论文部分内容阅读
摘要：结合武麻联络线前王小桥顶进的线路架空施工，总结了与铁路斜交框架桥顶进的线路架空关键技术，对同类工程施工具有指导和借鉴意义。
关键词：斜交；顶进；线路；架空
中图分类号：K928文献标识码： A
1 工程概况
新建前王小桥位于武汉市黄陂区麻武联络线LK66+055.5处，与既有麻武联络线以65°角斜交，斜交斜做，设计采用顶进施工。框架桥孔径1-12.0m，净高5.1m，箱桥顶板顶至线路轨底0.8m，箱身采用C40防渗混凝土。既有武麻联络线为单线无缝线路。
2 线路架空施工技术
2.1 线路架空结构设计
线路采用D型施工便梁架空，框架范围采用D24施工便梁架空，两端采用D12便梁辅助架空。便梁支墩采用挖孔桩，挖孔桩采用C20钢筋砼护壁，采用C15砼填心。结构设计如图-01、图-02、图-03所示。
图-01 线路架空平面布置图 单位:cm
图-02 线路架空纵断面布置图 单位:cm
图-03 线路架空横纵断面布置图 单位:cm
2.2线路架空结构检算
2.2.1 计算荷载
支撑桩顶需考虑的荷载有列车动载、架空设备自重、孔桩自重。
列车荷载按照“中-活载”，考虑列车动载系数1.15。
架空设备自重q1(D24)=49tq1(D12)=17t
线路自重q2=2×(12.4+24.5)×60/1000+(12.4+24.5)×1.667×250/1000=19.8t
单根挖孔桩自重q3=1.4×2×8.9×2.5=62.3t
单根桩身按开挖边坡1:1滑动面以下长度所占土体重量
q4=1.4×2×6×1.7=28.6t
单根桩身开挖边坡1:1滑动面以下长度土体摩擦力
q5=6.8×3.0×6.0=122t
每组D24便梁布置4个支点，支点采用挖孔桩支撑。
2.2.2计算模型确定
从实际情况可知，承受荷载最大的为跨中的支撑桩，故只检算跨中支撑桩基底承载力，计算图式见图-03。
图-03 线路架空纵断面布置图 单位:cm
（1）、A点支反力最不利位置如上图，对应每个集中荷载的竖向标注为简支梁A点支反力的影响线竖值，RA=22×(1+0.94+0.87+0.81+0.75)+9.2×(24-6)×0.38=159t。
（2）、考虑冲击系数1.15，RA×1.15=159×1.15=183t。
（3）、桩基采用1.4m×2m方桩，长度8.9m。
（4）、单根桩动荷载加静荷载=183/2+(49+17+19.8）/4+62.3-122-28.6=24.65t。
（5）、樁底地基应力=24.65t/(1.4m×2m)=88kpa，桩底位于粉质黏土夹砾卵石层，硬朔，地基承载力能满足要求。
2.3 线路架空施工方法
2.3.1 挖孔桩施工
采用方桩，截面尺寸140cm×200cm，桩长8.9m，挖孔桩护壁采用C20钢筋混凝土，C15素混凝土填芯。挖孔桩施工时护壁钢筋采用竖向及环向均配置直径14mm的HRB335钢筋，间距为20cm。开挖桩孔1米深后，立即支立模板并现浇混凝土护壁，人工持小型插入式振捣棒振捣密实。自上而下每开挖1米深即进行立模护壁，防止孔壁坍塌。护壁形式为倒楔形，便于捣固密实和拆除模板。挖孔桩达到设计要求深度以后应当立即填芯。
2.3.2 D型便梁安装
支点桩基础混凝土达到90%强度后，可进行线路架空便梁安装。
施工便梁安装前，进行施工范围内的钢筋混凝土轨枕的抽换，要天窗点按隔六抽一换成钢枕横梁。施工便梁先穿横梁后进行安装，横梁与施工便梁采用配套连接件进行连接，使纵横梁形成整体。
箱身顶进就位后，应尽快恢复线路，解除慢行。架空拆除时，撤一根横梁换一根钢筋混凝土枕，随即补充道碴捣固。恢复线路后，每通过一次列车后，及时对线路几何尺寸及道床进行检查，发现问题及时整修处理。
