京通鐵路電氣化改造封閉施工組織方法

劉燕濤，周興宇，周鶴

（1.中國鐵路北京局集團有限公司 北京工程項目管理部，北京 100038；2.中國鐵路北京局集團有限公司，北京 100860）

0 引言

在高速、電氣化鐵路發(fā)展大趨勢下，早期既有鐵路已不能適應現(xiàn)階段鐵路發(fā)展需求。為充分發(fā)揮既有鐵路干線作用，在既有鐵路電氣化改造及提速中，常將平交道口改為立交框構、更換病害橋梁，以滿足鐵路運輸及安全需要。針對平改立框構頂進、換梁施工，目前有幾種不同的施工組織方案，蔣中明［1］研究采用運梁專列、轉向架運梁車、倒裝龍門、換梁機等換梁裝備解決工況復雜的施工需求；姜忠仁等［2］研究采用拼裝式龍門架換架梁的方法；李貴山［3］進行既有線橋梁病害整治換梁施工技術研究；營業(yè)線上使用架橋機換梁關鍵技術及干線電氣化區(qū)段提速換梁施工方法［4-6］，種種方案研究推動了既有營業(yè)線換梁施工技術的發(fā)展，在實際工作中得到了應用。結合京通鐵路電氣化改造工程平改立框構頂進、換梁施工，利用一種新型既有鐵路橋梁換架技術［7］，綜合上述施工技術研究，采用區(qū)段短期中斷行車封閉組織施工方法，最大限度地減少對運輸影響，縮短工期，最終完成控制性工程施工。

1 工程概況

京通鐵路北京段線路總長128.455 km，涉及16座車站，是連接懷柔、密云的交通要道。在電氣化改造的同時，響應北京市政府懷密段引入北京北站要求，增加了對既有病害梁進行更換、拆除平交道口的適應性改造，以滿足懷密段S系列列車通行條件。計劃工期36個月，根據(jù)懷密段開通需求，實際工期21個月。經(jīng)過詳細梳理工程量，倒排工期，確定控制性工程主要為換梁工程和平改立框構頂進工程。共涉及12孔病害梁更換、13座平改立框構頂進及5站信號微機聯(lián)鎖改造、三電遷改等工程施工（見圖1）。

圖1 京通鐵路換梁及平改立框構頂進控制性工程平面布置圖

2 工程重難點

京通鐵路電氣化改造中，換梁工程涉及7座橋12孔簡支T梁更換，工程重難點為：（1）施工組織協(xié)調難度大。與常規(guī)逐孔換梁不同，換梁工程需對每座橋更換1～3孔梁，換梁時需跳孔更換，且橋與橋施工范圍跨度大、工點分散、轉場頻繁、組織協(xié)調難度大。（2）起重設備安全風險高。換梁作業(yè)使用的大型起重設備多，吊裝作業(yè)頻繁，大型起重設備安全風險高。（3）運輸周轉安全風險高。預制T梁的運輸方式由長距離公路轉鐵路運輸，T梁在運輸和倒裝過程中安全風險較高。

平改立框構頂進工程涉及13座橋梁，最大孔徑為（8.5+9.6+9.6+8.5）m 4孔橋，還有多處3孔橋。該工程對線路加固要求高，常用安全系數(shù)較高的D便梁不滿足加固條件，只能采用扣軌縱橫抬梁加固?？驑嫎蚨鄶?shù)為規(guī)劃道路預留，實際現(xiàn)場道路狹小，線路加固材料通過汽運很難到達現(xiàn)場。且平改立框構頂進工程較為集中，在同時施工情況下，慢行需求時間長［8］。

3 工程對列車運行的影響

3.1 區(qū)段列車運行情況

京通鐵路昌平北—雁棲湖站，固定普速客車4對，S5內燃機組6對。該區(qū)段還承擔京張高鐵北京北動車所動車組回送北京西任務，日期與對數(shù)不定。運行雙橋經(jīng)懷柔北站折返至昌平站，雙橋經(jīng)懷柔北站折返至南口站的貨物列車，日均1對。

3.2 限速慢行的影響

（1）市郊列車影響：施工區(qū)段長時間慢行45 km/h，由于市郊列車車底套用特點，慢行會造成市郊列車循環(huán)晚點。以S503為例，昌平北—雁棲湖站運行時間33 min，慢行后運行時間預計1.5 h。

（2）京張高鐵影響：由于市郊列車循環(huán)晚點，昌平—清河與京張高鐵并行段運行時分不能確定，會對京張高鐵的運行秩序造成影響。

（3）運營安全影響：長時間慢行施工，對既有線影響周期長，運營風險增大。

4 封閉施工組織方法

4.1 總體方案

七間房線路所—雁棲湖剩余工作量大且比較集中，主要為7座橋12孔梁跳孔更換，13座平改立框構短時間內全部頂進，采用封鎖要點施工特別困難，對此進一步研究階段封鎖方案，采用短期中斷行車封閉施工組織封鎖方案，按以換梁、框構頂進為主線的“5+4+2+1+2”14 d階段封鎖方案組織實施（見圖2）。

