D型便梁在既有线桥涵改建中的应用

浙赣项目   

【摘 要】：D型便梁在既有线改造施工中的应用已经相当普遍，现通过介绍D型便梁在既有线桥涵改造双线曲线地段且线间距小于4.4m时布置方式的确定，总结D型便梁加固线路的施工方法，并对施工中的重要环节进行阐述。

【关键词】：D型便梁    既有线  改建

1　前言

随着社会的不断发展，现有的铁路运营状况已远远不能满足人们对客货运的要求，对既有线路进行提速改造势在必行。这样部分既有的桥涵已不能满足提速后行车的要求，必须进行改建以满足要求，也必然会造成公路、城市及乡村道路与铁路立交的增加，特别是下穿立交，这些桥涵改造、下穿立交工程必须在不影响既有线行车的情况下进行，那么对既有线路进行加固就必不可少。目前线路加固较为普遍使用的方法有：吊轨梁法、横梁加固法、纵横梁加固法、轨束梁加固法，工字钢束梁法等。在正线上尤其以纵横梁法中的D型便梁应用较为广泛。

2　D型便梁概况

D型便梁分为D12、D16、D20、D24四种型号，其跨度分别为12.06m、16.08m、20.10m、24.12m，适用于各种跨度的桥涵施工。各型号便梁的主要尺寸见下表：

D型便梁主要尺寸

D型便梁施工适用于既有线路或站场的桥涵改造或下穿顶进施工，它的最大优点是在不中断行车的情况下，利用它进行既有线路下桥涵的开挖和施工，并且具有运输和拆装方便的特点。适用于单线、双线直线，曲线（半径≥400m），行车速度60Km/h（实际施工中一般限速为45Km/h）线路钢轨不轻于43kg/m的新轨。限界采用“建限-1”限界。D型便梁的架设主要受铁路限界、既有线线间距和曲线半径及超高等因素的影响。一般采用调节轨顶至D型便梁纵梁顶面距离（H）的方法使得便梁不侵限，能够安全地架设在线路上。其中，D12 、D16型便梁有低位、高位两种布置方式，即H=185mm和H＝335mm；而D20 、D24便梁则有最低位、低位、中位、高位4种布置方式，即H=335mm，H=485mm，H=635mm，H=785mm很明显H值越大，D型便梁的架设越容易。

4　D型便梁布置方式的确定

便梁的使用型号及布置方式应根据现场具体情况来选择确定。

4.1　D型便梁支点间距离的确定

D型便梁对于现场具体施工的结构物是否适用，其适用范围与既有线下修建建筑物的基底到轨底的高差、结构物所处的具体地质条件、结构物顺线路方向的总宽度有着直接的关系。一般可采用以下公式计算确定

L≥l+K（2h×tanα）

其中L—D型便梁两点间的距离，L＜便梁跨度

l—结构物顺线路方向的宽度

h—结构物基底到轨底的高差

α—结构物所处地段土体的内摩擦角

K—安全系数，一般取1.1～1.2

4.2　D型便梁在双线曲线段的架设

见图一、图二。架设的计算步骤如下：

⑴ 根据H值查“建限-1”中查得相应的限界值M

⑵ 根据曲线半径R、平均行车速度V平均，计算得外轨超高h

 2平均/R

⑶ 根据曲线半径R和D型便梁的全长L计算得便梁中心处的曲线正矢E

 2/8R 

⑷ 根据曲线半径R,外轨超高h和H值,可计算得曲线内、外侧的加宽值W内、W外

 内=40500/R+H/1500×h

W外=44000/R

⑸ 由M、E、W内、W外可计算确定b、d值

 外

 内（其中f为便梁纵梁宽度）

⑹ 根据以上计算数值确定便梁是否可以架设：

① D型便梁本身的尺寸：b+d＜4.4m

② 线间距的：b+d+f＜线间距D

③ 外轨超高的：h＜100mm

只有同时满足上述三个条件及便梁支点距离的要求时才可以使用该型号、该布置方式架设便梁。另外上述三个条件为理论计算结果，实际判断时还应考虑便梁本身尺寸及施工中存在的误差，否则可能会造成两线间的两片纵梁中的一片不能就位或就位后侵限。如不能满足以上条件，则需重新选择便梁的型号或布置方式。

