摘要：文章通过既有线顶进框架施工线路变化控制的分析，探讨了反拉系统的原理和组成及该系统在框架顶进中的应用。
关键词：框架 顶进 反拉
一、前言
在既有铁路改造中，平改立工程一般都采取顶进方法来施工。采取顶进方式施工相比便线施工具有投资少，建设周期短，对铁路运营影响时间短等特 点，但相较而言也存在较大的安全隐患，对线路和道床的既有状态影响较大。为保证施工期间线路、道床不致因施工而造成状态变化超标，目前常用的施工方案主要 有两种：
1、顶进框架上部覆土较少的地段，直接对线路上部结构进行架空处理，由架空结构承受荷载，控制线路轨道变化，使之控制在允许范围。如D型施工便梁架空、轨束梁架空、军用梁架空、工字钢纵扣横抬等。
2、顶进框架上部覆土较厚地段，框架顶面铺设一层或多层铁板，框架顶进端安装钢刃角牵引铁板，框架后背侧埋设地垅利用卷扬机拉住线路，线路上仅用扣轨做简易加固。顶进时，先将钢板伸出，然后再顶进框架，利用钢板隔离层和地垅的反拉来减小顶进对线路状态的影响。
上述的两种方法，第一种线路架空后的路基道床的几何状态相对较控制，后期的维护量也较小。但施工时对线路的扰动较大，需进行多次拼拆，一般 需要慢行45km/h，安拆时，必须申报慢行封锁计划配合，对行车的干扰较大。在铁路一再进行提速的情况下，低速施工慢行已经成为阻碍运能提高的一个瓶 颈，不能满足日益增长的运输需要。第二种由于钢板是被动受力，与线路的摩阻力较大，框架顶进时线路极易沿顶进方向发生变化，而地垅反拉的调整也不能满足线 路几何状态精度控制的要求。
由于上述问题的存在，我们在引进的桥式盾构施工工艺中，在大胆采用了线路反拉系统，以有效控制线路的变化，实现顶进时的线路变化精确控制。
二、反拉系统简介
反拉——是框架顶进时，防止线路和道床因摩阻力的作用发生沿顶进方向的位移，而施加的反向力。
线路和道床会发生沿顶进方向的位移，其主要是由框架顶部与线路和道床底部的摩擦阻力引起的。当框架顶部与道床的摩阻力大于道床结构的粘聚力 时，即会对线路道床发生破坏，线路随即发生位移。因此，我们只要有效的减小框架顶部与道床间的摩阻力，使之小余道床结构的粘聚力，线路便不会被破坏发生位 移，其几何状态也能得到有效保证。
为减小框架顶部与道床的摩阻力，我们预先在框架顶面上用40×4mm扁铁做骨架铺设4mm厚石蜡，上面采用3mm钢板满铺，作为线路道床与 框架间的隔离减阻板，以降低摩擦系数，同时将铁板分割为每条740mm宽，防止钢板被牵引通过线路时引起线路位移。框架后端设置后座，安装液压油顶，液压 油顶和减阻钢板间用扁铁进行连接。待钢板穿越部分线路，顶进引起线路变化时，即可利用液压油顶将减阻钢板拉住，将钢板与道床土体的摩擦（系数0.5）改为 钢板与框架上扁铁的摩擦（系数0.2），控制线路变化。由于油顶压力是可调的，我们可以很方便的根据需要随时压力。
三、反拉系统受力分析
反拉系统主要承受的是减阻板与框架和道床土体间的摩阻力，由于钢板与框架上扁铁（0.2）及钢板和道床土体（0.5）摩擦系数的差异，反拉系统只要能克服钢板与框架间的0.2的摩擦系数引起的摩阻力即可控制线路的变化。
1、反拉单根受力计算
道床上部结构单重取值：2t/m3
钢板与扁铁的摩擦系数：0.2
钢板与道床的摩擦系数：0.5
油顶效率系数取：0.7
道床宽度取值：18m
则单条反拉减阻板承受土重为： 0.74×18×1.2×2＝32.0t
反拉减阻板与道床产生的摩擦阻力为： 32.0×0.5＝16t
反拉减阻板与框架产生的摩擦阻力为： 32.0×0.2＝6.4t
油顶提供的有效拉力为：20×0.75＝15t
每个油顶可以承担的减阻板条数为：15÷6.4＝2.3条，取2条。
2、反拉作用距离计算
减阻板进入路基12m时，上部的摩擦阻力为：0.74×12×1.2×2×0.5＝10.7t
此时其前端的阻力为：0.74×（18－12）×1.2×2＝10.7t
