CN105239475B - 复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，包括自涵洞就位侧向涵洞预制侧依次排布的抗横移桩、路基防护桩和线间支撑桩，所述抗横移桩在顶进方向的对面设置，路基外侧设置路基防护桩，线间设置支撑桩，抗横移桩、路基防护桩和线间支撑桩顶部搭设工字钢横梁，工字钢横梁上设置用于加固钢轨的支撑体系，即与每条线路配套设置与其平行的左侧吊轨、右侧吊轨、中间吊轨和工字钢纵梁来保持线路的稳定性，另外，本发明还通过对路基注浆的方式对路基进行加固，确保在顶进过程中既有线的运行安全。

Description

复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构

技术领域

本发明涉及一种既有线铁路线下涵洞顶进工程技术领域，尤其涉及一种复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构。

背景技术

既有线涵洞顶进施工是指在现有铁路线下方采用非开挖或者边顶进边开挖的方式将框架桥涵顶入既有线下方的一种工艺，由于既有线在桥涵顶进过程中还处于正常运营状态，虽然在一般情况下需要降低运营速度，但是开挖和顶进过程仍然会影响线路钢轨的正常使用，现有的普通单线或者复线顶进过程中基本上采用工字钢横梁、枕木和工字钢纵梁相结合的支撑方式，在一定程度上能够保证线路的稳定性和安全性，但是此种加固结构不适用于复杂既有线路的加固，所谓复杂既有铁路线是指顶进部位包含至少三条线路，甚至包含道岔等附属部件，如果采用常规的工字钢横梁、枕木和工字钢纵梁的支撑方式进行加固，很难保证位于中部线路及附属部件的稳定性，因此，开发设计一种能够适应复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中使用的线路加固结构是本领域急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，在线间增设线间支撑桩，线路的路基外侧设置路基防护桩和抗横移桩，同时与每条线路配套设置与其平行的左侧吊轨、右侧吊轨、中间吊轨和工字钢纵梁来保持线路的稳定性，另外，本发明还通过对路基注浆的方式对路基进行加固，确保在顶进过程中既有线的运行安全。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，包括自涵洞就位侧向涵洞预制侧依次排布的抗横移桩、路基防护桩和线间支撑桩，所述抗横移桩在顶进方向的对面设置，路基外侧设置路基防护桩，线间设置支撑桩，抗横移桩、路基防护桩和线间支撑桩顶部搭设工字钢横梁，工字钢横梁上设置用于加固钢轨的支撑体系，所述线路的钢轨搭设在工字钢横梁顶面上。

所述支撑体系包括安装在每条线路的两根钢轨内侧的中间吊轨、分别设置在两根钢轨外侧左侧吊轨与右侧吊轨以及分别设置在两根钢轨外侧的两套工字钢纵梁。

所述工字钢纵梁包括至少两根纵向并排搭设在工字钢横梁上的工字钢，工字钢两端分别借助于压板和U形螺栓与工字钢横梁固定连接。

所述左侧吊轨和右侧吊轨结构相同，均包括至少三根并排对扣的钢轨，钢轨两端分别借助于压板和U形螺栓与工字钢横梁固定连接。

所述中间吊轨包括至少五根并排对扣的钢轨，钢轨两端分别借助于压板和U形螺栓与工字钢横梁固定连接。

所述抗横移桩、路基防护桩和线间支撑桩均为人工挖孔桩。

在顶进涵洞两侧12米范围内和路肩以下2米至涵洞底板底面范围内注浆加固。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：在线间增设线间支撑桩，线路的路基外侧设置路基防护桩和抗横移桩，同时与每条线路配套设置与其平行的左侧吊轨、右侧吊轨、中间吊轨和工字钢纵梁来保持线路的稳定性，另外，本发明还通过对路基注浆的方式对路基进行加固，确保在顶进过程中既有线的运行安全。

