大跨度框构桥顶进施工线路架空防护的探讨_采用战备储备梁架空线路施工方法

随着铁路运输的发展，既有行车线下修建框构桥工程越来越多。为了减少对铁路运输的影响，常采用顶进法施工。而顶进法施工的关键是既有线路的加固防护。特别是框构桥跨度较大且穿越多股铁路线路的情况下，加固防护方案的选择与实施更是施工的关键和难点。

下面结合哈尔滨市二环路电塔街地道桥顶进工程，对大跨度桥顶进施工中线路加固防护的方法进行简单的论述。

一、工程概况

哈尔滨市二环路电塔街地道桥新建工程位于哈尔滨市香坊区电塔街。该桥由１＃、２＃、３＃和４＃桥四部分组成。１＃、２＃桥最大，跨度分别为３１．２ｍ，长２４ｍ，高８．３ｍ。桥上线路共４条既有线：即牵出线Ⅰ、牵出线Ⅱ、滨绥上行正线、货场走行线。见附图１、２。

１＃、２＃框构桥立面示意图（附图１）

１＃、２＃框构桥平面示意图（附图２）

该地区地质状况：地面以下０—３０ｍ均为黄黏土，且无地下水。

二、架空方案

由于框构桥跨度较大，穿越多股铁路线路，且既有线路轨底距框构桥顶最小净空为１米，以往常规的横抬梁法加固线路，不但加固面积大、所需材料多且线路在顶进过程中容易发生横移，线路维修保养工作量大，不利于保证行车安全。根据施工经验和现场实际情况，经过多种方案比选后，我们采用了Ｄ２４型低高度战备储备梁串联作为纵梁，对滨绥正线及牵出线Ⅰ进行加固防护。具体方法如下（详见附图３、４）：

１、纵梁布置：每股道设两组Ｄ２４型低高度战备储备梁串联，间隔２０毫米，纵梁间以槽钢连接。Ｄ２４型低高度战备储备梁均采用甲式高位布置，即既有线轨底距Ｄ２４型低高战备储备梁底高度为３７５ｍｍ。

大跨度框构桥顶进施工线路架空防护的探讨

——采用战备储备梁架空线路施工方法

周广义　中铁二十二局哈尔滨铁路建设集团

摘　要：介绍大跨度框构桥顶进施工中，采用Ｄ２４战备储备梁串联作为纵梁，对既有线路进行架空加固防护的方法和理论依据。关键词：大跨度框构桥顶进；Ｄ２４战备储备梁串联电塔桥２＃框构架空示意图　（附图３）

Ｄ２４战备储备梁横断面布置图（附图４）

２、纵梁支座：框构外侧的纵梁支座采用钢筋混凝土支座，支座尺寸为２ｍ×２ｍ×２ｍ，顶面平整并按垫板尺寸预留螺栓孔。框构上两组Ｄ２４型梁的连接处支座采用“八三”军用墩杆件十二组两根两叠设置，并联接成整体。在“八三”军用墩杆件与框构顶面之间铺设宽３米，长６米，厚２０毫米的钢板。

３、防爬桩：在框构顶进方向的前端安设“八三”军用墩杆件防爬桩及分配横梁，将“八三”军用墩杆件的前端顶在分配横梁上，以防“八三”墩军用杆件纵移，带动线路横移，影响行车安全。

三、有关理论计算

１、条件及数据说明

⑴　滨绥上行线轨底至框构桥底高度Ｈ＝９．３３１ｍ。

⑵　地质情况：地面以下１０ｍ以内均为黄黏土且无地下水，土体内摩擦角φ＝４０°。

⑶　线路纵向采用Ｄ２４型低高度战备储备梁，两组串联使用，每组之间间距０．０２ｍ。

⑷　横抬梁采用十二组两根两叠“八三”军用墩杆件拼装而成，两根两叠“八三”军用墩杆件的技术标准如下：

①截面惯性矩

ＩＸ－Ｘ＝３４６４１＊２＝６９２８２ｃｍ４②截面抵抗矩

ＷＸ－Ｘ＝１３２２．２＊２＝２６４４．４ｃｍ３

③最大容许弯矩　［Ｍ］＝３１０＊２＝６２０ＫＮ・Ｍ

④最大容许剪力 ［Ｖ］＝５６２＊２＝１１２４ＫＮ⑤截面净面积 Ａ＝１３０．５６＊２＝２６１．１２ＫＮ⑸、列车荷载采用铁路标准中“中—活载”列车限速４５ＫＭ／Ｈ

２、“八三”军用墩杆件支座检算⑴　支座承受压力计算

Ｄ２４型战备储备梁串联处设置十二组两根两叠的横抬梁作为支座，计算简图如图所示（按简支梁考虑）则“八三”军用墩杆件所承受的荷载即为梁的支座反力，最大支座反力在如图所示位置：

