一种既有铁路线路下新框架桥置换旧框架桥的施工方法

摘要

一种既有铁路线路下新框架桥置换旧框架桥的施工方法。其包括按公式计算旧框架桥所需顶进力；将既有铁路线路加固；用倒链将线路加固体系与钢筋拉环拉紧；将后补三角块设置在旧框架桥的底板后端；设置牛腿；设置新桥后背，并在新框架桥与新桥后背之间及旧框架桥与牛腿之间分别安装顶柱和顶镐；在旧框架桥两侧及底板底面形成多个触变泥浆孔并注入触变泥浆；将旧框架桥预顶出；将旧框架桥顶出的同时将新框架桥顶入等阶段。本施工方法能在不中断铁路运营前提下快速将旧框架桥顶出，不仅应用范围广，而且不受时间和空间的限制。另外，由于既有铁路线路是采用扣轨加纵横梁的常规加固方式，因此适用于直线段和曲线段等各种铁路线路情况，且安全性高。

说明书

技术领域

本发明属于一种铁路工程施工方法，特别是涉及一种既有铁路线路下新框架桥置换旧框架桥的施工方法。

背景技术

框架桥通常设置在铁路线路与道路的相交处，主要由顶板、侧面板(侧面墙体)、底板及附属设施构成。其中既有铁路线路设置在框架桥的顶面，而位于框架桥底部的道路则与铁路线路相垂直或斜交。随着城市化建设的快速进行和人们物质生活水平的提高，有些现有的公共交通设施已经不能满足快速发展的社会需要，因此在既有构筑物的基础上进行改建、扩建已成为目前城市内施工的常见项目。道路可以通过拓宽来减少堵车现象的发生，但是，处于既有铁路线路下的窄小框架桥就成为道路全线畅通的瓶颈，如何将窄小的旧框架桥废除，同时将宽大的新框架桥顶入，已成为框架桥顶进施工新的研究方向。

以往拆除旧框架桥顶进新框架桥的施工方法主要是采用便梁来加固位于旧框架桥顶面上的既有铁路线路，利用枕木垛与工字钢纵横交错的方式支撑住旧框架桥，并用切割法分块切割旧框架桥的两翼及底板，而后用千斤顶顶进新框架桥。该方法安装便梁时需要封闭铁路线路，这样就会影响铁路的正常运营，且由于受便梁跨度的限制，因而不能满足较大宽度框架桥的要求，而且当既有铁路线路为曲线段或多股道时，对曲线半径和线间距都有严格的限制，同时便梁不能用于道岔上。另一种施工方法是采用爆破方法来拆除旧框架桥，然后顶进新框架桥，即采用爆破法将旧框架桥进行拆除，然后用千斤顶顶进新框架桥。但此法爆破作业申请困难，同时爆破质量不易控制，对周围环境影响大，并且安全性较差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有应用范围广，不受时间和空间限制，适应于直线段和曲线段等各种铁路线路情况，且安全性好，在线路加固和顶进过程中无需中断铁路运营，只需要限制列车速度即可，因而影响铁路正常运营程度低，同时顶进速度比较快，所以具备能够大大缩短工期等优点的既有铁路线路下新框架桥置换旧框架桥的施工方法。

为了达到上述目的，本发明提供的既有铁路线路下新框架桥置换旧框架桥的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)按照公式计算旧框架桥所需的顶进力，并根据计算结果对顶柱及顶镐的数量、型号和尺寸、旧桥后补三角块及牛腿配筋率进行设计；

2)将位于旧框架桥顶部的既有铁路线路清理干净，并采用常规的3-5-3扣轨加纵横梁的加固方式对既有铁路线路进行加固，以形成线路加固体系；

3)用倒链将线路加固体系与新框架桥顶板上预埋的钢筋拉环拉紧；

4)在既有铁路线路与道路斜交时，将步骤1)中设计好的多个旧桥后补三角块设置在旧框架桥的底板后端，以保证顶柱及顶镐按平行中线方向进行安装，从而确保新框架桥沿中线方向顶入；

