下穿铁路桥涵施工关键技术

下穿铁路桥涵施工关键技术

赵晨星

中铁六局石家庄铁路建设有限公司   河北省石家庄 050000

摘要：近年来，我国经济水平的快速发展，同时也推动了城市化的进程。各个城市在扩建或者改建的情况下，出现了许多下穿既有铁路的桥涵。为此在条件允许的情况下下穿铁路的桥涵在变得越来越多。文章以解放大街下穿直通线桥涵工程为例，分析了下穿铁路桥涵时对铁路线路的危害，以及下穿铁路桥涵施工时线路加固技术，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：既有铁路；桥涵；线路加固

1、工程概况

解放大街为南北走向，在京广高铁东侧与其并行，此段京广高铁为隧道段。解放大街在石家庄直通线既有桥 2 东侧顶进一座 2 孔连体框构桥，孔径为（16+13）m，斜交斜做，石家庄直通线下行与框构桥轴线交角78.67°。新建框构桥两侧接挡墙，距既有桥 2 桥台约 40.6m，距京广高铁隧道净距约 2m。

新建框构桥结构净高 6.7m，总高度为 8.9m，框构长度为 25.28m。框构顶板厚100cm，底板厚 120cm，边墙、中墙厚 100cm，加腋尺寸 180x60cm。框构刃角长4.39m，平衡重 3.37m。框构西侧孔为机动车道，设置为四车道，车道宽 3.5m；东侧孔为 8.5m 机非混行车道和 3.5m 人行道。工作坑设在线路北侧，顶进方向从北向南，框构桥设计顶力8200t，顶程49.04m。

2、下穿铁路桥涵的施工技术

2.1下穿桥涵的施工方法

首先在既有铁路一侧开挖基坑，在基坑内预制需顶进的桥涵。待桥涵混凝土强度达到100%时方可对桥涵进行顶进施工。桥涵顶进前需对既有铁路进行线路加固，线路加固需通过铁路有关部门验收且符合设计要求时，可对既有铁路路基开挖顶进桥涵。桥涵顶进过程中按照刃角吃土顶进、千斤顶回程、接换顶铁、土方开挖、土方装车的程序循环直至桥涵顶进就位。

2.2桥涵顶进时对既有铁路的危害

2.2.1路基塌方

石家庄直通线为高路基铁路，在顶进过程中容易出现塌方现象。出现塌方的原因：1、桥涵最底面距离轨底面高度为9.7米，顶进时开挖路基出现临空面，以及薄弱点。土体自身产生很大的土压力，使得路基薄弱处及开挖底面出现土体滑动致使路基失稳发生塌方。2、直通线通过列车多为重在车辆，且每日列车通过频繁。火车通过时产生的动荷载，通过钢轨，传递给道床及路基，路基在此动力荷载作用下易出现塌方。

预防措施：为了防止在顶进过程中铁路路基坍塌，在顶进前需对路基进行注浆加固处理。本项目注浆范围：沿铁路方向：框构桥边墙外缘以外2m，以及相邻10m铁路路基。垂直铁路方向：框构桥范围及两侧各6m。固化深度：框构桥底板底下3m范围。

应急措施：桥体顶进施工前，即在桥体四角路基坡脚处装好部分土袋子，堆码好，待桥体顶进过程中，如发生坍塌危急行车安全时，应及时向上级部门及各配合单位报告坍塌情况，及时组织人力对线路抢修，确保铁路行车安全。若遇到路基塌方事故严重，立即派人拦截列车。然后立即组织人力在塌方处外侧交错堆码装填土的编织袋，高度至枕木底，待编织袋堆码一定高度后，进行路基回填，上部道床部分回填道碴，捣固密实，恢复线路原状。同时利用停车或列车间隔时间加速挖土顶进，使框构桥前端超越塌方地段。线路恢复原始状态后，再开通线路，或限制行车速度开通线路。

2.2.2线路位移

顶进时横梁与框架桥顶板之间由小滑车及枕木支撑，形成简支结构。加固体系的自重对滑车产生压力。以小滑车为参考物，当框架桥顶进时，有向顶进方向的动力同时与小滑车间产生摩擦力，当此摩擦力大于动力时，既有线路会向顶进方向产生位移。

防横移措施 ：1、为防止桥体顶进时线路发生横移，影响行车安全，在桥体顶进的前端已按要求设置抗横移桩，线路加固与之联成整体。2、为减少顶进时的阻力，防止线路产生横移，每道横梁下垫小滑车，滑车与横梁间用枕木垛及木楔打紧。台车的安装方向与顶进方向一致，顶进施工前在桥体顶部平行于中心线布置台车线，每隔0.5m弹一道线，顶进施工时随时调整滑车的方向。3、工字钢横梁前端顶在抗移桩冠梁上，桥主体后端间距3m设置牵拉地锚，桥体顶进时，用不小于10t的倒链拉线路加固体系的纵梁，当桥体顶进穿越线路时用倒链锁定线路加固系统，另外一端固定在牵拉地锚上，随桥体顶进调整倒链长度，控制线路中线，设专人定时对线路进行巡视，测量人员定时检测，防止线路发生横移。