Ｄ２４型梁自重：４６９．０２ＫＮ，线上钢轨及轨枕自重：

２５×２×０．６＋４４×２．５４＝１４０ＫＮ中—活载对支座的压力Ｐ：

２Ｐ×２４＝２２０×５×（４．５＋１６．６２）＋９２×１６．６２×８．３１

Ｐ＝７５０ＫＮ

冲击及折减系数：ｕｖ＝［２８／（４０＋ｌｐ）］×０．５×［Ｖ／（２×８０－Ｖ）］ ＝［２８／（４０＋２４）］×０．５×［４５／（２×８０－４５）］ ＝０．０８５

则支座承受的压力

Ｐ＝７５０×１．０８５＋（４６９＋１４０）／４　＝９６６ＫＮ

（２）　土体最大坍方距离

动荷载换算土柱高度：ｈ０＝ｑ／ｒ＝２２０／１．５／２．５／１．８／１０＝３．２８ｍ

则土体在动荷载的作用下最大坍方距离Ｂ＝（Ｈ＋ｈ０）ｔｇ（４５０－Φ／２）＝（９．０６８＋３．２６）ｔｇ（４５０－４００／２）＝５．７５ｍ

（３）　“八三”式军用墩杆件支座检算

“八三”式军用墩杆件下每隔０．９ｍ设一枕木支点。因此，“八三”式军用墩杆件支座跨度可按ｌｐ＝５．７５＋０．９＝６．６５ｍ计算。

“八三”式军用墩杆件最不利的情况为两线同时过车且两线间便梁纵梁处于跨中。

则每两根两叠“八三”式军用墩杆件的最大弯矩

Ｍｍａｘ＝ｐｃ＋Ｍｈ＝９６６×２．７９５÷６＋４．４×６．６５２÷８＝４７４ＫＮ・ｍ

容许弯矩［Ｍ］＝６２０ＫＮ・ｍ

安全系数Ｋ＝［Ｍ］÷Ｍｍａｘ＝６２０÷４７４＝１．３１＞１．２

所以“八三”式军用墩杆件抗弯满足要求。

（４）　挠度检算

ｆ＝Ｍｍａｘｌｐ２（３－４ａ２）／２４ＥＩ　＝

　＝１．３７ｃｍ。

容许挠度［ｆ］＝６６５／４００＝１．６６ｃｍ。

安全系数Ｋ＝［ｆ］／ｆ＝１．６６／１．３７＝１．２１＞１．２，挠度满足要求。

（５）　剪力检算

Ｖ＝１．１５Ｐ＝１．１５×２７７．４＝３１９ＫＮ＜［Ｖ］＝１１２４ＫＮ

满足要求。

３、纵梁钢筋混凝土支座及地基检算梁体总重为４６．９０２Ｔ，跨度２４．１２ｍ

线上钢轨及枕木重为２５×２×０．０６＋４４×０．２５４＝１４Ｔ

中－－活载对支座的压力Ｆ：Ｆ＝７５Ｔ

冲击及制动力系数：１．０８５

支座承受的总压力：７５×１．０８５＋（４６．９＋１４）／４＝９６．６Ｔ

支座承压面积：０．３８×０．４８＝０．１８ｍ２支座局部压应力：９６．６／０．１８＝５．４Ｍｐａ２００级砼容许局部压应力为：

Ｋ＝２１／５．４＝３．９＞１．２

支座抗压强度满足要求。地基承载力计算：

砼支座自重：２×２×２×２．５＝１０Ｔ

地基压应力：ó＝（２０＋９６．６）／４＝２９．２Ｔ／ｍ２地基容许压应力取：［ó］＝５０Ｔ／ｍ２Ｋ＝ó／［ó］＝５０／２９．２＝１．７１＞１．２地基满足承载力要求

四、施工技术措施

１、Ｄ

２４

战备储备梁采用甲式高位布置轨

底距梁底为３７５ｍｍ。两叠“八三”杆件加强板、螺栓及钢板２６２＊２＋１２＋１８＋２０＝５７４ｍｍ。框构顶面防护层厚度６ｃｍ。“八三”式军用墩杆件与Ｄ２４型梁底之间缝隙为：滨绥正线为３０ｍｍ，牵出线Ⅰ为２０ｍｍ，采用木板垫起并将木板固定在“八三”军用墩杆件上。

