线路加固施工工法

'一、前言随着社会经济的不断发展，越来越多的规划公路、道路需下穿既有铁路。这些公路、道路标准往往较高，路面很宽，这就使得下穿既有线的立交桥孔径也越来越大，而目前在下穿既有铁路线时采用的立交桥形式仍然优先采用整体式框架桥结构顶进作业，这样既可以大大缩短对铁路行车的干扰时间，相应也使整个工程的工期大大缩短。但是施工作业时如何对既有线路进行加固，是施工过程中保证工期、质量的重要环节。目前采用了各种方法对既有铁路线路进行线路加固，而既能确保在施工过程中火车的行车安全,又能节约工程造价、加快施工速度、确保工程质量的方法很多，而本文叙述的工法即为其中之一。本文以公铁立交桥新建工程中1#框构桥施工为例，重点对既有铁路线路加固中——工字钢纵、横梁及扣、轨梁加固施工工艺流程进行叙述。图示　吊轨、枕木、横梁联结图二、工法特点2.1加固后，可在不影响行车安全又不中断行车的条件下进行施工。2.2可以大大缩短施工对铁路行车的干扰时间，相应也使整个工程的工期大大缩短。 2.3施工方法简便易行、成本较低、对铁路既有线行车影响小、临时占地少。2.4在下穿既有铁路线施工时可以采用更多作业方法。三、适应范围框架桥涵（渠）下穿既有线路。工字钢束布置在线路两侧，安装简单。在行车线上将线路进行加固或架空，既不影响行车安全又不中断行车的条件下，达到架空既有线路,进行基坑开挖或顶进作业等施工。四、施工工艺4.1工艺原理线路加固的主要结构包括纵向受力主梁、横梁及挖孔桩基础。沿线路方向梁为承重受力主梁,垂直于线路方向并置于主梁之上为横抬梁,横抬梁穿于轨底,将加固范围内线路荷载传递给主梁,并将全部荷载传递给主梁之下的挖孔桩基上。4.2工艺流程1、在线路上钉出轨束梁的梁跨中心点，并用方尺“方“至两根走行轨上标注记号。2、线路撤除部分土，埋设支点；3、砼轨枕更换木枕及方正轨枕，按横向工字钢排布枕木间距； 4、按3－5－3型式安装轨束梁，吊轨梁；5、纵梁两端片石混凝土（挖孔桩、枕木跺）基础施工；6、穿入横抬梁；7、架设纵梁；8、线路撤土；9、框构桥顶进及施工阶段，线路加固范围及两端线路的整修；10、顶进就位后线路补充道碴；11、拆除纵梁。12、拆除横抬梁。13、拆除吊轨梁。14、恢复线路及整修。4.3施工方法要点具体施工方法如下：4.3.1线路撤土施工进点后，在列车限速45kmh慢行期间首先采用人工对线路进行撤土，要求在加固范围内的两线间土方（枕木头外300mm）全部撤至枕木下550mm处，人工搬运将撤出的土方移出加固范围。4.3.1.1作业条件：1、列车限速45kmh。2、在两端车站与现场设专业防护员进行防护。 4.3.2埋设支点在线路上钉出轨束梁的梁跨中心点，并用方尺“方“至两根走行轨上标注记号。在线路两侧枕下550mm以下各埋设一道木枕支点，支点要求顺线路方向与横抬梁垂直。4.3.3更换枕木利用列车封锁时间更换线路既有的混凝土枕为木枕，用起道器抬高轨道，人工更换既有的混凝土枕为木枕，同时预埋好U型螺栓，换完枕木要对线路进行沉落整修，保证行车安全。4.3.3.1作业条件：1、列车封锁时间2、在两端车站与现场设专业防护员进行防护。4.3.3.2重点及控制方法：1、木枕树心朝下，有围棱者大面朝下。2、木枕位置正确，与轨道中心垂直。木枕中心线应与线路中心线重合，保证钢轨两侧枕头等长，便于枕端吊轨。3、新木枕必需钻道钉孔。 4、捣固标准与线路维修同。5、轨道几何尺寸符合维规要求。4.3.3.3注意事项：1、抽出和穿入木枕，拆装铁垫板，不准撬起钢轨。2、禁止在轨距不良条件下打道钉。3、注意防止连电。为防止连电撬棍要套上绝缘套。4、新旧轨枕的装运、更换和存放防止侵入限界。5、加强捣固。