D型便梁在铁路框架桥施工中的运用

2012年3月（上）

科技创新与应用

D型便梁在铁路框架桥施工中的运用

王腾华

（中铁十二局集团第二工程有限公司，山西太原030032）

摘

要：随着全国铁路的多次大提速，大部分线路进行的全线隔离封闭。因此在既有铁路线上需要修建很多上跨或下穿的通道，

以便于铁路两侧行人和车辆的通行。相对于跨线桥来说，地下框架桥采用顶进法施工，工具有占地及拆迁少,对行车干扰小,速度

质量好等优点。但需要顶进设备,工程造价较高,特别是为确保既有线行车及施工安全,必须进行线路加固。目前线路加固较为快、

普遍使用的方法有：吊轨梁法、横梁加固法、纵横梁加固法、轨束梁法、工字钢束梁法等。在正线上尤以纵横梁加固法中的D型便

仅供同类施工参考。梁应用较为广泛。本文就某既有线框架桥顶进施工过程中D型便梁的选定和施工作一简单介绍，

关键词：D型便梁；计算；施工1工程概况

沪汉蓉通道胡家营至安康段增建二线DyK307+830设计为1-5m钢筋混凝土框架箱涵，框架涵设计高度5.54米，宽度5.88m，涵长15.03，

箱涵下穿既有襄渝左线、西康右线2股道，既有路基为弱线间距4.53m，

性膨胀土路堤。

2D型便梁选型

目前,施工使用的D型便梁型号主要有D12、D16、D20、D24。各型号便梁的主要尺寸见表1。

表1D型便梁主要尺寸

D16型施工便梁布置形式采用曲线双线B式，纵梁采用低位（4700mm＞线间距＞4210mm），纵梁S1长16.4m、高0.9m、宽0.42m,纵梁中心间距4400mm，轨底至梁底575mm、梁顶至轨面185mm，便梁定位线（在曲线

“建限-1”限界的上平分中矢布置）至纵梁中心线＞1865mm,均满足铁路

边缘至线路中心的限界为1500mm。要求：建筑物高200mm时，

3便梁架设

便梁采用6根桩径Φ=1.2m和Φ=1.5m的C20钢筋混凝土挖孔桩

两股道中心支承桩径Φ=1.5m，每作为支点,线路两侧支承桩径Φ=1.2m，

根桩长11m，桩顶满铺薄钢板+橡胶垫片共5cm厚。为防止架空时开挖路基坍塌，在沿线路方向在便梁两端5m位置设置辅助桩及联系梁架空，辅助桩采用Φ=1.2m支承桩，每根桩长为7.5m，共6根。联系梁采用

辅梁连为一体，轨枕采用Ⅰ30工字钢，安装于钢筋混凝土结构并与主、

砼枕之间。待联系梁混凝土浇筑完成后用钻眼的方式锚固锚固螺栓，轨枕工字钢与钢轨连接锚固螺栓连接的方式进行连接。施工便梁的架设步骤为：

3.1施工纵梁支承墩。在路肩上放样定出支承位置，用人工挖孔到

D型便梁的架设主要受铁路限界、既有线的线间距和曲线半径及设计标高后灌筑砼，作为纵梁支承墩。当混凝土强度达到设计的80％后超高等因素影响。通常采用通过调节轨顶至D型便梁顶的距离(H)的方方可承受支承力。法使得D型便梁安全、顺利地架设在线路上。其中,D12、D16型便梁有3.2安装钢枕，调整枕木。安装钢枕位置事先在钢轨上标注正确，在低位、高位两种布置方式,即H=185mm和H=335mm;而D20、D24型便钢枕于砼枕位置发生冲突时将砼枕位置进行适当的调整，保证钢枕位梁则有最低位、低位、中位、高位4种布置方式,即:H=335mm,H=485mm,置准确。安放钢枕时由纵梁两端向中心排列安装，为防止轨道电路短H=635mm,H=785mm。很显然H越大,D型便梁的架设越容易,反之则较路，全部采用绝缘橡胶垫片及扣件。塞入横梁时要对准主梁联结板并定难。位，同时垫好橡胶垫片，上好扣件。

