既有線多股道高落差線路加固施工

劉寶超，李曉明，張強

（1.中國中鐵六局集團有限公司 太原鐵路建設(shè)有限公司，山西 太原 030013；2.中國鐵路北京局集團有限公司 北京工程項目管理部，北京 100038；3.中鐵第六勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300308）

0 引言

在既有鐵路頂進橋涵施工中，多采用D型便梁對線路進行加固［1］。但對于多股道、大高差且線間距窄的既有線路，D型便梁無法滿足現(xiàn)場施工。在面對既有線為多股道高落差等情況下采用縱橫梁及3-5-3扣軌加固方式優(yōu)于D梁加固方式［2］。

縱橫梁及3-5-3扣軌加固方式易引發(fā)路基大面積塌方，所以基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的選用直接影響鐵路運營安全［3-4］。常規(guī)形式下的縱橫梁及3-5-3扣軌加固線路的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要有樁結(jié)構(gòu)、條基結(jié)構(gòu)及框架式結(jié)構(gòu)等形式［5］。本工程由于受既有構(gòu)筑物的影響，無法按照常規(guī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置，選用樁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)加條基結(jié)構(gòu)的組合方式作為線路加固基礎(chǔ)，可減少路基大面積塌方及躲避構(gòu)筑物的影響。

既有線為多股道、大高差的問題，目前已有不少解決措施：如股道較多，采用框構(gòu)橋兩側(cè)預(yù)制，雙向頂進、分股道加固的方法；對于高落差，可以采用墊高縱梁的方法［6］。但在既有線多股道、大高差、線間距窄、受接觸網(wǎng)桿影響且施工場地狹小等情況下，以上方法都無法完全滿足施工需求。針對上述問題，可通過線路加固過程中的施工工藝、沉降觀測、安全及環(huán)保等措施來解決［8-10］。具體采用接長縱梁、橫梁、定制加長U型卡扣、增設(shè)錨固樁等措施來完成施工項目。

1 線路加固施工

1.1 工程概況

京通鐵路高各莊北框構(gòu)橋施工點在京承線K60+795.14、茶高線K4+249處頂進1-7×6 m框構(gòu)橋，框構(gòu)橋全長21.57 m，預(yù)制完成后進行頂進。加固范圍為既有三股道（三股道最大高差為22 cm，線間距最小為4 m），分別為京承上行線、京承下行線、茶高聯(lián)絡(luò)線，線路與涵洞軸線夾角67°，軌道形式為有砟軌道、無縫線路、60 kg/m鋼軌，枕木類型為Ⅲ型混凝土枕（枕木間距60 cm），京承鐵路已電氣化改造，茶高聯(lián)絡(luò)線為既有電氣化鐵路。此次框構(gòu)頂進采用3-5-3扣軌+縱橫梁體系對線路進行加固，頂進施工期間本區(qū)段鐵路慢行45 km/h。

該項施工在線路封鎖240 min、接觸網(wǎng)停電120 min條件下進行施工作業(yè)。施工結(jié)束后列車恢復(fù)運行，行駛速度為45 km/h。施工過程中對既有線運營影響較小，在慢行時間點內(nèi)施工，未中斷鐵路客運、貨運業(yè)務(wù)，不影響鐵路運營。

1.2 施工準(zhǔn)備

在與相關(guān)設(shè)備管理單位聯(lián)絡(luò)后，對施工現(xiàn)場的供電、電務(wù)、通信等地下管線進行探查，標(biāo)定位置，做好電纜防護［1］。場地平整，備齊加固用料及材料設(shè)備（見表1），將扣軌、木枕抬到線路兩側(cè)限界以外。加固起點各處設(shè)置測速儀，備齊防護服、胸牌等防護用品。技術(shù)員對加固范圍內(nèi)既有線路斷面進行測量（見圖1）。由于三股道最大高差為22 cm，需定制加長U型卡槽及相應(yīng)的鋼板墊塊，保證線路的穩(wěn)定性。

