CN209890979U - 一种铁路大跨度复合架空体系 - Google Patents

Abstract

一种铁路大跨度复合架空体系，架空体系包括至少一段D型便梁架空段以及至少一段纵横抬梁架空段，D型便梁架空段包括便梁支护桩、便梁纵梁和便梁横梁，纵横抬梁架空段包括抬梁支护桩、抬梁纵梁和抬梁横梁，D型便梁架空段与纵横抬梁架空段相接处，便梁支护桩与抬梁支护桩横向具有部分叠合区域，该位置处的抬梁纵梁朝向相邻的D型便梁架空段延伸，便梁横梁与抬梁横梁的上表面平齐并同时顶紧在铁轨的下侧表面。本实用新型结合了D型便梁体系和纵横抬梁体系各自的优点，两者可以分段自由组合，组合型式灵活多样，可用来适用于各种宽度的顶进框架，避免了反复的开挖、回填和架空等施工对铁路运营的影响。

Description

一种铁路大跨度复合架空体系

技术领域

本实用新型属于一种铁路架空体系领域，特别是一种大跨度复合架空体系。

背景技术

随着城市建设的快速发展，道路下穿铁路工程日益增多，二者立交通常采用架空铁路线后顶进框架的施工方式，其中架空铁路线多采用D型便梁或普通纵横抬梁。

D型便梁结构简单、刚度大、安全可靠度高，适用于曲率半径≥400m的铁路线，但因其只有D24、D20、D16、D12四种型号，针对大跨度的铁路下穿顶进工程，仅适用于单孔框架宽度<24m的情况，且其跨度组合型式选择性较少，若单一施用D型便梁易造成施工体量和施工成本等的增加。另外，在框架数量大于2的多孔框架顶进施工中，通常采用分次顶进的施工方式，即架空第一孔框架顶部铁路线、开挖架空区域下部土体、顶进第一孔框架、回填框架顶部与侧边土体、拆除D型便梁、恢复架空区域铁路线路，然后重复上述工序依次顶进剩余孔框架。由此可见，对铁路采用D型便梁架空时，下穿框架的单孔宽度需<24m，且施工过程繁琐、对周边环境控制要求高，另外，需反复开挖和回填土体及架空铁路线，对铁路线变形及正常运营影响较大。

普通纵横抬梁通常采用双拼工字钢，不受铁路线型约束，并适用于各种宽度的顶进框架，安装和施工便捷，但因其刚度较D型便梁小，整体稳定性稍差，在框架顶进过程中需设置滑道、滑动小车或短撑来增强竖向支撑体系的稳定性。另外，由于其刚度较小，用作支撑体系的支护桩数量较多，显著增加了施工及破除支护桩的工程量和成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种铁路大跨度复合架空体系，要解决现有铁路架空体系中单一D型便梁存在仅适用于单孔框架宽度小于24m,施工工序复杂，需反复开挖和回填土体及再架空，对铁路线变形及正常运营影响较大的技术问题；并要解决单一纵横抬梁刚度较小，整体稳定性稍差，由于支护桩数量较多导致施工及破除支护桩的工程量和成本高，且顶进过程中需多处设置辅助手段增加竖向支撑体系稳定性，施工复杂的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种铁路大跨度复合架空体系，设置在铁轨的横向两侧，包括铁轨下方具有的供预制框架顶进的开挖槽，还包括沿铁路架空跨度连续设置的架空段，所述架空段包括边段和中段，所述架空段包括支护桩、搭设在支护桩上的纵梁和搭设在纵梁上的横梁，所述开挖槽的宽度小于边段最边侧支护桩之间的桩距，支护桩的深度大于开挖槽的深度，开挖槽的深度大于预制框架的深度，

所述架空段至少包括三段，其中包括至少一段D型便梁架空段以及至少一段纵横抬梁架空段，

所述D型便梁架空段包括分别位于铁轨横向两侧打入地基中的两列便梁支护桩、搭在纵向两根便梁支护桩之间的两根便梁纵梁以及固定连接在两根便梁纵梁之间的一组便梁横梁，横向两根便梁支护桩相对设置，

