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1、隧道下穿既有线采用D型施工便梁进行线路加固施工技术 摘要：本文介绍了下穿既有铁路的隧道由暗挖改明挖方案的选定，及采用D型施工便梁进行线路加固的施工方法，并对线路加固的承载关键结构进行了受力检算，确保了行车及施工的安全。为今后类似工程施工提供借鉴作用。 关键词：既有线线路加固D型施工便梁受力检算施工技术 中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号： 1 工程概况 中缅石油QAL072QAL073管道穿越广大铁路隧道工程位于楚雄州南华县，与铁路相交里程为K76+650，交角为90。隧道穿越路基长度为40m，隧道孔径5m。 广大铁路为单股道，砼枕，50kg/m钢轨，有缝线路。单线非电气化铁路，位
2、于R=400m的圆曲线上。此段铁路为高路基段，路基高4.5m。 场区内主要地层岩性从上至下为第四系粉质黏土、细砂、卵石及白垩系砂岩。 2 总体施工方案比选 原设计采取暗挖法施工隧道，施工前项目部对隧道暗挖方案进行了评估，认为暗挖法施工存在两大风险： 1）工期风险：暗挖法施工总工期需要77天，且施工期间正值春运，需停工40天，则相当于总工期为117天，大大超过业主105天的工期要求。 2）塌方风险：隧道开挖断面跨度为5.8m，但埋深仅6.36m，为浅埋隧道，上部土体不能形成自然平衡拱。且场区内主要地层岩性差，上部为松散土层，下部为节理发育，围岩破碎强风化砂岩层，暗挖时支护困难，在施工的扰动下，极
3、易出现塌方，危及铁路行车安全。 现对隧道暗挖和明挖的经济性及工期进行了比较，见表1和表2： 表1两种方案费用比较表 表2两种方案工期比较表 由表1和表2可以看出明挖法的施工成本不仅比暗挖法施工成本低52.5万元且工期节省17天，能够满足工期要求。经综合分析可见明挖法施工为最佳方案。 3 线路加固方案 采取明挖法施工时，基坑两侧坡面按1：0.75放坡，则需要架空的线路长度为22m。如果按常规使用工字钢作纵梁的线路加固方法，难以承受如此大跨度的列车荷载。经过几次分析计算，最终线路加固主跨采用D型施工便梁，副跨采用工字钢作纵梁，具体设计参数如下： 根据跨度，选择D24型低高度施工便梁做主跨纵梁，因线
4、路位于R=400m的圆曲线上，进一步选择曲线、单线、丁式、最低位型号的施工便梁。副跨采用I56a工字钢作纵梁，三根一组，单层布设，每1m设一根25mmU形螺栓将纵梁拼装成束。 横抬梁为单根长6m的I45a工字钢，横抬梁间距为1m。用25mmU形螺栓将纵梁与横梁联接为整体，横梁与纵梁间隙以杂木板垫实。在与轨底接触的横抬梁面设置绝缘胶垫，使横抬梁与线路轨道保持绝缘，以防止出现“红光带”。吊轨采用P43轨3-3-3-3组合，1-2扣加固。吊轨梁与横抬梁、木枕采用22mmU型螺栓连接成整体。线路每隔1根枕木安装一根绝缘轨距杆，以保持轨距。纵横梁联接完毕后对道床进行回填道碴至满槽。 主跨采用1.5m人工
