復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路道岔區(qū)段架空施工技術(shù)研究

賈耀飛

摘 要：文章通過采用合理的措施解決線路間距小侵線的問題；解決道岔尖軌尖端難以加固的難題；針對流沙層進(jìn)行架軌體系的整體性施工，“托軌”與“吊軌”的組合施工方法，有針對性地設(shè)計(jì)“型鋼組合岔枕”，保證施工期間鐵路線安全運(yùn)營，順利完成了施工任務(wù)，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)；鐵路道岔；架軌；架空施工

中圖分類號：U455.49 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0163-03

Abstract： Through adopting reasonable measures， this paper intends to solve the problem of small distance between lines and the difficulty of reinforcing the tip of point rail of turnout. Also， it carries out the integral construction of rack rail system for quicksand layer， and combine the construction methods of "supporting rail" and "lifting rail"， in order to ensure the safe operation of the railway line during the construction period， thus， the construction task has been successfully completed and good results have been achieved by the targeted design of the "section steel combined switch tie".

Keywords： complex geology； railway turnouts； trackwork； overhead construction

鄭州鐵路局跨鐵路編組站為鄭州鐵路北部的最大的集配站，擔(dān)負(fù)鄭州區(qū)域大部分機(jī)車的配送和貨物重車的編組，承擔(dān)著鄭州地區(qū)80%的外運(yùn)量，為目前鄭州地區(qū)鐵路中規(guī)模和業(yè)務(wù)量最大的一個(gè)車站。

施工現(xiàn)場地質(zhì)條件復(fù)雜，架空區(qū)域位于鐵路路基下部，此地段鐵路路基為高回填土區(qū)域，既有鐵路路基回填土厚度達(dá)4米，且回填土多為松散的煤矸石及石沫，對人工挖孔樁及架軌開挖不利。

目前橋梁廠所生產(chǎn)的架軌鋼便梁不適用于道岔區(qū)，使得道岔轉(zhuǎn)轍器的電轉(zhuǎn)機(jī)無法加固，單組通常采用上托式（上承式）或吊軌式作業(yè)方法來解決道岔區(qū)段轉(zhuǎn)轍機(jī)處架軌問題；針對道岔岔尖轉(zhuǎn)轍機(jī)處專門的解決手段不多，加之本項(xiàng)目地質(zhì)條件為流沙層，該地質(zhì)下進(jìn)行架軌支撐體系施工的相同內(nèi)容不多，又加大了施工難度。

1 施工方案比選及確定

鐵路架軌架空施工主要是由兩大部分組成：支撐體系施工和架軌體系施工。

1.1 支撐體系是所有工作的基礎(chǔ)，本項(xiàng)目支撐樁施工面臨條件復(fù)雜，施工困難

（1）地質(zhì)條件較差，自軌底下10.5m～9.5m即出現(xiàn)4.5m厚地基承載力為200kpa流沙層，且流沙層以上土層承載力均小于160kpa，不適合作為支撐體系持力層；水量很大，流沙層塌孔十分嚴(yán)重，無法進(jìn)行人工挖孔樁，樁身的有效埋置深度較淺。

（2）施工地點(diǎn)股道多，處于咽喉部位，要求不能封鎖運(yùn)營線路，站場無法進(jìn)行機(jī)械成孔。

（3）施工區(qū)域降水不理想：原因一，施工區(qū)域原始地貌為河道，鐵路站場內(nèi)無法形成一個(gè)封閉的降水區(qū)域，降水效果有限；原因二，大量的地下降水會造成鐵路線大范圍的下沉，影響鐵路安全。

1.2 架軌體系主要有“托軌”法與“吊軌”法，本項(xiàng)目施工遇到多方面難題

（1）D型鋼便梁架軌避讓電轉(zhuǎn)機(jī)所需的最短距離為線路中心外2.93m，需要使用4.96m特長型橫抬梁方能滿足要求，但是D型鋼便梁沒有配套使用的橫抬梁，且存在道岔電轉(zhuǎn)機(jī)固定鋼框長達(dá)1.57m長的部位無法穿橫抬梁進(jìn)行加固，該部位處于尖軌尖端，是要求精度最高，最敏感，最薄弱的部位，直接影響行車安全。

（2）I100工字鋼只能作為單股道架軌縱梁使用，根據(jù)《鐵路技規(guī)》中關(guān)于限界的要求。高于軌面350mm時(shí)，限界距離中心線必須要大于1875mm，而股道間采用雙I100工字鋼分別進(jìn)行加固時(shí)有效距離為1720m，造成侵線。