圖2 七間房線路所（不含）—雁棲湖站（不含）封鎖施工步驟平面布置圖

（1）運輸組織調整：停運直通客車3對，管內客車1對，市郊列車6對；期間沙河、昌平站停限裝，京張高鐵回送動車組徑路調整（見表1）。

表1 運輸組織影響表

（2）封鎖安排：5 d 2臺架橋機換梁，4 d框構頂進，2 d大機搗固提速，1 d新微機聯(lián)鎖開通，2 d接觸網(wǎng)立桿、架線調整。

采用區(qū)段封鎖施工方案由于施工持續(xù)時間長、影響范圍廣、工序組織緊湊，共涉及20個部門和單位，施工換梁部分等級定為Ⅰ級，框構頂進部分等級定為Ⅱ級［8］。封閉方案實施主要以換梁和平改立框構頂進為施工主線，其他工程穿插施工，平改立框構頂進依據(jù)換梁的施工區(qū)段和影響范圍劃分為2個區(qū)段，第1區(qū)段不受換梁影響，平改立框構頂進單獨組織施工，按施工時間安排封鎖7 d完成5座框構橋的頂進及恢復線路等施工。第2區(qū)段受換梁影響，待換梁封鎖5 d結束后，再利用封鎖4 d時間開始框構橋的頂進及恢復線路施工。

4.2 關鍵工程施工方案

4.2.1 換梁工程

（1）架橋機組織。架橋機換梁按2臺組織施工，1臺DJK160架橋機和1臺DJK165架橋機。2臺架橋機均在北宅站3道組裝、調試、取證，組裝方向一致（朝大里程方向）。DJK160架橋機和DJK165架橋機均配合1臺運梁小車、1列運新梁列車、1列運舊梁列車和1組倒裝龍門架，運梁小車配合架橋機出舊梁和喂新梁，2列運梁列車和倒裝龍門架進行新舊梁轉換及運輸。換梁時，架橋機從基地站出發(fā)后，更換第1孔梁，換完后直接更換第2孔梁或下一座橋。架橋機不返回換梁基地，新舊梁都由倒裝龍門架倒裝、運梁列車往返車站來完成。架橋機和運梁列車分別在大封鎖點前運行到指定車站，因每組架橋機配2臺內燃機車倒裝新舊梁，架橋機演練前，內燃機車在站內轉線，?？吭谥付ㄎ恢谩?/p>

（2）換梁順序。DJK160架橋機以興壽站為基地依次更換桃峪口大橋、沙峪口大橋、沙峪口中橋、平義分大橋4座橋7孔梁。DJK165架橋機以平義分站、北宅站為基地依次更換蔡家墳中橋、牤牛河中橋、紅螺鎮(zhèn)大橋3座橋5孔梁。架橋機分別在興壽站和平義分站演練，演練完成后，依次按照作業(yè)任務開始施工，換梁作業(yè)完成后，架橋機在北宅站拆解退場。按此施工順序，在指定的時間內完成全部換梁任務，達到預期施工目標，換梁施工組織順序見表2。

表2 換梁施工組織順序

4.2.2 平改立框構頂進工程

打破利用鄰近計劃進行框構橋預制、防護樁常規(guī)施工方案［9］，研究結合大型平改立工程框架涵頂進施工方案優(yōu)化和安全控制［10］，本施工方案利用大封鎖對線路不加固，全部采用大開挖的方式頂進施工。大封鎖后，對頂進處框構上部線路按12.5 m或25.0 m標軌長度鋸開，拆除線路將材料堆放在頂進框構橋兩側。利用挖掘機挖土，裝載機配合自卸汽車出土的方式進行框構頂進，框構頂進前，一次性將頂進范圍內的土方大部分挖除，剩余部分土方在框構頂進過程中，邊出土邊頂進?？驑嬳斶M就位后，采用C20混凝土將框構兩側回填。最后補充道砟、恢復線路。

4.2.3 其他工程

軌道車接觸網(wǎng)立桿、掛網(wǎng)，站場改造，微機聯(lián)鎖調試開通，大機搗固，階梯提速等，分區(qū)段、分時間點穿插進行組織施工，充分利用既有線路，把架橋機、運梁車走行路徑和時間精確到分鐘，利用時間間隔安排大機搗固、軋道、階梯提速、軌道車運行等，排空線路進行站場改造和微機聯(lián)鎖調試等施工組織。

