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纵横抬梁加固线路施工过程控制措施探讨李学

发表时间：2021/7/28 来源：《基层建设》2021年第14期作者：李学

[导读] 齐河齐鲁大街在京沪线K454+758处下穿，由于线间距过小（4.2m），只能采用纵横梁加固线路

        中国铁路济南局集团有限公司济南工务段山东省济南市 271100
        摘要：齐河齐鲁大街在京沪线K454+758处下穿，由于线间距过小（4.2m），只能采用纵横梁加固线路，施工过程中，由于施工单位不按照设计施工和安全卡控措施落实不到位，导致线路几何尺寸变化过快、过大，中断行车1个小时55分钟。省道S103济枣线在瓦日铁路K982+008处下穿，同样采取纵横抬梁加固线路，通过分析齐鲁大街下穿京沪线施工存在的问题和对纵横抬梁分析，找出关键控制节点，制定针对性措施，确保了施工过程的行车安全。
        关键词：铁路；线路加固；纵横抬梁

        新建桥梁下穿既有线施工中，使用D型便梁加固线路是常用的加固结构形式，但由于线间距、曲线、道岔或其他原因，导致便梁无法使用，为确保不间断行车及工程顺利实施，纵横抬梁作为一种线路加固形式，在特殊情况下，得到了广泛使用。由于纵横抬梁的特殊性，施工设计、施工工艺、施工人员素质、施工过程采取的安全措施不尽相同，各种因素都有可能影响设备稳定及行车安全。本文通过分析2019年6月21日京沪线K454+758纵横抬梁施工问题发生的原因，同时对比两个工程实例施工图设计、施工过程，总结施工经验，采取针对性施工控制措施，为此类施工的顺利实施，提供经验借鉴。
        一、工程背景简介
        1齐鲁大街下穿京沪铁路
        1.1 齐鲁大街下穿京沪铁路。齐河齐鲁大街与京沪线交叉，中心里程K454+758，处于直线区段，线路坡度4‰。京沪线，国铁I级，运输主干线，双线电气化铁路，线间距4.0米，设计行车速度120Km/h，无缝线路，P60轨。该施工位于晏城至十二里阁站间，与铁路正交，新建9-16-9连体框构，内径高7.0米，由于线间距和框构结构原因采用纵横抬梁加固线路，吃土顶进。
        1.2 施工过程简况。齐鲁大街施工过程中出现了严重的安全隐患，差点酿成大灾难；而S103济枣线施工安全顺利完成。两处施工，采用相同的加固方案，出现了截然不同的结果。齐鲁大街，在施工过程中出现路基大面积塌方，造成横梁跨距过大，超过设计允许现值，引发了加固体系的严重不稳定、变形，从而导致线路变化过大，线路几何尺寸难以维持等重大安全隐患（图1），影响行车1个小时55分钟，合计影响货车30列。S103济枣线下穿瓦日铁路，重载铁路，施工风险比齐鲁大街要大，不确定性也更大，通过分析齐鲁大街施工过程中的缺陷和不足，针对施工过程中可能的安全风险和可能出现的安全隐患，制定相应的措施，确保了工程顺利完成。

        图1 齐鲁大街塌方、横梁跨距过大，线上线路急剧变化
        1.3 齐鲁大街施工问题原因。
        齐鲁大街下穿京沪线K454+758框架桥顶工作业过程中，顶进前方路基土体注浆加固不良，基坑降水效果差，同时框构主体悬臂板及路基加固没有按照设计施工，顶进时对前方土体开挖步距、宽度过大，造成下行纵横抬梁体系下土体发生坍塌，进一步导致横梁跨距加大，横梁实际跨度超过了设计允许跨度，导致体系受力状态变化过快，轨道几何尺寸随之发生较大变化。同时施工队伍对该加固体系施工经验欠缺、线路检查、路基沉降测量不及时，导致隐患不能第一时间发现并整治，也是问题发生较为重要的因素。
        2 S103济枣线下穿瓦日铁路
        2.1 S103济枣线下穿瓦日铁路。S103济枣线与瓦日铁路交叉，中心里程K982+008，高路基区段，线路坡度6‰。瓦日铁路，国铁I级，重载，双线电气化铁路，线间距4.0米，设计行车速度120Km/h，无缝线路，P60轨。该施工位于宁阳东站与天宝站间，与铁路交角80度，新建18-8连体框架，通行净高5.0米。项目可研阶段，建议采用便梁加固线路，由于重载铁路和线间距原因，便梁无法使用，最终确定采用纵横抬梁加固线路，采取吃土顶进，这也是纵横抬梁首次在济南局重载铁路上使用（见图2），施工过程中的不确定风险加大。

