朔黄铁路扩能改造工程小觉站站改施工过渡方案技术分析及施工探讨

2015-02-11尚培培

铁道勘察 2015年5期

尚培培

(朔黄铁路发展有限责任公司，河北沧州　062350)

Technical Analysis of the Construction Transition Scheme and Discussion on Construction in the Xiao-Jue Station Renovation of the Shuo-Huang Railway Expansion and Reconstruction Project

SHANG Peipei

朔黄铁路扩能改造工程小觉站站改施工过渡方案技术分析及施工探讨

尚培培

(朔黄铁路发展有限责任公司，河北沧州062350)

Technical Analysis of the Construction Transition Scheme and Discussion on Construction in the Xiao-Jue Station Renovation of the Shuo-Huang Railway Expansion and Reconstruction Project

SHANG Peipei

摘要小觉站地处山区，属高填深挖地段，改扩建设计相当困难。以朔黄铁路扩能改造工程小觉站站改为例，针对其改建特点及施工过渡难点，依据施工过渡设计原则，详细论述其施工过渡技术措施和施工过渡方案。

关键词小觉站站改施工过渡技术分析难点措施

朔黄铁路是我国西煤东运第二大通道，西起山西省神池县境内神池南站，与神朔线、准池线接轨，东至河北省境内的黄骅港，正线全长592.163 km，为国家Ⅰ级干线、双线电气化铁路。沿线共设34个车站，其中区段站4个，分别是神池南、肃宁北、、黄骅南、黄骅港站；港口站1个，即黄骅港口车场；其余29个车站为中间站。朔黄铁路扩能改造工程的改建目标是最终形成3.5亿t的大能力通道。根据运量增长需求，分期进行实施，近期工程共涉及沿线13个车站的改扩建，其中神池南、原平南、东冶、小觉、西柏坡、定州西、肃宁北、沧州西、黄骅南、黄骅港共10个站一次性将车站到发线有效长延长至2 800 m并相应增加到发线数量，以满足开行万t、两万t列车要求；龙宫站一次性将车站到发线有效长延长至1 800 m并相应增加到发线数量，以满足开行万t列车要求；三汲站增加2条1 050 m到发线兼矿粉卸车线，以满足反向运输的需要；宁武西站进行1 050 m到发线电气化改造，以增大宁静线发往朔黄线的运量；同时进行相关的配套工程建设。远期工程将根据运量增长需要，适时实施牵引网直供方式改AT供电方式、接触网导线更换、牵引变配电所增容改造以及信号系统升级改造等相关工程项目。现以小觉站站改为例，针对该站改建特点及施工过渡难点，依据施工过渡设计原则，详细论述其所采取的施工过渡技术措施和施工过渡方案。

1工程概况

小觉站为朔黄线上的中间站，为曲线站，曲线半径1 000 m，车站中心里程为K200+689.4，站房位于左侧，既有到发线4条(含正线2条)，有效长度为1 056～1 120 m，大型养路机械停留线1条，接触网工区线1条，250 m×6 m×0.5 m基本站台及中间站台各1座。

根据运输组织方案，小觉站主要办理10 000 t(近期)或20 000 t(远期)列车的通过、等待作业。鉴于小里程端为曲线(半径505 m，曲线长329.89 m)及扶峪沟大桥(中心里程为K199+066，2-24 m+9-32 m预应力混凝土T梁，全桥长353.8 m)，本次改建主要是将车站到发线向大里程端延长(见图1)，使其上、下行各有1条到发线有效长延长至2 800 m；另外，为减少延长端曲线附近左侧高路堤填筑及其下面道路、河道的大量改建，此端正线向右改移5 m，大里程端正线的3处曲线随之相应改建，到发线有效长范围内正线曲线半径调整为600 m，大里程端正线改建后还需新建三亮沟大桥(中心里程为改DK202+605.3，6-32 m四线桥，全桥长208.3 m)。此次改造完成后，本站共设2 800 m到发线4条(含正线)，419 m大机停留线1条，安全线1条，接触网工区线1条。

2施工过渡难点

小觉站虽然在本次扩能改造工程10个2 800 m改造的车站中站场规模是最小的，但由于其所处的地形地质条件比较复杂，属于高填深挖地段，深路堑挖方地段主要为混合岩(Ⅴ级，次坚岩)。此外，大里程端正线改建地段较长，新建正线与既有正线交叉干扰大，该站改建具有较大的施工难度，施工过渡难点主要表现为以下几点：

(1)小觉站本次改建需新建四线三亮沟大桥(共6孔48片梁)，受现场地形及线路条件限制，架梁比较困难，T梁无法直接运达架梁现场，必须提前修建架梁通道，且架梁通道修建难度较大；此外，在施工过渡期间，由于运梁列车需占用既有下行3道，车站下行仅剩1条正线(Ⅰ道)具备接发列车条件，给车站作业造成了不便，需在行车组织上采取相关措施。

