公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋面鋪設整體道床軌道施工技術研究＊

張 濤，顏 敏，左書藝

（1.廈門軌道交通集團有限公司，福建 廈門 361004；2.重慶軌道交通（集團）有限公司，重慶 400042；3.中鐵一局新運工程有限公司，陜西 咸陽 712000）

公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋面鋪設整體道床軌道施工技術研究＊

張 濤1，顏 敏2，左書藝3

（1.廈門軌道交通集團有限公司，福建 廈門 361004；2.重慶軌道交通（集團）有限公司，重慶 400042；3.中鐵一局新運工程有限公司，陜西 咸陽 712000）

根據重慶軌道交通6號線設計的公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋的實際情況，在東水門大橋和千廝門大橋施工，通過線性監測控制和調整，有限元模擬分析，二橫載計算、對比等有針對性的研究，消除了二期恒載作用下橋體結構變形撓度，成功鋪設完成整體道床，保證了整體道床軌道的穩定性，滿足了運行要求。研究結果表明，經過必要的研究，有效突破了城市軌道交通公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋面鋪設整體道床的軌道施工技術，完整地總結了成套施工技術流程，為逐步發展的城市軌道交通積累了先進的技術經驗，探索完成了國內城市軌道交通工程方面的一項新施工技術。

城市軌道交通；大跨度鋼桁梁；斜拉橋；整體道床軌道

1 背景闡述

重慶軌道交通6號線一期工程的東水門長江大橋和千廝門嘉陵江大橋，均采用了公路城軌兩用上下重疊的大跨度鋼桁梁斜拉橋。為了降低噪聲，減少運營后的養護維修工作量，滿足大跨度鋼桁梁斜拉橋結構與剛性軌道結構的技術匹配性能，還需要確保軌道交通運行滿足旅客舒適度等要求，這給設計和施工的順利進行造成了很大的困難。

在公路城軌兩用上下重疊的大跨度鋼桁梁斜拉橋設置整體道床的軌道技術難度很大，國內目前沒有先例。通過對重慶軌道交通6號線東水門長江大橋和千廝門嘉陵江大橋施工方案的研究，提出了滿足大跨度鋼桁梁斜拉橋面直接鋪設剛性整體道床接洽性，通過線性監測、模擬評估、技術對比分析等技術措施，克服了鋪設整體道床軌道時橋面系受溫度、二期恒載、活載振動影響的諸多不利因素，滿足大跨度鋼桁梁斜拉橋鋪設剛性整體道床運行安全性和穩定性，保證旅客舒適度的要求。

重慶結合城市軌道交通的發展需要、公路城軌橋主體結構情況和車輛運行目標，經過多方考究和論證，試驗性在東水門和千廝門兩座大跨度鋼桁梁斜拉橋面鋪設整體道床軌道結構。

2 東水門、千廝門大橋設計平面布置特點

2.1 東水門、千廝門大橋平面

軌道六號線東水門長江大橋和千廝門嘉陵江大橋工程東起南岸區涂山路，自東向西設東水門大橋跨越長江，穿越渝中半島核心地區后，經由千廝門大橋跨越嘉陵江后接江北中央商務區，止于江北城南大街與金沙路的交叉口，包括跨江特大橋2座和渝中半島下穿隧道1座。

東水門長江大橋采用雙塔單索面部分斜拉橋的形式，采用半漂浮體系，橋跨布置為222.5+445+190.5＝858 m，橋均寬為24 m，桁寬為15 m，桁高為13.468 m。

千廝門長江大橋采用單塔單索面部分斜拉橋的形式，采用半漂浮體系，在全橋兩側設置伸縮縫，橋跨布置為88+ 312+240+80＝720 m，橋寬24～36.990 m，桁寬為15 m，主桁采用變高度的三角形桁式，全橋采用等節間布置，節間長度16 m。

東水門、千廝門大橋平面布置如圖1、圖2所示，千廝門、東水門大橋桁梁橫斷面如圖3所示，橋塔結構布置如圖4所示。

2.2 整體道床軌道結構設計

千廝門大橋、東水門大橋整體道床結構采用標準軌距1 435 mm，由鋼軌、扣件、防脫護軌、普通鋼筋混凝土短軌枕、承軌臺道床板、鋼筋混凝土底座、鋼限位擋臺、擋水鋼板墻、密封膠條、伸縮縫及其密封膠組成。