        图2 S103现场施工
        3 齐鲁大街、S103济枣线施工线路加固方案对比及简算
        3.1 方案对比。S103济枣线下穿瓦日铁路加固方案在施工前为吸取齐鲁大街施工出现的隐患教训，对方案进行了加强。通过对比两处施工图，S103济枣线下穿瓦日铁路加固方案的路基加固布置、支撑体系、工字钢型号（瓦日线设计为I50C工字钢，现场实际使用的为I55b型工字钢）等，都比齐鲁大街方案设计更为合理。一是路基注浆加固范围设计，S103比齐鲁大街范围大，这能更好的保证路基本体的稳定性。二是纵梁工字钢型号选取问题，S103比齐鲁大街工字钢型号大（实际施工时，S103纵梁工字钢比设计型号还大），这有效保证了加固体系的整体刚度。三是增加了顶进侧的路基防护桩，有效的防止了顶进初期，因支撑体系变化、路基边破开挖等不利因素造成的路基本体和加固体系的失稳。
        3.2 横梁竖向变形分析
        采用纵横抬梁加固线路，桥梁顶进过程中，按照竖向挠度的计算公式（按照均布荷载考虑）：=（跨中最大挠度），在刚度、荷载一定的情况下，横梁有效跨度是影响竖向变形的唯一变量，跨度越大，竖向变形越大，线路变化越大。因此使用纵横抬梁加固体系施工（严格按照施工图要求组联加固体系），严格控制横梁跨度是确保加固体系整体刚度的关键，因此在施工过程中要严格监控土方开挖量和顶进步距。
        4 施工过程控制
        施工前，对施工图、施工方案进行详细梳理对接，针对京沪线K454+758齐鲁大街施工施工时存在的问题及省道S103实际，分析可能存在的风险，采取针对性的应对措施，确保施工安全。
        4.1 成立专业队伍
        4.1.1成立以线桥车间为组员的监控小组。根据施工过程中的专业划分，进一步明确车间人员的具体职责，形成现场问题事事有人管，件件有落实的监控保障体系。
        4.1.2规范监控模式。主动作为，将该工程作为工务段自己施工来管理，抽调线桥车间5名管理人员及5名经验丰富的职工组成现场监控组，成立专班、固定专人、分管领导现场指挥，组织指挥部、监理、施工单位采取早交底晚碰头，分析施工过程中的不足和存在的问题，探讨制定第二天的管控措施，确保当天问题及时整改，次日施工提前研判。
        4.2 制定详细的监控方案
        4.2.1技术交底。为防止发生齐鲁大街施工过程中的类似隐患，开工前有杨建豹段长亲自组织相关科室、施工单位进行方案探讨、技术交底，结合方案探讨及技术交底情况和现场实际，制定监控方案。
        4.2.2监控重点。根据齐鲁大街施工问题分析，横梁跨距计算，确定了施工过程中的监控重点。一是加强路基注浆（见图3）加固过程的监控，确保路基注浆加固按照施工图施工，真正起到加固的效果，防止路基开挖时土体塌方。二是木枕在纵横抬梁加固体系中起着稳固框架的作用，更换木枕前，对每一根木枕状态进行检查，对状态差的及时进行更换，为保持加固体系整体性提供基本支撑。三是加强连接扣件的检查（特别是连接螺栓、U型卡子），连接扣件的完整性是加固体系整体性的重要组成部分，小小的连接螺栓也可能导致加固体系解体。四是加强来车之前临时支点的固定检查（特别是牙木的检查），严禁采用单支点固定。五是严控路基土方开挖量，控制开挖进深和顶进步距（方案为2.0米），确保横梁整体刚度、变形可控。六是严格按照方案要求，执行趟车检查（车前、车后），确保现场24小时不间断监控人员。七是严格第三方测量数据的分析，由车间主任亲自负责，发现数据变化快或超过允许数值时，及时组织专业人员分析，制定措施，消除安全隐患。八是顶进完成后，严控纵横抬梁按照原定方案拆除，严控拆除长度和线路整修质量，严格按照施工工序施工。九是严控框构桥台后路基扰动部分的加固效果（压浆），线路恢复后及时启用预埋的压浆管，对台后路基进行二次压浆加固，确保路桥过渡段平稳过渡。