所述纵横抬梁架空段包括分别位于铁轨横向两侧打入地基中的两列抬梁支护桩、搭在纵向两根抬梁支护桩之间的两根抬梁纵梁以及固定连接在两根抬梁纵梁之间的一组抬梁横梁，横向两根抬梁支护桩相对设置，

横向两根便梁支护桩之间的桩距大于横向两根抬梁支护桩之间的桩距，

所述D型便梁架空段与纵横抬梁架空段相接处，便梁支护桩与抬梁支护桩横向具有部分叠合区域，并且该位置处的抬梁纵梁朝向相邻的D型便梁架空段延伸，

所述便梁横梁与抬梁横梁的上表面平齐并同时顶紧在铁轨的下侧表面。

所述铁轨的曲率半径≥400m。

所述支护桩均为人工挖孔桩。

所述抬梁纵梁和抬梁横梁均是由两片工字钢组成的双拼工字钢，两片工字钢之间采用U型螺栓连接为一体。

所述D型便梁架空段和纵横抬梁架空段间隔交替设置。

所述开挖槽对应架空段的位置分别为先顶框架槽和后顶框架槽，先顶框架槽与后顶框架槽交替设置。

单孔预制框架的宽度小于24m，先顶框架槽位于D型便梁架空段的下方，后顶框架槽位于纵横抬梁架空段的下方。

单孔预制框架的宽度大于24m，先顶框架槽位于纵横抬梁架空段的下方，后顶框架槽位于D型便梁架空段的下方。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

本实用新型的大跨度复合架空体系结合了D型便梁和纵横抬梁两种架空体系的优点，针对曲率半径≥400m的铁路线提出了一种大跨度下的复合架空体系，D型便梁和纵横抬梁可以分段自由组合，组合型式灵活多样，适用于各种宽度的顶进框架。本实用新型的架空体系所采用的成本少于单一的D型便梁架空体系，而同时结构稳定性强于单一的纵横抬梁体系。

应用本实用新型的后续施工方法中，可以巧妙的利用了两种体系的支撑叠合部分，根据两种体系的结构特点，将预制框架分批顶进，即先顶进先顶框架到位后，在支撑叠合部分的框架与架空体系间设置支墩、破除相应的支护桩，然后顶进后顶框架，施工过程中关键位置处支墩的设置，使整体结构体系完成了受力转化，确保了顶进过程中结构体系的稳定性和剩余框架顶进的顺利进行。

应用本实用新型的施工方法可在前期设计中预见并解决施工过程中遭遇的普遍难题，避免了反复的开挖、回填和架空等施工对铁路运营的影响，同时具有施工便捷快速的特点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例一施工方法中步骤二完成的侧视剖面结构示意图。

图2是图1的俯视结构示意图。

图3是本实用新型实施例一架空体系以及施工方法中步骤四完成的侧视剖面结构示意图。

图4是本实用新型实施例一施工方法中步骤六完成的侧视剖面结构示意图。

图5是图4的俯视结构示意图。

图6是本实用新型实施例一施工方法中步骤七完成的侧视剖面结构示意图。

图7是本实用新型实施例一施工方法中步骤八完成的侧视剖面结构示意图。

图8是本实用新型实施例二施工方法中步骤二完成的侧视剖面结构示意图。

图9是图8的俯视结构示意图。

图10是本实用新型实施例二架空体系以及施工方法中步骤三完成的侧视剖面结构示意图。

图11是本实用新型实施例二施工方法中步骤六完成的侧视剖面结构示意图。

图12是图11的俯视结构示意图。

图13是本实用新型实施例二施工方法中步骤七完成的侧视剖面结构示意图。

图14是图13的俯视结构示意图。

图15是本实用新型实施例二施工方法中步骤八完成的侧视剖面结构示意图。

附图标记：1－铁轨、2－便梁支护桩、3－抬梁支护桩、4－便梁纵梁、41－D20型便梁纵梁、42－D24型便梁纵梁、5－便梁横梁、51－D20型便梁横梁、52－D24型便梁横梁、6－抬梁纵梁、7－抬梁横梁、8－支墩、81－便梁支墩、82－抬梁支墩、821－外排抬梁支墩、822－内排抬梁支墩、9－先顶框架、91－框架一、92－框架二、10－后顶框架、101－框架三、102－框架四、11－开挖槽、111－先顶框架槽、112－后顶框架槽、12－土体。