表1 機械材料需求

圖1 既有線斷面

1.3 施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程

（1）接觸網(wǎng)桿防護。接觸網(wǎng)桿位于22#、26#樁位之間（見圖3），距離防護樁較近，為在施工過程中不影響設(shè)備正常運行，接觸網(wǎng)桿采用3根方管加抱箍的方式進行防護，方管基礎(chǔ)采用20 cm厚混凝土澆筑。

（2）三樁體系施工。受接觸網(wǎng)桿的影響導(dǎo)致常規(guī)的防護樁布置無法實現(xiàn)，為保證線路的穩(wěn)定性，選擇在接觸網(wǎng)桿周邊3～5 m范圍內(nèi)環(huán)形布置并在一端設(shè)置錨固樁加條形基礎(chǔ)的形式對路基進行防護。接觸網(wǎng)桿防護形式見圖4。

在施工前需對路基挖孔樁做加固防護，加固路基共設(shè)挖孔樁33根。為防止線路加固體系在框構(gòu)頂進過程中發(fā)生橫向位移造成軌道變形，在茶高聯(lián)絡(luò)線右側(cè)設(shè)置抗移樁7根（樁徑1.25 m，樁長12 m）。框構(gòu)四角防護樁共23根（樁徑1.25 m，除26#樁長為6 m，其余樁長12 m），框構(gòu)位置靠抗橫移樁處設(shè)置3根支撐樁，樁徑1.25 m，樁長6 m，樁底到框構(gòu)底板頂部。

（3）方軌枕。將軌枕調(diào)整順直，為穿工字鋼橫梁及木枕做準(zhǔn)備。同時為防止線路斷軌事故發(fā)生，在線路加固前，對施工地點兩側(cè)各100 m范圍內(nèi)扣件重新緊固。

（4）穿3.4 m木枕。扣軌范圍內(nèi)線路木枕間距1.8 m布置，混凝土枕不再拆除，在軌枕空當(dāng)內(nèi)每隔3根混凝土枕穿1根木枕，挖軌枕槽時開挖間距保證在3根軌枕距離。木枕穿入軌底打全道釘，軌枕下道砟搗固密實，確保線路穩(wěn)定［2］。

（5）安裝3扣軌、5扣軌。扣軌安裝在封鎖點內(nèi)進行。扣軌使用P50軌，φ22 mm U型螺栓及扣板與木枕連接，扣軌長度37.5 m。道外3扣軌緊貼混凝土枕端頭布置，道心5扣軌在軌道中心布置，并采用卡環(huán)與下穿工字鋼橫抬梁連接形成整體，防止線路出現(xiàn)縱橫向位移。鋼軌接頭錯開1.5 m以上，扣軌長度與縱梁長度相當(dāng)。扣軌梁兩端加裝梭頭，防止鋼軌翹頭傷人碰車。

（6）挖槽穿工字鋼橫抬梁和安裝縱梁（見圖5）。

圖5 線路加固平面

①既有線三股道的橫向最大跨度為14 m，現(xiàn)場實際施工工字鋼橫抬梁選取12+6 m、12+12 m兩種拼接方式：工字鋼橫抬梁間距0.6 m-1.2 m-0.6 m-1.2 m循環(huán)布置，即每2根木枕間混凝土枕空當(dāng)（2個空當(dāng)）內(nèi)穿2道工字鋼橫梁［3］。軌枕槽挖好后，先用枕木支墊，由一側(cè)逐根穿入。工字鋼橫抬梁為Ⅰ45b工字鋼，夾板連接，交錯穿入，接頭放置在線路股道間或線路外側(cè)。共計穿入44道工字鋼橫抬梁，框構(gòu)頂進部分頂在抗移樁頂L型冠梁上，工字鋼橫抬梁直接托在主軌下，為保證不影響軌道電路，在鋼軌及扣軌下加墊絕緣膠墊與硬雜木。

②縱向加固范圍為37.5 m，縱梁選取3根12 m工字鋼：縱梁使用Ⅰ45b工字鋼，雙根一束；線路兩側(cè)各1道，距線路中心按照圖紙擺布，最近為2 m，橫抬梁穿完后，調(diào)整起平，線路上間隔3 m橫排軌枕，將縱梁工字鋼人工翻至指定位置并安裝U型螺栓及扣板［5］。翻工字鋼時，線路加固負責(zé)人需統(tǒng)一指揮，與車站駐站人員時刻保持聯(lián)系。縱梁搭接接長，兩端支枕木垛將縱梁架起［6］。