3、线路加固施工技术

3.1、施工准备

解放大街下穿直通线桥涵工程采用横抬纵挑法进行加固。工程师和技术人员应根据现有的轨枕间距安排木枕和横梁的最佳位置，然后在其无缝轨上用清漆标记。其次，在钢轨上标记框架桥中线的位置，以此为依据确定加固范围，一般加固范围为超出框架桥外侧不小于15米。然后根据加固范围选择横梁、纵梁、扣轨的尺寸，以及加固物料配件的数量。

3.2、线路加固施工工艺

解放大街下穿直通线桥涵工程线路加固采用3-5-3扣轨吊梁与横抬纵挑法布置的工字钢纵横梁以及路基防护桩、支撑桩、抗横移桩及冠梁组成的线路加固系统。加固料通过吊车吊装至两侧支架平台再由人工运至线路旁进行加固。

3—5—3吊轨梁采用50kg/m钢轨，采用单根长度12.5m钢轨，扣轨长度67.5m。

横梁采用I40b工字钢，框构桥桥面上横梁38道。中部28道采用长度30m工字钢布置，两侧各5道采用长度24m工字钢布置。框构桥以外横梁两侧各19道，采用长度18米工字钢布置。

纵梁采用I45b工字钢，两根一束，纵梁加固长度66m，距线路中心2.5m处布置。

3.3、方轨枕穿枕木

为使木枕和横梁顺利穿入上下行线路轨枕间空隙，穿木枕前将上下行线对应混凝土枕方正至一条直线上，以上行线轨枕为基准，适当调整下行线轨枕位置。采用长度3.4m木枕，每隔2个轨枕空当穿入一根，穿入木枕同时将6条U型螺栓放入枕下，用以固定扣轨和横梁。每根木枕用铁垫板、道钉钉固，穿插完毕后及时进行捣固、补足道碴，并保证线路几何尺寸合格防止线路沉降。

3.4、线路吊轨

采用50kg/m钢轨，按3-5-3布置。两股钢轨外侧采用3扣轨，轨道间采用5扣轨，每处扣轨长62.5m。施工时在天窗点内安装扣轨，上行线扣轨利用上行线侧钢轨，下行线扣轨利用下行线侧钢轨，不跨越行车线抬运轨，抬轨上线作业设专人指挥，一致通过，严防联电，拉绳防护。扣轨接头错开1.0m以上，扣轨与轨枕、扣轨与横抬梁之间均用φ22螺栓联结在一起。两端伸出框构边墙以外不小于15m。每组扣轨的两端头设置梭头，扣板伸出50mm将梭头与扣轨一并扣紧。

3.5、工字钢横梁加固

横梁采用I40b工字钢，垂直线路布置，在既有轨枕之间穿过，既有轨枕之间空隙隔一穿二，中间不设横抬梁轨枕之间新穿木枕，即采用“一木二钢”形式布置。在慢行点内共安装76道横向工字钢。横向工字钢接长工字钢接头采用两块900mm长、270mm宽、20mm厚的夹板对工字钢进行连接，螺栓为M20，每个接头使用12条螺栓。穿工字钢时为防止联电，采用钢轨下增大挖深道碴距离，在既有线下垫3cm厚木板、橡胶绝缘垫防止联电。

3.6、工字钢纵梁加固

为了减少箱涵顶进时桥后土体承受的铁路活载，并使横梁牢固联结在一起，在线路外侧距线路中心2.5m处安装2根一束纵向工字钢，线间安装2根一束纵向工字钢，共设3束纵梁，长66m。工字钢纵梁采用I45b，纵梁接头错开1.5m，纵梁工字钢与横梁工字钢用φ22螺栓联结在一起，纵梁两端支撑于枕木垛基座上。施工时，线路外侧纵梁在天窗点内进行施工。上下行间纵梁在垂停点内进行施工。

为保证整体性，防护桩、抗移桩、支撑桩冠梁内预埋钢板，横梁梁底焊接于钢板上，以加强其整体性。横向工字钢下设临时枕木头，吊轨梁和横梁、横梁和纵梁间用扣板和U型螺栓连接成牢固整体。

3.7、线路加固防联电措施

上线施工前，现场组织人员分级培训绝缘接头防联电注意事项。明确线路施工需用撬棍总数，施工前对撬棍进行包裹，保证撬棍一端绝缘。U型卡上套塑料软管，防止U型卡倒伏造成钢轨联电。穿工字钢时由专人负责单股钢轨下垫绝缘PVC板。抬钢轨组织衔接有序、单跨通过线路。搬运工字钢时，工字钢平行于线路方向搬运，严禁垂直线路方向横向搬运；

3、结束语

由上可知，在进行下穿铁路桥涵施工的过程中应当确保到线路加固方案设计的安全合理性，这样才能在不影响到铁路既有行车安全的前提下，进行施工组织以及科学有效的管理，从而顺利完成施工。

参考文献

1. 黄晓洪. 铁路既有线下顶进桥涵施工方法及注意事项[J]. 低碳世界, 2020, v.10;No.204(06):150+196.

2. 薛国华. 既有线铁路封锁施工的费用标准研究[J]. 铁路工程技术与经济, 2020, v.35;No.179(03):30-34.

3. 赵云波. 基于既有线铁路信号电气化改造工程的施工技术[J]. 消费导刊, 2020, 000(015):28.

4. 张文涌. 基于既有线铁路信号电气化改造工程的施工技术[J]. 数码世界, 2020, No.174(04):294-294.