工字钢便梁施工工法

'工字钢便梁施工工法云南省铁路建设工程公司摘要：当公路下穿铁路需修建立交桥或在既有线上增建（改建）其它建筑物时，为不影响铁路正常运营，且便线绕行不可行或不经济时，采用工字钢便桥将线路进行架空加固，再进行明挖或顶进施工，完成桥梁施工。关键词：工字钢便梁线路架空加固桥梁施工1、前言当公路下穿铁路需修建立交桥或在既有线上增建（改建）其它建筑物时，为不影响铁路正常运营，且便线绕行不可行或不经济时，常采用钢便桥将线路进行架空加固，再进行明挖或顶进施工，完成桥梁施工。2005年我公司与中建七局组成联合体，共同完成了昆明市东三环南段道路工程第二合同段K7+267.074下穿昆小线、集装箱货场H1线、H3线铁路框架桥的施工。该框架桥原设计方案为顶进法施工，后变更设计为工字钢便梁架空线路明挖方案施工，大大缩短了工期，排除了老公路与框架桥间施工干扰，保证了施工安全，提高了经济效益。总结东三环K7+267.074框架桥成功的施工方法和经验，工字钢便梁架空加固线路的施工方法是非常值得借鉴和推广的。2、工字钢便梁的特点及施工条件钢便梁架空线路的形式根据新增建筑物跨径大小及线路条件，可采用D型、B型便梁或工字钢便梁等。采用D型、B型便梁对铁路线路条件的要求较高，只能用于线路曲线半径≥400m的地方，线路曲线半径≤400m时只能采用工字钢便梁进行架空。由D（B）便梁及工字钢便梁的施工条件可以看出，工字钢便梁适用于施工环境受限的地点。在既有运营线的涵洞拆除、接长或新增工程采用敞坑或顶进施工时对行车限速（45Km/h）干扰较小。通过周密的计划安排，采用工字钢便梁在运营线上施工，可以保障线路的正常运行，能有效地保障线路安全畅通及桥梁的施工安全及施工工期，且适用性较强，操作简便，钢构件可重复使用。但9 钢便梁属于无碴桥面，缓和曲线、竖曲线地段不宜采用工字钢便梁架空线路，列车也不宜在桥上停车。3、工字钢便梁的工艺原理工字钢便梁的工艺原理：钢便梁结构通常采用高度为60cm、宽20cm的H型工字钢（以下简称型钢，材质16Mnq合金钢，屈服强度≥340MPa），通过U型螺栓及扣板组拼而成。纵梁长12m，计算跨度11.6m，两片纵梁都由4根型钢单层并列的束梁构成。横梁为单根型钢，间距1.2～1.5m，横梁为双根一束时，计算跨度不大于9.0m；横梁为三根一束时，计算跨度不大于11.0m。为加强钢束梁的整体性，在每束纵梁内设5组拉杆，通过拉杆和拉杆局部硬木填块并拧紧拉杆螺母，将4根型钢联结成整体束梁。钢便梁抬梁采用挖孔桩支承，桩径1.5×1.5m，桩长及配筋根据路基高度、地质条件、土压力（恒、活荷载）大小和桩顶荷载等具体计算确定。在挖孔桩施工前，应先采用P43或P50钢轨按3-3-3-3或3-5-3式进行吊轨，钢轨可用25m长或20m非标准轨。在便梁长度范围，在钢横梁和木枕位置先后换成Ⅰ类木枕，便梁之外按既有线混凝土抽换木枕（Ⅱ类木枕也行，但联结钢箍及扣板需作相应变更）。轨枕扣件可采用不分开式扣件。便梁范围是否安装轨距拉杆根据线路具体情况确定。钢横梁位置的临时木枕和距挖孔桩中心4.0m的木枕，可不用U型螺栓和角钢扣板与吊轨联结。但吊轨端部木枕与吊轨联结箍紧并应安设临时木梭头。