浅谈顶进桥施工中轨道的加固方法

马伟平（中铁十二局集团有限公司第三工程公司，山西太原30

作者简介：马伟平，中铁十二局集团有限公司第三工程公司。摘要：本文阐述了既有线框构桥顶进施工中，轨道加固的三种基本方法：扣轨与纵横梁组合加固、D型便梁加和工便梁的加固方法，从适用条件、施工工艺、加固安装顺序及注意事项等方面进行了论述。目前由于铁路线上动车组的运行，各路局工务段对线路的加固措施要求愈来愈严格，扣轨与横纵梁组合的加固方法在正线上已逐步被D便梁和工便梁取代。关键词：顶进；既有线；轨道加固随着铁路建设的不断发展，纵横交错的铁路、公路及地下工程交通网日益形成。为确保铁路的正常运营，且又不致影响在建工程的正常施工，就不可避免的出现下穿或上跨铁路的桥涵结构，其中铁路既有线顶进桥涵由于其造价低廉，工艺简单，自然而然地成为横跨铁路之首选。而在顶进桥涵作业中，最重要也是最关键的环节就是既有线的轨道加固。其作用就是控制列车荷载作用下轨道的变形，减少对路基的动载作用。确定轨道加固的形式应视铁路线路的状况、既有线的运输能力、顶进桥涵处地质、地下水情况及结构的尺寸、刃脚构造、覆土厚度、施工季节等情况综合考虑。目前顶进桥涵施工轨道加固常用方法有三种，即扣轨加纵横梁加固方案、D便梁和工便梁加固方案。1扣轨与纵横梁组合加固1.1单一的扣轨加固方法当顶进桥涵涵箱身孔径小于3m（一般用于圆涵顶进），处于直线地段，运输不甚繁忙，路基土质较好，且涵顶有较厚密实的覆土，刃脚安装良好，可采用单一的扣轨加固方法进行线路加固。扣轨若用43kg/m或50kg/m旧钢轨，组合方式有3-3-3-3、3-5-3或3-7-3，即每组（束）3根4组、每组3根2组配每组5根1组或每组3根2组配每组7根1组进行线路加固，扣轨组数可通过计算决定。轨束分开铺设在钢轨的内外侧，3-5-3或3-7-3中间那一束铺设在两钢轨的中间。轨束长度需伸出框构两侧至少5m，轨束与枕木的交叉点全部用“U”型螺栓与“︹”型扁铁制成的扣板连成一体。扣轨离开主轨垫板5cm，每束扣轨两端设木梭头，扣轨接头相互错开，相错量大于1m。1.2吊轨横梁或吊轨纵横梁加固方法当顶进桥涵箱身孔径较大，箱顶无覆盖土，线路加固可采用扣轨横梁或扣轨纵横梁加固方法。①铺设扣轨：在需加固地段均应先将混凝土枕按照经过计算的新枕木间距换成木枕，并在轨底增设木或胶垫板，防止联结零件超出线路轨面和漏电。②铺设横梁：根据箱身跨度大小，经过设计选择扣轨用的轨型、扣轨根数、组数以及纵横梁型号、横梁间距。横梁一般采用工字钢，按计算间隔穿入，在枕木下先清除石碴层后再穿入，架住扣轨梁。因工字钢较高，须把要安放横梁位置的木枕做适当调整，然后插上工字钢。当穿越多股线路时，铺设通长横梁。为减少顶进箱身的阻力，在每组横梁下铺设小滑车（或用槽钢作为滑道）。横梁工字钢必须使其一端支撑在框构顶上，另一端支撑在挖孔桩（枕木垛）上，承托住线路，长度不够时用拼接板把两工字钢在腹板和翼板处拼焊起来，或用专用高强连接板配合高强螺栓进行连接。