(2)小觉站本次站改正线改建地段新建正线与既有正线连接开通时，拨接龙口较多，共需拨接7个龙口，给现场施工组织和施工过渡增加了很大难度。

(3)小觉站本次站改石方爆破工程量较大，设计爆破挖方总量为326 911 m3，其中静态爆破32 521 m3，潜孔爆破294 390 m3，路堑中心最大挖深20 m，右侧路堑边坡最高达45 m，堑底开挖宽度6～14 m，而且施工紧邻既有线，坡脚距既有线中心线4 m左右，给现场施工和施工安全卡控增加了较大难度。

(4)小觉站站改处于高填深挖地段，由于边坡较高，边坡加固防护施工比较困难，技术要求高，尤其是深路堑地段边坡高度最高达45 m，必须采取科学的施工工艺、有效的加固防护措施才能确保路堑边坡稳定安全；此外，部分路堤地段帮填加宽较窄且填筑土方较高，山体坡度陡峭，大型施工机械无法展开施工作业，施工困难且质量不易保证，需采取相应的特殊工程措施才能保证施工质量。

(5)各专业施工相互干扰大，尤其是天窗点内施工作业交叉多，在制定施工过渡方案时，需充分考虑各专业的协调配合，使其相互创造便利，尽可能使各专业施工步调一致。

3过渡设计原则

针对小觉站站改的工程项目特点及施工过渡难点，同时考虑朔黄线实际的行车组织模式及运输能力要求，为了提高施工过渡方案的科学性和可实施性，确保小觉站能够按期顺利开通，在谋划小觉站的施工过渡方案设计时，应坚持以下设计原则：

(1)始终坚持“安全第一”的原则，严格执行有关铁路既有线施工的安全规程、规章及规定，采取有效措施做好既有线防护，确保既有铁路行车、人身安全及施工安全。

(2)尽量减少施工对运输的干扰，将施工对运输的影响降到最小，优先安排与既有设备无干扰的扩建部分，再安排改建部分，确保车站主要行车设备在施工过渡期间至少应满足施工期间所需的最低运输能力要求。

(3)不断优化行车组织和车站作业，科学合理调配车流，使运输尽可能为施工创造有利条件，以便加快推进施工进度。

(4)坚持永临结合，节约用地，临时过渡工程应尽可能利用既有设备和计划新建的永久工程，尽量减少废弃工程，减少施工过渡投资，使施工过渡设计经济合理，若必须新建临时过渡工程也应尽可能在既有征地界内修建。

(5)充分考虑各专业的协调配合，坚持“集中、平行、分步”作业的原则，合理利用天窗时间，尽可能做到一点多用，减少天窗点施工要点次数和股道封锁时间。

(6)轨道工程施工应尽量和信号、接触网等专业的施工保持协调一致，尽量利用既有联锁关系，以减少过渡工程，尤其对于复杂的施工过渡要综合考虑，统筹安排，视情况分步进行，尽可能不改变既有联锁关系；信号、接触网等专业应与站场轨道工程紧密配合，同步施工，设备一次安装到位。

4施工过渡技术措施

小觉站作为朔黄铁路扩能改造工程2012年完成“六站一场”开通目标的一个重要车站，工期紧、任务重。为了确保小觉站年内顺利按期开通，针对小觉站站改的施工过渡难点，在施工过渡过程中采取的主要施工技术措施如下。

(1)根据现场作业条件，小觉站新建四线三亮沟大桥选用HDJH40/150II(A)型双导梁式公路、铁路两用架桥机进行架桥，成套架桥设备通过公路运输至施工现场，在小里程端桥台台尾进行组装、调试，调试检查合格后再进行现场架梁作业。架桥施工自小里程端桥台由西向东进行，每孔对应线路架设顺序为3、4、Ⅱ、Ⅰ道。结合现场实际，T梁运输线必须设置于既有线路右侧(新开挖路堑地段)，但根据工期安排，T梁运输线必须在6月25日前开始铺设，而此时K201+400～K201+680段正进行路堑堑坡防护施工。为确保安全，T梁运输线必须与边坡保持一定距离，以减少相互干扰。因此，T梁运输线按以下方案进行修建：首先按照新建3道线位，延长既有3道至新建3道K201+326处，之后再利用两段圆曲线和一段夹直线过渡到新建Ⅰ道位置，最后一直延伸到K202+510(小里程端桥头)处。与T梁运输线配套设置的车皮存放线修建方案如下：在K201+840处插入1组单开道岔，再利用附加圆曲线切入新建3道，然后沿新建3道线位一直铺轨到K202+510处，利用该段作为车皮停放线。由于下行到发线停用给车站造成的不便，可通过采取调整运行计划，合理安排车流等行车组织措施解决。