5、挖孔桩作支墩，孔桩桩长12m，桩底嵌入岩石内。副跨外侧支墩采用1m（高）1.5m（宽）1.5m（长）的C25砼方墩作为支点。 施工期间，列车按限速为45km/h行驶，慢行点内按规定设置各种作业牌。并派专人24小时进行防护，每经过一趟列车均要进行线路的方向及轨距、水平的检查。 线路加固结构见图1、2所示。 图1线路加固立面及平面布置示意图 图2线路加固横断面图 4 线路加固承载结构受力检算 4.1 检算荷载取值 列车竖向静活荷采用铁路标准荷载，即“中-活载”。标准活载的计算图式见图1。荷载冲击系数取1+。 图3 中活载图 4.2 D24型施工便梁强度检算 D型施工便梁为铁道部认可的，长期使用的制
6、式施工便梁，在规定的使用条件下，完全能够满足承载要求，故本文不再对其进行承载力的检算。 4.3横抬梁I45a工字钢检算 I45a工字钢力学参数：W=1430cm3，重量=80.42kg/m，E=210GPa，I=32240cm4，=170MPa，容许最大挠度fmaxL/400。横抬梁跨度为4.46m。 当列车机车轮轴运行至副跨时，横抬梁承受最大荷载，为最不利情况，此时按列机车单个轴重220KN对由2根横抬梁来承载，考虑列车的冲击力(列车限速45km/h)时，活载冲击系数：1+=1+28/(40+10)0.7545/60=1.32。 则单根横抬梁承受的荷载P=2201.32/2=145.2KN。
7、横抬梁检算图如图4所示。 图4横抬梁荷载图 1）强度验算 Mmax=72.61.5125m=1.1105 N?m max=Mmax/W=1.1105/(143010-6)=76.9MPa=170MPa 2）挠度验算 f=Pa/（6EIL）（3aL2-4a2L+a3-a2L） =6.3mmf=L/400=11.2mm 工字钢横抬梁强度、挠度检算通过，可安全使用。 4.4工字钢I56a纵梁检算 I56a工字钢力学参数：=170MPa，W=2340cm3，重量=106.316kg/m，E=210GPa，I=65600cm4。 因副跨纵梁两侧支墩尺寸较大，纵梁实际跨度不足9m，检算按跨度为9m进行，此
8、时中一活荷在跨中处的换算均布活载为146.7kN/m。将纵梁所承受的其它荷载简化成均布线性荷载，经计算得16.7KN/m。则单根工字钢纵梁承受的荷载q=(146.7+16.7)1.32/6=36.0kN/m。受力如图5所示。 图5纵抬梁荷载图 1）强度检算 Mmax=ql2/8=3692/8=364.5kN?m =Mmax/W=364.5103/（234010-6）=155.8MPa=170MPa 2）挠度检算 f=5ql4/384EI=（53610394）/（3842101096560010-8） =22.3mmf=L/400=22.5mm 纵梁强度、挠度检算通过，可安全使用。 4.5钻孔桩
9、受力验算 当列车行驶至图6所示的位置时，2号挖孔桩支墩承受最大荷载。 图6挖孔桩支墩受力图 经计算列车荷载（包括冲击荷载）、主跨荷载、副跨荷载分别作用于2号两个挖孔桩支墩的作用力为2110.8kN、275.08kN、83.5kN。则单个挖孔桩承受的轴向荷载为： P=（2110.8+275.08+83.5）/2=1234.7kN 支墩挖孔桩嵌入岩石层内，其容许承载力按下式进行计算： P=R（C1A+C2Uh） 式中P桩的容许承载力（kN）；R岩石试块的单轴抗压极限强度，25300kPa；A桩底支撑面积，1.77m2；U嵌入岩石层内的桩周长，4.71m；h自新鲜岩石面算起的嵌入深度，1.54m；C