5)在新框架桥的顶板表面设置多个截面呈梯形或长方形的牛腿，同时使牛腿的侧面与旧框架桥的底板后端或旧桥后补三角块的斜边相平行，并且位置相互对应；

6)在新框架桥的后方设置新桥后背，然后相继在新框架桥的底板后端或新桥三角块与新桥后背之间以及旧框架桥的底板后端或旧桥后补三角块与新框架桥的相应牛腿之间分别安装顶柱和顶镐；

7)拆除旧框架桥的引道挡墙、补刃角等附属设施，然后用洛阳铲从旧框架桥的两侧及底板底面沿旧框架桥的宽度方向形成多个触变泥浆孔，然后用注浆泵向该孔内注入触变泥浆，以在旧框架桥的两侧及底板底面上形成泥浆幕；

8)利用分别与旧框架桥底板两侧相连的顶镐施加顶力，使旧框架桥在原位进行微量转动，以消除其与地基间的粘结；

9)将位于顶镐下方的土挖出并移走，然后在用倒链将新框架桥与线路加固体系拉紧及新桥三角块与新桥后背之间的顶进设备保持持力状态下启动顶镐，以将旧框架桥向背离新框架桥的方向顶出上述挖土的距离，之后将顶镐收回，再启动顶镐，并在拉紧倒链的同时利用顶镐将新框架桥向旧框架桥的方向顶进上述挖土的距离，然后将顶镐收回，之后增加顶柱、顶铁，再启动顶镐至持力状态，最后重复上述过程直至旧框架桥被顶出，同时新框架桥顶入设计要求位置，从而完成整个施工过程。

所述的步骤7)中的触变泥浆孔直径为Φ150mm。

本发明提供的既有铁路线路下新框架桥置换旧框架桥的施工方法能够在不中断铁路运营的前提下快速方便地将旧框架桥顶出，不仅应用范围广，而且不受时间和空间的限制。另外，由于既有铁路线路是采用扣轨加纵横梁的常规加固方式，因此适用于直线段和曲线段等各种铁路线路情况，且安全性高，而且具有能够缩短工期、施工方便简单及施工造价低等优点。

附图说明

图1为利用本发明提供的施工方法进行施工前新、旧框架桥及既有铁路线路相对位置结构示意图。

图2为利用本发明提供的施工方法进行施工过程中对既有铁路线路进行加固时结构示意图。

图3为利用本发明提供的施工方法进行施工过程中设置倒链时结构示意图。

图4为利用本发明提供的施工方法进行施工过程中在新框架桥上设置牛腿及在旧框架桥上新补三角块时结构示意图。

图5为利用本发明提供的施工方法进行施工过程中设置顶柱及顶镐时结构示意图。

图6为利用本发明提供的施工方法进行施工过程中使用洛阳铲形成触变泥浆孔时结构示意图。

图7为利用本发明提供的施工方法进行施工过程中对旧框架桥预顶出时结构示意图。

图8为利用本发明提供的施工方法进行施工过程中用新框架桥顶出旧框架桥时结构示意图。

图中符号说明：

1——旧框架桥；     2——新框架桥；       3——线路加固体系；

31——既有铁路线路；35——钢筋拉环；      36——倒链；

41——牛腿；        42——旧桥后补三角块；43——新桥底板；

44，54——顶柱；    45，55——顶镐；      46——新桥后背；

50——新桥三角块    51——触变泥浆孔；

具体实施方法

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的既有铁路线路下新框架桥转换旧框架桥的施工方法进行详细说明。

如图1～8所示，本发明提供的既有铁路线路下新框架桥置换旧框架桥的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)按照公式计算旧框架桥1所需的顶进力，并根据计算结果对顶柱44，54及顶镐45，55的数量、型号和尺寸、旧桥后补三角块42及牛腿41配筋率进行设计；

旧框架桥顶力计算公式：P＝K[N₁f₁+(N₁+N₂)f₂+2Ef₃+RA]

式中：N₁f₁——顶面摩阻力

N₁——线路加固重

N₂——结构自重

(N₁+N₂)f₂——底面摩阻力

f₁、f₂——摩擦系数

2Ef₃——侧面摩阻力

E＝0.5ξγH²B——静土侧压力

RA——刃角正面阻力，本施工方法中忽略不计

K——计算系数，取K＝1.2

2)将位于旧框架桥1顶部的既有铁路线路31清理干净，并采用常规的3-5-3扣轨加纵横梁的加固方式对既有铁路线路31进行加固，以形成线路加固体系3，其中扣轨采用普通钢轨，而纵横梁则采用型号较大的工字钢，目的是在保证不影响铁路正常运营的前提下将旧框架桥1快速顶出，同时将新框架桥2顶入；