具体实施方式

实施例一：

参见图1-7所示，一种大跨度铁路混合架空体系，设置在铁轨1的横向两侧，包括铁轨下方具有的供预制框架顶进的开挖槽11，还包括沿铁路架空跨度连续设置的架空段，所述架空段包括边段和中段，所述架空段包括支护桩、搭设在支护桩上的纵梁和搭设在纵梁上的横梁，所述开挖槽11的宽度小于边段最边侧支护桩之间的桩距，支护桩的深度大于开挖槽的深度，开挖槽11的深度大于预制框架的深度。

所述预制框架为钢筋混凝土框架，包括先顶框架9和后顶框架10，先顶框架9与后顶框架10交替设置。先顶框架9包括框架一和框架二，后顶框架10包括框架三101和框架四102。本实施例中，框架为钢筋混凝土，单孔预制框架的宽度小于24m，框架一至四的截面尺寸分别为8m×9m，14×9m，14×9m，8×9m。D型便梁和纵横抬梁根据实际情况确定最合适的型式。本实施例中共采用四段相间的型式，两段D型便梁采用D20和D24型，两段纵横抬梁的横向长度不同。所述开挖槽11对应架空段的位置分别为先顶框架槽111和后顶框架槽112，先顶框架槽111与后顶框架槽112交替设置。

所述D型便梁架空段包括分别位于铁轨横向两侧打入地基中的两列便梁支护桩2、搭在纵向两根便梁支护桩之间的两根便梁纵梁4以及固定连接在两根便梁纵梁4之间的一组便梁横梁5，横向两根便梁支护桩2相对设置。

便梁纵梁4包括D20型便梁纵梁41和D24型便梁纵梁42。便梁横梁5包括D20型便梁横梁51和D24型便梁横梁52。

所述纵横抬梁架空段包括分别位于铁轨横向两侧打入地基中的两列抬梁支护桩3、搭在纵向两根抬梁支护桩之间的两根抬梁纵梁6以及固定连接在两根抬梁纵梁6之间的一组抬梁横梁7，横向两根抬梁支护桩3相对设置。

横向两根便梁支护桩2之间的桩距大于横向两根抬梁支护桩3之间的桩距。

所述D型便梁架空段与纵横抬梁架空段相接处，便梁支护桩2与抬梁支护桩3横向具有部分叠合区域，并且该位置处的抬梁纵梁6朝向相邻的D型便梁架空段延伸。

所述便梁横梁5与抬梁横梁7的上表面平齐并同时顶紧在铁轨1的下侧表面。

所述铁轨1的曲率半径≥400m。

所述支护桩均为人工挖孔桩，本实施例中，截面为1.5m×1.5m。

其中，所述抬梁纵梁6和抬梁横梁7均是由两片工字钢组成的双拼工字钢，两片工字钢之间采用U型螺栓连接为一体。本实施例中，抬梁纵梁为2片45C工字钢，尺寸为450mm×154 mm×15.5mm，抬梁横梁为2片56C工字钢，尺寸为560mm×17mm×16.5mm。

应用本实施例进行下穿框架的顶进方法，其施工步骤如下：

步骤一，根据铁路、土体变形的控制要求确定铁轨需架空加固的区域，然后根据下穿各孔预制框架的尺寸，设计复合架空体系的型式：

包括D型便梁架空段和纵横抬梁架空段各自的段数个数、组合方式、各架空段的纵向长度以及横向宽度尺寸，最终确保各孔预制框架的尺寸和先后顶进顺序与架空段的组合型式相适应；

其中，架空段各段的组合型式和各段架空长度首先与先顶框架9的宽度和位置相适应，保证先顶框架9的顶进路线上无障碍，然后确定各支护桩的最优桩径、桩长、数量和位置以及各横梁和纵梁的尺寸等参数，然后加工预制各部件；