4、工字钢便梁的施工工艺流程和操作要点施工工艺流程图9 轨束梁加固方案审定、办理安全配合协议熟悉图纸施工复测挖孔桩、路基护坡框架桥及其翼墙施工开工准备工字钢便梁架设施工场地平整施工准备工程竣工交验附属工程施工线路恢复光电缆防护,电力及接触网改迁H型钢便梁拆出工字钢便梁、扣配件预制施工工艺流程图9 5、工程实例东三环K7+267.074框架桥工字钢便梁的工程概况东三环K7+267.074框架桥位于K7+251.684～K7+290.191直线段上，框架桥中线在K7+286.139与昆小线K7+672.736处相交，交角为85°05′31″，与集装箱货场H1线的交角为76°24′39″，与H3线的交角为60°54′28″。框架桥与道路平面为斜交布置，平面呈不等边梯形，结构形式为2-17.5m钢筋混凝土框架桥。5.1该框架桥的的施工难点：5.1.1由于K7+267.074框架桥下穿三股铁路且三股道互不平行，其中H1、H3线右侧接近道岔且为曲线，昆小线又套有米轨铁路，线间距较大，因而铁路的吊轨及横抬梁的设置是一个很大的困难。5.1.2该桥右侧紧临老公路和铁路平交道口，公路行车密度大，行车安全和施工安全的防范措施须十分严密。5.1.3由于该处铁路处于站区及货场，调车作业频繁且时间无规律，框架桥施工中保证列车安全运行的防护工作是施工中的重中之重。5.1.4站场接近区段，段管线多、路径杂，改移保护难度大。5.1.5框架桥下地基承载力低，须对地基进行加固处理，而架空的线路下净空较小，地基加固机具的施工操作十分困难。5.2、施工顺序：昆小线、H1、H3线吊轨加强线路→施工昆小线两侧钻孔桩→施工H1线两侧钻孔桩→施工H3线两侧钻孔桩→封锁H1线,铺设9#道岔一组→开通H1线→铺设便线→便线开通→昆小线米轨停用，封锁昆小线7天→昆小线线下桩盖系梁施工，钢梁架设→开通昆小线→封锁H1线15天→H1线线下桩盖系梁施工、钢梁架设→拆除道岔、便线→开通H1线→封锁H3线7天→H3线线下桩盖系梁施工、钢梁架设→开挖线下土方→地基加固→施工框架桥→分段、分点封锁线路，拆除吊轨梁、钢梁→整修线路。东三环K7+267.074框架桥采用架空线路明挖施工方案，主要施工流程为：施工准备→先间隔封锁昆小线→封锁H1线→最后封锁H3线。5.3、操作要点9 昆小线纵梁用3根一束工字钢，H1、H3纵梁用4根一束工字钢。纵梁两端固定于支墩上，纵梁设计最大跨度11.6m。横梁用单根一束工字钢，设计最大跨度单根为8m，在H1、H3线曲线地段横梁为2根一束，最大跨度11m，横梁中心为1.2m。为保证工字钢梁的稳定和受力均匀，纵梁两端置于顶部预设的短枕木、短钢轨间并用木枋打紧，底部焊接于钢板上，梁束每1.5～2m用U型螺栓钢箍箍紧，必要时可增设钢板焊接进行加强。横梁两端置于纵梁上，用U型螺栓与纵梁扣紧，对于采用2根梁束的制作与加固方法与纵梁相同。横梁顶面与轨底的接触面采用橡胶垫板。详见钢便梁平面布置图。（附图1）施工步骤：5.3.1施工准备①施工前作好施工现场管网、线网调查工作。与管网、线网、线路等设备管理单位签订施工配合协议。配合各管网、线网业主对管网、线网进行加固防护和挪移工作。与铁路、车站、货场有关单位进行协调、配合、申报封锁和慢行计划；②作好“实施性施工组织设计”申报、审核工作。将编制好的“实施性施工组织设计”方案报监理、指挥部、铁路局等部门审核、审批，以完善施工方案，取得施工许可，并完善各种手续。③施工机具、材料到位。因为该工程对施工时间要求极高，所以在单项工程开工前，按材料计划备齐所需材料并进行加工制作，按施工计划运至施工现场，按计划配备机具设备，并检查其性能满足使用要求。并储备线路抢险、线路恢复所需的材料和机具。