③股道最大高差為22 cm，縱橫抬梁及3扣軌、5扣軌之間的連接方式采用定制加長U型螺栓（見圖6）及加厚鋼板。

圖6 枕木及扣軌連接大樣

（7）頂進期間加固體系與線路養(yǎng)護。頂進期間橫抬梁下設(shè)小滑車，滑車走向順頂進方向（頂進前在橋頂板順頂進方向彈出間距600 mm的墨線），每道橫梁下設(shè)6道小滑車，小滑車放在主軌與3扣軌間。每道橫梁下派1個專人看守小滑車，小滑車在使用前全部上油檢查養(yǎng)護。滑車與橫梁間用軌枕垛及木楔打緊，框構(gòu)頂進時打松木楔，來車或出土停頂時打緊木楔。

頂進過程中隨時掌握線路變化。每頂一鎬對線路方向、高低進行檢測，保證線路平順，如線路發(fā)生變化，立即停止頂進并整修線路，待整修完畢后再繼續(xù)頂進。

每股道安排2人連續(xù)對螺栓檢查緊固，隨時上緊松動的連接螺栓。加強對線路的觀察，發(fā)現(xiàn)異狀及時整修。

1.4 施工監(jiān)測

監(jiān)測范圍為線路加固范圍及其兩端再外放20 m。主要監(jiān)測施工內(nèi)容為防護樁開挖、框構(gòu)頂進、路基注漿在施工過程中的狀態(tài)。

（1）防護樁開挖。防護樁開挖前在防護樁之間設(shè)置路基沉降、位移觀測樁，沿鋼軌每隔10 m設(shè)置鋼軌變形觀測點。防止因防護樁塌孔導(dǎo)致路基下沉、線路變形，防護樁開挖期間每隔2 h測量一次，測量路基、線路的高程、位移變化，當(dāng)測量值超過限值范圍后及時匯報并進行加固恢復(fù)。

（2）路基注漿加固。因注漿加固為帶壓力注漿，對既有路基穩(wěn)定影響較大，注漿加固施工時，在路基兩側(cè)的路肩及路基中心分別每間隔5 m設(shè)置觀測點，在注漿過程中不間斷監(jiān)測［7］。

（3）接觸網(wǎng)支柱。因線路兩側(cè)接觸網(wǎng)支柱位于施工影響范圍內(nèi)，計劃從防護樁開挖至路基注漿加固結(jié)束，不間斷對接觸網(wǎng)支柱進行沉降、傾斜度觀測，觀測周期2 h/次。

（4）防護體系監(jiān)測。冠梁每隔10 m布置1個位移監(jiān)測點，且每邊不小于3個監(jiān)測點，關(guān)鍵部位適當(dāng)加密，冠梁頂水平位移和垂直位移速率不超過3 mm/d或累計位移不超過30 mm；基坑周邊地表每20 m設(shè)1處沉降監(jiān)測點（埋有地下管線時，布置在管線上地表），地表沉降速率不超過3 mm/d或累計位移不超過50 mm。水平位移精度要求1.5 mm，垂直位移精度要求0.5 mm。

監(jiān)測與測試的控制要求和報警值見表2。

表2 監(jiān)測控制值 mm

（5）監(jiān)測頻率。監(jiān)測工作貫穿于施工全過程。施工前進行3次觀測，觀測值作為初始值。

2 安全質(zhì)量控制及營業(yè)線防護體系

根據(jù)《北京鐵路局營業(yè)線施工安全管理實施細則》（京鐵師〔2016〕408號）、《北京鐵路局營業(yè)線施工安全管理實施細則》、《太原鐵路局營業(yè)線施工安全管理實施細則》（太鐵科信〔2019〕149號）、《太原鐵路局關(guān)于重新明確施工安全強化措施的通知》（太鐵安監(jiān)〔2018〕333號）、《中國鐵路太原局集團有限公司施工安全“紅線”管理辦法》（太鐵安監(jiān)〔2018〕458號）及《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》的相關(guān)要求，建立健全施工防護體系［8］。

