湘黔线大跨度地道桥顶进施工线路加固技术

文章编号:1003-4722(2001)01-0049-03

湘黔线大跨度地道桥顶进施工线路加固技术

陶石林,邬城兵

(广州铁路(集团)第三工程公司,广东广州410001)

摘　要:湘黔线K22+0地道桥为一座(6+9+6)m三联孔框架式结构,横向宽度达24m,穿过湘黔上、下行线,线路加固难度大。重点介绍了框架在埋深较浅和较深条件下的线路加固方法以及钢刃脚的特别设计。

关键词:地道桥;顶进法;线路加固;桥梁加固中图分类号:U44517+2

文献标识码:A

ConstructionwithJacking2inMethodandTechnologyofRoadway

StabilizationoftheBridgeatXiangqianRailway

TAOShi2lin,WUCheng2bin

(TheThirdEngineeringCompanyofGuangzhouRailwayGroup,Guangzhou410001,China)

Abstract:Itisathreespan(6+9+6)mframedstructurethroughtheroadwayatK22+0ofthewestwardlineofXiangqianrailway.Thereissomedifficultyinthestabilizationoftheroadway.Themethodsofsta2bilizationoftheroadwayincaseofdifferentburieddepthsandthespecialdesignofthesteelknifeedgesarepresented.

Keywords:gallerybridge;jacking2inmethod;roadwaystabilization;bridgereinforcement

1　工程概况

24m,框架内净高4.8m。框架顶部覆盖层厚度:下

湘黔线K22+0地道桥工程位于湘潭市近郊,

距湘潭火车站约2km,是湘潭市为韶山东路规划的一座过轨交通涵。该工程穿越湘黔上、下行线与湘黔线正交,其结构为一座(6+9+6)m三联孔钢筋混凝土框架式结构。框架长15m,横向宽度达

行线为0.7m,上行线为1.9m。该工程南侧紧靠一鱼塘,北侧临近韶山灌渠,地下水丰富,地质情况极差。线路加固简图见图1。2　加固技术

图1　半下行线—半上行线线路加固简图

收稿日期:2000-09-22

作者简介:陶石林(1966-),男,工程师,1990年毕业于长沙铁道学院土木工程系,工学学士。

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2.1　下行线加固技术2.1.1　加固方法及措施

桥梁建设　　2001年第1期

下行线轨底至框架顶距离仅0.7m,框架在此位置埋深较浅,根据框架顶板距轨底这一有限高度,制定了框架内侧线路采用纵吊、横抬的附着式加固技术(如图2所示),框架两侧线路则采用常规的纵横抬梁加固方法。所谓“纵吊”是指顺线路方向在两根基本轨的两侧及中间设置2组25m长的P501+2扣轨束梁,轨束梁与横梁及枕木采用U型螺栓联结成整体,以加强线路的横向刚度,增强线路抗列车横向摇摆的能力,最大限度地保持线路的整体稳定性。而“横抬”是指在线路的横向每两根枕木之间设置一根320C工字钢,工字钢与纵向吊轨采用U型螺栓联成整体,横抬梁的前端支承在稳定路基的枕木垛上,后端靠近框架时,则搭在框架前端的钢刃角上,为缩小横抬梁与框架顶间剩余距离,可在横抬梁下端反向设置一组P501+2扣轨束梁与横抬梁联结在一起。这样,列车通过时,只需在横抬梁下端设置的纵向反吊轨束梁与框架顶板间每隔一定距离加设楔木或者四氟板塞紧,顶进作业时,则可松开楔木,将框架向前顶入线路,如此反复,可在保证行车安全的条件下,框架顺利穿过下行线。

介于浅埋与深埋之间,覆盖层无法形成土拱,线路仍必须采用加固措施。因此,对框架内侧及外侧线路采用挖孔桩纵横抬梁架空加固的方法(如图3所示)。但由于框架横向宽度达24m,纵梁跨度较大,如果纵梁一次跨过,那么需要采用较大结构的纵梁,且施工复杂,难度大,对线路干扰也大。经过比较,拟定采用RSJ610铁路钢梁作纵梁,并在纵梁中部加设两处临时支点,较好地解决了纵梁跨度及结构受力问题。具体方法是:框架内侧加固段纵梁采用RSJ610铁路钢梁,线路每侧布置2片,共计4片,长度25.5m;纵梁两端支承在框架外侧的挖孔桩上,并在挖孔桩顶部预埋铁件,将纵梁固定,纵梁中间设置两组临时支点,将纵梁分成3孔连续梁;每处临时支点采用2片通长的RSJ610铁路钢梁,横向穿过纵梁下端,与纵梁用螺栓联结在一起;临时支点横梁一端支承于前端稳定路基的枕木垛上,靠近框架顶进这一端则支承在钢刃角上。由于临时支点刚度较大,且横梁两端支承点距纵梁与支点横梁联结处位置较近,可近似认为纵梁与支点横梁联结处不变形,起到了支承纵梁的作用。另外,为了减少临时支点横梁与钢刃角之间的摩擦阻力,确保框架顶进时不带动线路,在临时支点横梁与钢刃角之间增设<60的实心钢滚筒数组(亦可设置四氟板支座)。这样,框架顶进作业时,线路加固设施与框架间作相对滚动运动,可减少线路的横向变形,同时减轻框架顶进作业时的阻力。框架内侧加固段线路采用的横向抬梁为320C工字钢,每两根枕木之间设置一片,并用U型螺栓将纵、横梁连成整体,框架两侧线路则采用常规的纵、横抬梁加固便可。

