关键词： 下穿 顶进 架空 框架桥
1.工程概况
山西中南部铁路通道地处华北南部，西起山西吕梁，东至山东日照港，衔接南北向主要铁路干线，形成一条新的“西煤东运”的能源运输通道，也是我国东西向路网干线铁路之一，对我国国民经济发展具有重要的能源安全保障作用。线路先后翻越吕梁山、太岳山、太行山及沂蒙山，途径山西、河南、山东３省11市。正线全长1260km，配套建设与太焦、 京广、京九、京沪线的联络线。全线设27座车站。本线是我国第一条采用30t轴重的重载铁路①。
拟建的中南部铁路下穿地道桥位于濮阳市濮上路，改路为该市西区主要干道，呈南-北走向，与既有汤台铁路及其联络线相交，道路中线与既有铁路汤台线相交里程为K71+656，公铁交角为87度。濮上路现状：主路宽24m，两侧辅路分别宽6m，主路与辅路之间为绿化隔离带。该处既有铁路有两条，分别汤台铁路正线及联络线，线间距5.3m，位于直线上，50kg/m钢轨，1.2‰下坡，该段线路位于濮阳站站内围，有轨道电路，与铁路平行的通信信号、电力等各种光、电缆在施工时需临时改移。
K71+656下穿既有汤台铁路6m+12m-12m+6m四孔框架地道桥为中边孔分体结构，框架桥与铁路交角为87度，预制顶进工作坑设在既有铁路北侧，由北向南顶进施工，先预制顶进中孔（12-12m）；待中孔顶进到位后再预制顶进东边孔（1-6m）；西边孔带东边孔顶进就位后，把西侧自来水管道改移到东侧，再架空线路原位预制。顶进段主体结构长25.8m，中孔全宽27m，边孔全宽7.2m，中孔与边孔间隙30cm，箱体总高度为8.4m。
2. 线路加固架空施工方案
2.1 施工人工挖空支撑桩
根据中孔顶进线路加固、架空平面图，画出支撑桩位平面图，现场放线，定出每个支撑桩位置。如图1所示。图中方块表示支撑桩上有承台。需注意的是挖孔桩强度达到设计要求后，方能开始挖土顶进作业，否者桩体会因达不到强度受力而产生破坏，对线路加固、架空体系不利。施工前首先应做好防护铁路路基边坡的准备，特别应做好雨季防洪准备。施工中尽量少破坏铁路路基边坡，确保铁路线路稳定、安全。
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图1 （12-12m）中孔线路加固、架空挖孔桩平面、立面图
2.2方枕、调整轨缝
根据架空纵梁螺栓孔距的需要，先将拟架空段落轨枕间距由65cm调整为60cm，先在左股钢轨轨头内侧上标出各个轨枕中心线，用“丁”字尺在右股钢轨轨头内侧标出对应轨枕中心线，确保轨枕与钢轨垂直，施工时严格按“隔六松一”原则进行，松开扣件使用撬棍拨移轨枕至新中心线位置，上紧扣件后使用手持式捣固机捣固轨枕两头下道床。由于轨枕间距缩小，原轨枕数量不足，施工前应先备10根Ⅱ型混凝土轨枕，及时补充轨枕。架空区段内线路要仔细检查轨缝是否正常，发现轨缝过小或瞎缝，应在穿设横梁前调整完毕。
2.3 穿设横抬梁
根据现场情况拟在线路南侧做为纵横梁拼装场地。穿设时首先掏去轨枕间道碴，由于H60型钢横抬梁重量较大，故使用卷扬机拖拉穿设，卷扬机安装固定在线路左侧后背顶上，H60型钢横抬梁及钢枕穿设到位后及时在钢轨下加设绝缘胶垫，并向上支垫起横抬梁使其钢轨密贴。
2.4 安放纵梁
在纵梁两端头辅支点位置搭设两层枕木垛，枕木垛沿线路方向与纵梁端头齐平，垂直线路方向与轨枕头齐平，顶层枕木应垂直于线路方向，同一层枕木间及层与层间用扒锯钉钉固，枕木垛顶应略高于钢轨底1～2cm。