整體道床永久固定于鋼橋面之上，形成剛性整體道床與鋼橋面的相互作用體系，滿足軌道行車的平穩性和旅客對舒適度的要求。

圖1 東水門長江大橋橋型立面圖

圖2 千廝門長江大橋橋型立面圖

圖3 東水門、千廝門大橋鋼桁梁標準斷面圖

圖4 東水門、千廝門大橋橋塔立面圖

3 施工工藝原理

重慶兩江橋大跨度鋼桁梁斜拉橋面鋪設整體道床施工采用“專業監測、精確評估，模擬實施”組織施工。根據軌道設計要求，對橋結構進行整體二期恒載的數據監測和評估，掌握橋結構收縮徐變、公路活載、鋼結構溫差、施工臨時荷載、墩臺沉降、鋼絞線松弛、風荷載和潮汐等因素的變化規律，精準、全面地評估出橋梁結構的最終穩定線形，布置高精度測量控制網，采用“先整體后局部”的方式監測整個橋的結構體系，為軌道鋪設提供精確控制數據。在橋面設置采用無損焊接方式固定的限位裝置，并澆筑完成道床底座，使橋面與鋼性底座牢固連接，之后再評估并修正橋面結構變化參數，使其結構線性穩定后鋪設整體道床軌道。根據模擬評估數據，精確調整軌道幾何尺寸，完成兩江大跨度鋼桁梁斜拉橋結構面鋪設剛性整體道床軌道的施工。

4 研究的施工難點和工況制約條件

梁體結構受施工偏差的影響。梁體的二期恒載理論值與實測值會有偏差，需通過大量監測數據才能評估、比選橋梁結構的最終穩定線形，據此修正、設計最佳鋪軌線形。

鋪軌時，橋面受上層公路橋面機動車活載等各類不確定因素的影響，鋼梁發生彈性三維變形，按傳統方法進行軌排精調，無法控制軌道線形，需通過監測鋼梁的變形數值大小及其規律確定最佳鋪軌時機。

橋面收縮、徐變和豎向變形監測工作量大、監測周期長、數據分析繁。橋高、跨度大、材料設備運輸困難、安全風險高、工期緊。

5 施工工藝流程

重慶軌道交通六號線千廝門大橋、東水門大橋大跨度鋼桁梁斜拉橋橋面鋪設整體道床結構是國內首次嘗試使用的施工技術，經過對整個施工過程的參與、探討和研究后，組織整理了各個施工工藝，具體的工藝流程如圖5所示。

5.1 橋面系監測及評估

由于鋼橋面受荷載及其上部公路橋多重不均勻荷載的影響，發生了豎向和橫向的位移變化，利用專業測量院設置的高精度控制測量網測量橋面系在多種情況下的變化狀態，綜合評估出有利于施工的控制數據，以確保整體道床順利施工，具體要求有以下幾點：①采用三維坐標法，根據施工坐標系監測棱鏡點的坐標變化，從而反映平面位置的變化和塔柱的沉降。②鋪設前、鋪設中每天固定時段，在4：00—6：00大氣溫度基本接近設計溫度（2個小時左右）、最低溫度、最高溫度、夜間和太陽直曬、變天各測1次；每次測量形成附合測量，進行測量數據對比、計算、分析，得出最終使用數據。③在測量過程中，以點位中誤差來衡量測量精度。在此要求，點位中誤差不大于2倍的容許中誤差，則認定測量精度可靠，達到設計要求；否則，測量無效，需要重測或補測。④軌道鋪設前，橋線形評估在軌道工程整體進場施工前，橋梁應進行一次線形評估，驗證橋梁在活載作用下是否達到預期的穩定線形，從而為軌道工程施工提供基準，具體如圖6所示。

5.2 導線復測

施工前，必須進行兩江橋測量控制基樁、加密基標的數據復測，結合線性變化的狀態綜合評估數據，保證軌道鋪設的基準，尤其是保證基標測設的精度，為安裝橋面限位裝置，控制軌道鋪設的施工質量。

