鋼彈簧浮置板“拼裝一體化”的研究

王與娟，魏運生

(中鐵一局集團新運工程有限公司,陜西咸陽 712000)

1 研究背景

隨著全國城市軌道交通建設的發展,環保要求也越來越高,在敏感地段要求采取不同層次的減振降噪措施,浮置板軌道被公認為是最佳的措施,應用越來越廣泛。

目前國內外的浮置板道床軌道施工都采用傳統的人工散鋪施工工法,利用距浮置板道床最近的豎井或下料口,通過汽車吊或龍門吊將鋼軌、鋼筋、模板、鋼軌支承架及其他施工材料機具吊運到施工作業面,然后人工架軌、綁扎鋼筋、安裝隔振筒、支立模板,通過泵送澆筑浮置板道床混凝土。這一工法機械化程度低,施工進度慢,無法適應目前的城市軌道建設速度。如何通過采用機械化來提高施工進度,成為當前發展浮置板道床的的主要研究課題之一。

北京市城市軌道交通亦莊線連接北京市中心城和亦莊新城，正線全長23.25 km,線路兩端為地下線,中間為高架線。鋪設鋼彈簧浮置板軌道共有5段,集中分布在北端地下線的宋家莊—肖村橋、肖村橋—小紅門、宋家莊停車場出入段線。合計4.269 km。全部位于盾構(半徑2 700 mm)地段。

2 基本概念

研究浮置板施工新工法,首先建立“拼裝一體化(Assembly integration)”(簡稱AI工法)的概念,即在基地將25 m軌排、浮置板鋼筋網、隔振筒固定成為一個整體,采用龍門吊吊裝到軌道運輸車上,運送至鋪軌作業面,洞內采用鋪軌門吊將軌排及鋼筋網整體吊鋪到位,調整軌道幾何尺寸,然后完成混凝土整體道床的澆筑。

此工法的難點：①浮置板基底混凝面高程與坡度的控制；②浮置板鋼筋籠的吊裝、運輸及變形控制；③浮置板鋼筋籠及軌排的定位與調整。

此工法能充分利用開闊的場地進行作業和儲存成品,將部分洞內作業工序轉移到地面上進行,降低了作業人員在洞內的勞動強度及安全風險,減少了隔振筒定位測量的工作量,使每天每個作業面進度可提高到20 m以上。并可開設2個作業面平行作業,原人工鋪設需356 d完成的工程,采用“拼裝一體化”施工工法最多僅需107 d就能完成。

3 設計研究

為保證“拼裝一體化”施工工法的實施,浮置板道床進行了優化設計,使之與施工緊密結合。

(1)標準化設計

既有浮置板的超高是通過板的上表面調整來實現的,而板的下表面是始終保持水平不變的(圖1)。因而在曲線地段的板橫斷面變化較大,相應的隔振器規格增多,加大了生產成本,延長了生產周期。另外,設計的計算和出圖量很大,影響設計的工作效率。

圖1 傳統曲線段浮置板斷面

在施工中,種類繁多的鋼筋和隔振器對施工要求提高了,加大了施工難度,容易出錯,使施工的工期延長。

要提高設計效率和降低施工難度,就要減少標準斷面的類型。將超高的變化都轉移到基底，即通過基底來實現超高的設置,而放置在基底之上的浮置板就可以保持相對不變了。這樣就相當于對直線地段的板和基底在曲線地段進行相應的整體旋轉即可(圖2),因為是整體旋轉,所以無論是板還是基底都不需要形狀上的變化,而只進行位置上的變化即可，從而大大減少板的類型。而基底的設計和施工也并不復雜,它僅需做整體的旋轉即可,其自身的橫斷面形式保持不變。