③铺设纵梁：当顶桥与线路斜交，交角很小时，为保证线路稳定，在扣轨加横梁的设施上，再在横梁两端的顶面上各加设一组与线路平行的纵梁，纵梁宜用56号以上的工字钢（根据各路局具体要求一般采用双工字钢设置），用U型螺栓及钢扣板与横梁联成一体。纵梁两端分别架在挖孔桩上，不得侵入建筑限界。施工作业时应加强两侧线路的道床捣固，保证道碴饱满密实，特别是框构两边外侧与路基相连接处；为防止轨道电路发生联电现象，横梁与轨底间应有可靠的绝缘装置，吊工字钢卡子须穿半切开的防护绝缘套；工字钢穿放及拆除时，均遵循“隔一”的原则进行，严禁相邻两根工字钢同时作业；为防止线路发生横纵向串动，在预制的框构顶预埋U型螺栓，用倒链将纵梁和框构连接，在顶进的过程中边顶进边拉动倒链。2D型便梁加固D型便梁为单线半穿式钢梁，纵梁箱形，横梁兼作轨枕，适用于曲线半径≥400m的线路。D型便梁可以架空加固线路，一次开挖完土方，在不中断行车的条件下进行各种下穿桥涵施工，而且拼装简单、运输方便。但是D型便梁也有其使用的局限性，一是D型便梁只有四种规格即D12、D16、D20和D24，对于需要顶进大孔径的框构就无法采用；二是由于D型便梁高度较高，如果桥涵顶至轨底间距离较小时，则不能采用；三是单片梁重心较高底面较窄，在移动中很容易拆翻、倾覆。尤其是D24便梁，高是底宽的3倍，这样的构型在单片直接移动中稳定性极差，在拆拼装施工中存在着安全隐患。D便梁加固结构示意图见图4。2.1支墩施工D型便梁可用挖孔桩或枕木垛作为支墩，挖孔桩桩的根数、布置形式、桩径、桩长都必须根据现场情况具体设计检算确定，枕木垛也必须进行检算确定其布置形式。2.2便梁安装①申请慢行。按批准后的慢行计划，按规定距离在线路路肩上设置列车慢行牌，并在施工地点派专职防护员。②调整轨枕间距。按照施工便梁钢横梁分布间距在既有线钢轨上打上标记，然后串动轨枕位置，留出横梁插入空位，串动枕木，枕木底应捣固串实。③插入钢横梁。按钢轨标记插入钢横梁，并按线路中心两边对称找齐。每根横梁上部钢轨下用木片塞紧，预防轨道电路短路。④吊放纵梁。便梁纵梁装在平板上，由轨道吊车按线路封锁时间进入施工地点，分别把便梁的两片纵梁吊放到便梁的支墩上。⑤安上扣件。先安装一侧纵梁连接横梁、牛腿、连接板，然后安装另一侧纵梁，并同时安装钢轨尼龙垫及扣件。上扣件时同根横梁上两侧不能同时作业，防止扳手同时接触轨道传电。⑥调整标高。便梁及轨道扣件全部安设完毕后，利用开车间隙时间调整支墩垫木，使便梁全面受载加压，检查便梁线路，并把螺栓全面拧紧一遍。无不良情况即可去碴开挖作业。⑦安设斜拉撑杆。由于便梁跨度大稳定性较差，去除道床后立即安设斜拉撑杆。施工时牛腿及联结板上全部螺栓应同时上紧，弹簧垫圈置于螺母与平垫圈之间；使用过程中，应随时检查，上紧松动的螺栓；桥上应尽可能避免钢轨接头，不能避免时，钢轨接头必须调整在横梁上（用接头扣板）；绝缘垫板应配置齐全，防止联电事故发生。3工便梁加固工便梁为分节式纵梁，利用简支钢结构原理，把工字钢作为单孔便梁联接起来。便梁可由多个支点支撑，其接头联接板采用等强度联结，由上下两组夹板和一组腹板组成，单片便梁最小长度为12m。由于其强度、刚度、稳定性、安全性都比较好，因而被广泛应用于大跨度的框构桥顶进。