的静态几何尺寸要求，对于以上情况不适用。

1.3 D型便梁加固法

D型施工便梁是最常用于铁路既有线路或站场的桥涵施工的临时结构，作为专用产品，其最大的特点为运输和拆装方便、可靠性高。常用D型梁分为D12、D16、D20、D24四种型号，其跨度分别为12.06m、16.08m、20.1m、24.12m，较好地适用于各种孔径类型的涵洞和框架桥施工。近年来山桥集团研发的D32m便梁，可用于较大孔径的框架桥顶进施工。

便梁的构件组成主要由纵梁、横梁、牛腿、节点板、挡砟板、斜杆、扣件、支座垫板和板式橡胶支座等组成。传力路径为横梁→纵梁→支座→基础。施工便梁纵梁采用箱型截面，横梁采用工字型截面，同时在梁底设斜拉杆连接，结构安全稳定可靠。为了适应和调节轨底至框架顶的高度，D12和D16型便梁把纵梁的位置分为高位和低位两档，D20和D24型便梁把纵梁分为高位、中位、低位和最低位四挡。在自动和半自动闭塞线路区段，施工便梁可采用尼龙绝缘垫把钢轨与横梁进行有效绝缘隔离。

主要优点：D型便梁的主要优点在于安全性高，适用于各种孔径类型的单孔涵洞和框架桥施工，便梁构件均为厂制，安装方便、整体性好，施工期间可对结构整体进行平移和纵移，在多孔分体框架顶进和既有铁路梁桥改造施工中有较好的经济价值。主要缺点：纵梁尺寸较大，常需要协调轨道车运输；D梁在轨底下设有斜杆和挡砟板，施工难度较大[4]。

适用性：便梁适用于单线、双线，直线、曲线（R≥400m），行车限速为60km/h，线路钢轨不轻于43kg/m的钢轨。主要适合单孔框架涵和框架桥顶进施工，适合多孔分体框架顶进施工，适合埋深较浅的圆管涵顶进施工，同时也用于既有铁路桥梁抢险和维修等工艺，不适用于总宽超过24m的连体框架结构。

1.4 综合加固法

对于车站咽喉区道岔范围加固，受道岔轨道设备空间分布的影响，不能按正线进行加固，通常采用综合加固法。在施工空间良好的地段采用便梁或纵横梁进行加固，对于较复杂的道岔区可根据情况选用纵横梁结合扣轨加固结合的工艺，为保证道岔使用，岔区横梁应穿至轨枕下方满铺，横梁两端设置纵梁，受限界影响不具备设置纵梁的地段可设置扣轨加固。

主要优点：该方法可以解决铁路咽喉区的加固要求，但咽喉区设备较集中，分布较多、空间受限，施工难度较大，施工风险较高，顶进施工需补充其他保证铁路安全的辅助措施。

2 线路加固设计和施工技术要点

为确保线路加固设计和施工安全，本文总结了加固期间的一些技术要点，供技术人员参考使用。

（1）关于结构动力系数计算，铁路加固结构为临时钢结构，动力系数计算可按架空期间运行速度进行折减，根据《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2014]120号）规定，折减系数为a1=0.75×v/60，其中v为列车行车速度，限速45km/h时，折减系数为0.5625。

（2）对于平面为全线段的架空，施工期间应结合运行速度计算曲线地段超高值，并判断超高合理性，避免限速运行后在曲线处形成过超高，影响铁路运营安全。施工结束后，需对超高进行恢复。

（3）对于自动和半自动比赛的线路区段，线路架空过程应和轨道做好有效绝缘，避免引起行车“红光带”。

（4）为避免无缝线路地段线路加固和顶进施工引起的温差力过大，进而引起胀轨跑道或者断轨的情况，线路加固前应对线路进行应力放散，应力放散的长度一般为一个长轨条，应力回放可按原锁定温度执行。该工序一般由线路的设备管理单位施工。

（5）顶进施工期间，为限制线路结构的整体位移，施工时可在支点处预埋钢轨，同时对于横抬纵挑结构，可在纵梁和钢轨之间填塞硬木，限制轨道横向位移[5]。

（6）采用纵横梁加固法用于顶进较大框架立交时，需在顶进过程对支点桩进行拆除，拆除后可将横梁组落在框架立交顶部继续顶进，为减小其摩擦力，可在框架顶预埋钢板。

（7）位于曲线段的架空应注意铁路建筑限界的计算，D型便梁的适用半径大于等于400m，按厂家提供的说明书布置即可，纵横梁架空可根据《标准轨距铁路限界》（GB146.2-2020）中相关说明计算，避免架空设备侵入铁路限界。

（8）在直线上时线路架空结构中线可与线路中心线重合，曲线上时通常按平分中矢的方法布置，确保线路加固结构不侵线。

（9）线路纵断面处于较长较大纵坡段时，因架空施工限速影响列车牵引质量，设置线路架空前应进行牵引验算，一般取一个区间，结合线路平纵断面、机车和车辆类型以及列车运行的各项阻力来验算。牵引质量不满足要求时应采用降低牵引质量或其他技术措施。

（10）线路拆除架空加固设备后，应逐步提速，加固施工期间限速45km/h，施工结束后第一列45km/h，不少于12小时，后60km/h不少于24小时，80kkm/h，不少于24小时，后按120km/h，2小时可恢复常速。

3 结语

线路加固应根据加固需要的实际情况选用加固形式和设备，优先选用厂制可靠性高的D型便梁，技术设备成熟的地方也可选用纵横梁法加固。对于道岔区线路加固，因加固设备难以保证道岔正常的几何尺寸，在条件允许的情况下优先考虑将道岔锁死，侧股线路，可以大大降低施工风险，否则应避免桥涵设施在道岔区域穿越。无砟轨道区段的路基和有可能破坏地基加固效果的有砟轨道区段路基及各种过渡段，禁止框构顶进和圆管下穿，故对于上述地段，除非有抢险或其他特殊要求时，方可使用加固措施。