張志勇
(南昌鐵路局集團(tuán)公司福建福鐵地方鐵路開發(fā)有限公司,江西 南昌 330000)
高速鐵路的發(fā)展能夠有效地促進(jìn)各種資源(人才、技術(shù)、資本)向各地擴(kuò)散,從而加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長。隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展,高速鐵路得到了迅猛發(fā)展。截至目前,我國高速鐵路運(yùn)營里程已接近4萬公里,位居世界第一。同時,高速鐵路累計發(fā)送旅客人次屢創(chuàng)歷史新高,線路數(shù)量逐年增加,但部分車站在初期設(shè)計階段未考慮到上述因素,需要后期對車站進(jìn)行擴(kuò)容。在車站擴(kuò)容過程中不可避免地會出現(xiàn)隧道、管涵等地下工程下穿高鐵軌道的情況,在此期間會擾動高鐵軌道結(jié)構(gòu),使高鐵軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降變形。當(dāng)軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生較大沉降變形時,高速列車在其上方運(yùn)行極易發(fā)生失穩(wěn)脫軌事故,嚴(yán)重影響高鐵的運(yùn)營安全。因此,為了保證高鐵線路安全,必須對高速鐵路結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。D型便梁的優(yōu)點(diǎn)在于既能避免下方工程施工對軌道結(jié)構(gòu)的擾動,又不影響行車,經(jīng)濟(jì)方便、便于拆卸,已廣泛應(yīng)用于隧道、管涵等地下工程下穿高鐵軌道施工。本文以莆田站東西兩側(cè)頂管隧道下穿高鐵站區(qū)為例,介紹了D型便梁的施工原理及施工工藝,希望能使人們對D型便梁施工技術(shù)有更多的了解。
莆田站位于莆田市秀嶼區(qū)笏石鎮(zhèn)嶺美村與劉厝村交界處,融合了杭深線、向莆線、擬建福廈鐵路其他的市內(nèi)公共交通系統(tǒng),是莆田市最重要的對外交通樞紐。為了進(jìn)一步提高車站的客流運(yùn)載能力,莆田站擬在東西兩側(cè)修建矩形頂管隧道,隧道軸向與擬建福廈無砟高鐵線路方向基本垂直。為了控制頂管隧道下穿期間對既有鐵路結(jié)構(gòu)擾動的影響,需要在既有杭深線股道內(nèi)架設(shè)便梁。工程總體如圖1所示。
圖1 莆田火車站涉鐵預(yù)埋工程平面圖
根據(jù)下穿杭深線高鐵股道的實(shí)際情況,制定了D型便梁的施工加固方案,如圖2所示。其中,東側(cè)正線4股道與5、6道第二組,西側(cè)正線4股道第二組、6道第三組、5道第二、三組均為D20便梁;東側(cè)6道第三組、西側(cè)6道第二組均為D24便梁(從左往右);其余均為D16便梁。D16便梁的尺寸為16 400mm×460mm×924mm、D20便梁的尺寸為20 480mm×480mm×1 220mm、D24便梁的尺寸為24 500mm×480mm×1 300mm,橫梁尺寸均為3 960mm×210mm×212mm。
圖2 D型便梁施工方案
D型便梁縱梁采用足夠強(qiáng)度的低高度縱向箱型鋼梁,利用縱梁支撐橫向鋼枕,將兩條走行軌下承式抬起,托舉股道的鋼軌,從而承受列車動、靜荷載,使線路得到加固并架空??v梁必須架設(shè)在支撐結(jié)構(gòu)上,因此,在架設(shè)縱梁前,應(yīng)先進(jìn)行人工挖孔樁等支撐結(jié)構(gòu),使支撐結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,且基本不受頂管隧道下穿施工的影響。當(dāng)D型便梁架設(shè)完成后,軌道自重及行車荷載由便梁傳遞至人工挖孔樁等支撐結(jié)構(gòu),而不是傳遞至已產(chǎn)生沉降變形的路基,從而保證列車在低速行駛時安全。D型便梁的結(jié)構(gòu)如圖3所示,現(xiàn)場D型便梁架設(shè)情況如圖4所示。
圖3 D型結(jié)構(gòu)示意圖
圖4 D型便梁現(xiàn)場架設(shè)圖
D型便梁施工前需按照設(shè)計藍(lán)圖提供的坐標(biāo)布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng),通過全站儀和水準(zhǔn)儀將平面坐標(biāo)與標(biāo)高傳遞至施工現(xiàn)場旁的導(dǎo)線點(diǎn),并根據(jù)基礎(chǔ)平面設(shè)計圖確定樁位中心,以樁位中點(diǎn)為圓心,以樁身半徑加護(hù)壁厚度為半徑畫出上部的圓周,噴紅油漆作為樁孔開挖規(guī)格線,采用微小型挖機(jī)和專用道砟耙清理樁位處道砟。然后采用人工開挖樁孔、放置鋼筋網(wǎng)、澆筑混凝土,在澆筑好的人工挖孔樁上設(shè)置鋼筋混凝土承臺,便于放置縱梁?,F(xiàn)場人工挖孔樁和承臺如圖5、圖6所示。
圖5 現(xiàn)場人工挖孔樁施工圖
圖6 現(xiàn)場縱梁承臺施工圖
利用股道封鎖點(diǎn)和天窗點(diǎn)清理架梁范圍道砟,并調(diào)整線路軌枕,扒開道砟人工抬穿鋼橫梁。穿入橫梁后,用定位角鋼對橫梁進(jìn)行定位,同時墊好軌底墊片,上好扣件,及時搗固道床。
當(dāng)橫梁安裝完畢后,需要在橫梁上安裝扣件,使橫梁與鋼軌緊密固定。扣件安裝順序如下:首先,將定位支座置于橫梁上,在定位支座中間位置放上軌下膠墊,調(diào)節(jié)定位支座與鋼軌的距離,選擇合適的安裝孔,預(yù)緊密固定螺栓組。然后,移動可調(diào)扣板,確保可調(diào)扣板與鋼軌、定位支座緊密接觸,并固定側(cè)向螺栓組。最后,依次放入鎖緊壓塊、偏心墊圈、彈簧墊圈、M24平墊圈,用120NM螺栓固定。扣件實(shí)物及扣件安裝結(jié)束實(shí)物如圖7、圖8所示。
圖8 扣件安裝結(jié)束實(shí)物圖
租用工務(wù)段軌道車將縱梁運(yùn)到施工現(xiàn)場,再將縱梁吊裝到位,放到樁帽上與橫梁連接。當(dāng)上述工序完成后,用股道封鎖和天窗點(diǎn)連接橫縱梁,安裝斜桿及所有連接系統(tǒng),在橫梁頂面安裝定位支座,支座上部安裝軌底墊片,軌底墊片上安放軌道,用鎖緊壓板和螺栓將軌道固定。縱梁吊裝及縱梁安裝結(jié)束實(shí)物如圖9、圖10所示。
圖9 縱梁吊裝圖
圖10 縱梁安裝結(jié)束實(shí)物圖
D型便梁安裝完成后,需要配合設(shè)備管理單位對軌道幾何變化進(jìn)行監(jiān)測,定時記錄軌道結(jié)構(gòu)的沉降情況,判斷軌道是否符合列車低速行車的要求。
隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,隧道、管涵等地下工程下穿既有車站的工程實(shí)例越來越多,而D型便梁由于其不中斷行車、成本低廉、拆卸方便等特點(diǎn)在地下工程下穿既有車站施工中得到了廣泛應(yīng)用。