縱橫抬梁法在既有線框架橋頂進(jìn)施工中的應(yīng)用

于海濤

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，黑龍江哈爾濱 150000）

隨著技術(shù)研究的深入以及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，縱橫抬梁法的應(yīng)用水平逐步提高，在橋涵頂進(jìn)施工中取得廣泛的應(yīng)用，可以有效減小對(duì)既有運(yùn)輸秩序的干擾，保證新建部分的質(zhì)量，是一種綜合應(yīng)用效益較佳的優(yōu)質(zhì)方法。

1 工程概況

某箱形橋改建工程位于道路與車站東咽喉相交處，車站東咽喉至發(fā)線北側(cè)具有大修線、材料庫線等多種線路，7#、11#道岔建設(shè)在框架橋上方。現(xiàn)場(chǎng)的線路設(shè)備類型多、復(fù)雜度高，不利于正常頂進(jìn)。箱形體全長(zhǎng)24.0 m、凈高5.2 m，與既有鐵路正交，箱內(nèi)橋面為6 m道路和2 m寬排洪溝渠，按照先加固線路、后頂進(jìn)的流程施工。

圍繞縱梁、橫梁建模進(jìn)行檢算，檢驗(yàn)縱橫抬梁法的適用性，結(jié)果顯示該方法可以滿足行車最不利情況的要求。在限速45 km/h的條件下，結(jié)構(gòu)體系可以順利完成受力轉(zhuǎn)換，全程安全可靠，不會(huì)對(duì)既有交通秩序造成干擾。

2 縱橫抬梁法加固線路方案

在縱橫抬梁法應(yīng)用思路中，以型鋼為基礎(chǔ)材料，拼成縱梁，沿路線方向?qū)⒓扔芯€挑起，利用橫梁承受縱梁傳遞時(shí)的線路荷載。縱挑橫抬方法的應(yīng)用一般可以解決受力結(jié)構(gòu)跨度受限的問題。

（1）選用I115型縱梁，長(zhǎng)度為20 m，在每股道兩側(cè)分別架設(shè)1根。

（2）橫梁選用HW400 mm×400 mm×13/21型鋼，長(zhǎng)度為21 m和30 m。

（3）選用3根樁徑為150 cm的挖孔樁，布設(shè)在鐵路南側(cè)箱形橋處，作為橫梁豎向支撐樁，在樁頂設(shè)冠梁。

（4）選用10根樁徑為150 cm的挖孔樁，作為縱梁豎向支撐樁，布設(shè)在箱形橋范圍外。

（5）橫梁間使用木料緊密填塞，并設(shè)鋼板，用于穩(wěn)固轉(zhuǎn)轍機(jī)，為了滿足通信需求，增設(shè)信號(hào)箱。

轉(zhuǎn)轍機(jī)加固如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)轍機(jī)加固示意圖

3 縱橫梁體系建模及力學(xué)檢算

（1）計(jì)算模型。

力學(xué)建模如圖2所示。

圖2 力學(xué)建模

（2）強(qiáng)度檢算。

強(qiáng)度檢算結(jié)果如圖3所示。

圖3 強(qiáng)度檢算結(jié)果

材料容許應(yīng)力為166.6 MPa，結(jié)構(gòu)最大拉應(yīng)力、最大壓力應(yīng)力分別為25.6、24.1 MPa，均滿足要求。

（3）剛度檢算。

縱梁、橫梁豎向最大撓度分別為7.14、8.86 mm，容許變形值分別為29.5、29.5 mm，可以發(fā)現(xiàn)縱梁、橫梁的剛度均滿足要求。

（4）相對(duì)位移（單個(gè)波長(zhǎng)）。

縱梁、橫梁的最大相對(duì)豎向位移分別為2.6、1.1 mm，均滿足要求，縱梁滿足“道岔有砟軌道靜態(tài)平順度為4 mm”的要求，橫梁滿足“基本軌垂直距離偏差不超過5 mm”的要求。

4 縱橫抬梁法的具體應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 加固方法

常規(guī)的D形便梁缺乏適用性，難以滿足加固要求，宜采用縱橫抬梁法。對(duì)既有鐵路做加固處理后，在安全的環(huán)境中頂進(jìn)施工，減小鐵路垂直天窗對(duì)列車通行造成的不良影響，兼顧既有線正常運(yùn)營和新建部分高效施工的雙重要求。

（1）鐵路下行線及工區(qū)線。

縱梁包含A、B、C、D、E五類，縱梁布置如圖4所示。

圖4 縱梁布置（單位：mm）

各縱梁架設(shè)到位后，在既有軌枕間穿入木枕，利用道釘將此部分與鋼軌穩(wěn)定連接，于木枕下方穿設(shè)橫梁；使用U形螺栓緊固木枕與橫梁；下行線兩側(cè)縱梁A、B和段管線兩側(cè)縱梁D、E形成穩(wěn)定可靠的連接關(guān)系。選用60根橫梁，分為兩部分，即下行線和段管線均為30根，按照自東向西的順序編號(hào)，編號(hào)為1～30號(hào)，單根長(zhǎng)度5.5 m。

（2）鐵路上行線及牽出線。

縱梁A、B、C、D、E材料一致，均選擇I115型工字鋼，縱梁B、C、D共用。橫梁材料均選用H40型工字鋼，劃分為兩大類，各自的長(zhǎng)度、數(shù)量不同，其中Ⅰ類單根長(zhǎng)30 m，共16根；Ⅱ類單根長(zhǎng)21 m，共14根。

