复杂条件下铁路线路加固方案 探讨

黄金平

中铁八局集团有限公司勘察设计研究院

中文摘要 随着公路市政建设的飞速发展，公路市政道路下穿铁路的铁路线路条件日益复杂，本文通过道路下穿铁路小半径曲线段，铁路咽喉区，小斜交角度下穿铁路框架桥的线路加固方案设计的总结探讨，对复杂条件下线路加固方案的设计提出一定的建议。

【关键词】框架桥，线路加固

1 引言

随着公路市政建设的飞速发展，公路市政道路与铁路交叉的工程日益增加。公路、公路市政道路与铁路交叉目前主要有两种形式，采用跨线桥跨越既有铁路和采用框架桥下穿既有铁路。对于既有铁路为高路堤的条件下，采用下穿框架桥的交叉方案在工程规模、城市景观上均具有较大优势。下穿框架桥的修建，主要采用顶进和现浇施工两种施工工艺，由于下穿框架施工需要在保证既有铁路正常运营的条件下实施，对既有铁路影响较大，需采用可靠的方案对既有铁路进行加固，线路加固方案的可行性对于下穿既有铁路框架桥实施起确定性作用。受公路市政道路线路选线的制约，新建或改扩建道路与铁路交叉的条件日益复杂，铁路小半径曲线，铁路咽喉区，与铁路小角度斜交的情况日益增多，常规D型便梁加固线路的方案难以满足工程需要，本文结合具体项目就复杂铁路线路条件下线路加固方式进行总结分析。

2 下穿既有铁路线路加固设计面临的困难

下穿既有铁路的线路加固方式多采用D型便梁加固线路，D型便梁为标准定型产品，仅能适用于常规铁路线路情况，对于复杂线路条件下的线路加固，D型便梁具有较大局限性。

2.1 D型便梁架空跨径的局限性

既有铁路线路加固的D型便梁主要有D8、D12、D16、D20、D24四中型号，其跨度分别为Lp=8.04m、12.06m、16.08m、20.1m、24.12m。随着公路市政道路工程的建设，特别是既有高速公路扩宽改造，公路线路条件受限、城市道路用地受限，需采用小斜交角度或大跨框架桥下穿既有铁路，现有D型便梁架空跨径难以满足工程建设需要。

2.2 D型便梁架空线路适用范围的局限性

铁路线路位于曲线或双线线路时，由于线路中心线偏离便梁中心线，D型便梁跨度范围内存在弦弧差，D型便梁纵梁间距是一定的，线路中心线距离纵梁内侧距离曲线外侧大于曲线内侧，随着曲线半径的减小，其差值增大直至侵入铁路建筑限界。为满足铁路限界，不同跨径的D型便梁对架空线路的最小曲线半径有要求，D12、D16施工便梁仅适用于曲线半径不小于400m的线路加固，D20、D24施工便梁仅适用于曲线半径不小于800m的线路加固。对于双线及多线铁路，采用D型便梁加固线路的线间距尚需满足D型便梁纵向的中心距及纵梁宽度的要求。既有铁路特别是建设年代较久的线路，线路标准较低，小曲线半径较为常见。铁路车站咽喉区，线路线间距较小。公路市政道路下穿小半径曲线或车站咽喉区，D型便梁加固线路的设计方案难以实施，常规D型便梁线路加固方式难以满足工程建设需要。

2.3 铁路咽喉区无采用D型便梁架空线路条件的局限性

铁路车站咽喉区线路股道众多，股道与股道之间由道岔连接，辙叉区段线路线间距小。线路加固期间，必须保证各道岔的正常使用，以保证既有铁路的正常运输。公路市政道路下穿铁路咽喉区，常规D型便梁加固线路的方式已基本不能满足线路加固的需求，必须采用新的线路加固方案。

