工字钢横抬梁与D24型施工便梁架空既有线技术的应用研究

丁俊芳

摘要：围绕铁路平改立架空线路施工过程中对粉砂地质区土体开挖边坡放坡防护宽度的研究，对采用横抬梁软架设与D24m便梁配合挖孔桩支墩的架空体系进行方案比选，扩大基础支墩，配合旋喷桩加固路基与挖孔桩支墩体系进行方案比选，最终达到快速，安全，经济并保证既有线铁路安全运营。D24型穿式梁是定型产品，具有结构简单、易于拼装的特点，设计合理，线路稳定性好，列车通过速度高，降低劳动强度和工程造价，能更好地保证行车安全。

关键词：营运线；粉砂地质；天窗点；横抬梁软架设；旋喷桩；挖孔桩支墩；施工技术

1线路加固方案设计

1.1总体设计方案

我单位在进行某线平改立交施工，23处平改立地质均为粉沙地层，平改立顶进施工时原设计线路架空采用工字钢横抬梁（13座）与D24m施工便梁（10座）两重方案设计，D型便梁采用扩大基础，架空线路扩大基础，旋喷桩加固，组织我部相关专业技术人才对1）粉细砂地层土体顶进施工时防护宽度的工艺研究；2）横抬梁软架设工艺研究；3）旋喷桩加固粉砂地层降低防护宽度的技术研究；4）挖孔桩支墩与扩大基础对既有线防护功能的研究；5）根据各平改立实际尺寸以及与既有线交角的不同，对不同的防护宽度综合比选采用不同的加固架空措施其进一步分析、研究、论证，编制既有架空方案，结合现场施工过程实际经验以保证既有线铁路安全运营的目的。经过反复的方案比选，从经济效益，施工工期，进行方案比选，根据工程的实际情况，决定将原工字钢扣轨架设方案改为D24型施工便梁架设。原设计D梁加固，扩大基础支墩，旋喷桩加固土体改为D梁加固，挖孔桩支墩取消旋喷桩

2两方案比选

2.1工字钢扣轨架设加固线路需要的材料和施工程序

2.1.1材料

45b字钢32米长100根；枕木及楔形木各80根；钢轨50KG／M12.5米和25米长各10根；u型螺栓及扣板等适量。

2.1.2施工程序

1）灌注混凝土支墩，两组纵梁两端各一个，规格长×宽×高=2×1.5×2米，横梁远离预制框构一端路肩上，还要灌注混凝土支点，规格为长×宽×高＝30×0.5×1米。2）抽换轨枕，将既有混凝土枕抽换成木枕。3）穿插横梁。横梁上端与枕木底问按曲线超高设置楔型木，将道床扒除，深度为0.8米，穿插横梁按抽换枕木要求执行，横梁到位后，用u型螺栓和扣板将横木与枕木、楔型木联结，每根横梁四道，u型螺栓、横梁两端分别与预制的混凝土支点和框构顶板间用木板及短枕木垫实，使其受力，支撑线路，直至全部横梁穿完。4）将纵梁移至线路两侧横梁上，每侧纵梁用三组工字钢联接组拼，纵向联结用钢板和高强螺丝，横向联结用长螺栓联结，工字钢间夹硬木方。待纵梁组拼完后，u型螺栓和鱼尾板将纵梁和横梁逐一联结牢固，用硬木板垫好纵梁两端支点。5）安设线路中心纵向轨束梁（五根组），用u型螺栓和扣板将轨束梁与横梁和轨枕、楔木逐一联结牢固。6）框构顶进时，框构顶板与横梁间铺设短枕木，上放厚钢板及圆钢滚杠，以随时支护线路。设专人联络，来车前，停止作业，用短枕木支垫好横梁，列车通过后，撤掉横梁支垫继续顶进，整个顶进作业中线路易下沉改变状态，因此，线上部分需安排人员跟班作业，调整支点支护线路，列车限速45km／h通过，且土方不得超挖。

2.2D24型施工便梁架设安装程序。

2.2.1灌注混凝土临时支墩。

2.2.2安装程序。

1）纵梁就位：按计划位置，先将一片纵梁就位，另一片纵梁垫起高出枕木面0.2米左右，以便抽换枕木，带纵梁垫稳撑牢后，安装联结板及牛腿。2）抽换枕木：安装横梁的位置应与枕木位置一致，所以事先应将枕木间距适当调整，抽换横梁按《工务安全规则》要求“六抽一”。由纵梁两端向中心排列抽换，抽一根枕木安一根横梁，其中有一根钢轨下需要垫大块绝缘橡胶板，防止轨道电路短路，影响信号和行车，穿入横梁时要对准主梁联结板并定位。同时，上好扣件、垫好橡胶轨垫。3）将垫高的一片纵梁落就位，并联结纵横梁。4）逐段扒除道床，安装斜杆和所有联结系统。