5 封閉施工效果及總結

5.1 施工效果

（1）封閉施工較一般要點施工影響運輸時間短。按照一般要點、慢行施工組織，換梁和平改立框構頂進同時交叉施工。7座橋12孔梁利用2臺架橋機同時施工，需要Ⅰ級封鎖點6個、Ⅱ級封鎖點1個、Ⅲ級封鎖點45個，慢行持續(xù)49 d；13座平改立框構頂進，需Ⅲ級封鎖點42個，慢行持續(xù)30 d。2項同時施工需封鎖點94個，慢行工點20處，連續(xù)慢行時長54 d，從工期上不能滿足需求；而封閉施工僅需要5 d換梁加4 d平改立頂進即可全部完成控制性工程施工，施工時間短。

（2）封閉施工換梁工藝先進，施工方案合理、經(jīng)濟、安全可靠。采用區(qū)間封鎖，利用架橋機拆除舊梁、龍門架倒舊梁、運梁小車運舊梁、運梁列車運新梁、龍門架倒新梁、架橋機架設梁片，形成“拆、倒、運、架”四位一體、2臺架橋機同步施工的獨特施工組織模式。通過嚴密的施工組織，解決了施工面狹窄、無通行道路、工點多、施工時間短的問題；利用倒裝龍門架及運梁列車長距離運輸并實現(xiàn)新舊梁體吊裝轉換，使整個施工過程處于安全、穩(wěn)定、快速的可控狀態(tài)，有效節(jié)約了營業(yè)線封鎖時間，最大限度減少行車干擾，保障了營業(yè)線施工安全。

（3）封閉施工期間無既有運行列車，大幅提升了施工便利條件，減少了行車干擾，保證了多專業(yè)、多工點、長時間的施工作業(yè)，確保了懷密線S系列列車順利引入北京北站開通運營。

5.2 經(jīng)驗總結

成立封鎖施工Ⅰ級施工領導小組，按照“1+15”的模式成立施工組織指揮體系，即1個現(xiàn)場指揮中心、15個現(xiàn)場盯控小組。在換梁施工工作量最大橋址現(xiàn)場設置1個主指揮部，在每個換梁工點設1個分指揮部，每個換梁工點和平改立工點均設置視頻監(jiān)控，實現(xiàn)全過程監(jiān)控，全面控制施工進度。

（1）人員準備。統(tǒng)籌做好施工人員安排：由于施工持續(xù)時間長，安排好盯控干部和現(xiàn)場作業(yè)人員。尤其夜間施工時，安排好足夠人員倒替作業(yè)，避免長時間作業(yè)，人員持續(xù)疲勞，確保施工安全。

（2）技術準備。完善培訓做好技術交底，重點組織學習施工組織方案、設備及行車方式的變化，做好數(shù)據(jù)核對，尤其涉及線路允許速度和電務信號機LKJ數(shù)據(jù)換裝，確保數(shù)據(jù)的一致性。

（3）施工關鍵環(huán)節(jié)。重點卡控關鍵環(huán)節(jié)：①架橋機、運梁小車、倒裝龍門架、運梁列車、吊車等設備點前模擬運行演練，記錄作業(yè)時間和設備運行狀況，確保點內換梁能夠順利完成各工序之間良好的配合和有序作業(yè)［5］。②登銷記工作，施工間的登記接續(xù)需重點組織。③清場工作，以施工銷記簽認，作為清場完畢簽認。④做好施工期間單機、大機運行組織。⑤做好施工間隔階梯提速組織工作，在每次大機搗固后，安排4 h單機軋道提速時間。

（4）安全卡控。做好安全檢查，確保設備狀態(tài)良好：①專人負責檢查確認照明設施齊全，作業(yè)車輛運轉正常，通信聯(lián)絡暢通。②施工結束后對施工范圍全面檢查。③架橋機作業(yè)狀態(tài)檢查，做好設備維護保養(yǎng)。

6 結束語

既有線施工不同于其他施工，施工受運營線路、行車設備的影響，對時間緊、任務重，短時間內需要完成的工程，正常組織施工很難實現(xiàn)。面對施工工點多，需要慢行時間長、要點封鎖多，安全風險高，行車設備影響大的施工，可采用封閉線路的方式組織施工，有效解決了多個施工難題，降低了安全風險，取得了良好效果。在封閉施工中，優(yōu)化換梁施工方案及機械配置，節(jié)約了工期，減少了新舊T梁多次倒裝問題，拆、倒、運、架一次完成，縮短了架橋機的租賃時間，減少了施工成本。通過運梁小車、倒裝龍門架和運梁列車配合2臺架橋機同步施工有效解決了運營鐵路多工點、短時間更換病害梁的難題，最大限度地降低了行車干擾問題，確保了施工安全，節(jié)約成本。平改立框構頂進工程取消了線路加固，在投資、設計、施工等方面都節(jié)約了成本。對其他類似的運量小或有鐵路迂回通道的運營線路封閉施工具有一定的參考意義。