浅谈桥涵顶进施工中线路的加固方法
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作者: 李随敏
摘要：本文阐述了既有线下穿桥涵顶进施工中，线路加固的三种基本方法：扣轨加纵横梁加固、D型便梁和工便梁加横抬梁组合的加固方法，从适用条件、施工工艺、加固安装顺序及注意事项等方面进行了论述。
关键词：顶进；线路；加固
随着铁路跨越式建设和地方经济的不断发展，下穿铁路的桥涵顶进工程愈来愈多。而在不中断行车的条件下，为确保铁路的安全运营，且又不影响下穿桥涵工程的正常施工，这就需要对既有线轨道进行加固。确定轨道加固的形式应视铁路线路的状况、既有线的运输能力、顶进桥涵处地质、地下水情况及结构的尺寸、刃脚构造、覆土厚度、施工季节等情况综合考虑。目前顶进桥涵施工轨道加固常用方法有三种，即扣轨加纵横梁加固方案、D便梁和工便梁加固方案，此三种加固方案均需在列车慢行45km/h的前提下进行。
1、扣轨与纵横梁组合加固
1.1单一的扣轨加固方法
当顶进的工程为圆管，孔径小于2m且轨底到管顶的距离大于3m，处于直线地段，运输不甚繁忙，路基土质较好，刃脚安装良好，可采用单一的扣轨加固方法进行线路加固。扣轨若用43kg/m或50kg/m旧钢轨，组合方式有3-5-3或3-7-3，即每组（束）每组3根2组配每组5根1组或每组3根2组配每组7根1组进行线路加固，扣轨组数可通过计算决定。轨束分开铺设在钢轨的内外侧，3-5-3或3-7-3中间那一束铺设在两钢轨的中间。轨束长度需伸出框构两侧至少5 m，轨束与枕木的交叉点全部用“U”型螺栓与扣板连成一体。扣轨离开主轨垫板5 cm，每束扣轨两端设木梭头，扣轨接头相互错开，相错量大于1m。
1.2扣轨加纵横梁组合加固
当顶进桥涵孔径小于4m或孔径大于18m时，线路加固可采用扣轨加纵横梁加固方法。
⑴插入木枕：
伸出桥外有效长度不小于5 m，同时要求伸出稳定边坡以外不小于3 m，当土质较好时伸出桥外有效长度大致与桥高相等的范围内，对现有混凝土枕进行方枕，使其间距为0.8m，然后隔一根穿入一根长度大于3.3m长的木枕，木枕上铺设铁垫板，钉齐道钉。
⑵铺设扣轨梁：
在主轨内外侧上3－5－3或3-7-3， P43或P50/25m再用轨，扣轨使用材质、规格、型号要符合规定要求，扣轨梁要使用U型卡子与木枕连接在一起。
⑶穿入横抬梁：
将穿入横抬梁位置的道碴扒掉，每隔二根轨枕穿入一根强度不低于I45工字钢（或H型钢）横抬梁，长度不够时用拼接板把两工字钢在腹板和翼板处拼焊起来，或用专用高强连接板配合高强螺栓进行连接。为减少顶进箱身的阻力，在每组横梁下铺设小滑车（或用槽钢作为滑道）。横抬梁两端均放置在线路外侧的挖孔桩（枕木垛）上（每侧两排），顶入一端搁置在框构桥顶面的滑动小车上，每两道工字钢横抬梁间设一道轨距拉杆以保证轨距。
⑷铺设纵梁：
顺线路方向在线路两侧架设纵梁束，单线左右侧各一束（两片为一束）,多线线间三片为一束，纵梁束两端用挖孔桩（枕木垛）作支撑点。纵梁束铺设在横抬梁两端的顶面上，每组纵梁束用U型螺栓和扣板与横抬梁连成一体，使纵梁与横梁形成稳定的井字型抬梁，从而达到加强线路刚度与强度目的。
⑸防止线路横移的措施：