認真學(xué)習(xí)貫徹國家、中國國家鐵路集團有限公司有關(guān)加強基礎(chǔ)設(shè)施工程質(zhì)量管理的通知和文件，對全體參建職工進行相關(guān)質(zhì)量目標(biāo)、創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃、法規(guī)及措施的學(xué)習(xí)教育，增強全員的質(zhì)量責(zé)任觀念，牢固樹立“百年大計，質(zhì)量第一”的思想，明確責(zé)任、強化質(zhì)量意識，開展全員培訓(xùn)、加強施工管理，使創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)工程、實現(xiàn)質(zhì)量目標(biāo)真正成為每位建設(shè)者的自覺行為［9］。

大型施工機械作業(yè)必須嚴格執(zhí)行“一人一機”“人隨機動”“來車停機避讓”制度，在列車進入施工區(qū)間時停止所有施工作業(yè)。在營業(yè)線施工作業(yè)時，營業(yè)線施工地段在鐵路建筑物限界外設(shè)置防護繩，施工機械、工具、材料均不得侵入防護繩以內(nèi)。施工機械作業(yè)時，設(shè)備管理單位必須指派經(jīng)培訓(xùn)合格的監(jiān)督人員到場監(jiān)護，監(jiān)護人員、防護人員不到位的嚴禁施工機械啟動作業(yè)。施工機械操作人員下班后，機械鑰匙交由防護人員保管，防止防護人員不到位，操作人員擅自啟動機械作業(yè)。

3 環(huán)保措施

所有施工人員進行環(huán)保教育，增強環(huán)保意識，努力改善和保護環(huán)境。施工過程中產(chǎn)生的建筑垃圾集中堆放，施工完畢后統(tǒng)一清理出場地。施工中的機具、材料堆放整齊，保證施工現(xiàn)場整潔文明。施工完畢后恢復(fù)原地形地貌，保證環(huán)水保符合當(dāng)?shù)仳炇諛?biāo)準(zhǔn)。施工中始終堅持文明施工的原則，全面開展創(chuàng)建文明工地活動，創(chuàng)造良好的施工環(huán)境和氛圍，嚴格約束生產(chǎn)工人及農(nóng)民工的日常行為，確保不發(fā)生影響社會治安事件，保證整體工程的順利完成。嚴格遵守《環(huán)境保護法》及相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章制度，保護和改善作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境，控制現(xiàn)場的各種粉塵、廢水、廢氣、固體廢棄物、噪聲、振動等對環(huán)境的污染和危害。

施工中棄土、排污等按設(shè)計文件與當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門簽訂的有關(guān)協(xié)議和要求進行處理。對有害物質(zhì)（如燃料、廢料、垃圾等）按規(guī)定處理，以減少環(huán)境污染，防止對動、植物造成損害。施工噪聲主要包括施工現(xiàn)場、機械作業(yè)時和車輛運輸時產(chǎn)生的噪聲。為減少噪聲影響，機械設(shè)備選型配套時優(yōu)先考慮低噪聲設(shè)備，盡可能采取液壓設(shè)備和摩擦設(shè)備代替振動式設(shè)備，并采取消聲、隔音、安裝防振底座等措施。加強機械設(shè)備的維修保養(yǎng)，保證機械設(shè)備的完好率，確保施工噪聲達到環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)要求［10］。

4 結(jié)束語

（1）該項施工解決了既有線多股道、大高差、加固受接觸網(wǎng)桿影響的問題，極大提高了營業(yè)線安全，降低了成本。

（2）在平改立工程中多股道、大高差情況下的線路加固，通過采用加厚鋼板、縱橫梁接長、增設(shè)錨固樁在后期的施工過程中效果明顯。

（3）頂進框架橋需要同時考慮鐵路與公路路面高差、線路加固、板頂覆土厚、頂進距離等因素，還需制定加固范圍內(nèi)既有設(shè)備及大型構(gòu)筑物的防護方案，從整體設(shè)計及具體實施步驟方面制定合理的施工方案。該項施工可為其他存在同類困難的線路加固方式提供參考與指導(dǎo)。