        图3 路基压浆监控
        4.2.3严格职责分工。按照专业负责的理念，抽调桥梁科、线路科、安全科业务能力强，责任心强的人员组成专业管控组，在线路加固、桥涵顶进、线路恢复等关键阶段进行全过程盯控和专业指导。同时根据线桥车间职责，对监控重点进行分工，明确管理车间、管理责任人。形成关键项点清晰、责任分工明确、具体责任人负责的监控体系。为施工安全顺利实施提供了强有力的保障。
        4.3 严格过程监控
        4.3.1严格按照施工图施工方案进行监控。在监控过程中共发现与施工工图不符的问题4个、与施工方案不符的10个，每天利用下午碰头会的机会，提出问题，并盯住施工单位落实专人进行整改，整改完成之后进行验收，验收合格后进行下一环节的施工。
        4.3.2加强纵横抬梁构件，特别是连接零件的检查。加强架设阶段的控制，特别是组梁的过程，组梁过程容易造成线路变化大，前后软硬不一，从而造成晃车脱线。纵横抬梁组装完成之后，安排专人与施工单位、监理共同检查纵横抬梁的状态，期间桥梁车间监控人员发现U型卡子断裂等严重安全问题，及时组织施工单位人员进行了更换，确保了施工安全进行。
        4.3.3严控开挖量，确保顶进步距按照设计施工。纵横抬梁属于横梁为主受力构件的加固体系，路基的开挖量直接影响横梁主受力跨距，从而影响加固体系的稳定性。安排专人对开挖过程进行盯控控制，确保顶进步距不大于2米，确保加固体系的横梁刚度和纵横抬梁整体稳定。
        4.3.4严控施工后的设备确认及来车前后的设备检查。严控封锁施工的开通关，确保施工范围内设备状态良好，工机具材料清理彻底。纵横抬梁属于，拼装结构，单点的问题易引发整体连锁问题，来车前，对纵横抬梁的连接件、临时支点进行全面检查，确保每一处状态良好。
        4.3.5严控拆梁过程及工序。纵横抬梁的拆除是该施工的另一大风险，拆除是架设的逆流程，架设纵横抬梁的过程是线路设备加固框架逐渐加强的过程，拆除加固设备的过程是线路设备加固框架逐渐减弱，最后趋于稳定的过程，相对于前期存在更大的不确定因素，防止拆除之后造成线路设备软硬不一，急剧变化，造成严重后果。为确保施工安全，在拆除前一天组织指挥部、监理、施工单位进行碰头对接，确定每天拆除的工序和工作量，严格按照既定方案施工，及时总结每天拆除过程中及拆除后的设备变化情况和存在的问题，调整方案，确保了拆除工作顺利实施。
        4.4及时进行整修
        对检查发现的问题，及时督促施工单位进行整修（见图4），及时消灭设备隐患，防止隐患进一步升级，比如施工过程中发现U型卡子断裂后，及时进行了更换，同时把该问题作为重点进行检查，确保了纵横抬梁的稳定性。同时列车通过之后，全面对纵横抬梁的扣件进行复紧，对临时支点进行状态进行检查整修，确保每一个支点受力均匀。

        图4 现场检查线路、整修
        5总结
        经过施工前的充分准备和制定施工过程控制措施，确保了S103工程安全顺利完成，经验总结如下：
        5.1 严格落实施工前技术交底，根据实际情况制定监控方案，明确责任分工。同时抽调业务技能强的人员成立专业监控队伍，必要时施工前对监控人员进行专业培训。
        5.2 严格按照施工图、施工方案、施工工序进行施工监控，发现与方案不符的及时停工进行整改。
        5.3 严格落配合单位、指挥部、监理、施工单位早交底、晚碰头制度，提前研判潜在的风险，及时消除安全隐患。
        5.4 重视测量数据的分析运用，安排专人对测量的数据进行分析，发现突变点，及时查找原因，整修线路。
        5.5 严把加固体系架设、土方开挖、顶进步距、纵横抬梁拆除等关键环节，确保关键环节安全可控。
        5.6 重视线路回复后的，路桥过渡段二次注浆，应在恢复常速前完成，确保路桥过渡段下沉可控。