在全部更换完毕后，用震动捣固机全面捣固一遍。4.3.4线路扣轨要将吊轨梁所用的钢轨提前利用天窗时间用轨道车运送到现场，用轨道吊吊放在线路两侧（要根据铁路局要求注意堆放高度、限界范围及覆盖要求），对钢轨整修、量好钢轨尺寸，编排好扣轨顺序（扣轨接头要相错1m以上）利用封锁时间人工采用单轨车单根搬运钢轨进行扣轨。每个加固地段的组拼顺序为先中心的后两端。4.3.4.1作业条件：1、列车封锁时间； 2、在两端车站与现场设专业防护员进行防护。4.3.4.2重点及控制方法：1、吊轨、U型螺栓距铁垫板、基本轨净距20mm以上。2、各种螺栓不得高出基本轨顶25mm。3、螺母必须拧紧。4.3.4.3注意事项：1、抬运钢轨注意行车与人身安全。2、组拼过程中及其完成后注意防止连电与侵限。3、不得跨越线路拉运或拨移钢轨。4、吊轨梁较长由多根钢轨接长组成时，应保证每束中各接头错开1m以上。4.3.5组后两侧的3根组。抬入钢轨组拼吊轨；上紧非横抬梁位置处的扣板。4.3.6砌筑纵梁基础在扣轨梁作业完成后，利用列车封锁时间人工开挖纵梁基础坑，严格按设计尺寸及要求现场砌筑混凝土片石基础，达到强度后放可使用。纵梁基础可以根据现场实际情况进行变更选择，认真调查既有线路基填料及填筑情况，若路基密实、稳定性好,经过计算可以采用堆砌枕木等方法作为纵梁基础，与砌筑混凝土片石基础、挖孔桩基础相比减少工程量、工程成本，加快工程进度。4.3.6.1搭设枕木垛重点及控制方法：1、挖基坑注意通信、信号电缆安全。2、垛顶标高比横抬梁顶标高高出10~20mm。 3、搭设应密实、平整。4、注意行车与人身安全。4.3.7穿横抬梁利用列车封锁时间人工开挖横抬梁沟，将相应轨枕移出穿入横抬梁（可用挖掘机吊运工字钢和在后面推送），并在横抬梁上放入木普枕、铁垫板，拧紧横抬梁与吊轨交叉处的扣板螺栓，打好道钉，用8#线将槽钢吊起紧贴横抬梁，回填夯实石碴。4.3.7.1作业条件：1、列车封锁时间；2、在两端车站与现场设专业防护员进行防护。4.3.7.2重点及控制：1、地槽深度应比木枕厚度、横抬梁高度、U形螺栓直径厚度之和大50mm；地槽宽度应能使槽钢顺利穿入。2、横抬梁下的1/4长的枕木头应垫实、高度适当。保证线路长平、高低不超限。3、回填石碴必须饱满。4、捣固标准与线路维修相同。 5、穿入横抬梁时，横抬梁不得同时帖靠两根钢轨，防止连电。4.3.7.3注意事项：1、横抬梁的终端应处于同一条直线上。2、认真掌握列车运行情况，保证在来车前机具、材料不侵限。3、严格遵守一次一根，完成一根才可进行下一根的作业程序。4、挖横抬梁地槽注意通信、信号电缆安全。5、如使用装载机配合，应统一指挥，并注意避免机械侵限。6、不得跨越线路拉运或拨移工字钢。7、注意人身安全。4.3.8纵梁按设计提前编排好纵梁摆放顺序，利用列车封锁时间，由轨道车进入现场配合吊运摆放纵梁施工。4.3.8.1重点及控制方法：1、接长后的工字钢的轴线必须成一条直线。2、每个U形螺栓的紧固处必须拧紧双螺母。3、同一束纵梁中各片工字钢接长的接头必须错开1m以上。4、工字钢不得跨线摆放。必须跨线摆放时，应通过驻站防护员申请作业时间。5、保证来车前，机具、材料、人员完全下道、不侵限。 6、注意行车与人身安全。4.3.9配合顶进配合顶进期间，在横抬梁下垫枕木垛和滑动支点作为顶进滑道，组织分配好人力看好每一个滑动支点，其目的是保证框构能在线路下滑进，列车能按规定速度通过。同时设专人时刻监护线路，确保行车安全。4.3.9.1当框构顶进至进入横抬梁1.0m时，发出停止顶进命令。在顶板上用液压起道机抬起横抬梁，并在每片横抬梁下铺设一组滑道。滑道由2根短枕与一块钢轨夹板组成。