城市軌道交通有軌電車小半徑曲線鋼軌預彎道床施工技術研究

羅旭光

（中鐵十一局集團第三工程有限公司，湖北 十堰 442012）

城市軌道交通有軌電車小半徑曲線鋼軌預彎道床施工技術研究

羅旭光

（中鐵十一局集團第三工程有限公司，湖北 十堰 442012）

城市新型有軌電車項目是解決城市軌道交通地鐵線路不能覆蓋的城市重點交通區域線路的拓展，它在城市建設中發揮著非常重要的作用。廣州海珠環島新型有軌電車試驗段線路受城市既有設施的限制，出現較小的曲線轉彎半徑，這是施工難點。針對小半徑曲線有軌電車槽型軌整體道床施工提出了預彎施工技術，結合新型有軌電車整體道床軌道設計技術要求，嘗試使用“槽型軌預彎技術”，并進行了相應的研究，以完成對城市新型有軌電車小半徑曲線道床施工技術的研究。研究結果表明，施工完成的新型有軌電車小半徑曲線段道床滿足設計和旅客對舒適度的基本要求，完善了新型有軌電車小半徑曲線段道床技術流程，填補了國內城市軌道交通工程新型有軌電車小半徑曲線段道床施工技術的空白。

城市軌道交通；新型有軌電車；小半徑曲線；施工技術

1 背景闡述

隨著城市軌道交通工程在我國的快速發展，有軌電車也逐步開始試點，呈趨勢化發展，并在城市交通運輸中發揮著重要作用。有軌電車線路在城市經濟活動密集的中心區域，不僅能為人們提供便利的交通服務，還能延伸到軌道交通地鐵線路不能延伸的地方，而且還能在一定程度上減緩城市軌道交通噪聲，為人們創造良好的生活環境，最終解決地鐵不能覆蓋的城市重點區域的交通問題。另外，有軌電車還兼顧旅游觀光功能及推動和倡導綠色交通的功能。

廣州海珠環島新型有軌電車試驗段正線軌道工程施工項目中設計的小半徑曲線，曲線半徑最小為70 m，最大為110 m。根據曲線要素、曲線軌道特點、撥道技術理論以及經驗，相關人員分析、研究了小半徑曲線鋼軌預彎技術，采用鋪軌前鋼軌預彎的方法，有效地解決了小半徑地段的鋪軌難題，徹底消除了鋼軌不預彎就直接鋪軌產生的強大鋼軌應力，提高了軌道施工質量和軌道精度，增強了軌道的穩定性、安全性和舒適性，為車輛的安全運營提供了有力保障。新型有軌電車“槽型軌預彎”技術的成功應用，為有軌電車施工積累了寶貴的經驗。

2 曲線地段整體道床的結構

新型有軌電車長軌枕埋入整體道床是首次應用于新型有軌電車領域，在廣州海珠環島有軌電車線路施工過程中，針對新型有軌電車小半徑曲線地段的整體道床施工，結合我國城市軌道交通工程有軌電車軌道結構設計形式，提出了小半徑曲線地段預彎施工技術。

新型有軌電車長軌枕埋入式道床曲線地段主要由槽型鋼軌、長軌枕、鋼軌護套、扣配件、瀝青混凝土填充和混凝土道床結構等組成的，具體如圖1（a）（b）所示。

新型有軌電車整體道床在結構基底填充素混凝土墊層找平處理后，結合設計線路的曲線半徑，運用相應的技術進行曲線地段槽型軌預彎，隨后在基底墊層上采用“散鋪法”組裝曲線軌排、架設和軌道調整，精調軌道結構尺寸滿足規范和設計精度要求后，采用臂架泵或車載泵澆筑道床混凝土，形成新型有軌電車長軌枕埋入式整體道床結構系統。

3 槽型軌預彎整體道床軌道應用效果

廣州海珠環島有軌電車線路長枕埋入式整體道床線路設計的曲線半徑小，施工技術難度大，施工精度要求高。在廣州首次建設的新型有軌電車試驗段中，為了有效解決城市軌道交通地鐵線路在特殊區域不能延展的問題，嘗試設計了較小半徑的曲線整體道床過渡。針對小半徑曲線地段的槽型軌整體道床施工技術的研究，依托地鐵施工規范和城市軌道交通工程施工現場的經驗，借鑒國內外其他城市類似的有軌電車經驗，研究、試驗了新型有軌電車槽型軌預彎的施工技術。工作人員不斷鉆研、優化和調整方案，完成了對槽型軌整體道床小半徑曲線地段施工技術的成套技術工藝的研究。