3 复杂线路条件下的线路加固方案设计

3.1 铁路位于小半径曲线上的线路加固方案设计

3.1.1 项目概况

广元市利州西路道路改造工程与宝成铁路上、下行线交叉，交叉处既有道路采用（3+8+3）m三孔连续框架桥下穿铁路。利州西路道路改造后，道路线路与宝成铁路斜交，斜交角度约为45°，道路宽度28m。既有框架桥与道路路幅不匹配，需要拆除后按新的道路标准新建下穿框架桥。

道路下穿铁路处铁路为区间线路，铁路平面处于半径为300m的圆曲线上，线路纵断面处于10‰的上坡，铁路线间距为5.98～6.52m，为电气化铁路。

道路中线与铁路斜交角度小，框架桥在铁路纵向投影上长，设计采用四个独立的框架桥下穿宝成铁路上、下行线，分批顶进施工。新建框架桥分为8m、8m、8m、7.75m四个独立框架桥。顶板厚度0.85m，侧墙垂直厚度0.9m，底板厚1m，框架桥内轮廓净宽7m，道路净空为 4.7m。框架桥分两批顶进到设计位置，先顶进A、C框架桥，再顶进B、D框架桥。 下穿框架桥布置如图3.1。

图3.1 下穿框架桥布置图

3.1.2 线路加固设计的技术难点

下穿框架桥位于铁路线路半径300m圆曲线上，不满足D型便梁适用条件，下穿框架与既有铁路斜交角度小，框架桥沿铁路线路纵向投影长度大，弦弧差造成的铁路中线偏移值大。小曲线半径圆曲线上列车通行时离心力大，线路加固体系稳定性要求高。

3.1.3线路加固方案设计

宝成铁路作为西南铁路运输大动脉，列车对数多，下穿框架桥应考虑尽量减小对铁路运输的影响，设计采用四个独立框架顶进施工。框架桥分两批顶进到设计位置，先顶进A、C框架桥，再顶进B、D框架桥。线路加固需分两期实施。

线路位于曲线半径300m圆曲线上，无架设D型便梁的条件，设计采用纵横抬梁组合结构加固线路。框架与铁路斜交角度小，框架沿线路纵向长度长，为增大纵梁的跨径同时保证线路加固结构体系的整体刚度，采用24mD型便梁主梁和8mD型便梁主梁作为纵横抬梁的纵梁，两头采用3根组I63C工字钢作为纵抬梁。横抬梁采用2根组 I45a工字钢，间距1.5m，横抬梁采用连接件与纵梁连接成整体。一期3.2、二期线路加固布置如图3.3。

图3.2 一期线路加固布置图

图3.3 二期线路加固布置图

为保证线路加固结构体系的整体性，采用P50 3-3-3-3吊轨梁通用U型抱箍与横抬梁连接。工字钢与扣轨之间、扣轨与轨枕之间、工字钢与主梁之间均采用φ22U型螺栓及扣板连接，形成整体。纵梁之间增设[14a槽钢作为横向联系，增加横向刚度。

3.2 铁路位于车站咽喉区的线路加固设计

3.2.1 项目概况

石木路西段道路改扩建工程道路与与达成线、成渝成都北联络线、北编疏解线、成花上行线、安全线五股线路交叉，交叉处既有道路采用（3.5+14+3.5）m三孔独立框架桥下穿铁路，由于道路扩宽改造，需拆除北侧3.5m人非框架，增设1-16.1m框架桥。新增框架桥下穿处北编疏解线、成花上行线、安全线位于道岔岔后区段，线路两侧为曲线段，道岔无改移条件。下穿框架桥布置图如图3.4。

图3.4 下穿框架桥布置图

3.2.2 线路加固设计的技术难点

道路于铁路车站咽喉区，安全线、成花上行线、北编疏解线道岔之间下穿，铁路线路两侧位于曲线段，不具备道岔迁改条件。铁路线路线间距小，不具备设置纵梁条件，纵横抬梁加固线路横梁跨度大，线路加固结构刚度要求高。

3.2.3 线路加固方案设计

本项目线路同时下穿达成线、成渝成都北联络线、北编疏解线、成花上行线、安全线五股线路，北编疏解线、成花上行线、安全线位于铁路道岔岔后，线路加固实施空间小，达州端不具备放坡开挖条件，达州端采用桩板结构作为基坑支护。北编疏解线、成花上行线、安全线三股道采用工字钢纵横抬梁架空线路，达成线、成渝成都北联络线各采用1-24mD型便梁架空线路。线路加固布置如图3-5。