D型便梁在铁路曲线区间的架设见图1和图2。3.3纵梁就位。待纵梁垫稳撑牢后，安装联结板及牛腿并连接钢枕。

3.4在砼枕中间穿插I30工字钢作为钢枕，为防止轨道电路短路，在穿插时采用绝缘橡胶垫片对钢轨进行铺垫。钢枕与便粱采用螺栓的方式进行连接。穿插I30工字钢钢枕时先将一侧便粱就位，按照隔一插一的原则先拔除枕木盒内道碴，待穿插完成后对钢枕即便粱进行连接，之后再将中间未穿钢枕的枕木盒内道碴拔除，穿插剩余钢枕，及时回填道

防止轨道电路短路。碴。同时注意垫好绝缘橡胶垫片，

图1D型便梁半平面布置图2D型便梁横断面布置3.5逐段扒出D16便粱处道碴，安装斜杆和所有的联结系统。组装D型便梁架设的计算步骤如下。过程中，联结板及牛腿上应上满螺栓，并注意不得漏装弹垫圈。

4便梁施工注意事项(1)根据H值可从“建筑接近限界”中查得相应的限界值;

4.1牛腿及联结板上全部螺栓应同时上紧，弹簧垫圈置于螺母与平行车限速V,求得外轨超高h(2)曲线半径R、

2

h=1118×V/R(1)垫圈之间。

4.2使用过程中，应随时检查，上紧松动的螺栓。(3)根据曲线半径R和D型便梁的全长L可计算得中矢E

221/2

E=R-[R-(L/2)](2)4.3斜杆不得漏装。

4.4便梁上应尽可能避免钢轨接头，不能避免时，钢轨接头必须调(4)根据曲线半径R、外轨超高h和H值,可求得曲线内、外侧加宽

W内、W外整在横梁上（用接头扣板）。

W内=40500/R+H/1500×h(3)4.5支座座板底面应选择强度足够的材料作垫座，曲线上便梁的中W外=44000/R(4)间垫座以选用钢筋砼为宜。

4.6由于此段线路位于曲线之上，采用垫钢板和橡胶垫片结合的办(5)由限界值、E、W内、W外可得b、c值

b=限界值+E/2+d/2+W内(5)法设置外侧超高，超高的设置和既有线路维持一致。c=限界值+E/2+d/2+W外(6)4.7钢轨垫板采用氯丁橡胶特制的斜垫板，厚度为20mm，不得随式中,d为D型便梁的纵梁宽度。意代替。

4.8使用本便梁时，必须严格按照设计图纸安装，不得随意改动。(6)判断是否可以架设:①D型便梁本身尺寸的限制,即b+c+50mm≤

4.9每次使用后均应整修，补刷油漆，螺栓丝扣上油。B;②线间距的限制,即b+c+a≤D(其中:a=d+100mm);③曲线外轨超高h≤

4.10在有轨道电路地段施工必须保证绝缘橡胶垫片铺垫质量，防100mm。(注:其中第1、2条中的50mm,100mm是考虑实际施工中的架设

误差。)只有同时符合上述3条时才可以使用该型号、该位置进行架设便止轨道电路短路。梁;否则减少H值或选用L较小的便梁,以及采用如拨道等工序使得线5结语间距D增加。5.1各型便梁在某一具体的便梁架设位置(H=常量),Dmin随着R值

根据设计文件查得该处位于曲线上，西康线（上行线）曲线半径为的增加而减少,当R→∞(即直线)时,Dmin=(限界值+d)×2+100mm,该Dmin695.6m，襄渝线（下行线）曲线半径为700m，双线线间距为4.53m，列车就是该H值条件下的线间距D的极小值;而各型便梁在某一具体的便

经计算D16型施工便梁B式低位便粱安装方案。梁架设位置(H=常量),Rmin是受便梁本身尺寸B的限制,当b+c+50mm=运行速度为100Km/h，

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科技创新与应用

2012年3月（上）

路桥科技

谈谈水泥稳定风化砂砾强度的影响因素和改善方法王岩

（辽宁驰通公路工程监理事务所，辽宁沈阳110005）

摘

要：本文在较多的水泥稳定风化砂砾室内试验的基础上，对影响其7天浸水(保湿养生6d浸水ld)抗压强度的四个因素即水

颗粒粗细及开采方式、土颗粒的含量、掺配碎石及其数量进行了理论分析，并提出了相应的改善措施。泥剂量、

关键词：风化砂砾；水泥稳定；水泥剂量；粒径；土颗粒近几年来随着公路网的不断完善，山岭重丘区新建公路也日益增多。由于级配碎石造价高、山岭区工业废渣少、天然砂砾粒径大、储量小且级配较差等原因，山岭区高等级路面的水泥稳定基层和底基层集料