（3）通過對比分析采用“上托”法與“吊軌”法分別進(jìn)行線路架軌時(shí)能夠滿足規(guī)范要求，且施工成本低，施工目地容易實(shí)現(xiàn)。相比全部采取“上托”式作業(yè)方法減少了準(zhǔn)備工作量，降低施工操作難度，降低要點(diǎn)封鎖時(shí)間對行車影響。

1.3 方案確定

（1）支撐樁穩(wěn)定性是施工控制的重點(diǎn)。按照端承樁進(jìn)行受力計(jì)算，在受力計(jì)算合格的基礎(chǔ)上考慮主副支撐樁間增加連系梁，支撐樁底部的流沙層中打入鋼管，加深錨固長度，形成穩(wěn)定的樁錨結(jié)構(gòu)；增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)剛度，減少變形，避免失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）以普通3×I56工字鋼束作為縱向托梁與I100工字鋼作為吊軌縱梁聯(lián)合作業(yè)解決侵線問題，如下圖1所示。

2 鐵路道岔架空施工關(guān)鍵技術(shù)工藝

2.1 施工準(zhǔn)備

（1）地質(zhì)勘察。初步判斷施工區(qū)域是否具備施工基本條件。

（2）現(xiàn)場調(diào)查。施工區(qū)域敏感薄弱，避讓電轉(zhuǎn)機(jī)所需的最短距離為線路中心外2.93m，道岔電轉(zhuǎn)機(jī)固定鋼框（長1.57m）的部位無法穿橫抬梁進(jìn)行加固，需要使用4.96m特長型橫抬梁方能滿足要求，但沒有轉(zhuǎn)轍機(jī)處配套使用的橫抬梁。施工設(shè)備存在侵線現(xiàn)象。

（3）確定施工模型

2.2 樁孔的定位及施工

根據(jù)施工方案選用的架軌橫縱材料設(shè)備，制定以下孔樁布置圖2，正式施工前進(jìn)行試樁施工。

試樁準(zhǔn)備：試樁是非常重要的環(huán)節(jié)。由于施工地點(diǎn)地質(zhì)條件復(fù)雜以及鐵路站場影響，無法從地質(zhì)勘探報(bào)告中準(zhǔn)確確認(rèn)流沙層所處的深度位置，必須進(jìn)行試樁。采取在上圖副架空樁處進(jìn)行試樁的人工挖掘，確定各層土質(zhì)，水涌量，流沙層埋置深度，流沙層特性等因素，用于判斷方案是否可行。

如試樁開挖實(shí)際條件達(dá)不到施工條件，將人工挖孔樁用原土重新封填[1]。

試樁合格后根據(jù)樁孔定位進(jìn)行人工挖孔樁施工。

2.3 承臺、連系梁施工

（1）由于支撐樁埋深較淺，在機(jī)車動載的影響下可能會發(fā)生樁身晃動、失穩(wěn)現(xiàn)象。在樁底進(jìn)入流沙層時(shí)，樁底部釘入鋼管，加大錨固深度，增強(qiáng)樁的抗傾覆性，采取在主架空樁承臺及副架空承臺之間設(shè)置一道300mm×400mm連系梁，使得主架空樁由單一的懸臂結(jié)構(gòu)形成與副架空樁連接的樁錨結(jié)構(gòu)，極大的增加主架空樁的穩(wěn)定性，如圖3所示。

（2）道岔架空區(qū)域設(shè)有機(jī)動車輛作業(yè)，經(jīng)常存在停車和開車的現(xiàn)象，架空鋼結(jié)構(gòu)縱梁起降的運(yùn)行，對架空結(jié)構(gòu)支持穩(wěn)定性有一定影響。通過設(shè)計(jì)“半凹槽”狀把兩側(cè)承臺分別固定，將鋼結(jié)構(gòu)縱梁放入凹槽中，在承臺與梁頭縫隙中墊入鋼板和橡膠墊填實(shí)，較大的限制了縱梁起降，增強(qiáng)穩(wěn)定性，如圖4所示[2]。

2.4 吊軌縱橫梁安裝

采用“吊軌”方式進(jìn)行架軌的道岔，先設(shè)置4.96m加長型下穿橫隔梁，后吊裝I100工字鋼縱梁；在架軌作業(yè)系統(tǒng)內(nèi)將I100工字鋼采用“偏心吊軌”將轉(zhuǎn)轍器全部括入，確保電轉(zhuǎn)機(jī)的伸縮不受影響。