本实施例中为四段两两交替设置的架空体系，即D型便梁架空段和纵横抬梁架空段间隔交替设置。由于框架二和框架三的尺寸较大，框架一和框架四的尺寸较小，因此设计时将长度较短架空段位于中段，长度较长的架空段位于边段。具体到实施例中即D20型便梁位于中段，D24型便梁位于边段。而另一侧的纵横抬梁边段长度较长，全长除该段共设置六个支护桩外，其余均设置四个支护桩。

步骤二，施工支护桩，D型便梁架空段与纵横抬梁架空段相接处，便梁支护桩的加固区域与抬梁支护桩的加固区域横向具有部分叠合支护区；

去除轨道部分枕木，在其下方安装各横梁，然后再安装纵梁，纵梁搭接在支护桩上，便梁纵梁与便梁横梁采用螺栓紧固，抬梁纵梁与抬梁横梁采用U型螺栓连接；

其中D型便梁架空段与纵横抬梁架空段相接处的抬梁纵梁6朝向相邻的D型便梁架空段延伸。

步骤三，在铁轨1下方开挖土体形成开挖槽11，根据现场地质条件确定开挖坡率并施工防护措施，本实施例中坡率为1:0.5。

步骤四，利用顶进设备顶进先顶框架9，顶进设备可以采用千斤顶，先顶框架9顶入D型便梁架空段的下方。

步骤五，先顶框架9逐步顶进到设计位置时，不需破除支护桩，在先顶框架9的顶部与各架空段的架空梁下侧之间安装支墩8。

先顶框架9顶进到最终位置完成顶进，然后在先顶框架9的顶部与各架空段的纵梁下侧之间安装支墩8；所述支墩8为预制形成的固定支墩，包括短钢管和钢板，所述短钢管为圆管，短钢管的上下两侧端面采用方形的钢板居中焊接封口。

当单孔预制框架的宽度小于24m时，所述支墩8位于先顶框架9的顶部、对称分布，支墩包括位于D型便梁与预制框架之间的便梁支墩81和位于纵横抬梁与预制框架之间的抬梁支墩82，所述抬梁支墩82与便梁支墩81沿顶进方向横向成排设置，抬梁支墩82设置在抬梁纵梁6的延伸端端部。本实施例中，单孔预制框架宽度小于24m，便梁支墩与抬梁支墩在顶进方向上中心间距为2.5m。

步骤六，破除阻碍后顶框架10前进路线上的支护桩，至此铁轨1下方预制框架顶进区域由上至下的传力路径由铁轨、架空梁、支护桩、土体转为铁轨、架空梁、支墩、预制框架、土体，完成支撑体系转化。

步骤七：利用顶进设备同时顶进后顶框架10，顶进设备可以采用千斤顶，后顶框架10顶入纵横抬梁架空段的下方。

步骤八：在各个框架的顶部及侧壁回填土体12，拆除架空体系，恢复线路。

所述步骤三施工中，铁路限速45km/h；其余步骤二、四、五、六、七和八施工中需对铁路进行封锁。

实施例二，参见图8-15所示，与实施例一不同的是：

所述预制框架包括先顶框架9和后顶框架10，先顶框架9位于中间，后顶框架10位于两边。本实施例中，先顶框架9截面尺寸为28m×9m，中间由墙体将其隔成相同的两孔，后顶框架10包括框架三101和框架四102，截面尺寸分别为14×9m。由于先顶框架9宽度大于24m，因此D型便梁和纵横抬梁根据实际情况确定最合适的型式。本实施例中共采用三段型式，两侧的两段D型便梁采用D24型，一段纵横抬梁位于中间。

所述D型便梁架空段包括分别位于铁轨横向两侧打入地基中的两列便梁支护桩2、搭在纵向两根便梁支护桩之间的两根便梁纵梁4以及固定连接在两根便梁纵梁4之间的一组便梁横梁5，横向两根便梁支护桩2相对设置。

便梁纵梁4包括D24型便梁纵梁42。便梁横梁5包括D24型便梁横梁52。

所述纵横抬梁架空段包括分别位于铁轨横向两侧打入地基中的两列抬梁支护桩3、搭在纵向两根抬梁支护桩之间的两根抬梁纵梁6以及固定连接在两根抬梁纵梁6之间的一组抬梁横梁7，横向两根抬梁支护桩3相对设置。