目前，廣州海珠環島有軌電車線路已開通運營。對于采用“槽型軌預彎技術”施工的小半徑曲線地段整體道床軌道，有軌電車在曲線線路地段運營平穩，基本滿足最初設計的要求，滿足旅客對乘車舒適度的需求。經過一系列的試驗、技術攻克和研究，形成了成套的新型有軌電車曲線地段整體道床施工技術。成套的新型有軌電車埋入式長軌枕整體道床施工技術組織施工和質量控制，確保了完成的有軌電車道床線路質量穩定，線路運行平穩、可靠，滿足了有軌電車的基本功能，實現了城市旅游、沿途觀光的基本功能，同時，也為城市擁擠的交通分流出一份力。

圖1 新型有軌電車曲線地段整體道床斷面結構圖（單位：mm）

4 長槽型軌預彎整體道床軌道技術應用

4.1 工藝流程

在新型有軌電車長軌枕埋入式整體道床施工中，針對小半徑曲線地段的整體道床軌道施工，采用槽型軌預彎技術，具體工藝流程如圖2所示。

4.2 施工要求

4．2．1 施工準備

土建施工按照設計輪廓完成土方開挖，具備移交條件后完成線路交接，并對土建沿線設置的測量導線樁點進行復核、確認，重新復核其中存在的偏差或者其他影響施工精度的導線樁點，以確保測量導線樁點的精確性。同時，有軌電車埋入式長軌枕整體道床施工所需槽鋼軌、扣件、軌枕、鋼筋、混凝土和施工機具要準備齊全。

4．2．2 道床墊層處理

道床墊層在澆筑后混凝土初凝前進行拉毛處理，如果未拉毛，就需要安排鑿毛，鑿毛深度為5～10 mm，間距不大于150 mm，呈梅花狀，以滿足長軌枕埋入式整體道床與墊層的牢固連接性。另外，道床施工前，墊層必須清理干凈。

圖2 新型有軌電車長槽型軌預彎整體道床軌道技術工藝流程

4．2．3 基標測設

按照導線樁點在沿線路敷設測量控制網，并在道床一側設置精度在1/5 000～1/10 000范圍的高精度控制基標和線路加密基標，并通過第三方測量單位檢測，精度合格后形成正式測量資料歸檔，并用于現場施工道床的精度控制，具體如圖3所示。

圖3 新型有軌電車長軌枕埋入式整體道床控制基標

基標設置必須滿足測量規范和設計要求，控制基標：直線上不超過120 m，曲線上不超過60 m設置1個，且曲線起止點、緩圓點、圓緩點均設置控制基標；加密基標：直線上6 m，曲線上5 m設置1個。控制基標和加密基標設置的位置是：（設計道床寬度尺寸/2+0.15）m即可，以確保基標的有效保護。

4．2．4 鋼筋加工

根據新型有軌電車長軌枕埋入式整體道床設計施工圖紙為道床配置鋼筋尺寸，制作、安裝按照縱向筋、橫向筋、架立筋分類集中存放。同時，嚴格按照鋼筋綁扎間距尺寸進行并焊接，底面鋼筋面層呈平面，通過計算為澆筑道床面預留鋼筋保護層厚度，不小于20 mm。

4．2．5 軌料運輸和散布

槽型軌和軌枕、扣配件散布前，應結合設計的曲線要素，計算、配置曲線地段的軌料需求數量，采用小型車輛運輸至施工區域。特別是新的有軌電車槽型軌，裝車時應嚴格按照軌節編號成對裝車，使用針對有軌電車槽型軌研制的專用吊夾，人工倒運至鋪設區段，并擺排成初步的道床框架結構，具體如圖4所示。

圖4 倒運至曲線地段的槽型軌及軌枕、扣配件

4．2．6 預彎設備調試

由于槽型鋼軌為新型技術產品，目前還沒有與槽型軌相匹配的彎曲設備。針對槽型鋼軌的設備，利用發電機、千斤頂、壓力表和彎曲槽組合鋼軌預彎設備。在進行槽型鋼軌預彎時，先按照加壓要求檢查和測試千斤頂、油壓力表性能，確認其滿足各項壓力和標準的要求。同時，結合設計線路曲線地段的曲線要素，精確計算曲線鋼軌的彎曲正矢數據值。