为了防止线路发生横向移动，在框架桥顶预埋直径为￠25mm钢拉环5处，间距2m，顶进时用30T倒链随时拉紧线路，调整线路方向。在顶进方向的另一端增设支撑桩，支撑桩的直径一般采用1～1.25米，间距4～5米，深度比顶进桥涵底大2米左右。支撑桩上现场预制支撑梁。钢横梁与支撑梁之间用钢轨或槽钢等钢构件顶死。
施工作业时应加强两侧线路的道床捣固，保证道碴饱满密实，特别是框构两边外侧与路基相连接处；为防止轨道电路发生联电现象，横梁与轨底间应有可靠的绝缘装置，吊工字钢卡子须穿半切开的防护绝缘套；工字钢穿放及拆除时，均遵循“隔一”的原则进行，严禁相邻两根工字钢同时作业；为防止线路发生横纵向串动，在预制的框构顶预埋U型螺栓，用倒链将纵梁和框构连接，在顶进的过程中边顶进边拉动倒链。
2、D型便梁加固
D型便梁由纵梁、横梁、斜杆及连接配件组成。为单线半穿式钢梁，纵梁箱形，横梁兼作轨枕，适用于曲线半径≥400m的线路。D型便梁可以架空加固线路，在不中断行车慢行的条件下进行各种下穿桥涵施工，而且拼装简单、运输方便、安全系数大。但是D型便梁也有其使用的局限性，一是D型施工便梁分为D12、D16、D20、D24等四种型号。跨度分别为L。=12．06 m，L。=16．08 m，L。=20．10 m， L。=24．12 m。对于需要顶进大孔径的框构就无法采用；二是由于D型便梁高度较高，如果桥涵顶至轨底间距离或线间距较小时，则不能采用；三是单片梁重心较高底面较窄，在移动中很容易拆翻、倾覆；四是施工难度大，费用较高。
2.1支撑桩施工
D型便梁可用孔径为1.0～1.25m挖孔桩作为支撑桩，挖孔桩桩的根数、布置形式、桩径、桩长都必须根据现场情况具体设计检算确定。
2.2D型便梁施工
①按批准后的慢行计划，按规定距离在线路路肩上设置列车慢行牌，并在施工地点派专职防护员。②调整轨枕间距。按照施工便梁钢横梁分布间距0.67m在既有线钢轨上打上标记，然后调整轨枕位置，应按工务规则要求“隔六抽一”，留出横梁插入空位，调整枕木时，枕木底应捣固串实。③插入钢横梁。由主梁两端向中心排列抽换，横梁上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。④吊放纵梁。封锁点内利用大吨位吊车分别把便梁的纵梁吊放到便梁的支撑桩上。⑤安设扣件。先安装一侧纵梁连接横梁、牛腿、连接板，然后安装另一侧纵梁，并同时安装钢轨尼龙垫及扣件。上扣件时同根横梁上两侧不能同时作业，防止扳手同时接触轨道联电。⑥调整标高。便梁及轨道扣件全部安设完毕后，利用列车间隙时间调整支撑桩垫木，使便梁全面受载加压，检查便梁线路，并把螺栓全面拧紧一遍。无不良情况即可去碴开挖作业。⑦安设斜拉撑杆。由于便梁跨度大稳定性较差，去除道床后立即安设斜拉撑杆。施工时牛腿及联结板上全部螺栓应同时上紧，弹簧垫圈置于螺母与平垫圈之间；使用过程中，应随时检查，上紧松动的螺栓；桥上应尽可能避免钢轨接头，不能避免时，钢轨接头必须调整在横梁上（用接头扣板）；绝缘垫板应配置齐全，防止联电事故发生。
为防止顶进时塌方，在D梁便梁加固范围以外6.25m或12.5m范围内采取扣轨加纵横梁加固。线路两侧的支撑，结合防护桩和枕木垛进行加固。
3、工便梁加固