道床已处于位移的临界状态，为保证反拉的有效，反拉在减阻板前端进入11m处，即开始受力防止线路位移。
四、反拉系统的构造
考虑到反拉受力的不均匀性，中间大，两侧小。制作时，将反拉系统进行了分解，形成独立的受力单元，避免相互干扰和影响。
（一） 后座
后座的组成部件为I28b工字钢焊接成的“7”字型钩，每两个“7”字钩一组，安放一个油顶，组成一个后座，承担两根减阻板的反拉力。后座的焊接全部采用满焊。
（二） 分配梁
分配梁由单根I28b工字钢横卧组成，长度应略大于后座的长度。受力位置必须焊接加强肋，以防发生局部变形，同时安装限位装置，防止滑落。其与油顶的连接部位必须进行加强，板厚不得小余20mm，全部采用满焊。
（三） 减阻板
减阻板由3mm的钢板整块焊接后，烧割成740mm宽的长条，长度根据路基的宽度确定。
（四） 反拉扁铁
反拉扁铁由100×10mm的扁铁组成，是减阻板和油顶间的连接和传力系。为便于组装和调整，反拉扁铁采取了组合拼装式的结构，连接采用的是Φ27的螺栓。可以拆装反复使用，提高了利用率和工效。
（五） 油顶
为反拉提供动力的是上海千斤顶厂生产的30t双向作用油顶，油顶行程100cm，顶升时可以提供30t顶力，而当其受拉时受效率影响仅能提供20t拉力。
图1
图2
五、反拉系统控制
反拉控制系统采用的是两台上海千斤顶厂生产的BZ63－25，63Mpa超高压油泵站，油顶采用的是上海千斤顶厂生产的30t双作用千斤顶。
（一） 控制油路
图3
（二） 反拉力的控制
反拉力的增加必须同主控制台同步逐级提高压力，在框架未启动前，其最大压力不得超过15Mpa。框架启动后，反拉装置的压力同步增加至所需 压力值，减少因同步问题造成的线路位移。顶进时根据线路的变化情况情况在指挥人员的指令下进行调整，每次调整不得超过2Mpa。考虑到两侧和中间受力的不 均匀，其压力值应有所差距。
顶进时，反拉必须及时向指挥人员汇报行程和压力情况，按照顶进流程，呼唤应答，确保指挥系统的畅通。
顶进结束后，反拉装置保压10秒后，逐级卸载，防止因突然卸载造成线路回弹。
六、框架顶面的处理
为减少框架顶面摩擦阻力，除了在框架预制时对框架顶面进行良好的找平外，还应对局部相差较大的位置用砂浆进行修整，使其满足平整度要求。同时在框架顶面铺设40×4mm厚的扁铁骨架，内浇石蜡，进一步降低阻力。
七、工程实例
南昌阳明路延伸段下穿铁路框架桥工程，为在京九铁路K1441+707处，新建一座下穿铁路框架桥，孔径为1-5.5m+2-12.85m +1-5.5m，是京九线上目前跨度最大的群体框架工程，外框为6.6m+27.5m+6.6m。该工程穿越江边货场专用线、京九上、下行线、南昌电厂专 用线在内的四股道，框架桥与既有股道均为斜交。其中框架一、框架二、框架五为一部分穿越既有京九线铁路和南昌电厂专用线，斜交角度3度，斜长 20.80m；框架三、四、六为另一部分，穿越江边货场专用线，斜交角度12度，斜长15.50m。
京九上下行线、电厂专用线侧框架桥施工时采用盾构法一次顶进框架一、框架五和框架二，线路加固为扣轨简易加固。加固电厂及京九下行线2股道,在线路两侧先安装P432+3扣纵向轨束，两线间采用吊轨。
以1－6.6m跨框架计算：
道床宽度取值：18m
则框架上部板承受土重为： 6.6×18×1.2×2＝285.1t
反拉减阻板与道床产生的摩擦阻力为： 285.1×0.5＝142.6t
反拉减阻板与框架产生的摩擦阻力为： 285.1×0.2＝57.0t
油顶提供的有效拉力为： 20×0.75＝15t
共需要20他油顶的个数为： 57.0÷15＝3.8台，取4台。
在实际施工中，中间油顶压力达到46Mpa，两侧压力达到42Mpa，即满足线路反拉的需要。通过控制台还可以实现位移的精确控制，有效减 少了对既有线路的影响，降低了保养强度，提高了施工期间的线路质量。同时，线路仅限速60km/h，提高了列车通过能力，提升了运输能力，减少了施工对行 车的干扰。