附图说明

图1是本发明断面结构示意图；

图2是图1中的部放大图；

图3是图2中的部放大图；

图4是图2中的部放大图；

在附图中：1、抗横移桩；2、工字钢横梁；3、路基防护桩；4、机车线；5、第一排线间支撑桩；6、道岔渡线；7、下行线；8、上行线；9、牵引线；10、第二排线间支撑桩；11、路基；12、顶进涵洞；13、工字钢纵梁；14、钢轨；15、左侧吊轨；16、中间吊轨；17、右侧吊轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

为解决现有既有线路基涵洞顶进过程中的线路加固结构不能适应较为复杂既有线加固的问题，本发明提供一种如图1-4所示的一种复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，包括自涵洞就位侧向涵洞预制侧依次排布的抗横移桩1、路基防护桩3和线间支撑桩，所述抗横移桩1在顶进方向的对面设置，路基外侧设置路基防护桩3，线间设置支撑桩，抗横移桩1、路基防护桩3和线间支撑桩顶部搭设工字钢横梁2，工字钢横梁上设置用于加固钢轨14的支撑体系，所述线路的钢轨14搭设在工字钢横梁2顶面上；所述支撑体系包括安装在每条线路的两根钢轨14内侧的中间吊轨16、分别设置在两根钢轨外侧左侧吊轨15与右侧吊轨17以及分别设置在两根钢轨14外侧的两套工字钢纵梁13；所述工字钢纵梁13包括至少两根纵向并排搭设在工字钢横梁2上的工字钢，工字钢两端分别借助于压板和U形螺栓与工字钢横梁2固定连接；所述左侧吊轨15和右侧吊轨17结构相同，均包括至少三根并排对扣的钢轨，钢轨两端分别借助于压板和U形螺栓与工字钢横梁2固定连接；所述中间吊轨16包括至少五根并排对扣的钢轨，钢轨两端分别借助于压板和U形螺栓与工字钢横梁2固定连接；所述抗横移桩1、路基防护桩3和线间支撑桩均为人工挖孔桩；在顶进涵洞12两侧12米范围内和路肩以下2米至涵洞底板底面范围内注浆加固。

本发明主要针对复杂既有线设计的，比如在顶进位置包含上行线8、下行线7、牵引线9、机车线4和道岔渡线6等，路基宽度较大，需要强有力的支撑确保线路稳定性和运营安全性。

在具体施工过程中，本发明包括如下步骤：

一、挖孔桩施工，挖孔桩包括抗横移桩、路基防护桩和线间支撑桩，包括以下步骤，

1、测量定位：根据设计图纸，放出挖孔桩中心点，并钉十字引桩，及时对桩位进行复核。

2、成孔与护壁：在挖孔桩开挖时，为防止石子等杂物意外落入孔内，需在孔口处设置锁口，锁口是人工挖孔桩施工安全的重要部位，因此，施工时要特别注意，严格把控。锁口高出地面30cm，宽度为20cm。在线间施工时要设置高出道床的竹胶板挡板。当线间距较小，需要将孔口下做，保证机物不侵限。

挖孔出土时要随时人工清理孔口处的积土，堆积高度不得高于道碴高度，线间挖孔桩施工时人力挑运至路基外，集中运出施工现场。

为了保证人工挖孔桩能正常安全地施工，需采用护壁形式进行孔壁支护，防止塌孔。护壁形式采用内齿式护壁，C25钢筋混凝土。混凝土在框架主体预制位置旁拌和，配合比为水泥:砂:石子:水=1:2.59:4.19:0.48，为提高早期强度可适当加入早强剂。

挖孔施工每挖0.5m立即施做护壁。护壁混凝土浇筑分层沿四周入模,用钢钎捣固密实，强度达到1MPa后方可拆模。在铁路路基下设置地泵，地泵输送管道从轨道下方道碴处通过，护壁混凝土运至铁路路基旁后，经地泵输送至线路间，就近人工挑运入孔。