风化砂砾因其储量丰富、价格低廉、透水性事实上是比较缺乏的。所以，

较好、强度较高等优点被较多地用到高等级路面的半刚性基层和底基层中来。

水泥稳定风化砂砾同其他水泥稳定粒料一样，其抗压强度和抗弯拉强度来自骨料的嵌挤、水泥的水解和水泥矿物与集料表面的充分反应和有机结合。而且，由于风化砂砾中含有较多的土和细砂颗粒，使得水泥稳定风化砂砾更容易形成早期强度。但是，水泥稳定风化砂砾强度的不稳定性始终是一个非常棘手的问题。其主要原因就在于风化砂砾自身的不均匀性和颗粒的不稳定性。

1水泥剂量

水泥剂量是指水泥质量与集料干质量的比。水泥稳定风化砂砾强度随着水泥剂量的增大而增大，但并不呈直线变化。在某一剂量区间，水泥稳定风化砂砾的强度增幅较小；而有的区间，强度会发生突变。这也正是我们所要寻找的对于某一特定粒径等级的集料最合理、最有效的水泥用量。高于或低于此区间，强度的增长都是较缓慢的，而且水泥剂量越大，水泥稳定风化砂砾的干缩变形也会越大。

2颗粒粗细及开采方式

所谓的颗粒粗细不仅仅指试验用风化砂砾的最大粒径，也指其平均粒径。风化砂砾颗粒本身强度一般都较低，容易进一步破(粉)碎成更小的颗粒。只不过是由于风化程度、风化砂砾源岩的性质等差别，颗粒进一步破碎所需要的外力稍有区别而已。这就是前面所说的风化砂砾颗粒的不稳定性。这里所讨论的，主要指来源于同一料场不同深度、不

事实上，1#风化砂砾是在某一同开采方法得到的不同粗细的风化砂砾。

料场取得的浅层的、推土机剥离的试样，dmax=5-7mm；而2#风化砂砾是在同一料场取得的深层的、挖取的试样，dmax=7-9mm。可以看出，在同一水泥剂量下，二者的强度差别是较大的。其主要原因分析为：较粗颗粒(2#)的风化砂砾试样在砂砾与水泥的搅拌过程中没有进一步破碎，而在接下来的击实(碾压)过程中大量地破碎，但破碎后的颗粒间并没有水泥颗粒进入，致使成型后的水泥稳定风化砂砾基层并不是一个均匀的、水泥颗粒与集料颗粒充分接触的整体，从而无法得到预期的强度。而1#风化砂砾因其在搅拌前即已完成较大规模的颗粒破碎，且其粒径总体较细，不至于形成较大的无水泥胶结的层面，所以成型后的水稳风化砂砾基层强度较高。

所以风化砂砾的开采应尽量采用薄层剥离的方法。对于挖取的风化砂砾，不妨在稳定土搅拌前预压一次，然后再进行拌和。

3土颗粒的含量从表可以看出，在相似的颗粒粗细程度和相同的水泥剂量条件下，土颗粒的含量对最终水稳风化砂砾强度的影响还是相当明显的。但并不能说土颗粒的含量越高越好。因为随着土颗粒含量的增大，集料的比表面积也增大，所需要的能够达到水泥稳定风化砂砾强度的水泥剂量也必须增大，这势必会引起水泥稳定风化砂砾干缩变形的增大。同时，