2.3.3 铁路线路维护
施工中按规定要求做好现场防护人员布置以及驻站联络员的布置，施工人员与车站值班人员加强联系，掌握列车运行情况，最大限度的利用行车空隙，对线路随时进行检查养护，并准备足够数量的道碴、方木、草袋、组织好人力和工具，一旦发生不良情况，立即进行抢修加固，严禁冒险放行列车。
设专职人员巡回检查施工范围内的线路和安全防护，各工种间加强协作，互相配合，统一指挥。做好交接班记录，避免接班人员情况不明，盲目顶进。严格执行在列车通过的时候不得顶进箱身。
3 顶进施工计算
3.1 顶进后背计算
施工图设计后背由钢筋砼后背桩、浆砌片石后背墙及后背填土组合而成。浆砌片石墙高2.5m，后背桩为C30钢筋混凝土，填土采用18t震动压路机碾压密实，下部为原状黏土，硬塑，计算中均视为人工填土。地基承载力σ=180KPa，φ=20°，土的粘性系数c=10KN/m2土地容重γ=18KN/m3，钢筋混凝土容重取2.6t/m3。最大顶力计算如下：
依照《既有线顶进桥涵（图号：【肆桥8030-Ⅱ】的规定
最大顶力计算公式
（1）箱顶水平摩阻力计算
箱梁顶上荷载，仅计线路加固荷重，，箱涵受载面积为箱宽B(顺线路方向箱涵外形尺寸)乘2.5
箱顶水平摩阻力=
（2）箱涵底水平摩阻力
框架自重
包括机具、人群、刃角以及未能及时运走的土重等施工荷载10t。
箱涵底水平摩阻力
（3）箱涵侧水平摩阻力
为箱涵两侧土压(为轨底至箱涵顶高度，为轨底至箱涵底高度,为涵身框架长，为涵洞框架高度),
箱顶土压
箱底土压
箱涵单侧摩阻力
（4）钢刃角摩阻力计算
为钢刃角正面积（只计两侧不设顶、底刃角）
钢刃角阻力
（5）最大顶力
每米后背所需承受的最大顶力为：
F=P／L =17860/14=1276 KN/m
主动土压力系数：Ka=tg 2(450-φ／2)= tg 2(450-20／2)=0.49
被动土压力系数：Kp=tg 2(450+φ／2)= tg 2(450+20／2)=2.04
当土体填筑至顶面时，填土对后背墙所产生的主动土压力最大，根据朗金土压力理论计算得：
主动土压力Ea=γ×Ha2Ka/2-2c×Ha√Ka+2c2/γ
=18×5.52×0.49/2-2×10×5.5√0.49+2×102/18=68KN/m
被动土压力Ep=γ×Hp2Kp/2+2c×Hp√Kp
=18×2.52×2.04/2+2×10×2.5×√2.04=172KN/m
填土宽度L= F/Ep=1276/172=7.4m
因此设计后背填土宽7.5m满足最大顶力要求。
3.2 千斤顶数量计算
采用千斤顶数量，取8台。
千斤顶按一层均匀布设，其间距为
。
设计框架底板有四个锯齿块，每个锯齿块布置两台千斤顶。
4 线路架空注意事项
线路架空施工前，必须组织人员对现场既有铁路设备、现场地形地貌、既有道路交通、水文地质情况进行详细调查，认真审核施工设计文件，行车书面调查报告，并将此作为制定方案的依据之一。
架空施工必须严格按照营业线施工相关规定组织施工，确保施工安全和铁路行车安全。施工中严格按照《铁路技术管理规程》和《铁路工务安全规则》设置施工安全防护。防护人员由指定的、经过考试合格的铁路职工担任。
5 结束语
通过采用D24便梁架空铁路线路，同时采用D12便梁对框架两侧线路进行辅助架空，确保了框架桥顶进过程中的行车安全。该架空施工方法针对同类型工程具有一定的指导意义。
参考文献
[1] TB10303-2009，铁路桥涵施工安全技术规程[S].北京：中国铁道出版社，2009