④作好施工人员安全、技术培训工作。配齐施工及防护人员，进行岗前安全和技术培训，在施工前对全体施工人员进行安全教育和专业技术培训，提高施工人员的安全意识，懂得在既有线上施工的基本知识，确保线路畅通的行车安全的重要性。⑤做好施工防护的准备工作，设置防护通信电话、防护棚、安装防护信号灯和慢行标志，配齐防护人员。作好施工前精测工作，各点位座标、标高仔细计算，多人复核，定点准确，重要桩位做好护桩。9 5.3.2吊扣轨施工采用P43或P50轨制成轨束梁按3-5-3布置，先对昆小线、H1线、H3线75米线路进行吊扣轨加固。①申报昆小线和H1线、H3线施工慢行计划和线路封锁计划。②按封锁、慢行计划时间，进行吊扣轨施工。③单根抽换枕、套箍等工作利用“天窗”时间完成。④安装横梁前，拆除吊轨、拆除线路，横梁安装完成后，再铺设线路进行吊轨加固。5.3.3加工、安装工字钢便梁5.3.3.1架空钢梁共计15组。安装工字钢纵梁施工步骤：①沿铁路股道外两侧纵梁中线挖除宽1.8m、深至纵梁底面标高下50cm土方，挖土时视情况对铁路道床进行支挡防护。纵梁与既有轨面线路纵坡平行。②加工、组合好单束工字钢，将组合好的单束钢梁置于架设区域的两侧。吊装工字钢纵梁至支墩预埋短钢轨间并打紧，U型螺栓扣紧工字钢梁束。③加工好所有连接杆件，作好标识，派专人负责清点发放。检查、加固纵梁、纵梁与基本轨用方向拉杆连接，检查加固线路。5.3.3.2安装工字钢横梁、架空线路每股道工字钢便桥设计为5跨，本方案计划每次封锁线路时间5小时内安装横梁1跨，每天封锁2次，自东向西隔跨安装，其步骤如下：①利用列车通行间隙，根据横梁位置、方正或抽换短横梁（枕木）；②封锁线路，拆除或拨移第一跨线路，挖除线下道床至横梁底面下30cm；③吊装H型工字钢长横梁，用U型螺栓与纵梁扣紧；④将线路移到长横梁上就位，掉轨加固开通线路；按上述步骤，依次铺装1～5跨横梁，架空线路，每股道桥横梁按3天完成。架梁作业时间表序号作业名称时间（h）备注1清除道碴22安设纵梁23安设横梁34加固纵、横梁、线路3时间合计109 6、施工机具和劳动力安排该工程工期要求非常紧迫，故在工程的施工准备阶段对施工机具、材料、人员就位情况都要求环环相扣，不得有丝毫懈怠。6.1需投入的主要施工机具序号施工机具名称规格型号单位数量备注1工字钢t根据设计图要求进行备料、下料，钢便梁的预制、加工因工地现场无合适场地，在外租用场地进行预制。2P50钢轨t3木枕根4扣配件套59#道岔组16道碴Ⅰ级道碴m36200KW发电机组台1750T汽车吊辆28平板汽车辆29250T火车求援吊辆110火车动车辆1机车压道1110T手拉链葫芦台212电动扳手把613单轨车台814起拨道机QB-29台1015液压捣固机XYD-2台416轨缝调整器台217钢轨钻眼机D2G-32D台318锯轨机DSIG-4台319自卸车CQ-16辆420电焊机交流机台621抽水机S80-65-160台27.5KW22道尺把323全站仪拓普康台124水平仪台16.2劳动力安排（人）序号工种名称人数序号工种名称人数1线路工255普工202防护人员126焊工63起重工107机电工44安装技工108测量人员3合计：90人9 7、质量保证措施7.1、建立开工前的技术交底制度每项工程开工前，必须由主管工程师向全体施工人员进行技术交底，讲清该项工程的设计要求、技术标准、施工方法和注意事项等。