5　主要施工工艺

5.1　便梁支撑基础的选择及施工

5.1.1　支墩的选择

便梁的支墩必须具有一定的强度和稳定性,一般应根据结构物的跨度、高度及所处地段的地质条件来确定，经常采用的支墩结构有枕木垛、浆砌片石基础、混凝土承台及灌注桩等形式。但在实际的施工中，便梁下方路基开挖后，普通支墩下的既有线路基在便梁自重、线路自重及列车通过时产生荷载的作用下，容易引起土体的侧向塌方。如果在实际施工中能将以上各种荷载集中导离，那施工中安全系数将大大增加，采用灌注桩就能很好的解决这一问题，所以通常在挖深高度较大的便梁施工时都采用灌注桩作为临时的支墩。

5.1.2　灌注桩支墩中心的测设及施工

临时支墩形式确定后，在施工现场需将临时支墩的中心位置准确的测设出来。临时支墩的中心根据便梁的跨度及具体确定布置方式中计算所得的b、d值来确定。根据便梁的跨度确定顺线路方向支墩的位置，b、d值来确定支墩距线路中心的位置。（见图一）通常在线间距小于4.4m时两组便梁的支墩顺线路方向要相错50-60cm，便于两线间纵梁就位过程中抽出枕木头。

因灌注桩距既有线路过近，通常都采用人工挖孔施工，孔径一般采用1.5m，C15~C20钢筋混凝土，钢筋的种类及孔深根据施工现场的具体地质情况确定，通常桩底挖至低于结构物基底1.5~2.0m的位置。桩顶标高根据布置方式确定，且曲线外侧桩顶应比内侧桩顶高h（外轨超高）

5.2　便梁运输及安装

5.2.1　便梁的运输及装卸

便梁一般采用铁路运输的方式。先将便梁通过列车运至靠近施工地点的车站，然后用轨道车运至施工现场。运至现场后采用人工移梁的方式将便梁移至既有线外侧提前搭好的枕木垛上。枕木垛在既有线外侧要搭设四组，两组用来存梁，另两组用来起落纵梁。枕木垛的高度通常要高出轨面1.2m左右（搭设的枕木垛要注意不得侵限），便于便梁通过滑轨从轨道车上横移到枕木垛上。一组便梁在装上平板车或卸到枕木垛上时，要连接成整体，并设好斜撑。

5.2.2　便梁组装

5.2.2.1　纵梁过轨横移就位

便梁卸至既有线外侧枕木垛后，利用千斤顶起落便梁，依次抽出枕木垛的枕木，使纵梁底面的高度落至与既有轨面40cm左右。纵梁落到位后，利用封锁点将一片纵梁过轨横移至两线间。同样两线间要提前搭好四组枕木垛，由于线间距的，两线间的枕木垛必须采用短枕木头搭设，存梁的枕木垛高度搭至高于轨面40cm左右，利用同样的方法起落纵梁，抽出枕木头，将纵梁按设计位置就位。另一片纵梁原位不动。因D型便梁重心较高，稳定性较差，因此，横向过轨时，要时刻注意便梁的稳定，防止侧翻。为过轨横移设置的两根短轨必须相互平行并垂直线路中心线，并在短轨下加绝缘垫快，防止轨道短路，横移时应控制速度，做到缓慢均匀。

5.2.2.2　抽换枕木、安装横梁

提前将既有线路枕木的位置用油漆点做好标志，便于将来恢复线路。安装横梁的位置

应与枕木的位置一致，所以事先应将枕木的间距适当调整。抽换横梁应按工务规则要求“六抽一”。由纵梁两端向中心排列抽换。抽一根枕木，穿一根横梁，其中一根钢轨下需要垫大块绝缘橡胶板，防止轨道电路短路，影响信号和行车。穿入横梁时要对准主梁连接板并定位。同时上好扣件，垫好橡胶轨垫。横梁安装完毕后，将另一片纵梁就位，并连接纵横梁。便梁各联接件联接牢固后，调整支座高度，顺接两端线路。逐段扒除道碴，安装斜拉杆（斜拉杆 不得漏装，尤其在曲线上使用更要注意）。并将未抽出的轨枕用钢管连接，以防挖空脱落。组装过程中，联结板及牛腿上的螺栓孔均应布满螺栓、弹簧垫圈，不得漏装。便梁就位完毕，经检查各部分均符合规范要求后，方可进行线下路基的开挖。