圓曲線段正矢計算公式為：

式（1）中：FC為圓曲線正矢，mm；L為弦長；R為曲線半徑，m。

帶有緩和曲線的正矢一般用遞增法計算遞增率，即：

式（2）（3）中：FC為圓曲線正矢，mm；N為緩和圓曲線分段數；L0為緩和曲線長度；Ln為各測點間距離。

4．2．7 槽型鋼軌預彎

對新型有軌電車槽型軌進行預彎時，以精確計算的曲線地段鋼軌正矢數據為控制標準，安裝預彎設備至待彎曲的槽型鋼軌上，檢查卡控部件是否牢固、穩定，開啟發電機加壓彎曲，直至滿足需要的彎曲要求，具體如圖5所示。

圖5 正在加壓的有軌電車槽型軌預彎設備

新型有軌電車槽型軌整體道床鋼軌擺排到位后，從鋼軌一端開始每隔500 mm用石筆劃線標識均勻的預彎點，具體如圖6所示。鋼軌預彎開始后，操作油泵為彎軌器加壓，觀察液壓彎軌器壓力表達到40 MPa后停止加壓，并保壓30～60 s后開始卸壓，再移到下一點位繼續預彎。依次預彎4次后停止預彎，用2 m弦線進行曲線正矢檢查，比較實測正矢值與理論正矢值，并不斷修正，確保槽型軌整體道床軌道鋼軌內、外股彎曲的槽型軌預彎度滿足曲線彎曲后的軌距、正矢要求，具體如圖7所示。

圖6 鋼軌預彎點劃線標識示意圖

4．2．8 軌排組裝

經檢驗，曲線地段道床軌道鋼軌彎曲符合設計和精確計算數據的要求。之后，采用人工方式連接鋼軌，加固新型有軌電車扣配件彈條、軌距塊等，形成槽型軌整體道床曲線地段軌排框架結構。

4．2．9 軌排架設

針對有軌電車槽型軌軌排，有針對地改造軌排支撐架，確保槽型軌軌排能牢固支撐。利用改造的軌排支撐架將軌排穩固支撐架立。軌排支撐架架設間距是，曲線段每隔2.5 m設置1個。軌排支撐架安裝就位后，用4臺壓機輔助豎向頂升絲杠將軌排頂升到比設計高程低5 mm左右的位置。軌排豎向頂升絲杠埋入道床部分應采用PVC管保護，PVC管高度要高于混凝土面30 mm以上，并用膠帶封口，以保證拆架時絲杠順利取出。軌排架設和支撐架如圖8所示。

圖7 預彎完成的新型有軌電車槽型軌道曲線

圖8 改造的槽型軌軌排支撐架

4．2．10 軌道初調

采用電子萬能道尺、方尺、L形尺等工具，按照要求調整軌道的軌距、水平、高程和方向。通過軌排支撐架的螺旋絲杠扭轉，將軌排軌面標高抬高至設計軌面標高范圍，其上下、左右偏差在5 mm以內；通過橫向水平支撐絲杠扭轉，在扭轉過程中，采用配套的基標尺測量道床控制基標或加密基標的中心點，以此調整軌排中心線，使其與線路中心線重合，并固定水平橫向支撐。

4．2．11 面層鋼筋綁扎

將基地加工完成的鋼筋成品汽車運輸至工地，人工散布后，按照長軌枕埋入式道床鋼筋設計要求的間距以及數量綁扎，形成完整的道床鋼筋網。

4．2．12 道床模板安裝

模板支立前，先選取適合的模板，并整修模板，使模板達到平順度要求。支立時，需確保模板與模板間連接扣件的緊固連接，特殊道床塊地段可以視具體情況適當調整加密支撐，以防灌注混凝土時跑模。

4．2．13 軌排精調

采用10 m弦線在初步調整好的軌排段鋼軌內側配合鋼尺量取軌道方向（曲線地段量取按照曲線要素計算的正矢值），在鋼軌軌面同樣用鋼尺垂直量取軌面高程量，使其滿足平順度要求，并重復細化調整。采用弦線量取時，預先在軌道上每隔2.5 m標識一處量取小點，每隔5 m標識一處量取大點，通過10 m弦線重疊壓點測量，完成調整段的細化調整工作，并按照流程報監、檢查，具體如圖9所示。