铺设方法为：在横抬梁两侧顺顶进方向各安置短枕一根，间距与钢轨夹板长度相同，钢轨夹板垂直顶进方向搁置在短枕上。并用木版在钢轨夹板与短枕间垫实，使钢轨夹板密贴于横抬梁下的槽钢上。4.3.9.2防止线路横向移动,可在每隔3～5根横梁安装1组卷扬机（或导链）,穿过滑车组,如线路发生横移时用卷扬机（或导链）加以调整(但严禁在列车通过时开动卷扬机或拉动导链);亦可在顶进前方,设置1排钢板桩地锚,用方木支撑将横梁顶住以起到防横移的目的。4.3.9.3框构顶板上每片横抬梁配备一台顶力50t行程150mm的油镐和一台液压起道机，由1~2人组成一组，负责该片横抬梁的滑道铺设。4.3.9.4重点及控制方法 1、由于框构上两侧墙上的滑道相当于桥跨结构的一个支座，受力很大，单块夹板容易折断，可用并排的2块或3块夹板代替。2、配合人员必须高度负责。3、通过列车后和顶进过程中必需检查线路与加固设备状态，并做好记录。4、现场准备相应工具，特别是50t的液压千斤顶、火电焊、短枕头、鱼尾板、螺栓扳手、压机、撬棍等。5、24小时设专业防护员。4.3.10顶进就位后线路长平的整修4.3.10.1作业目的：1、整修线路长平。2、将滑道替换为垫木。4.3.10.2作业条件： 1、立交桥顶进就位后立即进行。2、列车限速45km/h。4.3.10.3作业顺序与作业方法：先在线路的左侧进行，再在线路的右侧进行。在框构顶板上于纵梁外侧横抬梁下安放油镐，每根横抬梁一个。油镐吨位不小于50t，行程不小于150mm。如横抬梁下高度不足放置油镐，油镐可放置在纵梁下，但镐头必须用钢轨夹板将顶力分散到纵梁中的各片工字钢上。油镐安放稳妥后，应同时施顶，使线路抬起。顶起后应在纵梁与横抬梁交叉处的横抬梁下垫入短枕头或木版，垫入时应使用钉入法，使其垫实。并同时将可以撤出的滑道撤出。然后同时回油落镐。4.3.10.4注意事项：由于是在线路一侧施顶，可能造成线路水平与高低发生变化。因此每次施顶应控制在线路水平、高低不超限的状态下。如果顶起高度不足，可在两侧都施顶一遍后，再进行第二循环作业，直至线路长平得到恢复，且滑道全部撤出。4.3.11线路恢复：4.3.11.1作业条件：1、列车封锁时间；2、在两端车站与现场设专业防护员进行防护。4.3.11.2作业顺序：卸满石碴＝》松开纵梁上的U形螺栓，并拆除拼接板或切割帮焊板＝》运出纵梁工字钢并拆除枕木垛＝》抽出横抬梁及其槽钢＝》拆除吊轨＝》木枕更换为砼枕＝》线路恢复正常 4.3.11.3作业方法与注意事项：1、卸石碴：<1>、石碴必须足够，且有适当预留，由轨道车运送到现场直接卸载，特别是框构两侧路基塌方地段，预留的石碴更应充分。<2>、框构两侧由于顶进时塌方，可能缺口较大，最好填卸石碴。有条件时，每卸0.3米厚就用震动捣固机或砼震捣棒全面捣固一遍。<3>、由于框构上石碴厚度较大，卸完后应用震动捣固机全面加强捣固3遍。2、松开纵梁上的U形螺栓，并拆除拼接板或切割帮焊板：<1>、由于框构上横抬梁下已由垫木垫实，故纵梁U形螺栓松开后，框构上的线路不会发生沉落变化。但框构两侧塌方地段由于石碴回填厚度很大，线路容易发生较大下沉，松开纵梁U形螺栓后应使用震动捣固机加强捣固。<2>、拆除拼接板或帮焊板，应事先用齿条压机将纵梁束中各片工字钢一片一片地分开，垫上隔木，留出作业空间。拆除一片再进行下一片。3、运出纵梁工字钢并拆除枕木垛：<1>、工字钢的运出必须使用轨道吊车。<2>、枕木垛拆除后立即回填石碴。 4、抽出横抬梁及其槽钢：<1>、抽出横抬梁及其槽钢应从线路加固地段的一端向另一端逐片进行。<2>、横抬梁及其槽钢抽出前，应将横抬梁上的木枕抽出，以减小横抬梁的抽出阻力，且便于撤出吊轨梁U型螺栓。<3>、抽出横抬梁及其槽钢可使用牵引机械。