10、1、C2系数，根据岩石层破碎程度和清底情况取值，分别取值为0.3、0.03。 则有： P=25300（0.31.77+0.034.711.54）=18939.6kNP=1234.7kN 计算结果表明挖孔桩容许承载力满足要求。 5线路加固施工技术 5.1挖孔桩支墩施工 开挖前将桩孔位置前后5m范围的砼枕抽换成木枕，采用P43轨进行3-5-5-3扣轨临时线路加固防护处理。并在孔位开挖范围外靠近线路侧及铁路行车限界外插打50钢管桩，间距30cm，设置钢板围挡，防止开挖引起道砟的滑塌。 在桩顶预埋根L1008角钢作为主、副跨纵梁的限位器，埋深30cm，露出砼面20cm,预埋角钢离开纵梁边缘10cm，纵
11、梁就位后用杂木板塞紧 5.2施工便梁架设 便梁架设前申请线路封锁要点，对支点进行打磨平整、复核标高，特别需要注意复核外轨超高值，外轨超高采用调节支墩高度来设置。 1）横梁就位 横梁采用16t吊机配合从路基坡底吊送至路肩，人工穿入的方式进行。 事先将线路上轨枕位置用油漆打点标记，以便抽换后恢复。 先将枕木间距进行适当调整。按“隔六抽一” 的要求进行抽除枕木，穿入横梁，?用定位角钢S7定位横梁，垫好橡胶垫，上好钢轨扣件，换入横梁后及时对道床进行捣固。 2）纵梁就位 将横梁两端头及以外的道碴清除，在道床边坡掏出纵梁槽，掏槽尺寸满足纵梁安放并留有一定余量，便于落位与调整，道床边坡用袋装道碴堆码牢固，保
12、证轨枕头道碴饱满。把纵梁从南华车站运至桥位利用轨道吊吊装就位。并安装连接板及牛腿，此时钢轨扣件可以临时松开。待纵梁与横梁连接完毕后再固定钢轨扣件。 3）其他配件的安装 横梁全部与纵梁联接后，掏空横梁间及底部的道碴和土方，安装斜拉杆及其他配件。 5.3副跨施工 便梁纵梁吊装完成后即进行副跨的施工。 1）吊轨施工 股道采用P43轨3-3-3-3组合1-2扣扣轨。封锁要点利用汽吊将吊轨吊装至设计位置，并与枕木和钢横梁用22mmU形螺栓及扣板连在一起形成整体。吊轨梁顶面不得高出基本轨顶面。 2）架设工字钢纵梁 采用I56a工字钢作为纵梁，3根一束。安装施工前以25U形螺栓将纵梁拼装成束，置于路基两侧。
13、在道床边掏出纵梁槽，掏槽尺寸满足纵梁安放并留有一定余量，便于落位与调整，道床边坡用袋装道碴堆码牢固，保证轨枕头道碴饱满。沟槽开挖完成后，采用汽吊人工配合将纵梁安放到固定位置。 3）铺设横抬梁 采用I45a工字钢作横抬梁每1m设置一根。在轨枕间距内扒出部分道碴并穿入横梁，每穿完一根横梁及时补碴捣固。并用25mmU形螺栓将纵梁与横梁联接为整体，横梁与纵梁间隙以杂木板垫实。纵横梁联接完毕后对道床进行回填道碴至满槽。 5.4线路恢复 得到调度封锁命令后，防护员立即插移动停车信号牌，开始封锁作业。 人工拆除D24便梁联结件，采用轨道吊吊出两片纵梁。补道床两侧道碴，采用手持捣固机捣固线路。然后采用隔六抽一方法隔孔拆除横梁。在主跨便梁拆除后进行副跨的拆除。人工拆除工字钢纵横梁联结件，采用卷扬机人工配合抽出工字钢横梁。 进行主、跨横梁拆除时，同时方正轨枕捣固线路，拆一孔捣一孔。 线路加固拆除完毕并检查线路方向和水平均等符合规范后,方可撤销慢行点，恢复线路。 6 结束语 本项目中隧道暗挖改明挖并采用D24型施工便梁进行大跨度线路架空，不仅按期完成施工，确保了铁路运输安全，且经济技术指标比较突出,可以在以后相类似工程项目中推广使用 参 考 文 献 1 桂业琨、邱式中?桥梁施工专项技术手册M?北京：人民交通出版社，2005，01。 2周水兴?路桥施工计算手册M?北京：人民交通出版社，2001，05。