图3.5 线路加固平面布置图

为满足线路加固组合结构整体刚度满足铁路容许挠度的要求，工字钢纵梁最大跨径必须限制在足够小的范围内，经计算，采用4根组I63C工字钢作为纵梁，最大容许跨度可达到6m，设计采用在纵向工字钢下增设钢筋混凝土临时支撑桩以减小纵梁跨度。

北编疏解线、成花上行线、安全线位于铁路道岔岔后，线间距小，线间无增设纵梁的条件，横向需同时穿过三股铁路，横梁跨度为10.7～11.2m。成花上行线、北编疏解线、安全线一般情况下仅单线通行列车，在极端避难情况下，可两线同时通行列车。经计算，在双线荷载作用下，横抬梁采用2根组I56C工字钢，最大间距为0.75m，横抬梁采用2根组I45C工字钢，横抬梁最大间距为0.6m，既有人行框架顶距铁路轨面净空0.85m，设计采用2根组I45C工字钢作为横抬梁，间距0.55m。其余区段设计采用2根组I56C工字钢作为横抬梁，间距0.6m。

框架桥采用顶进施工，顶进工作坑设于达成线侧，框架桥顶进至纵、横抬梁加固范围后，采用绳切法破除支撑桩，随即顶进框架，将横梁支撑于框架顶面。纵横抬梁线路加固段，框架桥顶进应在天窗点内实施。在火车通行时，应在框架桥顶板与横抬梁底部用枕木垛及钢板塞紧，以确保铁路运输的绝对安全。

3.3 大斜度大跨框架桥的线路加固设计

3.3.1 项目概况

成乐高速公路扩能改造工程线路与成昆铁路上、下行线交叉，交叉处既有成乐高速采用2-13.2m连续框架桥下穿铁路，本次扩容改造利用既有路基及框架桥作为左幅道路，需在既有框架桥昆明端增设1-20.1m框架桥作为右幅道路，新增框架桥与成昆铁路交叉里程为成昆上行线交叉角度为52.41º，与成昆下行线交叉里程为交叉角度为52.43º，框架采用斜交52.5 º设计。下穿框架桥布置图如图3.6。

图3.6 下穿框架桥布置图

3.3.2 线路加固设计的技术难点

道路与铁路斜交角度小，斜交角度约52.4°，下穿铁路框架结构宽度25.1m，框架顺铁路线路方向长度31.6m，单跨D型便梁跨度不能满足线路架空要求。线路架空范围大，工字钢纵横抬梁加固线路施工难度大。

3.3.3 线路加固方案设计

公路与铁路斜交角度小，框架桥顺线路方向长度大，现有D型便梁跨径难以满足架空线路顶进施工要求，设计采用现浇施工。框架顺铁路线路方向长度31.6m，设计采用2-24mD型便梁加固线路，同时在框架范围内设置人工挖孔桩作为D型便梁的支撑桩，现浇框架桥。待框架桥达到设计强度后，框架桥内设置足够内支撑，将D型便梁支撑于新建框架上。采用绳切法拆除框架顶底板开孔挖孔桩，对框架桥顶、底板孔洞进行补强。线路加固布置图如图3.7。

图3.7 线路加固布置图

4 结语

随着公路市政道路工程的建设，道路下穿铁路的交叉情况日益复杂，本文结合三个项目对道路下穿铁路小曲线半径、铁路咽喉区及小角度斜交框架的线路加固方案进行了总结分析，在复杂线路条件下，采用组合结构体系加固线路是应对复杂线路问题的主要手段，组合结构加固线路的设计方案必须根据实际工程情况，线路情况，铁路运输调度情况等因地制宜，组合结构加固线路的设计除应满足铁路桥梁强度、刚度的各项指标外，还应充分考虑线路加固方案的可实施性。