下穿復式交分道岔區框架橋的施工技術

(深圳廣鐵土木工程有限公司，廣東深圳　518020)

1　工程概況

本工程D線、E線二座框架橋，橋位處為一高路堤，均位于某車站的端頭咽喉區下。由框架橋北往南共9股軌道，依次為：牽出線、Ⅲ線、Ⅳ線、Ⅰ線、Ⅱ線、客走1線、客走2線、機待1線、機待2線，且Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ線的道岔岔尖，以及客走1線、機待2線岔轍均處于D線框架橋上，各線之間還存在大量的轉轍器、信號機、電氣化網柱，以及通訊、信號、貫通線等地下管線。其中條件最困難、最復雜的D線框架橋(全長52.6 m)，與場內Ⅱ線斜交角度為21°51′，框架內凈寬14 m，外寬15.6 m，框架高8 m，框架橋頂面距大部分軌頂距離只有1.1 m。

廣深線每日由該處通過的客車達122對，雙向通過本工點的間隔在白天約為5 min。同時，該區域還有一定量的機務整備及調車作業。

工程所處場地巖土層按其成因、物質構成、力學強度，自上而下可分為人工填土層、第四系沖積土層、第四系殘積土層及震旦系基巖，框架基底落于沖積土及基巖上。

2　方案比選

2.1　框架橋主體施工方法

原D、E線箱形橋施工均采取在鐵路路基外分節段預制，然后進行明挖頂進施工的工法，其中D線北段曲線部分需在原位現澆。由于北段曲線部分決定了此座框架橋“南頂北澆”和“南北現澆“的兩種選擇。但框架橋預制工作坑范圍內地下管線無法按期遷移，使整個工程遲遲不能動工；同時，整個框架橋范圍內九條軌道不論是預制頂進施工還是現澆施工，都需要事先進行架空，差別是架空時間的長短。但預制頂進施工過程中，軌道特別是復式交分道岔的扣軌，如何確保基本軌的穩定和不變形是整個道岔扣軌的關鍵。為保證主跨將近20 m的扣軌縱梁變形不影響道岔基本軌的正常使用以及扣軌梁不侵限，同時也為挽回基坑遲遲不能動工的時間損失，最終決定施工方案采用原位現澆。

2.2　軌道架空支撐方案

軌道架空受現場眾多的線間設備、道岔、框架頂與軌道之間的有限凈空影響，現場九股軌道(道岔)大部分只能用上承式架空；因梁高受到限制，在框架范圍內道岔扣軌縱梁下不得不用小跨度多立柱，增加豎向支撐以控制大梁的撓度，保證道岔的正常使用；框架橋范圍內的所有架空用立柱只有在框架橋成形能夠受力后才能拆除。如架空立柱都采用混凝土立柱，立柱在框架橋范圍內需穿過框架橋的底板與頂板，嚴重削弱原結構頂板、底板的整體性。為此，在下部樁基礎上，框架橋影響范圍內采用2根φ0.4 m的鋼立柱。框架結構主要受力鋼筋按原設計位置從鋼管中穿過，并封閉鋼立柱孔中鋼筋周圍的空隙，直接將鋼立柱澆筑在底板、頂板中，從而避免了采用鋼筋混凝土柱需預留孔洞、混凝土柱身鑿除、預留孔洞處鋼筋再接續、預留孔洞封閉，以及消除預留孔洞處理期間的軌道道床的維護等一系列施工難點問題。

3　軌道架空

經過對現場的全面詳細調查、圖上模擬布置后，形成了軌道架空方案。

3.1　樁基礎及扣軌縱梁布置

軌道架空基礎為挖孔樁，樁徑分為1.3 m、1.5 m、1.8 m三種，其中1.3 m樁為基坑外副跨邊樁，共18根；1.5 m樁為基坑內主跨樁和加設樁，共16根；1.8 m樁為主跨共用樁，共15根。常規軌道架空基礎及柱無論從施工方便還是從柱體抗水平變形能力來說都應為粗壯的樁體。

3.2　道岔范圍內的扣軌

復式交分道岔是四組單開道岔和一副菱形交叉設備的結合體。復式交分道岔由下列部分組成：兩副普通銳角轍叉及護軌，兩組可動心軌鈍角轍叉，四根直尖軌和四根曲尖軌，六根曲導軌，八根連接鋼軌及連接零件，木岔枕(混凝土枕)、電動轉轍機械及電路設備。道岔區扣軌：在岔區由于有尖軌的存在，因此盡量避免在橫梁與基本軌之間打設三角木，三角木的打設會影響到尖軌的自由滑動。因此，在岔區加工了滑床板，為了防止出現信號紅光帶，需要將扣軌配件與基本軌之間絕緣，其處理方式為在滑床板與基本軌及橫梁之間均加設了絕緣橡膠墊。

軌道電路的防護措施:在岔區部分，扣軌橫梁與軌底之間加設雙絕緣橡膠墊；及時清理線路或岔區中的雜物，并涂抹黃油；在封鎖期間利用軌道電路監測設備進行檢測，防止在白天火車通過時出現瞬間短路出現信號紅光帶。保持線路、道岔正常使用的其他措施：由于線路架空后，原軌枕由支墊狀態變為脫空狀態，鋼軌直接支墊在橫梁上，特別是尖軌的支承狀態變化較大，為增強線路道岔的整體性和穩定性，在盡量保持原軌道結構的岔枕的情況下，同時在鋼軌兩側及兩基本軌之間加設1-2扣鋼軌束，用U形螺栓將原有枕木、新插入的鋼橫梁與軌束梁連接(如圖1、圖2所示)。