圖2 浮置板與基底整體旋轉

(2)尺寸調整

施工工序的有效集成,解決工作面緊張和運輸機械化的問題。這樣,采用鋼筋籠整體制作、整體運輸的方案就基本形成了,考慮浮置板鋼筋籠的運輸需求,并為龍門吊走行軌留出安裝空間及所能運送的尺寸限制,浮置板的寬度要調整,選用的最大寬度是2 700 mm,為與標準鋼軌配合使用,板的長度均調整為25 m長,其整體動力學特性與原30 m板非常相近。

(3)基底優化

基底的橫斷面保持不變,需改變的是整體位置。旋轉式的基底對施工的要求提高。需要可靠的技術措施保證才能達到設計要求。由于板的統一形式,以基底的上表面的傾斜度實現曲線的超高,因而控制施工誤差成為新工法技術關鍵之一。

(4)鋼筋布置

板的寬度縮小以后,板的參振質量及縱向剛度都有所下降,對減振效率也會有所影響。對減振要求比較高的地段,在主鋼筋網兩側增加鋼筋布置,施工時將中間主要部分的鋼筋制作成鋼筋籠,運送現場就位后,再將兩側的鋼筋綁扎到位,形成一個完整的傳統模式的板,滿足減振性能要求。既解決了主要鋼筋綁扎工作量在基地完成,又可以通過少量的現場綁扎鋼筋來充分利用現場的實際空間，以保證板的剛度和質量,同時還解決了適應隧道誤差的難題。

(5)剪力鉸位置設計

配合鋼筋籠的整體制作與安裝,將原在板中位置的剪力鉸改到板面上,以方便安裝和后續的更換與養護。

4 機具配備

(1)軌排與鋼筋籠的連接固定

組裝好后的軌排與浮置板的鋼筋籠通過U形環連接。通過計算確定每組軌排(25 m長)需要5對U形環,將U形環扣在鋼軌上,穿上銷軸,將鋼軌和鋼筋籠部分主筋連接為一整體，如圖3所示。U形環主體采用長度20 m鋼板,銷軸較長能夠更多的承擔鋼筋,增大接觸面。

圖3 軌排與浮置板的鋼筋籠通過U形環連接

(2)軌排吊具

軌排由龍門架吊裝上軌道車,軌道車運至鋪軌現場附近,再由鋪軌小龍門吊吊運至作業面上就位。

浮置板鋼筋籠軌排采用2臺龍門起重機平抬法吊裝，如圖4所示。在吊運過程中,主要采用軌排吊架來連接軌排與龍門架的吊鉤,同時可以平衡軌排,防止側翻。

圖4 2臺龍門起重機平抬吊裝浮置板鋼筋籠軌排

(3)鋪軌門吊的改造

鋪軌小門吊須加寬,將原跨度3 100 mm加寬至3 700 mm,加寬后走行軌將提高140 mm,小門吊上部結構與洞壁接觸距離很小,理論上鋪軌小門吊可以通過。為了保證施工安全,鋪軌小門吊將配一套比原支腿短100 mm的支腿,因為站臺內無浮置板作業,所以配套短支腿都采用直支腿。如圖5所示。

圖5 鋪軌門吊的改造

(4)小門吊的跨距改變

通過移距法蘭裝置來改變小門吊的跨距,主板采用25 mm厚鋼板,筋板采用20 mm鋼板,移距法蘭裝置與鋪軌小門吊采用螺栓連接,移距法蘭裝置自身通過焊接連接。移距法蘭裝置安裝在鋪軌小門吊支腿與走行腿的連接處,移距法蘭裝置安裝后鋪軌小門吊每一側都將向外平移300 mm，移距法蘭裝置如圖6所示。

圖6 移距法蘭裝置

鋪軌小門吊在曲線段作業時,由于軌道中心線與隧道中心線將根據曲線半徑的大小有一定量偏移,故鋪軌小門吊中心線與隧道中心線也將存在一定量的偏移。超高一側小門吊走行軌將被抬高,曲線半徑最小處,最大超高一側將被抬高250 mm。在這種情況下將采用在另一側鋼支墩上增加調高支座的方法來補償高度,實現鋪軌小門吊走行軌兩側的水平高低統一，如圖7所示。