（3）軌枕下方穿設(shè)橫梁。

為避免軌枕受損，向軌枕間墊入適量橡膠層，對(duì)于Ⅰ類橫梁，將裝置的前端、后端兩部分分別放置在L形冠梁、頂進(jìn)框架頂部。

（4）縱梁與橫梁使用T形吊絲連接。

保證梁體的穩(wěn)定性，以免造成線路方向偏差，借助既有軌枕有效控制軌距，軌道外側(cè)與縱梁間設(shè)頂絲支撐，每根枕木一道，保證軌道橫向的穩(wěn)定性。在7#和11#道岔尖軌處，每側(cè)利用3根鋼軌扣吊在上行線和牽出線的兩側(cè)，起到加固的作用，避免偏位問題。在鋼軌上縱向設(shè)枕木，使用U形螺栓進(jìn)行連接，提升道岔的穩(wěn)定性。聯(lián)合應(yīng)用鋼板及角鋼，穩(wěn)固轉(zhuǎn)轍機(jī)及電纜箱，使其始終穩(wěn)定在橫梁上，為了避免剛性接觸受損的問題，在鋼板上粘貼橡膠墊，適度緩沖。

4.2 道岔日常檢維修與線路控制

（1）線路架空后，道床阻力明顯減小，道岔對(duì)線路爬行較為敏感，有必要加大對(duì)道岔線路的檢查力度，確保其方向合理，各類加固螺栓扣件具有穩(wěn)定性。道岔的水平度使用水平儀檢測(cè)，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果采取控制措施，期間全面記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，便于在后續(xù)施工中及時(shí)查看。鋼枕與縱梁保持聯(lián)結(jié)關(guān)系，確保線路可以始終穩(wěn)定在縱梁間，在此方式下有效控制線路的橫向移動(dòng)量，避免失穩(wěn)。基于前述提及的措施，將縱梁、橫梁、線路組成完整的整體，有效避免線路變形問題。箱體在頂進(jìn)期間顯現(xiàn)“抬頭”或“低頭”問題時(shí)，需要抽換橫梁臨時(shí)支墩部位的墊板（根據(jù)實(shí)際情況操作特定厚度的墊板），保證箱體穩(wěn)定頂進(jìn)。

（2）線路加固完成后進(jìn)行詳細(xì)檢查，每通過一趟列車后均進(jìn)行一遍檢修，掌握線路最新的幾何尺寸，以免出現(xiàn)超限問題。列車通過后，隨即復(fù)緊連接螺栓扣件和U形螺栓，使此類配件具有足夠的穩(wěn)定性。

（3）加固施工時(shí)，各類配件的高度控制較為關(guān)鍵，禁止超過鋼軌的高度；布設(shè)U形螺栓時(shí)，要求該裝置的頂面不超過扣板頂面。

（4）扣軌的兩端使用木梭頭做加固處理，后續(xù)定期檢查線路的加固情況。任何情況均不可以在線上隨意堆放材料；施工期間的各類工具均需要妥善保管，不可隨意丟棄在限界內(nèi)[1]。

4.3 線路的防護(hù)措施

（1）為保證線路的穩(wěn)定性以及列車通行的安全性，施工階段采取限速措施，即45 km/h。提前規(guī)劃封鎖點(diǎn)，在該范圍內(nèi)完成便梁的架設(shè)及拆除作業(yè)。

（2）在現(xiàn)場(chǎng)指定位置設(shè)置慢行牌，安排專員監(jiān)管線路，及時(shí)掌握線路的最新情況，識(shí)別存在的問題，采取有效的控制措施。

（3）密切關(guān)注沿線列車的通行情況，列車到來前暫停現(xiàn)場(chǎng)施工，下道避車，保證列車的正常通行和人員安全。

（4）施工前3 d，將已經(jīng)生成的施工計(jì)劃申請(qǐng)報(bào)請(qǐng)鐵路局主管業(yè)務(wù)處，做好審核工作；正式施工前60 min，按照規(guī)范在車站完成登記。

（5）適配足夠的扣軌設(shè)備用于搶修施工。

（6）分別在施工現(xiàn)場(chǎng)兩側(cè)各800 m安排防護(hù)專員，加強(qiáng)安全管控。設(shè)駐站聯(lián)絡(luò)員，掌握沿線列車的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，將真實(shí)情況告知現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)人員和施工人員，進(jìn)行相應(yīng)調(diào)控。現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員發(fā)出停工命令時(shí)，員工應(yīng)在最短的時(shí)間內(nèi)撤離現(xiàn)場(chǎng)，以免發(fā)生安全事故；將影響列車安全通行的機(jī)具統(tǒng)一撤離至線路外3 m以外的區(qū)域，以免侵限。

（7）每通過一趟列車，巡視一次線路架空地段，采集可以反饋現(xiàn)場(chǎng)情況的數(shù)據(jù)，完整記錄。

（8）出現(xiàn)超限問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)整修，確保線路的幾何狀態(tài)滿足要求。

5 結(jié)語

在既有線框架橋頂進(jìn)施工中，既有線的安全運(yùn)營和現(xiàn)場(chǎng)的正常施工均是重點(diǎn)追求目標(biāo)，應(yīng)用縱橫抬梁法有利于提升列車通行的安全性，為現(xiàn)場(chǎng)施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。本文提出縱橫抬梁法在既有線框架橋頂進(jìn)過程中的關(guān)鍵應(yīng)用思路及要點(diǎn)，為類似工程提供參考。