[2] TB10305-2009，铁路轨道施工安全技术规程[S].北京：中国铁道出版社，2009
关键词：斜交；顶进；线路；架空
中图分类号：K928文献标识码： A
1 工程概况
新建前王小桥位于武汉市黄陂区麻武联络线LK66+055.5处，与既有麻武联络线以65°角斜交，斜交斜做，设计采用顶进施工。框架桥孔径1-12.0m，净高5.1m，箱桥顶板顶至线路轨底0.8m，箱身采用C40防渗混凝土。既有武麻联络线为单线无缝线路。
2 线路架空施工技术
2.1 线路架空结构设计
线路采用D型施工便梁架空，框架范围采用D24施工便梁架空，两端采用D12便梁辅助架空。便梁支墩采用挖孔桩，挖孔桩采用C20钢筋砼护壁，采用C15砼填心。结构设计如图-01、图-02、图-03所示。
图-01 线路架空平面布置图 单位:cm
图-02 线路架空纵断面布置图 单位:cm
图-03 线路架空横纵断面布置图 单位:cm
2.2线路架空结构检算
2.2.1 计算荷载
支撑桩顶需考虑的荷载有列车动载、架空设备自重、孔桩自重。
列车荷载按照“中-活载”，考虑列车动载系数1.15。
架空设备自重q1(D24)=49tq1(D12)=17t
线路自重q2=2×(12.4+24.5)×60/1000+(12.4+24.5)×1.667×250/1000=19.8t
单根挖孔桩自重q3=1.4×2×8.9×2.5=62.3t
单根桩身按开挖边坡1:1滑动面以下长度所占土体重量
q4=1.4×2×6×1.7=28.6t
单根桩身开挖边坡1:1滑动面以下长度土体摩擦力
q5=6.8×3.0×6.0=122t
每组D24便梁布置4个支点，支点采用挖孔桩支撑。
2.2.2计算模型确定
从实际情况可知，承受荷载最大的为跨中的支撑桩，故只检算跨中支撑桩基底承载力，计算图式见图-03。
图-03 线路架空纵断面布置图 单位:cm
（1）、A点支反力最不利位置如上图，对应每个集中荷载的竖向标注为简支梁A点支反力的影响线竖值，RA=22×(1+0.94+0.87+0.81+0.75)+9.2×(24-6)×0.38=159t。
（2）、考虑冲击系数1.15，RA×1.15=159×1.15=183t。
（3）、桩基采用1.4m×2m方桩，长度8.9m。
（4）、单根桩动荷载加静荷载=183/2+(49+17+19.8）/4+62.3-122-28.6=24.65t。
（5）、樁底地基应力=24.65t/(1.4m×2m)=88kpa，桩底位于粉质黏土夹砾卵石层，硬朔，地基承载力能满足要求。
2.3 线路架空施工方法
2.3.1 挖孔桩施工
采用方桩，截面尺寸140cm×200cm，桩长8.9m，挖孔桩护壁采用C20钢筋混凝土，C15素混凝土填芯。挖孔桩施工时护壁钢筋采用竖向及环向均配置直径14mm的HRB335钢筋，间距为20cm。开挖桩孔1米深后，立即支立模板并现浇混凝土护壁，人工持小型插入式振捣棒振捣密实。自上而下每开挖1米深即进行立模护壁，防止孔壁坍塌。护壁形式为倒楔形，便于捣固密实和拆除模板。挖孔桩达到设计要求深度以后应当立即填芯。
2.3.2 D型便梁安装
支点桩基础混凝土达到90%强度后，可进行线路架空便梁安装。
施工便梁安装前，进行施工范围内的钢筋混凝土轨枕的抽换，要天窗点按隔六抽一换成钢枕横梁。施工便梁先穿横梁后进行安装，横梁与施工便梁采用配套连接件进行连接，使纵横梁形成整体。
箱身顶进就位后，应尽快恢复线路，解除慢行。架空拆除时，撤一根横梁换一根钢筋混凝土枕，随即补充道碴捣固。恢复线路后，每通过一次列车后，及时对线路几何尺寸及道床进行检查，发现问题及时整修处理。