(2)小觉站正线改建地段新建正线与既有正线连通拨接的7个龙口原计划利用一次大封锁一次性拨接开通，但因一次拨接需投入大量的人力、机械及工具，施工组织协调难度大，施工人员及技术力量调配困难，施工分散，安全卡控难，封锁时间较长，对运输影响较大，后经对正线改建设计方案及现场既有情况进行仔细研究，决定采用“分次拨接、逐步开通”的施工过渡方案。小觉站上、下行正线拨接开通共分三步：

①首先，将上行正线进行临时过渡拨接施工(见图2)，为下一步开通下行正线提供施工条件。本次线路拨接施工包含既有上行正线JD154曲线改造和新建上行正线与既有上行正线临时拨接过渡两个部分。此外DK202+850～DK203+360段需提前进行预铺，整道、捣固并达到线路验收标准，验收合格后在该段线路两端利用天窗点进行拨接施工，其中大里程端对DK203+360～DK203+485.22段进行拨接，拨移长度125.22 m，最大拨移距离3 m；小里程端对K202+744.49～DK202+850段进行拨接，拨移长度105.51 m，最大拨移距离为3 m。

②其次，在上行正线临时过渡拨接开通后，对下行正线进行拨接并过渡开通下行正线(见图3)，为最终开通上行正线提供施工条件。本次线路拨接施工共包含既有下行正线右JD152曲线改造、右JD154曲线改造以及K202+800～K202+920段拆除既有下行正线并过渡连通新建下行正线三项内容。对不影响既有线运营的新建线路提前进行预铺，整道、捣固达到线路验收标准，验收合格后利用一个天窗点统一对各段进行拨接施工，其中小里程端K201+307.89～DK201+440段天窗点内拨移既有下行正线与新建下行正线连通，拨接长度132.11 m，最大拨移距离3 m；大里程端DK203+350～DK203+470.22段天窗点内拨移既有下行正线与新建下行正线连通，拨移长度120.22 m，最大拨移距离为3 m；中间K202+800～K202+920段，拆除既有下行正线，过渡连通两侧新建下行正线。

③最后，经过两次拨接过渡施工，小觉站已过渡开通新建下行正线，本次天窗点施工主要是完成上行正线拨接并过渡开通上行正线(见图4)。本次施工包含既有上行线JD152曲线半径改造和拆除并拨移在三亮沟大桥东侧第一次大拨接时设置的临时过渡曲线两个部分。本次线路拨接分两段进行施工，小里程端DK201+315.01～DK201+440段，拨移长度125.01 m，最大拨移距离3 m；大里程端DK202+850～DK202+950.8(三亮沟大桥东侧)段，拨移长度100.8 m，最大拨移距离为3 m。

(3)针对小觉站站改爆破工程量大及施工紧邻既有线的特点，为了确保既有线的运营安全，小觉站站改最终选取了浅孔微差松动爆破、预留隔墙纵向拉槽开挖的控制爆破方案，开挖顺序为：采用纵向推进开挖方式，由上到下、分台阶、分段进行开挖。在同一横断面内，自堑顶边坡开始开挖，并在靠近既有线侧预留宽1.5～2 m宽的纵向保护隔墙，先开挖隔墙外的石方，当拉槽开挖出后且隔墙高度达到2～3 m时，采用机械及时将隔墙破碎挖除，以免形成陡而高的工作面。在高边坡地段，拉槽内实行纵向(与线路平行方向)台阶式多排炮微差爆破，台阶相距15 m左右，槽子分2～3层，逐层拉通，从而增大工作面，增加每次爆破方量，以利出碴和加快施工进度。如遇大块孤石，靠人力或机械不能移动时，采用浅孔爆破对其进行解小后再清除，一般在大块岩石的中部钻炮眼，块度较大时可同时钻多个炮眼，炮眼深度为石块厚度的1/2～2/3范围内，确保炮眼深度等于或大于最小抵抗线，同时孤石爆破还应加强堵塞，装入少量药包后剩余炮眼长度全部堵上炮泥，加以覆盖做好防护。

对既有线的爆破防护除了采用预留隔墙纵向拉槽开挖外，还采取了以下防护措施：

①各段路堑在爆破施工时，严格按规定做好炮被的覆盖。炮被采用两层，第一层为孔径25 cm的钢丝网，第二层为孔径5 cm的铁丝网，网宽均为4 m，长均为5 m，网间搭接20～30 cm，并用铁丝扎牢，防止飞石砸伤接触网线、杆等行车设备。