每个工序开工前由施工队主管工程师向施工班组进行技术交底，使全体人员在彻底明了施工对象的情况下进行施工。施工前对各个控制点进行精确测量，准确定位。7.2、每趟列车经过后，技术人员必须对轨距、高低等线路几何尺寸进行检查校核，对不合格点马上进行整改，相关技术数据记录在案。7.3、建立健全原材料、成品、半成品的管理制度该项工程使用工字钢、钢轨及扣配件量特大，且用于关键部位。故对材料的要求必须更加严格。所有材料必须为有质量保证的厂家生产，有出厂合格证，且经复检能达到材料所需的各项指标，经监理、业主检查合格同意进场的原材料、成品、半成品，方能进货。材料进场后要分类、分批堆放，并设立标志卡，坚持按用途归口管理、发放，不得混杂，对易受潮的物品要做好防雨、防潮措施。8、工字钢便梁施工安全措施8.1所有用于钢便梁上的工字钢、钢轨在使用前必须进行探伤检测。各项指标符合规范要求，且经材料复检物理性能满足设计要求的才能用于施工。8.2工字钢便梁施工完毕,必须经铁路局行车安全监察室、工务段和车站检查，确认符合列车运行条件，并经双方签认后，经机车压道后方可放行列车，并在运行中加强养护。8.3为保证工字钢便梁的稳定，设置支座时在第根方桩顶预埋藏.3m长的短钢轨四根，每根外露长度为0.6m，作为横向固定。并用扁钢与预埋钢轨焊接.短钢轨间预埋厚6～8mm钢板，工字钢便梁安装后，底部用扁钢与预埋钢板焊接。8.4纵、横梁抬梁、轨料在运输中必须配备足够人员，保证运输安全。8.5施工现场必须明确施工负责人，统一指挥、调度，保证现场有序不乱。施工负责人对每次铺好的线路进行检查，达到列车放行的条件用规范要求方能放车。8.6指派专人在每次列车通过后，对施工范围两端各20m及便梁结构进行检查，发现异常及时采取措施，保证行车安全。9 8.7对电缆、地下管线等地下构造物进行保护。8.8严格执行铁道部TBJ412-87《铁路行车线上施工安全技术规则》及营运线施工作业“八不准”、“一把关”的规定及昆明铁路局相关规定。9、环保措施9.1采用工字钢便梁施工本身就是一项安全环保的技术措施,主体工程完工后，可重复利用的工字钢、钢轨、扣配件、枕木等，回收时应采取合理的防锈、防腐措施，作好标识，认真清点入库。9.2、施工挖孔桩或桩板墙挖土外运时要合理选择施工便道路线，对邻近沿线村庄和集镇的便道要经常保持干净、整洁，必要时洒水除尘，装运砂石料时控制装载量并加以覆盖，避免行走时撒落，以减少施工扬尘土对环境的污染。10、效益分析10.1技术效益东三环K7+267.074框架桥结束后，我公司对工程所用的工字钢、钢轨、枕木、扣配件等进行了回收，并在这个工程中也总结了很多非常实用的施工经验，后来用于云南三环中化化肥有限公司120万吨/年磷铵工程进厂道路与昆阳支线铁路立交桥施工工程及广大线K70+966通道涵的修复工程上，现在大部分材料还在周转使用。我公司大多技术人员已经能熟练掌握此项施工技术和操作方法，用于同类工程。10.2经济效益工字钢便梁架空线路不仅能确保施工安全，有效地缩短施工工期，工字钢也可多次流通周转，由此可见工字钢便梁施工技术为我公司产生非常可观的经济效益。工字钢及其它扣配件运转到一定周期后，还可以按废弃钢铁进行处理，同样能有经济回报。11、结语我公司对此项施工技术特别重视，于2006年设计了关于工字钢便梁的一系列施工方案，对上承式、下承式及吊轨为3-3-3-3型或3-5-3型的各种型式做了详尽的设计，作为公司参考图纸，可用于今后的同类工程施工。9'