组装过程中，联结板及牛腿上均应上满螺栓、弹簧垫圈不能漏装。整个架设完成列车可45km／h通过。顶进过程中只需一人防护并正常维修。

综上所述：原工字钢架设加固线路方案施工程序复杂、工作量大，材料需要多，工程造价高，线路相对稳定性差，列车通过速度慢。而D24型穿式梁是定型产品，具有结构简单、易于拼装的特点，设计合理，线路稳定性好，列车通过速度高，降低劳动强度和工程造价，能更好地保证行车安全。

3具体实施方法机及程序。

1）本工程框构跨度较大并且位于粉沙地质上，以往采用D型便梁施工的框构大多跨度Lp≤6米，而本工程的实际跨度达Lp＝9.4米，如按照以往正常的支墩开挖深度2米开挖，将不能保证顶进过程中D型梁的稳定及列车的安全运行。鉴于上述原因，决定采取增加支墩高度的方法，使支墩底部标高与框构底板标高之间的放坡坡度满足《铁路桥涵施工规范》中规定的1：1的坡度，防止在顶进的过程中发生坍方现象，满足D24型施工便梁架设的稳定性要求，保证顶进施工过程中列车的运行安全。2）为降低工程造价，节约工程成本。在实际施工的过程中穿式梁支墩开挖采用人工挖孔桩的施工方法开挖。人工挖孔桩每根直径120厘米桩长5米。每根挖孔桩设一个钢筋笼（R＝70CM），每个笼长5米，环筋间距2米一道，环向主筋（φ20）间距0.2米一根，直径8毫米钢筋间距0.2米顺笼长方向缠绕。每个支墩设一个挖孔桩，挖孔桩总长5.0米。挖孔桩采用C20混凝土，开挖时，采用钢护筒支护，钢护筒用5毫米厚钢板卷成，直径120厘米、高1米一节。钢护筒应精确对中，埋设好的钢护筒上要配置两根短轨做配重铁，使钢护筒随着开挖随着下沉。下沉的各节钢护简要焊接连成整体，以便灌注混凝土时能够拔出钢护筒。挖孔施工在天窗点内进行，每天窗点下午1m，当支墩开挖深度超过1米时，要设施工防护员，看护线路变化情况。开挖深度达到标高后，装入钢筋笼灌注混凝土。3）K276+560，K299+775，K324+026三座斜交涵洞跨度较大，对框构两侧土体采用旋喷桩加固，线路下方旋喷桩机于线路两侧斜打，旋喷深度为线路下4m-8m区域，顶部4m不注浆。4）D24型穿式梁的安装组拼严格按要求执行。为了保证列车运行安全，在支墩施工时，并预埋穿式梁横向限位角钢，有效的防止了穿式梁的横向位移，保证了列车的运行安全。

4结论

1）通过以上施工方案的改进，过程中对粉砂地质区土体开挖边坡放坡防护宽度的研究，对横抬梁软架设与D24m便梁配合挖孔桩支墩的架空体系进行方案比选，扩大基础支墩，配合旋喷桩加固路基与挖孔桩支墩体系进行方案比选在实际施工中取得了良好的效果，框构顶进施工过程中因D梁架设位置合理，支墩设置深度适宜，放坡坡度规范。顶进施工历时7天结束，未发生任何安全隐患，有效的保证了行车安全和施工进度。2）并且因架设方案选择合理节省了工程成本，降低了工程造价。D型施工便梁架设较工字钢扣轨架设结构简单易于施工，支墩体系扩大基础+旋喷加固与挖孔桩支墩体系节约成本，缩短工期。

参考文献：

[1]铁路桥涵施工规范TB10203-2002.中华人民共和国铁道部，2002，3月。

[2]郭庆清，陈月顺，夏焰光.高压旋喷桩在承压水砂质粉土和粉砂土加固中的应用研究2009年5月.

[3]D型施工便梁使用说明书.SM01中铁宝桥天元实业发展有限公司2010年6月。