D型便梁在小半径曲线施工中的应用

潘庆涛

郑州铁路工程有限公司河南省郑州市450000

摘要：以巩义至登封高速公路在K630+194处下穿陇海铁路施工中采用D型施工便梁为例，对D型便梁的选型、计算进行阐述，并对施工过程中的施工加固方法、施工要点及施工安全措施进行等技术要点进行简要的介绍。

关键词：D型便梁；小曲线半径；线路架空；铁路限界

引言

随着城市的快速发展，现有的城市道路不能满足既有城市交通运输的需要，在对既有城市道路改扩建和新修建过程中经常需要与既有铁路线路进行交叉，现在大多数采取下穿既有铁路。在施工过程中为了不中断铁路行车减少慢行时间，目前主要采取顶进法进行施工，顶进法施工具有对铁路影响小，施工速度快，质量有保证，但是需要对既有线路进行加固处理，现在常用的加固方法有吊轨梁法、横梁加固法、纵横梁加固法、轨束梁法、工字钢束梁法等。在小半径曲线上优先采用纵横梁加

固法中的D型便梁加固法，D型便梁具有刚度好、整体稳定性好、运输及拆装方便等特点，施工时应考虑铁路建筑限界、外轨超高、曲线中矢等因素，避免线路架空时设备侵入铁路限界，确保铁路行车安全。

一、工程概况

巩义至登封段高速公路，在K1+512处与陇海铁路交叉，交叉处陇海铁路里程为K630+194，处于巩义至巩义东区间，桥中心距离巩义东站中心约1.14km，列车在此运行的最高时速为100km/h。

桥址处陇海铁路为双线电气化铁路，由南向北依次为陇海线下行线和上行线，上下行间距较大，约22m，路肩宽度5.5m，两线钢轨均为60kg/m无缝钢轨，枕木为钢筋混凝土枕木。陇海铁路上行线位于R=500m，L=80m圆曲线和缓和曲线上。陇海铁路下行线位于R=410m，L=80m圆曲线上。

陇海上、下行铁路线架空纵梁采用12米+24米+12米D型施工便梁、横梁为钢枕，竖向支撑为挖孔桩。24米长D型便梁下设直径1.7米挖孔桩，12米便梁下设1.2米挖孔桩作为支撑。顶进前对路基两侧10米范围进行预注浆，并对架空段线路进行应力放散，顶进到位后对箱涵两边20米范围内的路基进行注浆加固。

施工时先顶进郑州侧立交。待该幅立交顶进就位后，移动便梁位置，顶入另一幅立交。后顶进立交架空时利用先顶进就位的立交结构顶板作为支点，采用24米+12米D型便梁配合挖孔桩架空线路即可。架空方案如下图所示：

二、D型梁设置

（一）本工程施工位置位于陇海线小半径曲线上且上、下行线的线间距为22m较大，在D型便梁的选择上按曲线、单线设置。D12、D24。根据《D型便梁使用说明书》，便梁的主要尺寸及设置情况如下表：

D型施工便梁单件规格、重量表

（二）D型便梁横断面布置示意图：

（三）曲线地段D型便梁的纵梁定位线应平分中矢布置，三段纵梁应设置成折线形式，平面布置如下图所示：

三、D型梁计算

（一）为避免D型梁架设时侵入铁路限界，根据《D型便梁使用说明书》和《铁路技术管理规程》，决定在安装D24m便梁时采用最低位，H=825mm，在该高度行车铁路建筑限界为1725mm。安装D12m便梁时采用高位，H=281mm，在该高度行车铁路建筑限界为1725mm。

（二）线路架空加固时列车限速V=45km/h。

（三）外轨超高计算：h1=11.8*V2/R

根据现场调查及工务提供的数据，桥址处陇海铁路上行线外轨超高h1=130mm，下行线外轨超高h1=140mm。在之后的加宽值计算中，采用实际超高值。

（四）曲线中矢计算：E=R-[R2-（L/2）2]1/2

（五）加宽值计算：

W内=40500/R+（H/1500）*h；W外=44000/R=44000/R

（六）行车限界：

b=限界值+E/2+d/2+W内；c=限界值+E/2+d/2+W外

（七）D24m便梁计算结果如下表所示：

由表中可看出，按高位设置时，选用3960mm钢枕，则b+c＞3960mm。无法满足铁路限界要求。因此在D12便梁范围内，选用4460mm长钢枕，增加便梁定位线与纵梁中线的间距以确保行车安全，这也对应了D12型施工便梁设置表。

四、线路加固

（一）施工准备

1、首先施工专项施工方案经过审批，并且审批通过。

2、与铁路各个设备管理单位和行车组织单位签订施工安全协议并经过备案。

3、铁路各个设备管理单位在施工范围内的设备已经改移到位不影响施工。

4、在工务部门的配合下对施工地段的无缝线路进行无缝应力放散，以免在施工中发生胀轨跑道或断轨事故。对施工现场既有线路的标高、曲线要素、曲线超高、正矢、纵坡进行核实，并在曲线的起始点和曲中进行标示和记录，以便在恢复线路时进行核对。对支点桩的标高进行核对，以避免架梁时发现标高存在误差。

5、提前一个月向铁路局申请慢行计划和封锁施工计划，按照批准的施工计划进行施工，并提前做好施工的各项准备。

（二）D型梁安装

1、首先根据D型便梁的位置在钢轨上将横梁的位置标示出来，利用列车间隙对影响安装横梁的轨枕进行调整并将调整后的轨枕进行方枕，将多余的轨枕抽出，回填道碴捣固密实。在调整之前要将调整前的轨枕位置进行标示以便在恢复线路时将轨枕恢复原位。

