CN102011351A - 一种铁路加固的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种铁路加固的施工方法，属于铁路工程技术领域。施工步骤为：在影响铁路运行的线路两侧分别做加固混凝土桩基；待混凝土桩基达到要求强度后，在桩基顶部安装型钢做支撑横梁；从横梁顶部沿铁路枕木间距安装加固钢轨，将运行铁路进行支撑。优点在于，即对在运行铁路按照枕木的间距使用型钢以及混凝土桩进行加固，将钢轨与枕木、枕木与路基的受力关系转移到起支撑作用的型钢和混凝土桩上，从而实现对铁路路基的掏空开挖。既不影响生产运行，又为工程建设节约了宝贵的工期，有效解决了铁路地下工程施工与铁路运输冲突的难题，取得了良好的经济技术效益。

Description

一种铁路加固的施工方法

技术领域

本发明属于铁路工程技术领域，特别是提供了一种铁路加固的施工方法，适用于运输工程。

背景技术

首钢迁钢公司配套完善工程建设中，各区域的土建基础和地下综合管网施工，不可避免的出现与铁路运输线交叉、冲突等问题。地下工程施工会影响铁路行车安全，按照常规做法将铁路断道施工，严重影响生产运行以及建设工期。

迁钢配套完善原料站新建3Q2通廊基础距离原料站接轨线铁路、10#线铁路、1、2#线路道岔太近，影响铁路安全运行，运输部生产处不同意土建施工。为此，迁钢工程指挥部组织首钢运输部、设计院、首建集团迁钢配套项目部、管铁专业项目部召开专题会议进行研究，“铁路加固”方案得到与会单位的支持及肯定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路加固的施工方法，解决地下工程施工影响铁路运行相冲突的问题，在首钢迁钢公司配套完善工程建设中，地下基础与综合管网施工和铁路运输冲突的问题频繁发生，通过采取对在运行的铁路路基加固、替换枕木的方法，有效的解决了这一难题，取得了良好的技术效果。

本发明通过对运输部的铁路运输载荷进行计算，结合丰富的铁路工程施工经验，对在运行铁路线路采取不断道加固施工技术。

本发明的施工步骤为：

(1)在影响铁路运行的线路两侧分别做加固混凝土桩基；

(2)待混凝土桩基强度达到1.2N/mm2以后，在桩基顶部安装型钢做支撑横梁；

(3)从横梁顶部沿铁路枕木间距安装加固钢轨，将运行铁路进行支撑。

在步骤(1)中，加固混凝土桩基3应位于铁路两侧、距枕木外侧0.75m位置，固混凝土桩基深度比地下工程底部标高深0.5m；采用钢管沉井法人工挖孔，加固混凝土桩基承载力高，结构传力明确，施工操作简便。

在步骤(2)中，经计算其支撑作用的加固型钢5，选用两排500×200×10×16的H型钢，两排H型钢之间采用10mm钢板间隔1m焊接固定。

在步骤(3)中，加固钢轨采用5m长度，按照铁路道枕间距排列安装，加固钢轨4与铁路钢轨1之间加绝缘橡胶垫板7，保证铁路行车信号联锁安全。

采取的本技术方案：即对既有铁路按照铁路道枕的间距使用型钢进行加固，将钢轨与枕木、枕木与路基的受力关系转移到起支撑作用的型钢上，从而在保证安全稳定前提下实现在对铁路路基的掏空开挖。

本发明的有点在于，效解决了施工与生产的矛盾，避免了地下施工造成的铁路运输安全隐患，又为如火如荼的工程建设节省了宝贵的工期，创造了可观的经济效益，得到了建设单位的好评，在以后的类似工程建设中值得推广。

附图说明

图1是铁路线加固平面示意图。其中，铁路钢轨1、道枕2、加固混凝土桩3、加固钢轨4、加固型钢5。

图2是铁路线加固剖面示意图。其中，铁路钢轨1、加固混凝土桩3、加固钢轨4、加固型钢5、预埋件6、绝缘橡胶热板7、扁钢管卡8。

具体实施方式

1、在需加固的铁路线枕木两侧做Φ1500mm的C25混凝土桩，铁路同侧的桩距10m，铁路两侧的桩距4.0m，桩深比埋地管线或基础底部深0.5m。桩顶预埋M4-139埋件。

由于铁路线路施工现场狭窄，为了避免大范围开挖造成的塌陷事故，参照人工挖孔桩的施工方法，使用DN1500焊接钢管人工沉井法施工。人工挖孔桩的好处在于不需要施工机具，操作简便，占场地小，对周围建筑物无影响；又能保证桩直径、垂直度要求。

将钢管最下端焊接4根100mm长的短腿，人工挖孔到位后先浇筑C10混凝土，形成100mm厚的垫层，再向钢管内浇筑C25混凝土。

混凝土应连续浇筑、分层振荡夯实。在混凝土浇筑12h后进行湿水养护，养护时间不少于7d。

2、在已浇筑的混凝土强度达到1.2N/mm2以后，允许在桩基埋件上安装作业。

沿铁路一侧的砼桩埋件上焊接两根并排500×200×10×16的H型钢梁，两梁顶每隔1m用-10×300×200钢板连接，从铁路线枕木之间穿钢轨将铁路线进行支护。

3、沿铁路方向，轨枕头以外的道碴清到轨底下320mm深，使用25t吊车安装加固钢轨，将5m长的短轨穿入枕木之间，短轨与两侧的钢梁用扁钢制作的卡子捆绑。短轨轨顶与加固线路主轨轨底之间放10mm厚橡胶垫板，起铁路信号绝缘作用。枕木之间的短轨托住两根主轨，来承受来自车轮向下的压力。