圖7 鋪軌小門吊在曲線段作業

5 施工注意事項

(1)基標設置

浮置板道床施工分兩步進行,首先進行基底的施工,然后再施工浮置板。浮置板地段基標設置與普通道床地段不同。浮置板地段基標設置在線路軌道兩側,基標設置在基底外側,比基底面高。設置時成對設置,一般直線每6 m設置1對,曲線每5 m設置1對,基標設置為等高(即到相鄰軌面的高差相同)?；鶚嗽诙軜嫳诖蜓酆笾苯庸潭?。

①基底高程控制

浮置板基底高程控制是本工法的施工重點也是施工難點。在直線地段,基底高程相同,利用線路兩側的加密基標比較好控制。在曲線地段,基底高程在緩和曲線地段從曲線外股到曲線里股的坡度是漸變的,在圓曲線地段從曲線外股到里股坡度是相同的。曲線地段在每個基標相對應的里程加設一對鋼筋頭,鋼筋頭距離線路中心1.2 m,每5 m設置1對(與基標設置里程對應),計算相應的鋼筋頭位置的基底設計高程(需要注意左右股鋼筋頭位置，計算時需要根據曲線的超高計算)。利用鋪軌基標測量每個鋼筋頭的高程,計算相應的高差,在鋼筋上標注基底面的高程,用線繩組成網狀綁在鋼筋標注的基底設計高程位置,以控制基底的高程。在基底混凝土初凝后,再復測每個斷面的高程,局部沒有達到設計高程時進行相應的處理。

②成型后的土建結構高程復測

土建結構施工的誤差需要軌道專業通過整體道床來調整，以保證線路滿足限界等要求,所以在結構施工完后,在進行貫通測量的基礎上一定要對成型的結構底部高程進行復測,這對浮置板施工很重要。主要有以下作用：可以提前發現是否需要進行調坡調線作業；根據實測高程計算基底面的寬度,看能否滿足浮置板隔振筒位置的需要,否則應提前與設計溝通調整隔振筒位置；根據測量資料調整浮置板鋼筋的加工,調整浮置板鋼筋籠的綁扎。

(2)加強與各專業聯系配合

與其他需要預埋過軌管線的專業要進行及時溝通,確保在模板支立前完成管線預埋工作。

(3)加強鋪軌設備的檢修

浮置板混凝土澆筑要求整板一次澆筑,在澆筑過程中如出現設備故障影響混凝土澆筑,可能出現質量事故,因此應加強設備的檢修。

6 結語

浮置板道床的設計優化(尤其是曲線地段),鋼筋籠整體吊裝、運送、安裝,以及施工機具的改進是鋼彈簧浮置板“拼裝一體化”的新施工工法的技術關鍵,新工法具有施工方便快捷,工程質量易于控制以及針對性強的特點,在城市軌道交通的鋼彈簧浮置板施工中具有廣泛推廣價值,可作為類似工程施工的借鑒。

為進一步完善鋼彈簧浮置板“拼裝一體化”的新施工工法,擬在今后施工中再作2項改進。

(1)浮置板寬度的壓縮引起板的剛度和質量減小,也就不可避免地降低了板的剛度和質量,對隔振效率產生一定影響。而對減振要求較高的浮置板,則需要再采用二次綁扎鋼筋的方法解決對板的剛度和質量產生影響的問題,這樣增加一道工序當然會對施工效率帶來一些影響,但可提高隔振效果。

(2)隔振器支撐在傾斜的基底上,使隔振器的受力狀況復雜,對隔振器的性能要求提高,但應同時提升隔振器的安裝和頂升技術要求,在施工作業技術細則中提出量化要求。

參考文獻：

[1]朱炎新，李曉河.上海地鐵M8線鋼彈簧浮置板整體道床施工工藝[J].鐵道標準設計，2007(12)：8-11.

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