待横抬梁全部穿设完毕后，要点使用30t吊车安装I115钢便梁纵梁，外侧两片纵梁中心距线路中心线220cm，线间纵梁位于线间中心线上，拼装形式为8m+16m+16m+8m，如图2。纵梁安装后使用杉木杆每4m对称支撑，防止倾倒影响行车安全，同时在纵梁支点枕木垛上用道钉每50cm对称钉固纵梁，防止列车通过时出现“甩头”现象而侵限。
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图2 纵梁连接图
2.5 纵横梁连接
纵横梁分别安装到位后，使用φ22U型螺栓兜住横抬梁与纵梁下翼缘板的螺栓孔连接，加垫垫片带双帽，每道纵梁两侧翼缘板均用U型螺栓与横抬梁连接，纵横梁间尽可能要密贴。
3.结构检算
因篇幅原因，本文仅选取架空主要构件I115型简支梁进行检算，其余构件与纵梁检算过程类似。需要注意的是，顶进方向共有三排桩，因此在检算顶进施工选用的H60横抬梁时，需要分成四种工况进行检算：第一排桩未被破坏时、第一排桩破坏时、第二排桩破坏时、第三排桩破坏时。
I115型简支梁检算（跨度18m）
ⅠX=1057925cm4，活荷载：q=107KN/m；静荷载：结构自重、线路、设备q1=20KN/m。此时梁的荷载Lmax=18m，活荷载q=53.5KN/m，静荷载 q1=10KN/m
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图3 计算简图
跨中最大弯矩：冲击系数 V=1+μ=1.246，冲击荷载M=1.246Mmax=1.246×2166.75=2699.8KN/m。
自重荷载：
(1)强度检算
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梁实际情况按连续梁工作，故梁的强度、刚度、稳定性、安全性更大。
4.施工监测
既有铁路下框架桥顶进施工是不中断铁路行车的施工方法，施工过程容易受工程条件、水文地质、自然灾害等影响，具有很多不确定因素，施工安全风险较大。铁路路基边坡坍塌，架空便梁支墩沉降、箱身顶进偏差超限等现象很容易导致施工事故的发生。在顶进施工期间，必须加强对施工监测工作，根据监测结果指导施工。在现场监测工作中，监测方法选取是否合理非常关键，具体来说测试方法共有箱桥内力测试、变形观测、箱桥裂缝监测及地下水位监测等多方面内容。应特别要强如下监测内容：1.顶进施工影响范围内路基边坡沉降、位移监测；2.顶进施工影响范围内线路轨距、方向、水平的监测。3.既有铁路股道架空便梁支墩的沉降与位移监测。4.邻近的铁路信号机、转撤机、接触网电气化立柱沉降位移监测②。
5.结语
随着社会的进步，交通状况成为了城市经济发展新的制约因素，城市在发展，交通在扩建和延伸，往往是既有铁路阻碍了城市交通的发展③。本文依托中南部铁路通道下穿汤台铁路架空顶进工程，主要对架空顶进施工的关键技术及注意事项进行归纳总结，同时对架空顶进施工的结构检算进行简要说明，为类似工程提供了参考与借鉴。
参考文献：
[1] 杨文东，山西中南部铁路30t轴重重载铁路技术方案设计[J]，2017铁路重载运输建设与装备安全学术研讨会
[2] 匡宁，顶进框架桥下穿铁路线路架空防护设计与施工技术[J]，城市建设理论研究，2019,04
[3] 贾晓辉,铁路站场顶进涵施工技术研究[J]，铁道建筑技术, 2015 (12)
论文作者:宋健
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第24期
论文发表时间:2020/1/16
标签：铁路论文; 轨枕论文; 线路论文; 钢轨论文; 荷载论文; 枕木论文; 山西论文; 《工程管理前沿》2019年第24期论文;