圖9 新型有軌電車曲線道床軌道方向、標高精調

4．2．14 道床混凝土澆筑

新型有軌電車槽型軌長軌枕埋入式整體道床澆筑前，需在鋼軌上覆蓋彩條布，防止混凝土污染鋼軌及其扣件。道床混凝土由商品混凝土站通過混凝土攪拌車運至待澆筑區域外，由于新型有軌電車處于市內主干道內，直接進入場地較為困難，所以，采用臂架泵直接將混凝土輸送至澆筑作業面，采用插入式振搗棒振搗密實，在軌枕空檔之間要加強振搗，振搗不得碰撞鋼軌、軌枕、模板，以免道床軌道變形。

4．2．15 抹面、養生

澆筑完成的道床表面要即刻進行收面工作，按照新型有軌電車長軌枕埋入式整體道床設計的收面坡度、高度進行初抹面，待其達到初凝狀態后進行二次收面，確保道床面滿足設計要求。初步抹面完成后，槽型軌、扣配件、支撐架等表面的灰漿要清理干凈。

混凝土澆筑完畢6 h后覆蓋開始灑水養護，要保持道床處于濕潤狀態，混凝土養生時間為7 d。

4．2．16 道床整修

對于拆模過程中造成的道床損壞和支架孔洞，要對其整修，采用高一級標號混凝土或修補劑，具體如圖10所示。

4．2．17 質量檢查

對于整修完成的新型有軌電車長軌枕埋入式整體道床，結合規范、標準和設計技術要求對道床、軌道、扣配件進行全面的檢查，及時采取措施解決存在的質量問題，以確保有軌電車線路能夠正常運行，滿足相關要求。成型的新型有軌電車小半徑曲線地段槽型軌整體道床軌道如圖11所示。

圖10 道床絲杠孔填充示意圖

圖11 澆筑成型的小半徑曲線地段槽型軌整體道床

新型有軌電車長軌枕埋入式整體道床完成后，結合有軌電車線路的周邊環境，按照既有道路恢復路面，使完成的新型有軌電車與周邊路面呈同平面、視覺色，滿足有軌電車的“既緩解行車出行，又節約用地”的實用功能需求。恢復還建道路的新型有軌電車曲線段線路如圖12所示。

5 結束語

對于城市地鐵線路不能延伸至重要區域的情況，新型有軌電車線路設計的曲線半徑比較小。相關人員在槽型軌小曲線半徑方面的施工經驗極少，所以，在施工過程中，要與多名軌道交通方面的專家精心探討，多次優化施工技術方案，通過精心組織提出“槽型軌預彎”技術，以解決新型有軌電車小半徑施工難、鋼軌應力大、車輛輪對磨耗嚴重的重大問題，從而有效提高施工工效，節約投資，超標準完成施工，并形成了詳盡的施工技術總結。

新型有軌電車施工對地面的干擾大，為了減小其對周邊的干擾，常采用分段圍擋、各專業平行、循環作業的方式施工，以解決施工場地、環境的問題。新型有軌電車長軌枕埋入式整體道床段軌道施工技術應用的首要目的是解決地鐵不能覆蓋城市重點區域交通的問題。另外，它兼顧旅游觀光功能，節約城市占地，推動綠色交通，提高城市環保水平，樹立良好的城市軌道交通環保形象。

新型有軌電車長軌枕埋入式整體道床軌道在海珠試驗段中已經完成施工，并正式行車運營。采用鋼軌預彎技術施工的小半徑曲線地段軌道，其行車平穩性比較好，大大減少了列車輪軌與槽型軌的磨耗損失，同時，提高了旅客出行的舒適度。隨著軌道交通軌道技術的不斷發展，新型有軌電車槽型軌小半徑曲線地段的施工技術還將不斷完善，以應用于更加局限的城市角落，向無死角的有軌電車城市交通線路的目標而努力發展。

圖12 恢復還建道路并正式投入使用的新型有軌電車長曲線段軌道道床

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〔編輯：白潔〕

U213.2

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.009

2095-6835（2017）13-0009-05