翻修整体道床施工线路加固的新方法
摘要：翻修整体道床施工必须对线路进行加固，传统的线路加固方法如扣轨梁法、支墩法不仅繁琐，成本较高且只能保证限速
25km/h时的行车安全，在当前繁忙的运输形势下，限速25km/h会严重干扰正常的运输秩序，且爬坡时溜坡的可能性极大。
亟须找到一种限速35km/h列车能安全通过的线路加固方法。
在传统的扣轨梁法的基础上，建立工字钢束梁模型，并拟定纵横梁尺寸，检算线路架空时纵、横梁的强度和挠度，得到一种安全可靠可行的线路加固新方法。
关键词：翻修整体道床；线路加固；工字钢束梁
中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：
1引言
当前既有线长大隧道内多为整体道床，整体道床对于提高隧道内线路的稳定、平顺及提高行车速度，改善隧道内线路设备维修养护条件具有很重要的意义。
然而由于长期的无压和有压水流不断浸泡和淘涮道床底浮碴、风化层，再加上列车动荷载的作用下泥化的围岩和浮碴被挤入水沟，形成道床悬空，最终造成道床破损、下沉。
翻修整体道床成为了近年来隧道大修工作的重点项目之一，而施工时必须要对线路进行临时加固，传统的线路加固方法主要采用扣轨梁、支墩、支垛等措施作为线路钢轨的临时支承。
实验数据表明，这些传统的线路加固方法通常仅能保证列车通过时速度≤25km/h，在爬行长大坡道时牵引机车速度过低可能会造成溜坡，在实际运营
中发现列车在限速35km/h的情况下溜坡的可能性大大降低。
因此寻求一种新的线路加固方法既能能够保证道床被开挖后列车在限速35km/h情况下安全通过，同时不影响整体道床的翻修是很有意义的。
2基本模型的建立
传统的扣轨梁法是在道床两旁布置纵向扣轨梁，在纵扣轨梁上架横向扣轨支承轨道通车。
纵向扣轨梁下每隔3～５米，立一个混凝土支墩（如图1所示）。
扣轨梁由纵轨束和横轨束以及联结扣件组成。
横轨束用短枕木垛支垫铺设在行车轨两侧路肩上，用以承受荷载，其上穿纵轨束。
纵轨束、横轨束及两者交叉处均用钢制扣件牢固联结在一起。
这种架设方法能将整体道床操作范围内全部架空，可以按正台阶分段开挖、灌注，实行流水作业，加快施工进度。
图1扣轨梁立面图
通过对扣轨梁轨数和轨型的调整，理论上可以满足列车通过速度≤35km/h的要求，但由于隧道内扣轨施工难度较大，再加上成本较高，因而不予采用，但它为我们提供了一种基本模型，即纵横梁加固。
工字钢束梁具有比扣轨梁较好的强度和刚度，结构稳定，安全可靠度较高的优点，且结构简便，易于安装、拆卸、运输、更有利于保证隧道建筑限界、节约人工、材料，在实际运用中起到缩短工期和慢行时间，减少行车干扰、保证行车安全的作用，同时保证经济效益的提高。
因此考虑以工字钢束梁代替扣轨梁，建立基本模型（如
图2、3所示）。
图2工字钢束梁立面图
图3工字钢束梁平面图
3工字钢束梁检算
3.1主要技术参数
拟定纵、横向工字钢束梁尺寸如图4、5所示
图4纵梁断面图5横梁断面图
纵梁截面惯性矩i纵x=2×17205=34410cm4；抵抗矩w纵x=2×1229=2458cm3，横梁截面惯性矩i横x=6281cm4；横梁截面抵抗矩w横x=598cm3。
工字钢采用q235号钢，工字钢的检定容许应力按钢材屈服强度的90%设定，即[σw]=0.9×235=211.5mpa。
3.2纵梁检算
⑴荷载计算：
⒈列车荷载
纵梁计算活载按中-活载加载，查《铁路桥梁检定规范》附录d 中-活载的换算均布活载ks,当λ=4.6m时，换算均布荷载
ks=184.5kn/m。
⒉静荷载
纵梁：2×106.76×5=1067.6kg
横梁：5×64.056×3.96=1268.3kg
线上荷载：5×2×51.514+34.324×9=824.1kg
合计：3160kg
q静=3160/4.6=6.9kn/m
⑵列车冲击系数
若机车限速为35km/h,则冲击系数：1+0.75×v/60×28/(40+l)= 1+0.75×35/60×28/(40+4.6)=1.27
⑶应力检算
抗弯应力：
最大弯矩m=ql2/24=(1.27×184.5+6.9)×4.62/24=213kn·m
σmax=m/w=213×103/2458×10-6=87mpa＜[σw]= 211.5mpa
抗剪应力：
最大剪力v=1/2×(1.27×184.5+6.9)×4.6=555kn
最大剪应力τmax=vs/wd=0.555×81.6×10-4/598×10-6×0.31 =24.4 mpa＜[στ]= 26mpa
⑷挠度计算
f=ql4/384ei=241.215×4.64/384×2.1×105×34410×10-8
=3.89mm＜l/400=11.5mm
3.3横梁检算
横梁按特种荷载轴重加载。
在直线上限速按35km/h考虑，冲击系数为1.27，横梁不均匀工作系数为1.3，则综合系数为1.27×1.3=1.65，βp=1.69p。
现行机车最大轴重p=230kn,轴距1.5m,而1.5m内至少有两根横梁，因此单根横梁的最大弯矩：
m=1/8×230×1.27×1.508=55.1kn·m
σmax=m/w=55.1×103/598×10-6=92mpa＜[σw]= 211.5mpa
挠度f=fl3/192ei
=1.69×230×1.5083/192×2.1×105×6281×10-8
=0.53mm＜l/250=6.03mm
综上计算可知线路架空纵、横梁强度、挠度均能满足要求。
4效果检查
本加固体系首次在京原线驿马岭隧道整体道床整治工程中运用，驿马岭隧道全长7031米，坡度2～3‰，施工限速35km/h，时间6个月，在限速期间，线路质量状况良好，未发生一起行车事故，事实证明该加固方法是安全可靠的，且安拆简便，一组工字钢束梁可多次使用，成本较低。
随后在京原线云彩岭隧道、东域寺隧道、采石场隧道整体道床整治工程中推广使用，均取得了可喜成效。
参考文献
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