2、在调好的轨枕间距内扒除部分道碴并传入横梁，穿横梁时采取“隔六穿一”进行，在安装横梁时要在其中一根钢轨下垫大块绝缘橡胶板，防止轨道电路短路，影响信号和行车，在穿入后及时的回填道碴捣固密实，依次循环进行直到所有的横梁全部穿入。

3、利用轨道车装卸D型便梁时应在“天窗点”内要封锁点进行作业。封锁区间，在给定的“天窗点”内，利用轨道车从巩义站运输到施工现场，正确定位，轨道车到达施工现场后平板车前后的轨道吊要正确对位，对位后放下打紧马腿。采取抬吊的方法将D型便梁分别卸在线路的两侧便梁的支墩上，并在天窗点内安装部分连接板和牛腿将部分横梁和便梁进行固定。在天窗点内需要供电部门停电配合施工。

之后，利用列车间隙，安装剩余横梁连接板及牛腿，此时钢轨扣件可以临时松开，待纵梁与横梁连接完毕后再固定钢轨扣件，同时安装斜杆及所有联结系统、挡碴件。严禁在列车通过时安装便梁。

4、在横梁与便梁的所有连接件安装完成后，利用列车间隙或在维修天窗内对支撑垫木进行调整，使便梁全部受载加压，检查便梁与横梁连接情况并检查便梁的稳固情况，在施工过程中要经常检查连接螺栓的紧固情况。

5、由于施工位置在小曲线半径地段，曲线超高较大在施工中为了防止便梁在列车运行过程中发现移动，我们在曲线的两侧增加临时加固桩，在外侧利用倒链将便梁和加固桩进行连接，内侧利用槽钢对便梁进行加固，从而有效的防止了便梁的横向移动。

6、在施工过程中布设沉降观测点对支点桩和便梁高程进行观测，并对箱涵两边20米范围内的路基进行沉降观测，我们采取白天每隔3小时观测一次，从而确认支撑桩、便梁和铁路既有路基的稳定性。

（三）D型梁拆除

箱桥顶进到位后，及时的上道碴对线路进行恢复并对新上的道碴进捣固，在经过一段时间的运行后对两侧的便梁进行拆除，便梁的拆除按照安装的反向进行，在拆除便梁后对横梁采取逐根拆除，拆除后及时的用道碴将拆除后缺少的道碴填补完成并进行捣固，直至全部完成横梁的拆除工作，在拆除后要派人对线路及时的进行养护和维修，在线路运行稳定后方可对线路进行移交。

（四）D型梁横移

便梁横移前，在二次架空位置将备用横梁安装到位。纵梁倒移采用轨道车。封锁点开始后，首先由配合的供电段对接触网进行停电作业并做好接地措施。接到施工命令后，利用轨道车将便梁移到设计位置，卸梁过程中需要人工配合安装。便梁安装后对其进行调整加固，然后接触网恢复供电，恢复线路。封锁点内时间充分考虑接触网停电时间，轨道车进出时间，卸梁时间，便梁调整时间，控制在120min。

五、D型便梁的优、缺点

现在的顶进涵施工常采取纵横梁加固法，纵横梁加固法中的纵梁常采用施工便梁和工字钢，D型施工便梁与工字钢作为纵梁时有以下优缺点。

（一）优点

1、D型便梁加固线路时，采用的纵横梁是有厂家直接生产的，其整体性好，D型施工便梁的刚度大，自身设置了预拱度在列车运行当中可以抵消由于列车运行产生的下沉从而使列车平稳的通过。

2、D型施工便梁加固线路不用在经过施工单位自己的简算，其是在实践中已经证实安全的产品，可以减少施工单位的工作量。

3、与D型施工便梁配套使用的横梁高度与工字钢相比较低在施工中扒

出的道碴少，工作量较小，对线路的影响小，线路较稳定。

4、D型便梁可以布置成折线，在小半径曲线施工时在保证不侵限入铁路建筑限界的前提下采用较短的横梁，从而减少施工难度。

5、D型便梁施工时有配件可以将钢轨进行固定，从而避免轨距的变化和线路的横向移动。

（六）缺点

1、D型便梁在施工中箱涵跨度有限制，单跨不能超过24m，如果多跨超过24m时采用D型便梁需要在顶进过长中横移D型便梁，便梁的横移需要要点施工，从而延长施工时间。

2、D型便梁重量大，笨重不便运输，施工工艺较工字钢复杂。

结束语

铁路顶进涵施工的重难点主要是怎样保证既有铁路营业线的运行安全和施工安全，该工程在小半径曲线段成功的使用D24型便梁配合D12型便梁加固线路，顺利的完成了架空顶进任务。在整个施工过程中，加固范围内的轨距、轨向、水平一直保持稳定，基本上未发生任何变化，减低了施工风险，减少了施工慢行时间，保证了既有线运营安全和施工安全，创造了良好的经济和社会效益，同时也为以后类似的施工提供了一个很好的榜样。

参考文献：

[1]陈漫，肖杰灵，张波，刘淦中，刘成.基于Ⅱ型弹条的小半径曲线扣件设计研究[J].铁道标准设计，2016，60（10）：9-13.

[2]王定举.朔黄重载铁路小半径曲线病害成因分析及整治措施探析[J].铁道标准设计，2013（12）：58-62.

[3]刘书斌，周立波.小半径曲线地段盾构施工质量调研与分析[J].地下空间与工程学报，2013，9（S2）：1936-1939+1950.

[4]颜怡翥.广州地铁5号线小半径曲线钢轨磨耗分析[J].城市轨道交通研究，2011，14（06）：55-57+63.

[5]陈强.小半径曲线地铁隧道盾构施工技术[J].隧道建设，2009，29（04）：446-450+474.