横向两根便梁支护桩2之间的桩距大于横向两根抬梁支护桩3之间的桩距。

所述D型便梁架空段与纵横抬梁架空段相接处，便梁支护桩2与抬梁支护桩3横向具有部分叠合区域，并且该位置处的抬梁纵梁6朝向相邻的D型便梁架空段延伸。

所述便梁横梁5与抬梁横梁7的上表面平齐并同时顶紧在铁轨1的下侧表面。

所述铁轨1的曲率半径≥400m。

所述支护桩均为人工挖孔桩，本实施例中，截面为1.5m×1.5m。

其中，所述抬梁纵梁6和抬梁横梁7均是由两片工字钢组成的双拼工字钢，两片工字钢之间采用U型螺栓连接为一体。本实施例中，抬梁纵梁为2片45C工字钢，尺寸为450mm×154 mm×15.5mm，抬梁横梁为2片56C工字钢，尺寸为560mm×17mm×16.5mm。

应用本实施例进行下穿框架的顶进方法，其施工步骤如下：

步骤一，根据铁路、土体变形的控制要求确定铁轨需架空加固的区域，然后根据下穿各孔预制框架的尺寸，设计复合架空体系的型式：

包括D型便梁架空段和纵横抬梁架空段各自的段数个数、组合方式、各架空段的纵向长度以及横向宽度尺寸，最终确保各孔预制框架的尺寸和先后顶进顺序与架空段的组合型式相适应；

其中，架空段各段的组合型式和各段架空长度首先与先顶框架9的宽度和位置相适应，保证先顶框架9的顶进路线上无障碍，然后确定各支护桩的最优桩径、桩长、数量和位置以及各横梁和纵梁的尺寸等参数，然后加工预制各部件；

本实施例中为三段架空体系，即D型便梁架空段位于两侧和纵横抬梁架空段位于中间。由于先顶框架宽度大于24m，超过D型便梁的最宽长度，后顶框架宽度小于24m，未超过D型便梁的最宽长度，因此设计时将长度较长的架空段位于中段，长度较短架空段位于边段，具体到实施例中即纵横抬梁位于中段，D24型便梁位于边段。纵横抬梁架空段设置十二个支护桩，D型便梁架空段均设置四个支护桩。

步骤二，施工支护桩，D型便梁架空段与纵横抬梁架空段相接处，便梁支护桩的加固区域与抬梁支护桩的加固区域横向具有部分叠合区域；

去除轨道部分枕木，在其下方安装各横梁，然后再安装纵梁，纵梁搭接在支护桩上，便梁纵梁与便梁横梁采用螺栓紧固，抬梁纵梁与抬梁横梁采用U型螺栓连接；

其中D型便梁架空段与纵横抬梁架空段相接处的抬梁纵梁6朝向相邻的D型便梁架空段延伸。

步骤三，在铁轨1下方开挖土体形成开挖槽11，根据现场地质条件确定开挖坡率并施工防护措施，本实施例中坡率为1:0.5。

步骤四，利用顶进设备顶进先顶框架9，顶进设备可以采用千斤顶，先顶框架9顶入纵横抬梁架空段的下方。

步骤五，先顶框架9逐步顶进到设计位置时，需破除支护桩，在先顶框架9的顶部与各架空段的架空梁下侧之间安装支墩8。

所述步骤五中，先顶框架9顶进过程中， 逐步破除先顶框架9顶进线路上依次遭遇的支护桩、同时在先顶框架与上部架空梁间设计位置处设置支墩8，如此反复将利用千斤顶先顶框架9逐步顶进到位，

所述支墩8为滑动支墩，固定支墩的底部还设有滑动滚轮，滑动支墩的顶部固定在上方的D型便梁或者纵横抬梁上。

当单孔预制框架的宽度大于24m时，所述支墩8位于先顶框架9的顶部，在铁轨两侧对称分布，支墩包括位于D型便梁与预制框架之间的便梁支墩81和位于纵横抬梁与预制框架之间的抬梁支墩82，