混凝土强度检验：由连续的3组试件组成一个验收批，其强度应满足下列要求：

C25混凝土强度的最小值应满足：fcu，min≥0.90fcu，k；

式中：fcu，min——同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值(N/mm2)；

fcu，k——混凝土立方体抗压强度标准值(N/mm2)，见下表3

混凝土强度标准值(N/mm²)        表3

待混凝土强度达到上述要求后，铁路加固完毕，铁路行车时钢轨承受的载荷已均匀分布到H型钢上。土建基础或者地下管网施工时，可以实现对铁路下方路基和道床的全面开挖。

4、荷载计算

4.1荷载：根据首钢运输部提供的火车荷载及加固材料的荷载如下：

4.1.1作用在梁上的一个火车轮压重26t，即集中荷载：P＝26000kg

4.1.2插入枕木间的钢轨0.5L＝6.0m，每米两根：均布荷载q1＝50*6*2＝600kg/m，

原有铁路钢轨及枕木重：q2＝100kg/m，

钢梁经计算，选用2根500×200×10×16的H型钢，q3＝75kg/m×2＝150kg/m，

故均布荷载：q＝q1+q2+q3＝600+100+150＝850kg/m

4.2内力计算：

4.2.1弯矩： $\mathrm{Mx}=\frac{1}{8}\mathrm{ql}2+\frac{1}{4}\mathrm{PL}$

式中L＝(10.0-1.5)×1.05＝9.0m

均载安全系数1.2，故q＝850×1.2＝1020kg/m

活载安全系数1.4，P＝26000×1.4＝36300kg

因此Mx＝92981Kg.m＝9298100kg.cm

应力检验：≤f＝2150kg/cm2

式中：Wx＝2342cm3.Vx取1.05

故：t＝1890.5≤f，因此满足要求。

4.2.2剪应力计算

剪力：V＝0.5×(1020+36400)＝18710kg

剪应力

按选用的H型钢，Ix＝37570

Sx＝868.8cm3，

故Q＝428.9/cm2＜fv＝1250Kg/cm2，因此满足剪应力要求。

4.3钢度验算

标准荷载值：q＝850kg/m，P＝26000kg，E＝2.1×106

$\mathrm{Uq}=\frac{5.{\mathrm{qL}}^4}{384\mathrm{EIx}}=\frac{5\×8.5\×{900}^4}{384\×2.1\×{10}^6\×37570\×2}$

$=0.283\mathrm{cm}$

$\mathrm{Up}=\frac{{\mathrm{qL}}^3}{48\mathrm{EIx}}=\frac{5\×8.5\×{900}^4}{48\×2.1\×{10}^6\×37570\×2}$

$=1.433\mathrm{cm}$

U＝Uq+Up＝0.283+2.33＝1.716cm

$\frac{u}{L}=\frac{1.716}{900}=\frac{1}{524}<\frac{1}{500},$ 因此满足要求。

通过实践证明，上述对铁路做加固的施工方法是成功可行的它有效解决了施工与生产的矛盾，避免了地下施工造成的铁路运输安全隐患，又为如火如荼的工程建设节省了宝贵的工期，创造了可观的经济效益，得到了建设单位的好评，在以后的类似工程建设中值得推广。

铁路加固技术在工程应用中要注意：第一，要根据现场实际情况确定需加固的铁路长度，从而科学合理的布置混凝土桩，做桩基时使用钢管沉井法施工，避免大开挖非常必要；第二，桩顶上的两根H型钢之间用钢板焊接固定，可以有效降低向下的挠度；第三，代替枕木起加固作用的钢轨与铁路之间必须用橡胶垫板绝缘，保证铁路信号连锁的畅通。

Claims (4)

1.一种由于地下工程施工影响铁路行车安全采取的对铁路加固方法，其特征在于，施工步骤为：

(1)在影响铁路运行的线路两侧分别做加固混凝土桩基；

(2)待混凝土桩基强度达到1.2N/mm2以后，在桩基顶部安装型钢做支撑横梁；

(3)从横梁顶部沿铁路枕木间距安装加固钢轨，将运行铁路进行支撑。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(1)中，加固混凝土桩基(3)应位于铁路两侧、距枕木外侧0.75m位置，加固混凝土桩基深度比地下工程底部标高深0.5m；。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(2)中，经计算其支撑作用的加固型钢(5)，选用两排500×200×10×16的H型钢，两排H型钢之间采用10mm钢板间隔1m焊接固定。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(3)中，加固钢轨采用5m长度，按照铁路道枕间距排列安装，加固钢轨(4)与铁路钢轨1之间加绝缘橡胶垫板(7)，保证铁路行车信号联锁安全。

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