工便梁为分节式纵梁，利用简支钢结构原理，把工字钢作为单孔便梁联接起来。便梁可由多个支点支撑，其接头联接板采用等强度联结，由上下两组夹板和一组腹板组成，单片便梁最小长度为12m。由于其强度、刚度、稳定性、安全性都比较好，因而被广泛应用于大跨度的桥涵顶进。但由于工便梁刚度较D型便梁弱，因此在施工时往往采用工便梁加横抬梁组合的加固形式。
①支撑桩施工。工便梁支撑桩一般为挖孔桩。
②便梁安装。便梁架设一般采用汽车吊吊装到路肩外枕木支点上，然后横移到路肩上，线间便梁利用线路封锁点跨线横移，在每片便梁两端位置必须先穿入2片以上钢枕，以便于便梁就位时随即与之连接，保证其稳定性；吊便梁时，与接触网必须有足够的安全距离（大于2m）。
③钢枕安装。在两工便梁纵梁之间，采用H20钢枕连接，钢枕在既有砼枕的间隙内设置，每个间隙内穿一根钢枕，穿钢枕时要按工务“隔六穿一”的原则，开挖一空穿一根，穿一根加固一根，与钢轨接触面垫好绝缘板，如此反复逐次施工，严格控制水平和方向，确保行车安全，钢枕两端与纵梁联结，联结方法采用高强螺栓与纵梁联结拧紧。
④横抬梁安装。横抬梁可用工字钢或H型钢组合而成，每组2～3根组成。横梁一端架设在挖孔桩上，一端搁置于框架顶端，具体位置应视场情况而定，但需满足力学检算的要求。顶进施工时，为减小横抬梁与箱顶之间的摩擦力，在箱顶与横抬梁接触面上放置钢板，其上放置圆钢或滑车做滚轴，以利顶进。为避免横纵梁纵横移动，在工作坑后对应横抬梁位置的原地面上设两个地锚，并用钢丝绳及倒链将横抬梁与地锚连接；并在边跨的外侧支点上各插入一组H型钢，作为辅助横抬梁。
⑤线路控制。工便梁加固线路时，线路的轨距及横向稳定性均靠混凝土枕及钢枕上的所有扣件来完成。加固后，纵横梁及线路成为一体，这样确保了线路不变形。
用工便梁法加固线路，因在加固过程中增加的大量的钢铁构件，使原有的轨道电路绝缘条件降低，因此在施工中应特别注意：钢轨与工字钢梁、钢轨与工便梁之间应使用绝缘安全可靠的扣件连接；安装吊轨梁的U型螺栓时，要防止U型螺栓相互搭接接触钢轨或钢轨联结件，造成轨道联电；在安装工便梁的横梁时，横梁与钢轨间联结扣件的绝缘配件按工字梁使用说明书上的要求安装配制齐全，避免在绝缘部件还没起作用时造成短路状态；在抽轨枕换工便梁的横梁时,必须在钢轨下垫大块绝缘橡胶垫板，防止横梁将两根钢轨的电路短路影响信号和行车。联接吊轨卡螺栓，扣轨梁联接螺栓都不高于基本轨面。
4、结束语
以上三种方法在顶进桥涵施工中加固线路时应用都比较广泛，施工时要根据现场实际情况，经过技术、经济比选认真选择。目前由于高速、重载对线路的加固措施要求愈来愈严格，扣轨加横纵梁的加固方法已逐步被D型便梁和工便梁加横抬梁加固方法所取代。不论采用哪种方法都要以确保列车行车安全为前提，在保证运营安全的情况下，尽可能地减少要点时间，缩短施工工期，提高经济效益。
参考文献
[1]铁道部第三工程局.铁路工程施工技术手册桥涵中册[M].北京:中国铁道出版社,2009.
[2]D型施工便梁架空线路施工汤国梁技术企业科技与发展出版社，2008
[3]浅谈顶进桥施工中轨道的加固方法 马伟平 企业技术开发出版社2009年
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