2.3.3 铁路线路维护
施工中按规定要求做好现场防护人员布置以及驻站联络员的布置，施工人员与车站值班人员加强联系，掌握列车运行情况，最大限度的利用行车空隙，对线路随时进行检查养护，并准备足够数量的道碴、方木、草袋、组织好人力和工具，一旦发生不良情况，立即进行抢修加固，严禁冒险放行列车。
设专职人员巡回检查施工范围内的线路和安全防护，各工种间加强协作，互相配合，统一指挥。做好交接班记录，避免接班人员情况不明，盲目顶进。严格执行在列车通过的时候不得顶进箱身。
3 顶进施工计算
3.1 顶进后背计算
施工图设计后背由钢筋砼后背桩、浆砌片石后背墙及后背填土组合而成。浆砌片石墙高2.5m，后背桩为C30钢筋混凝土，填土采用18t震动压路机碾压密实，下部为原状黏土，硬塑，计算中均视为人工填土。地基承载力σ=180KPa，φ=20°，土的粘性系数c=10KN/m2土地容重γ=18KN/m3，钢筋混凝土容重取2.6t/m3。最大顶力计算如下：
依照《既有线顶进桥涵（图号：【肆桥8030-Ⅱ】的规定
最大顶力计算公式
（1）箱顶水平摩阻力计算
箱梁顶上荷载，仅计线路加固荷重，，箱涵受载面积为箱宽B(顺线路方向箱涵外形尺寸)乘2.5
箱顶水平摩阻力=
（2）箱涵底水平摩阻力
框架自重
包括机具、人群、刃角以及未能及时运走的土重等施工荷载10t。
箱涵底水平摩阻力
（3）箱涵侧水平摩阻力
为箱涵两侧土压(为轨底至箱涵顶高度，为轨底至箱涵底高度,为涵身框架长，为涵洞框架高度),
箱顶土压
箱底土压
箱涵单侧摩阻力
（4）钢刃角摩阻力计算
为钢刃角正面积（只计两侧不设顶、底刃角）
钢刃角阻力
（5）最大顶力
每米后背所需承受的最大顶力为：
F=P／L =17860/14=1276 KN/m
主动土压力系数：Ka=tg 2(450-φ／2)= tg 2(450-20／2)=0.49
被动土压力系数：Kp=tg 2(450+φ／2)= tg 2(450+20／2)=2.04
当土体填筑至顶面时，填土对后背墙所产生的主动土压力最大，根据朗金土压力理论计算得：
主动土压力Ea=γ×Ha2Ka/2-2c×Ha√Ka+2c2/γ
=18×5.52×0.49/2-2×10×5.5√0.49+2×102/18=68KN/m
被动土压力Ep=γ×Hp2Kp/2+2c×Hp√Kp
=18×2.52×2.04/2+2×10×2.5×√2.04=172KN/m
填土宽度L= F/Ep=1276/172=7.4m
因此设计后背填土宽7.5m满足最大顶力要求。
3.2 千斤顶数量计算
采用千斤顶数量，取8台。
千斤顶按一层均匀布设，其间距为
。
设计框架底板有四个锯齿块，每个锯齿块布置两台千斤顶。
4 线路架空注意事项
线路架空施工前，必须组织人员对现场既有铁路设备、现场地形地貌、既有道路交通、水文地质情况进行详细调查，认真审核施工设计文件，行车书面调查报告，并将此作为制定方案的依据之一。
架空施工必须严格按照营业线施工相关规定组织施工，确保施工安全和铁路行车安全。施工中严格按照《铁路技术管理规程》和《铁路工务安全规则》设置施工安全防护。防护人员由指定的、经过考试合格的铁路职工担任。
5 结束语
通过采用D24便梁架空铁路线路，同时采用D12便梁对框架两侧线路进行辅助架空，确保了框架桥顶进过程中的行车安全。该架空施工方法针对同类型工程具有一定的指导意义。
参考文献
[1] TB10303-2009，铁路桥涵施工安全技术规程[S].北京：中国铁道出版社，2009
[2] TB10305-2009，铁路轨道施工安全技术规程[S].北京：中国铁道出版社，2009