２、“八三”军用墩杆件两叠螺栓必须上全上紧，并列两根杆件之间空隙用木方填塞并将两根杆件用螺栓联结牢固以增强其整体性。

３、框构前端防爬钢轨桩必须垂直于横梁，分配横梁钢轨与钢轨桩必须紧贴密实。

４、框构顶进时随时注意“抬头”及“扎头”现象，并根据“抬头”“扎头”调节“八三”军用墩杆件上木板的厚度。

５、在框构顶板后端预埋φ２５的钢筋吊环，并贮备足够数量的卷扬机，千斤顶、木方等。一是线路发生变形可采用在框构后侧使用卷扬机，前端在防爬钢轨桩处千斤顶配合将线路恢复，保证行车安全。

６、横抬梁前端必须搭在框构前端墙顶板上，且在顶进过程中随时调整方向。

７、顶进须在列车运行间隔进行，遇有列车通过时应打紧木楔，以使横抬梁受力均匀。

五、施工安全措施

１、Ｄ２４型战备储备梁牛腿及联结板处螺栓

均应上全上紧，且松紧度要适中，以免影响弹簧垫圈的作用。

２、施工过程中应设专人随时检查，上紧松动的螺栓。

３、钢轨接头必须调整在横梁位置上。４、与钢轨接触处应垫以绝缘垫板，以防线路短路，影响行车。

５、设专业班组对加固的线路进行防护，

发现问题及时处理，以免影响行车安全。

６、指派专人，每通过一次列车应检查轨距、水平方向及线路加固情况，发现问题，及时解决。

７、所有工具不得放在列车行车限界内，确保行车安全。

８、准备足够数量的道砟、木方、草袋，并组织好人力和工具，一旦线路发生变形时立即进行抢修加固。

９、横抬梁“八三”杆件拼装时，不得有竖向通缝，且上、下夹板螺栓必须上全上紧。

六、结论

当有线下顶进施工大跨度框构桥时，均可采用以上方法对既有线路加固防护。其优点如下：

１、施工简便易行，建设工期短。

２、需用人力、机具和材料少，工程造价低。

３、整体性好，顶进过程中线路横向移动很小，易于保证线上行车安全。

４、线路维修工作量小，对线上铁路运营影响很小。

５、可以根据跨度适当增加Ｄ２４梁的串联长度，从而解决大跨度桥顶进的架空防护问题。参考文献：

１、李廉锟主编．《结构力学》．高等教育出版社２、《材料力学》

３、杨新民．《铁路桥梁抢修通用图第三册Ｄ专桥０５１３》４、《Ｄ２４施工便梁设计图》

５、铁道部第四勘测设计院桥隧处编．《桥涵顶进与施工》．中国铁道出版社

（上接第１１４页）

条新兴工业化的道路；促进城乡居民传统生产、生活方式及价值观念向环境友好、资源高效、系统和谐、社会融洽的生态文化转型［６］。参考文献：

［１］金磊．中国生态城市发展进程的思考［Ｊ］．工程设计ＣＡＤ与智能建筑．２００２（５）：４～９

［２］薛建宇．城市的可持续发展初探［Ｊ］．大连教育学院学报．２００３，１９（２）：６８～７０

［３］王志彬．建设可持续发展的中国生态城市［Ｊ］．中国勘察设计．２００２（１１）：４９～５０

［４］黄河．城市生态现状与建设生态城市的若干思考［Ｊ］．内蒙古师范大学学报（哲学社会科学版）．２００４，３３（５）：１０６～１０９

［５］何宪存，金丽霞．发展循环经济是生态城市建设的根本之策［Ｊ］．江南论坛．２００４（３）：３３

［６］王如松．城市生态转型与生态城市建设［Ｎ］．中国环境报．２００３—０５—３０

作者简介：

侯天琛，男，河南大学环境与规划学院硕士研究生，研究方向：区域研究与旅游规划。