3、钢筋笼制作及安装

挖孔桩钢筋笼采用孔内绑扎，在钢筋加工场加工成半成品后，人工抬运至孔位，孔内绑扎焊接。人工抬运钢筋时，要有防护员防护，木杠和麻绳要结实牢固，防止出现红光带。

4、桩身混凝土浇筑

混凝土利用地泵浇注，输送至挖孔桩孔口，穿越线路时从轨道下方通过，顶面不得高于石碴面。

二、注浆施工

（一）准备工作

1、按规定和铁路局及各配合单位办理施工手续，将按照审批的计划和范围进行施工，把营业线施工作为保障行车安全的重中之重。

2、与设备管理单位和行车组织单位分别签订施工安全协议书，在施工时施工安全配合单位派遣安全配合人员到场监护，确保施工行车安全。

3、在设备单位监护人员监督下，人工使用铁锨在施工范围内挖探沟，探明地下电缆、管线的具体位置、埋置深度、走向，并用彩条布和塑料管进行了保护。

4、防护员和驻站员需经培训合格，并取得相应证件，施工前专职防护员现场进行防护，提前72小时在车站登记，施工驻站员于施工当日提前一小时在车站进行登记，与车站值班员核对施工项目，防护人员提前十分钟进入防护地点，驻站员与现场防护人员在作业期间用对讲机及时通知前方来车情况，现场防护员根据预告及时鸣笛，通知现场及时组织施工人员、机具下道避车。

5、所有施工人员需要经过安全培训并考试合格。

6、压浆材料，压浆泵、搅拌机、注浆钻机已经进场，并经过检查调试可以使用。

7、为了防止注浆时地表隆起，在现场布置20个观测点，每四小时观测一次。

（二）路基注浆加固施工方案

本实施例采用静力注浆对铁路路基进行注浆加固，来保证顶进涵洞范围内路基土体的稳定与安全。注浆施工期间，列车按线路允许速度通行。

1、加固范围

沿线路方向：顶进涵洞两侧12m；注浆固化的深度：自路肩以下2米开始至底板底面。采用压密注浆对土体进行压密渗透注浆以提高其承载力及稳定性。

2、注浆孔布置原则

在路基南北两侧路肩、上行线和下行线之间分排布置注浆孔，各孔间距1m布置，注浆管角度在15度～90度之间，角度增量为5度，注浆管长度为9m--34.7m，插入路基土体进行辐射注浆。因为路基较宽，在上行线和下行线之间设置一排桩，注浆孔在支撑桩间隙布置，向南北各倾斜75度~90度进行辐射注浆。

紧贴框架桥外边墙的一排导管随桥体顶进带入土体，桥体就位后注浆填充桥外墙与路基之间空隙。

3、注浆材料配比

浆液为水泥水玻璃浆液，配合比为水：水泥：水玻璃1：1：0.01；

4、主要注浆参数

（1）单孔浆液扩散半径0.6～1.0m；

（2）注浆压力0.5Mpa---1.0 Mpa

5、注浆工艺要求

本实施例采用ZLJ-350型煤矿用坑道钻机，钻杆一米一节进行接长，钻杆为空芯，可做为注浆管使用，钻头可在卵石地层钻进，钻头有注浆孔，可做为注浆使用。液压泵带有压力表，便于注浆压力控制。

注浆顺序应先注顶进涵洞周边，后注顶进涵洞主体范围，并应间隔钻孔注浆。按照先小角度孔，后大角度顺序进行，全部采用湿钻。

钻孔前应调试钻机、液压泵和搅拌机，使设备运转正常，钻杆1米一根堆码整齐，钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度满足设计要求。

保证钻机底部平整密实，避免震动过大，调整钻机钻杆角度，固定钻机并钻进。钻机钻进过程中要慢速运转，并对钻杆的角度随时检查，及时纠偏。孔底位置偏差±10cm，注浆顺序应由外侧向内侧间隔施工。

钻头顶端带有注浆孔，钻孔到设计深度后，使用液压泵向钻杆内注入浆液，由下向上旋喷，喷射时，先应达到预定的喷射压力后再逐渐提升旋喷管，注浆压力在0.5～1.0Mpa，然后向上缓慢提升钻杆，每次提升深度不大于50公分。注浆到路肩以下2m位置时，注浆结束。