5.2.3　便梁维护

便梁加固线路后，对便梁各部扣配件要上油保护，加强对便梁支墩，便梁配件的检查，安排专人每天对便梁的各部分螺栓进行检查并全部拧紧一遍。对线路两端各50米线路进行几何状态检查，形成检查记录，发现问题，及时处理。

5.2.4　便梁拆除、线路恢复

施工结束后对线路进行恢复，线路恢复工作从填结构物与路基之间的空隙开始，回填土要夯实，结构物顶面以上填土因受轨枕与钢轨横梁的影响，难以全部夯实，因此，多用道碴代替。然后拆除线路加固构件，便梁的拆除按与安装相反才程序进行。拆除前要先将横梁下的道碴串捣密实，先拆除外侧纵梁，再拆除横梁及纵梁。抽横梁时同样按照“隔六抽一”的方式将钢枕换抽为设计要求的枕木。注意每拆除一根横梁必须将枕木方正，并将道碴回填串捣密实后才可以拆除另一根横梁。便梁拆除后用道碴将钢轨提高3~4cm，利用行车将道碴夯实，多次提高压平，加强线路捣固，直至不再下沉，并达到要求标高为止。

5.2.5　便梁过轨的封锁条件

在双线地段线间距小于4.4m时，便梁过轨横移至两线间的枕木垛的时候，便梁的高度侵入临线限界，所以在封锁过轨线路后将便梁移至不侵入邻线限界的位置时停止移梁，待驻站联络员下达邻线封锁命令后立即组织人员将便梁横移至两线间的枕木垛上，并降低便梁使其按设计就位，便梁按设计就位后即解除临线的封锁。

同样在拆除两线间的便梁时只有等到临线封锁点下达后，才能将便梁起高横移过轨。

综上所述，在线间距小于4.4m便梁安装时横移过轨临线封锁点应该在移梁线路封锁点开始30分钟后开始，封锁时间为20-30分钟。便梁在拆除时，两线封锁点应同时开始，临线封锁点为20-30分钟。

6　便梁使用的注意事项

（1）便梁在运输及装卸过程中，一组纵梁必须用连接板连接成整体，以增加纵梁的稳定性，防止倾倒。

（2）起落便梁时只能在一端进行，不能两端同时进行，当一端进行起落时，另一端必须垫牢防止走动。进行起落的一端梁下必须设置保险垫木垛，垛顶部用木板保持间距不超过1-3cm。起落梁用一台千斤顶时，应放在梁的重心线下，避免梁左右偏歪；用两台时，两台千斤顶位置左右对称，并在千斤顶下垫方木或槽钢。

（3）不同条件下使用便梁时，必须严格遵守便梁设置规定，不得随意改动。钢轨垫板采用氯丁橡胶特制的斜垫板，厚度为20mm，不得随意代替。

（4）架设便梁时，必须对钢梁按标准加装绝缘装置，并经设备管理部门测试合格后方可实施。

（5）牛腿及连接板上全部螺栓应同时上紧，弹簧垫圈值于螺母及平垫圈之间。便梁上尽量避免钢轨接头，不能避免时，钢轨接头必须调整在横梁上。（用22号接头弹片）

（6）施工便梁所有的配件及施工机具在邻线无封锁点的情况下，均不得侵入铁路限界，特别是在线间距小于4.4m的情况下，中间两片纵梁严禁放置任何机具。施工中要不断检查，消除安全隐患。发现问题及时处理，确保行车和施工安全。

（7）便梁使用中应加强与设备管理部门的联系，防止影响既有线行车。还应按章进行防护，列车通过前后进行全面检查。

（8）便梁的装卸、横移过轨应向有关部门提交施工计划，应按《技规》或工务《安规》进行防护。便梁架设后，应指定专人日夜对便梁进行监测防护，加强对便梁支墩、便梁配件、便梁两端各50米线路的几何状态的检查。并做好书面记录。发现问题应及时分析处理。

7  结束语

采用D型便梁加固线路施工，设计限速可达45km/h，施工工艺及所需的设备简单，可使用于各种地质情况，不受地势条件的，能够确保既有线在桥涵改造或顶进施工中的行车安全，拆装方便。例如在我局在浙赣铁路电气化改造工程中的绝大部分桥涵改造中使用了D型便梁加固线路，收到了良好的效果，具有推广的价值。