牵引机械可由1台或2台装载机或挖掘机组成。<4>、每抽出一片横抬梁及其槽钢后，应立即穿入木枕、放入铁垫板、钉好道钉，回填石碴并捣固。缺碴或捣固跟不上时，应暂停抽出横抬梁及其槽钢。<5>、全部抽完后，应用震动捣固机全面起道捣固2遍。5）、拆除吊轨<1>、拆除顺序为先线路中心后线路两侧。<2>、注意防止吊轨钢轨因拱腰而侵限影响行车。<3>、全部拆完后，应用震动捣固机全面起道捣固2遍。<4>、木枕更换为砼枕：<5>、与砼枕更换为木枕相同，根据设计图纸要求，同时安装护轮轨。4.3.12整修线路。利用列车慢行时间全面整修线路。 五、施工机具及材料5.1施工机具线路加固施工中我们采用了齿条起道机、液压起道机、液压拨道器、50t液压千斤顶、5t导链、6t导链、单轨车、吊轨车、铁锹、撬棍、耙子、风镐、单操捣固器等小型设备，以及采用了50型铲车、230型挖掘机、轨道车、轨道吊等大型设备配合作业。5.2加固材料线路加固施工中主要材料有：16.5m长55C工字钢、12.5m长55C工字钢、P-50kg钢轨、枕木,以及90U型螺栓、120U型螺栓、350型螺栓、扣板、拼接板、铁垫板、弹簧垫圈、平垫圈、螺母、角钢、滑铁、枕木支墩（垫墩）等小型材料。六、劳动组织施工队伍按班组制配备人员。每组有线路工15人，力工15人，共分为3组平行作业。现场联络员3人，驻站防护员3人，大型机械每台设专人指挥。另电务段6人，车务段6人配合作业。加上上行政领导、技术人员、安质及后勤等约120人。七、施工质量控制措施框构桥按顶进方法施工，施工期间用工字钢纵横梁及吊轨梁加固线路，列车限速45km/h运行。 用顶进法使框构就位，框构顶进前应对线路进行加固，加固方式为工字钢纵横梁加3-5-3吊轨,其次进行更换线上枕木、扣轨、穿横抬梁、上纵梁、配合施工顶进。最后整修线路、线路恢复。线路加固对行车安全影响极大，必须严格注意下列作业顺序、技术标准与注意事项。7.1线路加固过程质量控制措施线路加固除按设计图及以上技术条件施工方法认真做好加固工作外，还要按以下要求认真执行。1、所有连接螺栓与工字钢间空隙的三角形木楔成对打紧，用钉钉牢，每根螺栓至少两对，松动随时打紧，失效随时补充。2、纵梁与吊轨梁间的木支撑松动时随时打紧钉牢。3、有与行车有关的露头螺栓在列车通过时不能高出轨面25mm，如发现有超高问题及时处理，以确保行车安全。4、对线路加固所有螺栓扣板必须认真检查，不能松动失效，要保持经常处于良好状态。5、穿工字钢横梁时是在慢行条件下施工，要做到每隔1根轨枕穿一根工字钢，穿好后要加强捣固设好支点。6、线路加固是在行车线上作业，任何情况下都不能把使用的料具放在线路中心或线路两侧侵入限界的地方。7.2箱体顶进过程加固质量控制措施1、顶进作业必须利用列车运行的间隙进行，严禁在列车通过时顶进。2、箱体上刃角、两侧刃角及平台前端必须经常保持足够的不少于10cm的吃土量，切土前进，不得挖通漏天，底板下平面不准挖空前进。 3、线路慢行及封锁期间在站内运转室设专人了解掌握列车运行情况，及时向施工现场、施工负责人、现场施工防护员发出列车运行预报，当列车接近施工现场前，防护员向线路加固负责人发出列车接近通知，线路加固负责人立即向顶桥负责人发出停止顶进作业信号，立即停止顶进作业，线路加固负责人立即命令在每根横抬梁指定位置上的专人打紧横抬梁下的安全木楔、垫木、鱼尾板等支垫物，设备由队长指定的检查员在列车通过前检查线路状态确定放行列车条件，确保列车按规定的速度安全通过，列车过后线路加固负责人立即组织撤去横抬梁下的支垫物并通知继续进行顶进作业。4、顶进期间施工单位在顶进作业操纵台及线路加固现场适当地点设通知信号，顶桥操纵台设红灯及电铃，由线路加固负责人使用，即线路加固单位发出红灯及电铃停止顶进作业，取消时可以顶进作业。