但由于工便梁刚度较D便梁弱，因此在施工时往往采用工便梁加横抬梁组合的加固形式。工便梁加固结构示意图见图4。①支墩施工。工便梁支墩一般为挖孔桩。②便梁安装。便梁架设一般采用汽车吊吊装到路肩外枕木支点上，然后横移到路肩上，线间便梁利用线路封锁点跨线横移，在每片便梁两端位置必须先穿入2片以上钢枕，以便于便梁就位时随即与之连接，保证其稳定性；吊便梁时，与接触网必须有足够的安全距离（大于5m）。③钢枕安装。在两工便梁纵梁之间，采用H20钢枕连接，钢枕在既有砼枕的间隙内设置，每个间隙内穿一根钢枕，穿钢枕时要按工务“隔六穿一”的原则，开挖一空穿一根，穿一根加固一根，与钢轨接触面垫好绝缘板，如此反复逐次施工，严格控制水平和方向，确保行车安全，钢枕两端与纵梁联结，联结方法采用高强螺栓与纵梁联结拧紧。④横抬梁安装。横抬梁可用工字钢或H型钢组合而成，每组2～3根组成。横梁一端架设在挖孔桩上，一端搁置于框架顶端，具体位置应视场情况而定，但需满足力学检算的要求。顶进施工时，为减小横抬梁与箱顶之间的摩擦力，在箱顶与横抬梁接触面上放置钢板，其上放置圆钢做滚轴，以利顶进。为避免横纵梁纵横移动，在工作坑后对应横抬梁位置的原地面上设两个地锚，并用钢丝绳及倒链将横抬梁与地锚连接；并在边跨的外侧支点上各插入一组H型钢，作为辅助横抬梁。⑤线路控制。工便梁加固线路时，不进行混凝土枕的抽换，线路的轨距及横向稳定性均靠混凝土枕及钢枕上的所有扣件来完成。加固后，纵横梁及线路成为一体，这样确保了线路不变形。工便梁架设应符合下列要求：挖空枕木后当列车通过时，应用枕木头将枕木垫实；当连续三根枕木被挖空，用扣轨加固线路，而后方可继续施工；各部尺寸均不超限；在自动闭塞区段施工时，应做好绝缘工作。工具、撬棍等导体不得同时接触两根钢轨，以免联电而扰乱行车信号；从便梁架设开始至全部拆除恢复线路前，设专人昼夜值班。用工便梁法加固线路，因在加固过程中增加的大量的钢铁构件，使原有的轨道电路绝缘条件降低，因此在施工中应特别注意：钢轨与工字钢梁、钢轨与工便梁之间应使用绝缘安全可靠的扣件连接；安装吊轨梁的U型螺栓时，要防止U型螺栓相互搭接接触钢轨或钢轨联结件，造成轨道联电；在安装工便梁的横梁时，横梁与钢轨间联结扣件的绝缘配件按工字梁使用说明书上的要求安装配制齐全：在安装工字梁扣件的过程中，应小心翼翼，避免在绝缘部件还没起作用时造成短路状态；在抽轨枕换工便梁的横梁时,必须在钢轨下垫大块绝缘橡胶垫板，防止横梁将两根钢轨的电路短路影响信号和行车；使用单轨小车、撬棍要安设绝缘套，拖拉横托梁要避免联电。横托梁和基本轨之间要垫绝缘胶垫，要及时清除扣轨梁和基本轨之间、横托梁和扣轨之间的杂物，避免下雨受潮联电。联接吊轨卡螺栓，扣轨梁联接螺栓都不高于基本轨面。4结语以上三种方法在顶进桥涵施工中加固线路时应用都比较广泛，施工时要根据现场实际情况，经过技术经济必选认真选择。不论采用哪种方法都要以确保列车行车安全为前提，在保证运营安全的情况下，尽可能地减少要点时间，缩短施工工期，提高顶进速度。参考文献：[1]铁道部第三工程局.铁路工程施工技术手册桥涵中册[M].北京:中国铁道出版社,2009.