圖1　鋼軌束平面布置(單位；m)

圖2　2-2截面布置

因軌束梁隨鋼橫梁變形、枕木位移而變形，相應地增加了原軌道兩根鋼軌的截面，使輪對荷載傳到更遠一點的枕木或鋼橫梁；特別是個別無法穿鋼橫梁的轉轍器位置，軌束梁對原軌枕受的約束，原脫空的軌枕同樣恢復支墊的狀態，將尖軌的支承狀態變化減弱趨近于零。

將軌束梁與鋼橫梁對拉扣緊，將限制軌道向上的“跳動”，減少“墊塊”、“三角木”松動的幾率；橫向方面的限制，盡管U形螺栓“吊桿”式擺動變形的存在，通過在軌束梁與鋼軌腹板間加設方木進行支撐，對軌道橫向變形限制得更有效。

不論是上承式、下承式或兩種形式的結合扣軌方式，荷載傳遞均是通過鋼軌至橫梁再到縱梁，最后再傳至樁基礎，其中復式交分道岔扣軌的核心是控制基本軌的變形。因此道岔扣軌中的縱橫梁撓度是影響列車正常通行的重要因素，必須將縱橫梁的撓度控制在一定范圍才能確保列車的平穩通行。由于框架橋頂至線路軌底的距離只有1 m，因此所選扣軌縱橫梁的高度之和不能大于1 m，同時還要預留頂板施工的工作空間至少0.1 m，因此實際縱橫梁的允許高度之和為0.9 m。施工中選用了H300×200的H型鋼作為扣軌橫梁，扣軌縱梁為特殊加工的H500×500的H型鋼(軌道調平“三角木對”0.1 m)，為進一步減少岔區縱梁撓度，將原10 m跨度減少為5 m跨度(在縱梁中間加設了支撐樁)；為加大橫梁剛度，將H300型鋼翼板加厚，增加了兩側腹板，將H型鋼加工成為了鋼枕形式。

縱橫梁撓度檢算結果如下：H300型鋼未封邊時的橫梁最大撓度為12 mm；H300型鋼封邊后的橫梁最大撓度為9.7 mm；H500型鋼縱梁未加設中樁時的最大撓度值為23 mm；H500型鋼縱梁加設中樁后的最大撓度值為2.4 mm。

由上可知：在橫梁未封邊、縱梁下未加設中樁的情形下，縱橫梁最大撓度疊加值為35 mm；在對橫梁封邊、縱梁下加設中樁的情形下，縱橫梁撓度疊加值為12.1 mm。采取封邊和加設支撐樁后將縱橫梁撓度最大值減小了22.9 mm，大大的減小了縱橫梁撓度，使道岔養護趨于簡單。在軌道架空加固完畢充分受力后，對架空軌道體系的縱橫梁撓度進行全過程監測。

3.3　線路加固體系穩定性分析

將以上扣軌縱橫梁理論計算值與實際監測值進行比較，兩者基本相符，說明理論計算中考慮的計算參數基本合理，扣軌縱、橫梁完全能保證列車運營安全。

3.4　道岔區扣軌梁的拆除處理措施

在道岔區段，在拆除橫梁的過程中為了保持線路的穩定性，確保線路在列車經過后出現下沉時能及時調整，采用過渡性支墩(木枕)、三角木相結合措施，在相對剛性的橫梁支撐線路與松散道碴支撐線路的狀態間，增加了一種過渡狀態，使恢復期的線路保養狀態更趨于平穩。主要方法如下：在進行回填河砂前將加工的混凝土墊塊放置于新澆筑的箱形橋橋頂，按隔兩個枕木盒架設一道支撐墊塊，支撐墊塊搭設兩層，支撐墊塊長、寬、高尺寸為0.4 m×0.25 m×0.2 m，拆除橫梁后再在混凝土支撐墊塊上加設2層木枕，木枕與鋼軌軌底之間的間隙打設三角木。這樣的操作步驟使恢復期的線路保養狀態更趨于平穩，很好地完成了線路由扣軌狀態向自由狀態的轉換過渡，保證了整個拆除過程中的運輸行車安全。

4　結束語

本工程很好地解決了復式交分道岔扣軌問題并避免預制工作坑范圍內大量的拆遷工程。在繁忙干線密集道岔場區下采用現澆法新建大跨徑曲線框架橋，工程難度大，技術復雜。通過設置縱、橫梁受力及支撐柱并結合軌束梁，形成了整個臨時軌道架空體系，保證了扣軌體系的變形不超限(特別是對施工范圍內的道岔而言)；框架橋內的軌道架空支撐柱首次采用鋼管立柱，避免了預留孔洞等一系列后續工序，最大限度地保證了框架橋頂板、底板的完整，方便了施工并保證了結構安全。

[1]TZ210—2005鐵路混凝土工程施工技術指南[S]