5、顶进时箱体上固定点标高在顶进中有无抬高或扎头，顶桥单位每日向线路加固单位通报，以便共同研究采取措施。6、一旦发生挖土通天或塌方影响列车安全时，顶桥单位必须立即组织人力抢修，线路加固单位立即拦车，按规定做好防护，确定行车条件，并积极配合抢修以便迅速通车。7、线路加固单位设立专人检查加固设备，每昼夜不少于三次，检查情况要填写检查手册，查出问题要指定专人进行处理，处理完后要消记。施工期间要按规定在线路两端设好防护，并使用测速仪，监视列车通过速度，发现超速运行时，要把超速列车的车次、通过时间、行车速度上报分局调度。8、所有加固用的横抬梁要进行编号，并写在纵梁上，顶进时将每片梁落实具体负责人，负责支点滑动时的校正、紧固工作。确保各支点紧固有效，防止松动造成线路产生挠曲。9、为防止线路横移，要在适当的地点设置观测桩，顶进时随时观测线路稳定状态，在框构顶端设手拉葫芦钢筋桩，拽紧。 10、为防止涨轨等易发事故发生，施工现场要配齐应急备品，以备使用，具体数量及名称见附表。按质量验收标准和既有线施工规程的规定，对工程进行现场检查控制。八、施工安全控制措施及有关注意事项该工程是一项作业条件复杂、工期短、对列车运行安全影响较大的工程，在整个施工的过程中充分体现领导负责、岗位负责、逐级负责的原则，施工单位必须设安全监察人员一名，检查和监督安全和质量情况。并制定详细的安全施工组织设计及相应的安全预案。对所有参加作业的人员进行安全、质量技术交底，并组织安全培训学习。 1、装卸、运、抬、移工字钢、钢轨等笨重物体时必须由一人统一指挥，行动一致，严肃认真不能任意喧哗打闹。2、组梁时穿螺丝、垫木时应准确迅速一片一片地进行，如有串动，应听从指挥，精神集中，统一行动，避免挤伤手脚。3、组梁时工字钢应放在较平地方，找平后组装，工字钢不能有倾斜现象，以免在工作中倾倒伤人。4、施工负责人要结合每天的天、地、人、时变化情况有的放矢的进行安全教育，并填写好安全教育记录备查。线路加固对既有线行车安全影响极大，要坚持“三个必须”和“四个不准”：“三个必须”必须对铁路部门下发的相关文件（铁建设〔2008〕30号等）及相关技术规范（《铁路工程施工安全技术规程》等）要认真学习，必须严格注意作业顺序、技术标准与注意事项。必须采用列车封锁或间隔时间施工，要注意连电及人身亡及行车事故。“四个不准”没有经建设单位或上级主管部门审查签认的施工组织设计或施工方案,没有制定安全技术措施,没有与工务、电务及运营部门签订好施工安全协议的项目不准开工；没有书面的技术交底，对施工现场的电缆、光缆、通讯信号等隐蔽设施没有查明并采取保护措施不准动工；线路加固施工作业，与行车安全有直接影响的防护员、驻站联络员、施工员、轨道司机等，没有经过培训、考试并取得合格证者不准上岗； 封锁线路或慢行施工，没有审定的施工方案和运输方案、没有到车站办好施工封锁或慢行手续的、没有按规定设置好防护的不准开工。九、效益分析9.1此工艺通过采用工字钢纵、横梁及扣、吊轨梁结合加固，适合大跨度框架桥的线路加固；适用于多节框架同时顶入等施工环境。9.2此工艺线路加固工艺中最为简单、经济、安全的方法之一。9.3但此工艺加固线路长度长，线路养护量大，养护时间长，需要人工量大，抬梁的安拆均要求封锁线路一次，封锁线路时间长，希望通过对此法的不断改进，可更加减少施工成本，加快工程进度。使此技术更好地为铁路交通建设服务。【参考文献】《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003《铁路工务安全规则》《沈阳铁路局营业线施工及安全管理细化办法》沈铁总发〔2008〕30号文件'