②既有边坡采用架设钢管排架防护，搭设高度高出爆破体2 m，搭设长度顺线路方向超出爆破体6 m，钢管排架采用锚杆锚固于既有边坡上，钢管内侧挂钢丝绳网封闭。

③对既有接触网杆、信号机等设备采用沙袋码砌进行防护，高1.5 m；钢轨两侧纵向放置枕木，枕木顶面高于钢轨顶面，确保即使石块落入限界也不至于损坏行车设备。

(4)小觉站站改路堑边坡一般采用变截面护墙防护，每10 m一级，上、下两级间设2 m宽错台。当挖方地段为石质深路堑且边坡坡面高度大于30 m时，于下两级边坡内设3 m×3 m锚杆框架格梁，并在边坡高20 m处设6 m宽错台，以保证边坡的稳定性；深挖路堑工程施工时，始终坚持“分级开挖、分级支护”的原则，自上而下，开挖一级，加固防护一级，杜绝一挖到底再进行支挡加固防护，从而有效保证了施工期间深挖路堑边坡的稳定安全。

路堤边坡一般采用拱形骨架护坡防护，自下而上逐步推进施工，当边坡高度大于6 m时，还需在路堤两侧边坡内水平宽度3 m范围内，自坡脚至基床表层下每隔0.6 m铺设一层双向拉伸土工格栅；对于帮填加宽较窄且填筑土方较高地段，主要采用重力式挡土墙对路基进行帮宽：其中，①K201+400～K201+490段于路基左侧直接设C20片石混凝土重力式路肩挡土墙帮宽路基，墙高2.0～10.0 m，挡墙顶面宽0.50～1.90 m，基础埋置在新鲜完整的基岩上，且不小于1.0 m；②K201+150～K201+340段路基左侧原设计为直接填土帮宽，后因现场施工困难且质量不易保证，经研究后将该段路基优化设计为于路基左侧路肩以下12 m处设C20片石混凝土重力式路堤挡土墙将坡脚收回。墙高3～10 m，挡土墙基础埋置在压实的碎石土上，墙前基坑回填C15混凝土，回填高度不小于1.70 m，墙前基坑回填以下既有自然边坡直接采用C15混凝土护坡防护，厚度0.50 m，挡土墙以上路堤既有边坡挖底宽不小于2.0 m台阶，向上填筑碎(卵)石土。4道中心右侧宽1.0 m，深0.6 m范围内挖除后同左侧填筑碎(卵)石土，路堤边坡坡面采用拱形骨架护坡防护，并于墙顶以上边坡内自墙顶至基床表层下每隔0.6 m满铺一层双向拉伸土工格栅，与既有边坡搭接宽度不小于2.0 m。另外，K201+230～K201+280段既有挡土墙还需沿线路方向每隔1.0 m，垂直高度方向每隔0.6 m打锚杆一根，锚杆长2.5 m，外露0.5 m，锚杆采用φ22钢筋，钻孔孔径采用φ50 mm，孔内灌注M30水泥砂浆，锚杆外露处焊接高0.20 m的拐钩，拐钩插入土工格栅内，拐钩内侧沿线路方向放一根钢筋，与土工格栅连接牢固。

5施工过渡方案

根据施工过渡设计原则，通过采取以上相关技术措施，妥善解决了小觉站的施工过渡难点，据此确定了小觉站站改的总体施工过渡方案，共按照五个大的阶段分阶段、分步实施改造。

第一阶段: 接长涵洞，爆破劈山，开挖路堑，填筑路堤，铺设T梁运输工程线并架设新建三亮沟大桥，铺设对既有线无影响的线路。

第二阶段:进行第一次临时过渡拨接，分别对K202+744.49～DK202+805(三亮沟大桥东侧)和DK203+360～DK203+485.22段进行拨接并临时过渡开通上行正线。

第三阶段:进行第二次大拨接，分别对K201+307.89-DK201+440、K202+800～K202+920、DK203+350～DK203+470.22段进行拨接连通，过渡开通改建后的下行正线。

第四阶段：进行第三次大拨接，分别对DK201+315.01～DK201+440、K202+850～DK202+950.8(三亮沟大桥东侧)进行拨接，过渡开通改建后的上行正线。

第五阶段: 利用天窗点插铺正线剩余道岔，将上、下行到发线与正线连通，全站进行微机联锁试验，开通全站信、联、闭及电气化线路等设备。

参考文献

[1]铁道第四勘察设计院.铁路工程设计技术手册.站场及枢纽[M].北京：中国铁道出版社，2004

[2]冯焕，何勋隆.铁路站场及枢纽[M].北京：中国铁道出版社，1987

[3]吴安保.铁路工程施工组织[M].北京：人民交通出版社，2009

[4]易思蓉.铁道工程[M].北京：中国铁道出版社，2009