中铁六局集团北京铁路建设有限公司 北京
摘要：随着科技的不断进步，我国的交通事业也在飞速发展。由于我国的交通的建设步伐加快以及城市的扩容，出现许多新旧路网交叉的情况，面对这种情况，将两者交通方式相交叉叠加的技术越来越多。高速公路下穿铁路工程是现代一种常见的交通方式，这种方式具有常规的高速公路特点，同时具有高速公路的特殊性，其中最重要的就是顶桥工程铁路线路问题，施工过程中，一方面会对铁路线路基造成损毁，另一方面会对列车的安全运行构成威胁。所以，为了避免安全事故的发生，铁路交通轨道变形，就要为地基与周围环境进行加固。本文以艺术大道顶桥加固施工为案例，同时结合不同情况、不同方式的加固工程分析，为顶桥工程线路加固技术做出分析。
关键词：高速公路；铁路；铁路顶桥工程；线路加固技术
一、艺术大道顶桥加固案例分析
1.1 线路加固方案
加密横梁工字钢，加强纵梁工字钢，取消 3-5-3 扣轨。即横梁采用 I40b 工字钢，间距 0.6m，5根为1组，组间距1.2m；纵梁采用 I45b 工字钢，上行与三线外侧三根一束，上、下行间为双根一束，下行与三线间为双纵梁，加固长度 138m；为保持线路方向，加设横撑，间距 1.2m；为保证加固体系稳定，横梁工字钢搭设在防护桩冠梁上，后端长度不小于6m。顶管线路加固体系，采用 3-5-3 扣吊轨梁加固，加固长度 25m。加固总长度合计163m。
计划从线路北侧穿工字钢横梁。现场用油漆标记穿工字钢的具体位置及范围，放轨枕位置。采用 3－5－3 吊轨梁。扣轨与已穿入横梁利用预制卡子与扣板进行组合连接，每组扣轨的端头设置临时木梭头，在临时木梭头的位置，扣板伸出 50mm 将临时梭头与扣轨一并扣紧，扣轨接头错开 1.0m 以上。抬运钢轨过线时，抬轨人员必须听从专人统一指挥，一致通过，严防联电。横梁采用 I40b 型号工字钢，为保证线路安全，穿工字钢时严格执行隔六穿一的要求，工字钢与主轨之间垫通长木板及木枕以调节股道间高差。每穿一根工字钢横梁，立即用压机将横梁结构与轨底密贴，再利用枕木头将梁底垫实，随后填入石碴捣固密实。桥区范围内 1/2 数量横梁的端头需要顶在抗移桩上，防止线路横移。
横梁穿好后，根据设计要求，纵梁中心距线路中心 2.1m，采用 2 根一束 I45b工字钢进行安装。纵横梁间用 U 型螺栓连接，单根长 12m，单股接长后为 84m，双根横梁连接处错开 1.5m 以上。纵梁接头采用两块 900mm 长、270 ㎜宽、20mm厚的夹板进行拼接。纵梁两端支撑在枕木垛基座上，保证平、顺、直。
1.2 线路加固质量控制要求
横梁开槽完成后，为保证线路稳定，先由本班开槽人员在小组长指挥下用枕木墩及楔子对线路及时进行支顶，并随时打紧以确保线路稳定。现场施工队安全员切实发挥作用，现场预告来车时及时组织施工人员携带工具下道避车，在施工人员下道完毕后对线路再次进行检查确保无料具遗留侵限后再下道避车。施工队安全员必须及时将施工人员遗留的工、料具拿出限界以外，并对遗留人员进行重点提示，确保既有线行车安全。
吃饭及休息时间，施工队必须在现场安排专人看守现场，及时对外来人员进行清理，禁止外来人员进入线路，并不得在线路附近逗留。施工队安排一组人员随时对垫入木楔子进行打紧，确保线路稳定。当日施工结束后，施工带班及队长先对现场线路进行检查，后由安全员进行复检，最后由线路监护员再次检查彻底消除安全隐患后方可离开。
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工字钢、扣轨等施工过程中由施工工长标好穿钢、扣轨预留尺寸等，施工队长亲自对各个关键零配件尺寸进行尺量复核，不得有大的误差，禁止返工。穿入横梁使用卷扬机协助人工完成，过车期间停止穿钢作业，为防止连电，每股道由专人负责用薄木板将钢轨与工字钢进行隔离。穿钢作业由专人指挥，与卷扬机操作手通过专用电台进行联系，随时指挥停机与开机。现场指挥部根据施工计划及实际进度施工情况下达的施工任务，施工队必须按时保质保量完成，以确保工期。施工期间线路监护员加强对线路几何尺寸检查，并指导现场及时进行整修，整修完毕后及时注销，确保线路几何尺寸常态优良。加固期间桥梁监护员加强对扣轨纵横梁安装及各部位零配件尺寸检查复核，及时提醒施工人员进行纠正。桥梁监护员并对施工进度情况随时掌握。工字钢必须经过严格挑选，不顺直的工字钢禁止使用，纵梁、横梁与三五三扣轨间连接必须横平竖直、并密贴，歪斜横梁必须调正。