另外,为增加线路的横向刚度,在线路上可设置2组P501+2扣吊轨梁,以增强线路自身抵抗列车

图2　下行线加固简图

2.1.2　横抬梁的受力分析及检算

分析横抬梁的受力状况,关键是分析列车轮轴如何将重力分配给横抬梁,可以这样认为:把基本轨看作一根连续梁,横抬梁看作基本轨的弹性支座,假定每个轮轴的重力纵向分配在5根或多根横抬梁上,利用同一点钢轨挠度与横抬梁挠度相等的原理,可求得每个轮轴分配给横抬梁的重量,依此,可求得

某一根横抬梁承受的最大轮轴重力P0(经计算:P0一般不超过轮重的40%),以此作为横抬梁承受的列车荷载,根据横抬梁承受的恒载以及按照横抬梁简支受力状况,可求得横抬梁跨中的最大应力和挠度,计算结果均满足要求。2.2　上行线加固技术2.2.1　加固方法及措施

横向摇摆的能力,使线路更趋稳定。

图3　上行线加固简图

2.2.2　纵梁的受力分析及检算

从上行线加固结构来看,纵梁布置为(8+9.5+8)m三跨连续梁结构,根据影响线,确定其最不利

上行线轨底至框架顶距离为1.9m,框架埋深

荷载位置,从而求得纵梁承受的最大应力为119.4

MPa,纵梁最大挠度为0.86cm,均满足设计要求。

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3　钢刃角的设计3.1　设计依据

本工程线路加固技术与框架前端的钢刃角密切相关,同时,该框架横向宽度大,框架自身高度较高,这样极大地增加了钢刃角设计及施工难度。因此,钢刃角设计必须考虑以下几点:

(1)加固上下行线的横抬梁支点必须支承在钢刃角上,因此,钢刃角必须能够承受列车荷载。

(2)该段路基地质情况较差,钢刃角前端的坡率应尽量接近路基开挖的稳定边坡线,并且钢刃角的长度应满足横抬梁前端支点在路基开挖之前能够搭在钢刃角上,确保线路加固的有效性和稳妥性。

(3)钢刃角顶板平顺,顶板钢板有一定的刚度,保证加固上行线的支承纵梁的临时支点横梁与钢刃角作纵向相对滚动运动时,钢刃角钢板变形小。

刃角的主要受力杆件,而斜撑又是整个钢刃角承重结构的关键。经计算,钢刃角承受的最大竖向荷载为559.34kN。根据钢刃角斜撑和联结方式及受力情况,将斜杆看作一根两端铰接的受压杆件(如图5所示),承受的轴向压力P=559.3kN/sinα=777.3kN,其压应力σ=P/A=65.6MPa,小于压杆的稳定临界压应力Ψ[σ0]=121.2MPa,满足设计要求。

图5　斜撑的受力简图

4　加固注意事项

既有线下的大跨度地道桥施工,作为线路加固技术,是一项复杂的综合性工程。线路加固技术成功与否,除了严格按规范施工外,还必须密切注意以下事项:

(1)为提高纵梁的整体刚度,每组纵梁内要求上满琵琶扣,两组纵梁间必须增设一定数量的横向支撑,以增强纵梁抵抗列车横向摇摆的能力。

(2)为保持纵、横梁整体受力,纵梁与横梁联结

图4　钢刃角设计图

基于以上3点,决定采用P50旧轨及部分型钢,按照钢刃角要求设计了如图4所示的钢刃角,确保线路加固的安全。

3.2　钢刃角斜撑的受力分析

必须牢固,施工期间应经常检查联结螺栓是否松动,临时枕木支点是否沉陷,防止横梁失效。

(3)横梁与基本轨间,必须增设木垫板及绝缘垫板,以免轨道电路出现故障。

(4)线路加固地段每5m增设轨距拉杆一组,以保持线路准确轨距,加固地段的两端增设足够的防爬设施,以防止轨道爬行。

(5)为防止列车超限速行驶,线路加固地段施工期间要求设置测速仪,严格掌握列车通过速度,发现异常,及时与车站取得联系,以保证限速行车安全。

(6)严格按照钢刃角前端坡率放坡开挖,每次挖土进尺深度严格控制在30～50cm之间,并随挖随顶,以防止开挖不断引起路基坍陷。

(7)框架进入上行线后,及时在框架尾端设置2台卷扬机,拉紧两处临时支点横梁,以防止框架顶进带动线路。

(8)加强线路安全巡视,要求每过一趟列车及时检查,并调整线路的中线、水平、轨距,确保线路处于良好的工作状态。

钢刃角主要承受列车活载及恒载。恒载主要是线上加固设施及结构自重,从上、下行线的加固结构来看,线路加固均是采用架空抬梁的形式。因此,恒载可不考虑轨下与框架顶板间的覆盖层重量(实际施工时,已将覆盖层土方及道碴挖掉了)。另外,钢刃角主要与加固线路的横梁支点接触,列车活载通过横抬梁支点传给钢刃角。由于上、下行线横抬梁支点间距离接近或者超过钢刃角长度,显然,当横抬梁前端支点压在钢刃角上时,原来压在钢刃角上的后端支点已经靠近框架顶板位置(或者已经压在框架顶板上)。此时,后端支点承受的列车活载对钢刃角前端斜撑影响很小,因此,可以认为:钢刃角斜撑仅承受列车半个轮轴的重力。另外,从钢刃角结构布置来看,纵向预埋轨、斜支撑及斜撑顶端横梁是钢

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