当单孔注浆终压达到持续15分钟，进浆量很少时，或者浆液溢出横流时，可结束注浆，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。

根据施工程序，严把钻孔深度、浆液配比及注浆压力、注浆量，每一道工序均安排专人负责，并记录好每一道工序的原始数据。

施工过程中安排专人观察线路水平，发现线路有隆起迹象时及时停止施工并泄压，安排线路工每2小时观察一次线路状态，测量员每4小时对地表检测点进行监控测量。

注浆全过程应在相关站段的监控下进行。列车通过时停止施工。

三、线路加固

1、准备工作

施工时，在编组站派驻站员，现场设置防护员，配齐防护服，防护喇叭、防护绳、对讲机、信号牌、信号灯等防护用具。

在设备单位监护人员监督下，人工使用铁锨在施工范围内挖探沟，探明地下电缆、管线的具体位置、埋置深度，全部挑出后使用PVC管保护或使用彩条布包裹。

2、放置枕木

加固区内有5组单开道岔，2组复式道岔，各组道岔岔枕不相对应，枕木方向亦不对应，横梁工字钢不能贯通。根据现场线路情况，在机车线和下行线之间设置支撑桩，横梁工字钢在支撑桩处断开，将整个加固区分为2个区域。在各加固区域内，以岔心为基准，调整其他线路的轨枕，使之与该区域内岔枕相对应，以便进行工字钢横梁穿设。然后每隔3根既有枕木穿入一根3.4米长的木枕，用于线路两侧3扣的连接。

3、铺设吊轨

机务折返线（施工期间处于封闭状态，不通车）既有轨为43kg/m轨部分，使用18kg/m钢轨做为5扣吊轨梁，其它吊轨梁采用43kg/m钢轨，按3-5-3扣设，钢轨接头错开1.0m以上。吊轨与其下的木枕使用Φ22U型螺栓（长320mm）用螺母联结一起。吊轨遇到道岔曲股时顺曲线方向铺设，不能贯通时可断开，在不侵限的前提下尽量向岔心延伸。此项工序需要在封闭点内施工，计划利用两个天窗点进行扣轨施工，点前将料备在现场，但不得侵限。天窗点内在施工地点两侧50米位置设置移动停车信号牌（灯），人工抬运至扣轨位置，每根轨上两个U型螺栓与枕木固定，天窗点外将所有U型螺栓补齐拧紧。

4、铺设横梁

第一加固区从北侧向南侧穿横梁，工字钢前端用卷扬机拉拽，至加固一区和二区之间的线间支撑桩上，另一端支撑在顶进涵洞顶板上。涵洞面上布置26根，涵洞西侧布置10根至岔心位置，涵洞东侧布置12根。

第二加固区从南侧向北穿，同样使用卷扬机拉拽。在线间支撑桩处与第一加固区的横梁组成套袖形式，另一端支撑于南侧抗横移桩上。因为施工期间机5线、机4线和机2线不通行机车，所以在桥体范围布置14根横梁，桥体东侧布置4根。

横梁采用I45b工字钢，采用隔六穿一的方法，穿完一组后要立即将梁底捣固密实，再穿下一组，工字钢接头采用两块1100mm长、350mm宽、20mm厚的夹板对工字钢进行连接，螺栓为20mm×80mm，每个接头使用24条螺栓。横梁与轨底加设绝缘垫块，横梁与吊轨用Φ22U型螺栓联结一起。

5、铺设纵梁

横梁安装后，在牵引线外侧安装一组工字钢纵梁（三根一束I45b工字钢），其它线路根据需要安装工字钢纵梁（两根一束I45b工字钢）。 在保证工字钢纵梁不侵限的条件下，应尽可能向道岔区域靠近和延伸。