二、对于红层软基的加固技术
加固软土地基的方法有很多种，可分为加工浅基地和深层加工两种。浅软基处理：最常用的方法是更换位移（或断裂和压缩）。深软基处理包括固结排水方法，复合基础方法，预压实方法（真空），化学加固方法等。不同加工方法和施工期要求的适用条件不同。固结排水方式和真空预压方法适用于排水条件较好，施工周期较长的情况在一些施工期短，施工速度快的线路中无法使用。化学加固需要高成本，一般来说不被工程投资接受。因此，结合软基的特性，浅层处理常使用换填置换法实现，深层加工包括粉喷搅拌桩、振冲碎石等为主要方法。
2.1 换填置换法
指的是清淤换填，同时铺设双层土工格栅。清淤换填是指使用砂砾，石头等渗水坚硬材料将软土置换出来。这种方式类需要将施工处的地基换掉，从根本上解决了问题。铺设土工格栅的作用是均化地基表面路堤附加应力，降低地基表面沉降的不均匀性。这种方法主要是用于软土地比较薄，大约软土厚度小于三米的情况下，效果优良。
2.2 粉喷搅拌桩
粉喷搅拌桩在淤泥、淤泥质土、粉土、等各种成因的饱和软粘土中使用。指使用特殊机械将软土和固化剂在深度方向上强制搅拌，使土壤与固化剂之间产生化学反应，从而形成一种新型的、高强度的水泥土固体，沿深度方向产生的凝固体就叫做深层搅拌桩。复合地基由搅拌桩和天然地基组成。桩的强度和刚度是地基土的几十倍。路堤的荷载主要由桩承载，大幅度增强路堤的稳定性，减轻路基施工后的沉降。同样，由于桩的强度和刚度远高于地基土的强度和刚度。混合桩的顶部可以在基础的沉降过程中穿透回填，所以在地基表面使用碎石垫层用来缓解地基沉降，增加其应力比。
2.3 振冲碎石桩
使用振动器在软土地基打孔，再使用砾石分次的将孔填住，形成根桩状。这些桩与软土结合在一起，一起承担外部压力形成复合基土。碎石桩的直径相对较厚。振动成桩的过程中，石块将土壤置换出来，并且对周围土壤进行挤压。因此，实际桩径大于设计直径。同时，对土壤的积压可以增强软土本身强度，使其不易变形，不易下沉，同时增加地基稳定。振冲法一般使用在地基不自动排水的软粘性土地基。
三、铁路既有线路基脚骨强补措施
降雨会对铁路路基的沉降量产生一定影响，时间越长，路基受雨越多，路基就会不断沉降。因此，在降水期间。应做好监测工作，及时发现情况，并采取相应的安全加固措施。使土体的沉降量控制在设计要求的范围内，进而保证铁路路基的稳定性。为了使铁路可以正常的通车，在降水期间，一定要对铁路基及路轨实施加固处理，一般情况下，进行铁轨加固同时是两种方式同时进行。
3.1路基注浆
在降水期间，在路基周围的环境会大量出现固体小颗粒的流失现象。随着时间的推移，降水量的逐渐升高，在管井并点处的降水会在管井底部形成空洞，从而使建筑变形，存在安全隐患。所以，对路基实施注浆工作是非常重要的。采用注浆加固后，土体强度增大，桥梁路基对铁路路基沉降的影响范围明显减小。
3.2线路加固
从以上分析可以看出，降水对铁路基础沉降影响很大，如果降水的速度过高，铁路轨道降水不均匀，会使铁轨沉降不均。同时，随着降水时间的增加，铁路基地受到降水的影响越来越多，这些都会造成铁轨沉降不均匀，如果比采取措施改善，这将对铁路段的变形提供可能。所以，通常会使用纵、横梁法来实现对铁轨的加固工作，用来加强路基的抗变形能力。纵、横梁法的工作原理是使用纵梁与横梁相结合的方式，横抬梁受力为主，纵梁为辅。在实际的施工工作中，要保证横拾梁与基本轨底之间留出大于厘米的间隙，可以保证绝缘胶垫的顺利安装。
总结
高速铁路下穿铁路工程是现代一种常见的施工作业方式，本文同时结合不同情况、不同方式的加固工程分析，为顶桥工程线路加固技术做出分析，希望对铁路顶桥工程线路加固工程提高参考。
参考文献
[1]张保亮，许景昭，冯永. 京承高速公路下穿大秦铁路顶桥工程线路加固方案[J]. 施工技术，2009（s1）：472-473.
[2]卿三惠. 红层软岩地区高速铁路软基路堤沉降控制研究[D]. 成都理工大学，2007.
[3]徐珂. 高速公路下穿既有运营铁路施工关键技术及安全控制研究[D]. 西安建筑科技大学，2013.
论文作者:韩楠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
标签：工字钢论文; 线路论文; 横梁论文; 路基论文; 地基论文; 铁路论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;