高架線短枕式整體道床混凝土快速施工技術研究

姚立勝 劉習生

(中鐵上海工程局華海工程有限公司，上海 201101)

0 引言

蘇州市軌道交通2號線高架段鋪軌全長17.177 km，采用短枕支承塊式整體道床，道床采用雙承臺結構。每跨(聯)梁上整體道床分塊布置，一般情況下道床塊長6.25 m左右，道床塊之間設寬0.2 m的橫向縫以便于梁面排水。

鑒于目前軌道交通高架段軌道整體道床施工多采用鋼(竹木)模板與鋼管支撐體系，其弊端在于狹小場地內作業進度較慢。同時尺寸控制不到位跑模現象較多、脫模劑的大量使用容易造成環境污染，同時散落在橋面的脫模劑易造成道床與橋面剝離等，質量不易控制。為此筆者從質量、進度、節能環保等角度考慮，擬定在蘇州市軌道交通2號線高架段施工中展開軌道整體道床混凝土快速施工技術的研究。

高架線整體道床橫斷面見圖1。

圖1 高架線整體道床橫斷面圖

1 模板材質選取

國內在高架線支承塊式整體道床施工，遇到相應的道床結構型式時，需在相關的模板及加固措施上加以研究，為此筆者首先提出了模板材質的選擇方案:

1)定型鋼模板的利用效果及環境影響。采用定型鋼模板進行施工，施工中鋼模板周轉次數過多易變形，造成混凝土道床外觀質量較差。施工中由于每天都進行混凝土澆筑，按日澆筑量150 m，單塊模板按0.3 m×1.5 m計算，需倒運模板400塊，累計重量達7 t，倒運量較大，費時費工。使用的脫模劑易造成環境污染，同時可能污染梁面，造成新澆筑混凝土與梁面脫離的質量問題。2)竹木模板利用效果及環境影響。采用竹木模板進行施工，施工中竹木模板由于吸水及自身強度容易變形，造成道床外觀質量不易控制。使用的脫模劑易產生上述的環境和質量問題。且施工中大量使用木材不符合國家環境保護及建筑行業節能減排的要求。3)新型熱塑性復合材料模板利用前景及環境影響。目前，熱塑性復合材料建筑模板已開始應用于高層建筑及橋梁施工中，從其性能分析上我們不難發現其在高架段軌道整體道床施工的廣闊利用前景:a.物理性能良好。熱塑性復合材料模板的整體性好，表面硬度高，耐摩擦，易清洗，施工溫度適應范圍廣，耐熱耐寒，在晝夜、季節溫差變化大的高架段軌道整體道床施工中非常適宜使用，且抗老化，并能承受各種施工負荷。b.重量輕、使用壽命長。施工時輕便，省工、省時;周轉率高，周轉次數可達80次以上，在狹小空間的高架段鋪軌作業時尤為有利。c.耐水，酸堿，抵抗各種腐蝕，在各種惡劣環境下可長期有效安全的施工。d.加工性能好。可鋸、可鉆、可刨、可釘，縱、橫向可以任意連接組合，釘、鋸、鉆孔等性能優于竹木膠合板、小型鋼模。e.可回收再利用。能多次回收再加工，與木模板、竹膠板相比損耗低、成本低，降低了混凝土澆筑成本和工程造價。f.易脫模，綠色環保。高分子材料與混凝土材料的分子結構有天然的不相容特性，可避免脫模時的強烈敲擊，降低了勞動強度，提高了模板重復使用次數。施工過程中無需脫模劑，無任何有毒有害氣體和廢氣、廢液、廢渣的排放。由此可見，隨著現代注塑技術與高分子技術的飛速發展，在工藝技術、結構性能、成本價格上分析比選，這種熱塑性復合材料建筑模板在高架線支承塊式整體道床施工中大膽開發利用的方案是切實可行的。

2 模板加固工藝比選

高架線支承塊式整體道床模板加固時，與梁面基礎處(下部)的緊固方式是在結構底板上打兩排定位鋼筋，并用木楔固定模板，防止模板下部滑移。而對于模板上部，筆者選擇了兩種加固方法進行比選:方案一撐、拉桿固定;方案二“步步緊”勾卡固定。

方案一:熱塑模板與撐、拉桿加固系統。在高架線支承塊式整體道床支模板時利用熱塑模板與撐桿及拉桿來固定模板上口(如圖2所示)。

圖2 熱塑模板與撐、拉桿加固系統示意圖

方案二:新型熱塑模板與“步步緊”加固系統。“步步緊”是一種建筑上常用的用具，這種鋼卡采用優質軌道鋼鍛壓而成，強度好，卡緊一次完成，不僅結實牢靠、靈活好用、省工增效、周轉使用率高，而且樣式輕巧美觀，保管方便，裝拆方便，施工速度快，使用方便。