工字钢纵梁置于横梁之上，与工字钢横梁采用Φ22U型螺栓联结一起，伸出涵洞边墙12.8米，两端支撑于枕木垛基础上。纵梁接头错开1.5m，工字钢接头采用两块1100mm长、350mm宽、20mm厚的夹板对工字钢进行连接，螺栓为20mm×80mm，每个接头使用24条螺栓。

6、防止线路横移措施

为减少顶进时的阻力，防止线路产生横移，每道横梁下垫小滑车。工字钢横梁下按18台滑车设置，以满足线路的水平标高并确保顶进时线路不随顶进发生横移。

在顶进方向的对面设置抗横移桩，抗横移桩顶部设冠梁，线路加固二区工字钢横梁顶在冠梁上，防止顶进时线路滑动。

涵洞顶板尾部布置两道拉环，间隔3m，顶进时用倒链连接纵梁，随顶进随拉紧倒链，防止线路横移。

7、铁路设施保护

顶进期间，每过一次车，线路工和工务段监护人员互相配合检查一次线路，线路标准不能低于正线临时补修标准（水平、高低不大于±10mm，轨向10mm，轨距+9mm、-4mm）。当发现不符合此标准时，立即组织人员整修。

四、恢复线路施工

1、涵洞就位后立即组织人员和机械拆除线路加固。

2、横向工字钢按照隔六拆一的原则进行拆除，撤一根工字钢后，立即回填满石碴并捣实，间隔大于六根时，再撤下一根横向工字钢，以保持线路处于良好状态。横向工字钢撤除中及撤除后，要特别注意涵洞上及两侧的线路变化情况，要随时进行抬道、捣固、整修。

3、拆除吊轨时先拆除中间扣轨，再拆两边。拆除后立即抬到线路界限以外， 并堆放整齐，避免钢轨弯曲侵入界限，阻碍列车运行，造成事故。

总之，本发明在线间增设线间支撑桩，线路的路基外侧设置路基防护桩和抗横移桩，同时与每条线路配套设置与其平行的左侧吊轨、右侧吊轨、中间吊轨和工字钢纵梁来保持线路的稳定性，另外，本发明还通过对路基注浆的方式对路基进行加固，确保在顶进过程中既有线的运行安全。

Claims (6)

1.一种复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，其特征在于：包括自涵洞就位侧向涵洞预制侧依次排布的抗横移桩（1）、路基防护桩（3）和线间支撑桩，所述抗横移桩（1）在顶进方向的对面设置，路基外侧设置路基防护桩（3），线间设置支撑桩，抗横移桩、路基防护桩和线间支撑桩顶部搭设工字钢横梁（2），工字钢横梁上设置用于加固钢轨（14）的支撑体系，所述线路的钢轨（14）搭设在工字钢横梁（2）顶面上;所述支撑体系包括安装在每条线路的两根钢轨（14）内侧的中间吊轨（16）、分别设置在两根钢轨外侧左侧吊轨（15）与右侧吊轨（17）以及分别设置在两根钢轨（14）外侧的两套工字钢纵梁（13）。

2.根据权利要求1所述的复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，其特征在于：所述工字钢纵梁（13）包括至少两根纵向并排搭设在工字钢横梁（2）上的工字钢，工字钢两端分别借助于压板和U形螺栓与工字钢横梁（2）固定连接。

3.根据权利要求1所述的复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，其特征在于：所述左侧吊轨（15）和右侧吊轨（17）结构相同，均包括至少三根并排对扣的钢轨，钢轨两端分别借助于压板和U形螺栓与工字钢横梁（2）固定连接。

4.根据权利要求1所述的复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，其特征在于：所述中间吊轨（16）包括至少五根并排对扣的钢轨，钢轨两端分别借助于压板和U形螺栓与工字钢横梁（2）固定连接。

5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，其特征在于：所述抗横移桩（1）、路基防护桩（3）和线间支撑桩均为人工挖孔桩。

6.根据权利要求5所述的复杂既有铁路线下涵洞顶进过程中的线路加固结构，其特征在于：在顶进涵洞（12）两侧12米范围内和路基（11）路肩以下2米至涵洞底板底面范围内注浆加固。