3)用倒链36将线路加固体系3与新框架桥2顶板上预埋的钢筋拉环35拉紧，以防止既有铁路线路31产生横移；

4)在既有铁路线路31与道路斜交时，将步骤1)中设计好的多个旧桥后补三角块42设置在旧框架桥1的底板后端，以保证顶柱44及顶镐45按平行中线方向进行安装，从而确保新框架桥2沿中线方向顶入；由于旧框架桥1上既有的三角块已不能满足新旧桥置换施工的需要，所以需要将既有三角块凿除，并按照顶力计算结果重新配筋、浇筑混凝土，另外，旧桥后补三角块42的钢筋必须与旧框架桥1上底板的钢筋焊接牢固；此外，在既有铁路线路31与道路直交时则不需要设置旧桥后补三角块42；

5)在新框架桥2的顶板表面设置多个截面呈梯形或长方形的牛腿41，同时使牛腿41的侧面与旧框架桥1的底板后端或旧桥后补三角块42的斜边相平行，并且位置相互对应；这是因为新框架桥2和旧框架桥1的净高不同，通常新框架桥2略高，从而导致两桥的底板不是位于同一水平面，所以无法在新框架桥2和旧框架桥1之间安装顶进设备，故采用在新框架桥2设的顶板表面置牛腿41的方式，以作为旧框架桥1的顶出“后背”，顶出就位后立即将其拆除；另外，由于牛腿41在施工过程中会处于弯、剪、扭的联合受力状态，所以应严格按照设计要求将钢筋绑扎完毕后支设模板，并且牛腿混凝土必须与新框架桥2顶板上的混凝土一次浇筑完成；

6)在新框架桥2的后方设置新桥后背46，然后相继在新框架桥2的底板后端或新桥三角块50与新桥后背46之间以及旧框架桥1的底板后端或旧桥后补三角块42与新框架桥2的相应牛腿41之间分别安装顶柱54，44和顶镐55，45；应按照步骤1)中计算出的结果乘以1.8倍的系数来设置上述顶进设备；

7)拆除旧框架桥1的引道挡墙、补刃角等附属设施，以减小旧框架桥1的正面摩阻力，然后用洛阳铲从旧框架桥1的两侧及底板底面沿旧框架桥1的宽度方向形成多个直径为Φ150mm的触变泥浆孔51，使旧框架桥1与周围土体相互脱离，然后用注浆泵向该孔内注入触变泥浆，以在旧框架桥1的两侧及底板底面上形成泥浆幕，从而减小摩阻力；

另外，所述的触变泥浆是由钠基膨润土、纯碱和水按照一定的比例配制而成，其对土层的支承和润滑效果好。此外，压浆点压力一般取(1.0-1.2)γH。

8)利用分别与旧框架桥1底板两侧相连的顶镐45施加顶力，使旧框架桥1在原位进行微量转动，以消除其与地基间的粘结，如图7中箭头A、B所示，即对旧框架桥1进行预顶出；

9)将位于顶镐45下方的土挖出并移走，然后在用倒链36将新框架桥2与线路加固体系3拉紧及新桥三角块50与新桥后背46之间的顶进设备保持持力状态下启动顶镐45，以保证施加在旧框架桥1上的顶力最终作用在新桥后背46上，从而将旧框架桥1向背离新框架桥2的方向顶出上述挖土的距离，之后将顶镐45收回，再启动顶镐55，并在拉紧倒链36的同时利用顶镐55将新框架桥2向旧框架桥1的方向顶进上述挖土的距离，然后将顶镐55收回，之后增加顶柱、顶铁，再启动顶镐55至持力状态，最后重复上述过程直至旧框架桥1被顶出，同时新框架桥2顶入设计要求位置，从而完成整个施工过程。另外，顶进过程中需要注意两桥中线、高程的控制，以保证顶力能够按照设计的要求进行传递，由此来防止出现局部应力集中问题。