所述抬梁支墩82包括沿抬梁纵梁的下方纵向成排设置的外排抬梁支墩821，还包括沿便梁纵梁延伸段的下方纵向成排设置的内排抬梁支墩822，外排抬梁支墩821与内排抬梁支墩822前后排交叉设置，

所述便梁支墩81沿顶进方向横向成排设置，便梁支墩81设置在便梁纵梁的端部。

步骤六，破除阻碍后顶框架10前进路线上的支护桩，至此铁轨1下方预制框架顶进区域由上至下的传力路径由铁轨、架空梁、支护桩、土体转为铁轨、架空梁、支墩、预制框架、土体，完成支撑体系转化。

步骤七：利用顶进设备同时顶进后顶框架10，顶进设备可以采用千斤顶，后顶框架10顶入D型便梁架空段的下方。

步骤八：在各个框架的顶部及侧壁回填土体12，拆除架空体系，恢复线路。

所述步骤三施工中，铁路限速45km/h；其余步骤二、四、五、六、七和八施工中需对铁路进行封锁。

Claims (8)

1.一种铁路大跨度复合架空体系，设置在铁轨（1）的横向两侧，包括铁轨下方具有的供预制框架顶进的开挖槽（11），还包括沿铁路架空跨度连续设置的架空段，所述架空段包括边段和中段，所述架空段包括支护桩、搭设在支护桩上的纵梁和搭设在纵梁上的横梁，所述开挖槽（11）的宽度小于边段最边侧支护桩之间的桩距，支护桩的深度大于开挖槽的深度，开挖槽（11）的深度大于预制框架的深度，其特征在于：

所述架空段至少包括三段，其中包括至少一段D型便梁架空段以及至少一段纵横抬梁架空段，

所述D型便梁架空段包括分别位于铁轨横向两侧打入地基中的两列便梁支护桩（2）、搭在纵向两根便梁支护桩之间的两根便梁纵梁（4）以及固定连接在两根便梁纵梁（4）之间的一组便梁横梁（5），横向两根便梁支护桩（2）相对设置，

所述纵横抬梁架空段包括分别位于铁轨横向两侧打入地基中的两列抬梁支护桩（3）、搭在纵向两根抬梁支护桩之间的两根抬梁纵梁（6）以及固定连接在两根抬梁纵梁（6）之间的一组抬梁横梁（7），横向两根抬梁支护桩（3）相对设置，

横向两根便梁支护桩（2）之间的桩距大于横向两根抬梁支护桩（3）之间的桩距，

所述D型便梁架空段与纵横抬梁架空段相接处，便梁支护桩（2）与抬梁支护桩（3）横向具有部分叠合区域，并且该位置处的抬梁纵梁（6）朝向相邻的D型便梁架空段延伸，

所述便梁横梁（5）与抬梁横梁（7）的上表面平齐并同时顶紧在铁轨（1）的下侧表面。

2.根据权利要求1所述铁路大跨度复合架空体系，其特征在于：所述铁轨（1）的曲率半径≥400m。

3.根据权利要求1所述铁路大跨度复合架空体系，其特征在于：所述支护桩均为人工挖孔桩。

4.根据权利要求1所述铁路大跨度复合架空体系，其特征在于：所述抬梁纵梁（6）和抬梁横梁（7）均是由两片工字钢组成的双拼工字钢，两片工字钢之间采用U型螺栓连接为一体。

5.根据权利要求1所述铁路大跨度复合架空体系，其特征在于：所述D型便梁架空段和纵横抬梁架空段间隔交替设置。

6.根据权利要求5所述铁路大跨度复合架空体系，其特征在于：所述开挖槽（11）对应架空段的位置分别为先顶框架槽（111）和后顶框架槽（112），先顶框架槽（111）与后顶框架槽（112）交替设置。

7.根据权利要求6所述铁路大跨度复合架空体系，其特征在于：

单孔预制框架的宽度小于24m，先顶框架槽（111）位于D型便梁架空段的下方，后顶框架槽（112）位于纵横抬梁架空段的下方。

8.根据权利要求6所述铁路大跨度复合架空体系，其特征在于：

单孔预制框架的宽度大于24m，先顶框架槽（111）位于纵横抬梁架空段的下方，后顶框架槽（112）位于D型便梁架空段的下方。

Images