2.5托軌縱橫梁安裝

“吊軌”作業(yè)分步完成后，相鄰線路由于界限太小不能進(jìn)行“偏心吊軌”作業(yè)方式可采用工字鋼梁“下穿”避開電轉(zhuǎn)機(jī)的影響來改變電轉(zhuǎn)機(jī)作業(yè)方式，分步進(jìn)行縱梁安裝和橫隔梁安裝。

2.6 架軌操作要點(diǎn)

（1）抽出枕木，塞入橫梁

事先應(yīng)將枕木的間距調(diào)整，應(yīng)按施工工法規(guī)定“隔六抽一”塞入橫梁；更換時(shí)由縱梁端部向中心依次更換，一次更換枕木和橫梁。同時(shí)在鋼軌下下墊襯橡膠墊，防止軌道電路短路，影響線路和行車。

（2）縱梁安裝

按要求埋設(shè)好鋼管柱定位桿、安裝調(diào)平鋼板底座、綁扎預(yù)留鋼筋籠等預(yù)埋件。預(yù)埋鋼管柱鋼板底座和定位桿、預(yù)留鋼筋籠時(shí)，必須保證鋼管柱鋼板底座和定位桿、預(yù)留鋼筋籠的標(biāo)高、位置準(zhǔn)確，鋼板底座頂面水平。

（3）檢查

底縱梁施工前應(yīng)事先做好鋼筋原材料、加工器具，運(yùn)輸機(jī)械、混凝土輸送設(shè)備等人力物力準(zhǔn)備工作，因空間狹小，盡可能加以合理利用，避免各工序之間發(fā)生沖突。通行后檢查軌道扣件，如有松動的情況立即上緊。

（4）重點(diǎn)部位

道岔岔尖為重點(diǎn)部位，不得使尖軌尖端處于懸空狀態(tài)直接承受機(jī)車壓力。

2.7道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)加固

道岔的轉(zhuǎn)折部分是道岔組件中要求精度最高、最重要也是最薄弱的地方，直接影響到行車的安全。

道岔轉(zhuǎn)折部位受電轉(zhuǎn)機(jī)組件的控制，岔枕空間狹小，普通架軌器材無法穿放；岔尖部位懸空區(qū)段過長，受壓變形較大，極容易損壞岔尖，破壞工作性能而導(dǎo)致機(jī)車掉道[3]。

對于該種情況采取拼接組合處理，利用2×└100mm×10mm等邊角鋼焊接成槽由下向上包住岔尖滑床板處岔枕，兩端置于工鋼縱梁上用U型環(huán)擰緊固定。設(shè)計(jì)構(gòu)造如圖5所示。

3 結(jié)束語

本文應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)條件道岔區(qū)段鐵路線路架空施工，主要有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）工字鋼“托軌”和“吊軌”的聯(lián)合作業(yè)方式避開道岔轉(zhuǎn)轍器的影響，避免了架軌設(shè)備侵線。

（2）架軌體系的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主副架空樁上部設(shè)置連系梁，形成樁錨結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)穩(wěn)定性和承載力；支撐樁底部打入鋼管，加大錨固深度，增強(qiáng)樁的抗傾覆性。主支撐樁承臺“半凹槽”設(shè)計(jì)，用于限制存在的樁身內(nèi)傾和工字鋼爬行。

（3）設(shè)計(jì)型鋼拼接組合岔枕解決道岔尖軌尖端空間過窄難以加固的難題[5]。

該研究成果，在河南省公路工程局集團(tuán)有限公司鄭州鐵路局鐵路站場改造地下通道橋施工中取得了良好的成果，達(dá)到質(zhì)量安全控制到位、成本節(jié)約和進(jìn)度提前的目的，實(shí)施效果好，其成果的實(shí)施對推動鐵路站場道岔區(qū)段架空施工技術(shù)的應(yīng)用作出了有益的探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟凡軍.復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)研究[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007：183-185.

[2]袁軍偉.復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路站場道岔區(qū)段架空施工技術(shù)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（12）：93-94.

[3]林存友.復(fù)雜條件下的隧道施工技術(shù)研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，16（s1）：16-18.

[4]房鋒鋒.復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（7）：35-36.

[5]肖毅.復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)研究[J].低碳世界，2014（1）：202-203.

[6]潘琳.鐵路既有線架空方法研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（35）：227.