在高架線支承塊式整體道床支模板時利用熱塑模板與“步步緊”來固定模板上口(如圖3所示)。

圖3 新型熱塑模板與“步步緊”加固系統示意圖

3 移動式混凝土攪拌罐配合地泵輸送工藝

城市軌道交通整體道床施工中，國內目前用的比較好的傳統道床混凝土的運輸路徑是:地面混凝土運至軌排井或下料口，通過溜槽到放置在平板車上的特制料斗(不封蓋的長方體，且具有底面可以打開的功能)里，軌道車牽引平板車到擬準備道床混凝土施工作業面前，再用鋪軌機將裝載混凝土的料斗吊到施工作業面上，將料斗上的底面打開進行卸料。這種施工方法存在的主要缺陷:1)在運輸過程中，混凝土處于靜止狀態容易發生離析、泌水、初凝，影響混凝土的和易性，使澆筑的道床質量不穩定，因此不適合長距離(5 km以上)運輸。2)打開料口時混凝土靠自重卸到施工作業面，使鋼軌、軌枕、扣件等被污染，且造成混凝土浪費。3)用鋪軌機把料斗運往作業面時，需要增加鋪軌機操作、配合裝卸及軌道清理(污染了的鋼軌、軌枕、扣件)等人員，從而增加了用工量，且高架線在施工完疏散平臺后，鋪軌機架設的可能性幾乎沒有了。可見傳統的施工方法，受施工距離限制，隨著施工道床長度增加，必須有新的下料口提供，而在土建結構上預留下料口存在結構安全、防水及協調問題。

我們在蘇州市軌道交通2號線高架鋪軌工程開發創新了一種新的施工方法——移動式混凝土攪拌罐配合地泵輸送混凝土，其原理是將混凝土攪拌運輸汽車上的攪拌罐改造并配以柴油發動機、液壓泵、液壓馬達、變速箱等，使其安置、固定在軌道平板車上，就形成了有自行轉動攪拌功能的罐送混凝土裝置，依靠軌道車的牽引裝載著混凝土的攪拌罐在軌道上運行至道床混凝土施工作業面。施工作業面上將普通的拖式泵進行改造，改造的重點是走行裝置，將原來的膠輪換裝軌道上走行專用的輪對，并考慮超高地段，防止輪對脫軌，加裝了減震器。施工過程中可充分利用軌道結構完工的有利條件，由軌道車的牽引，帶動攪拌罐的移動保證了混凝土的和易性，側式的下料澆筑能有效保證混凝土澆筑的均勻性，混凝土通過拖式泵和輸送管澆筑到作業面，不會對鋼軌、軌枕和扣件產生污染，并且可以做到一個區間一次性澆筑，從而有效保證整體道床的質量。在移動式攪拌罐澆筑混凝土的工程中，施工人員只需對混凝土進行振搗即可。

4 現場實施

實施一:熱塑模板與撐、拉桿加固系統。使用撐桿及拉桿系統加固模板上口，這種施工方法雖然簡單，但是在施工中因碰撞撐桿及拉桿造成跑模現象較為嚴重，造成外觀質量的下降，直接影響到施工質量。同時，由于拉桿及撐桿數量較多，在收光抹面時給工人的操作帶來一定的難度，影響收光抹面質量(見圖4，圖5)。

實施二:新型熱塑模板與“步步緊”加固系統。在模板施工前，由測量人員測設線路控制基標及5 m加密基標，技術人員根據加密基標彈設模板內、外側邊線及道床塊分布線，施工作業人員在軌排組裝架設調整及鋼筋綁扎完畢后，根據彈畫好的控制線預埋固定鋼筋，支立模板，并通過“步步緊”進行緊固(見圖6，圖7)。

技術人員全過程進行監控，對模板支立后的道床尺寸進行現場量測檢查。經“三檢”檢查符合要求后方可進行下步混凝土的施工。混凝土澆筑前再次進行模板尺寸的復測，并保留好相關參數資料(見圖8)。

圖4 熱塑模板與撐桿、拉桿加固系統

圖5 成型道床圖

圖6 模板與步步緊加固平面圖

圖7 模板與步步緊加固側面圖

實施三:移動式混凝土攪拌罐配合地泵輸送混凝土(見圖9，圖10)。混凝土澆筑見圖11。

圖8 成型模板尺寸檢查

圖9 裝運混凝土

圖10 配合泵送混凝土

圖11 混凝土澆筑

移動式攪拌罐的應用不僅節省了人力、財力，保證了混凝土質量，更寶貴的是其高效的施工方法為軌道交通投入運營贏取了時間，此應用得到建設、設計、監理單位的高度評價。

經現場實施，混凝土道床澆筑成型后，經實體檢查:道床內實外美，外觀質量有了明顯提高，經實測實量，道床尺寸、垂直度和線型均符合規范要求，優秀率達95%(見圖12)。

圖12 成型道床效果圖

5 結語

蘇州市軌道交通2號線高架段軌道整體道床施工采用新型熱塑模板與“步步緊”加固方法以及移動式混凝土攪拌罐配合泵送混凝土工藝，在國內成功使用尚屬首例，其最大的縮短了工期、保證了工程質量、確保施工安全、不影響環境，取得了非常好的經濟和社會效益，同時為國內相同或相似工況情況下支承塊式整體道床模板加固系統提供了科學的數據和施工經驗，在筆者所在公司后期參建的無錫軌道交通2號線軌道工程高架線、上海軌道交通11號線北延伸線高架線軌道工程支承塊式整體道床施工也應用了此成果，效果顯著。

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［2］蔡浩鵬，王 均，段華軍.熱塑性復合材料制備工藝概述［Z］.

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