但会削土颗粒含量高，虽然水泥稳定风化砂砾早期(至少7d)强度较高，

弱其后期强度的增长率，同时降低了路面基层的水稳定性。所以水泥稳定风化砂砾用于高等级路面的基层和底基层，应合理地控制土颗粒的含量。

B时对应的曲线半径即为该H值条件下R的极小值。

5.2在实际施工过程中应尽可能地使H值较大。很显然H越小可适用的曲线半径R越小但对线间距D要求越大;同时H越小施工的难度越大。在H突变处所对应的半径R是恰好可以架设该H位置的曲线半径极小值Rmin,此时的线间距D肯定变大。所以在实际施工过程中必须同时考虑架设位置H和线间距D的影响,使得D型便梁得以安全、顺利的架设,从而保证在整个顶进施工过程中的人身和行车安全。

5.3在既有线上架设和拆除施工便梁必须要按照铁路部门相关规

表1

需要指出的是，土颗粒的含量大并不意味着风化砂砾的最大粒径或平均粒径也小，也就是说，含土量的大小不能说明颗粒的粗细。从实践经验(包括前述试样)看，往往土颗粒含量高但最大粒径还较大(颗粒较粗)的风化砂砾的试验强度还较高。这主要是由形成风化砂砾的源岩矿物成分决定的，在此不做深入的讨论。

4掺配碎石及掺配数量

水泥稳定风化砂砾中掺配碎石可以改善水泥稳定土集料的级配、降低粒料的比表面积、有效地提高水稳风化砂砾的强度、减少其收缩变形和增加其水稳定性，同时满足高等级公路路面水泥稳定土基层和底基层对集料的级配要求。一般掺配碎石的粒径为5-40mm(底基层)和5-30mm(基层)。掺配适量的碎石可以显著地提高水泥稳定粒料的强度。这不仅仅是因为掺配碎石改善了集料的级配，更重要的是，碎石嵌挤形成的骨架作用，可以有效地防止前面所述及的风化砂砾颗粒在碾压过程中的进一步破碎，从而提高了水泥稳定风化砂砾基层的整体强度。

从较多的水泥稳定土(不仅仅是风化砂砾)的试验结果分析，一般来说，集料在满足规范要求的级配和适量的水泥剂量条件下，水泥稳定土基层的性能和强度都是非常好的。所以，风化砂砾中掺配碎石的数量可以严格地通过风化砂砾和所掺配碎石各自的级配进行设计得到其理论值。事实上，表3所列风化砂砾的级配设计结果是：如要满足上基层级配要求，需掺入40％的5-30mm碎石。从试验结果看，在掺入30％碎石的情况下，水泥剂量6％足以满足高等级公路路面对上基层的强度要求；但水泥剂量5％还稍差(虽足以满足下基层强度要求)，此时的集料仍然属于悬浮结构(碎石悬浮于风化砂砾中)，水泥剂量5％还不能使水泥颗粒完全充分地作用于集料颗粒表面。

同时从表3我们还应注意到另一个问题：同样6％水泥剂量下，掺配50％碎石反倒比掺配30％碎石得到的强度低。这主要是因为过量掺配碎石使集料结构变成了一种非密实的嵌挤结构，使结构的空隙率增

在这种情况下，小幅度大，结构的强度过分依赖于碎石间的嵌挤。而且，

增加水泥剂量对提高强度的效果都不会很明显。可以说，过分地掺配碎石不仅不会增加水泥稳定风化砂砾的强度，而且从造价上讲也是不经济的．所以，根据风化砂砾和所掺配碎石各自的级配，通过级配设计得到需要掺配碎石的数量即可，过多和过少都是不科学的。

5结束语当然，我们不排除由于试验偏差而引起的个别数据的偶然性。所以也希望在公路建设一线的同行们多注意积累此类试验数据，以使我们能更好、更准确地分析各种因素对水泥稳定风化砂砾强度的影响，并能在今后的公路建设中更快捷地确定合理的路面结构方案。

定申请施工“天窗点”，必要时候要申请接触网停电作业。

5.4便梁架设后要严格按照铁路部门规定设置慢行标志。5.5施工过程中，对铁路线路加固进行监控量测非常重要，通过监控量测可以了解施工时线路加固的效果，以及对列车运行的影响，从而根据监控量测的结果，调整顶进施工的施工工序及方法，确保列车运营安全及施工安全。

作者简介：王腾华(1969.8-)，男，工程师，1993年毕业于西南交通大学测量工程系。

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