5.3 安裝橋面限位裝置及打磨

根據設計要求，結合橋面系為鋼橋面的情況，結合施工圖紙設計尺寸，根據橋面道床塊的分部，準確測量定位出限位裝置的布置位置并標識。

圖5 東水門、千廝門大橋整體道床施工基本工藝流程

圖6 軌道鋪設前橋線形評估處理數據圖

橋結構限位裝置焊接采用無損焊接的方式，以確保限位裝置與橋面系的牢固連接。焊縫質量要達到二級焊縫標準，焊接方式采用二氧氣體保護焊，焊接要求達到坡口8 mm，焊腰高度10 mm。當焊縫表面有2 mm以上的凸出或有突出時，用砂輪打磨光順。為了保證焊接質量，焊接完成后，要對所有焊縫進行無損探傷，對焊接未達到二級焊縫標準的限位裝置、擋水墻，堅決予以返工重焊，并對焊縫進行打磨處理，確保焊接施工質量，為軌道施工與橋面的緊密連接做好基礎質量控制，具體如圖7所示。

圖7 安裝橋面限位裝置及打磨

5.4 鋪設減振橡膠墊

兩江橋減振系統采用2種方式，千廝門大橋橋面系采用微孔彈性平面式減振墊工藝，東水門大橋采用橡膠點式支撐系減振墊工藝，具體如圖8所示。根據焊接完成的限位凸臺和整體道床底座現場實際的結構尺寸，丈量、裁剪減振墊，并按照隔離式減振墊浮置板底座、整體道床組成，裁剪成設計道床施工的尺寸。同時，在已經清理干凈的清潔道床面上涂刷一層減振墊專用黏結膠，底座板塊位置鋪設減振墊，鋪設平整并壓重物，使其平整，與橋面形成整體體系。整個施工過程要一次性完成，對成型基礎的表面平整度（5 mm/m）、標高和寬度進行檢查、驗收，在檢驗滿足設計和規范要求后鋪設減振墊。

5.5 整體道床底座鋼筋施工及模板支立

按照設計圖紙的尺寸要求，精確加工底座配置的縱、橫向鋼筋配件，按照圖紙要求綁扎尺寸搭接、綁扎和立模板，完成底座鋼筋綁扎和模板支立作業，具體如圖9所示。

5.6 澆筑整體道床底座混凝土

整體道床底座混凝土澆注前，復檢底座鋼筋網、支立模板尺寸，使軌道幾何尺寸各項指標均在規范之內。

灌注混凝土時，采用插入式振搗棒振搗密實，不得碰撞模板，橋面系混凝土灌注密實。振搗完成后，道床混凝土表面要進行收面，并將道床兩側灑漏的混凝土殘渣清理干凈。

5.7 道床底座預埋連接件并拉槽

按照設計要求，在澆筑完成的整體道床底座設置預埋連接件，并拉槽，使底座上層整體道床與其牢固連接，在道床塊范圍內設置預埋鋼筋件，并對道床塊底部接觸部位進行橫向拉槽設置，具體如圖10所示。

圖8 兩江橋橋面上鋪設減振橡膠墊

圖9 兩江橋橋面上綁扎完成的整體道床底座鋼筋

圖10 兩江橋澆筑成型的底座設置預埋件及拉槽

5.8 道床軌料散布

受橋周邊局限工況的制約，施工時，必須通過兩端橋頭將線路軌料運輸至橋面，所以，采取人工配合小平板車的方式分段將線路軌料倒運至施工區域，按照道床設計散步鋼軌、扣配件，做好道床施工前的準備工作。

5.9 道床軌排拼裝

根據散布的鋼軌、扣配件等軌料，按照設計順序安裝后，采用人工的方式連接鋼軌，釘聯短軌枕，采用支撐架和橫向支撐桿設置人工散鋪拼裝的軌排，形成初步整體道床軌排框架，具體如圖11所示。

圖11 兩江橋人工拼裝的整體道床軌排框架

5.10 軌道粗調

在施工過程中，采用萬能道尺、方尺、L形尺等工具，按照要求調整軌道的軌距、水平、高程、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，其上下偏差不大于5 mm左右；通過橫向水平支撐絲杠扭轉，在扭轉過程中，利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，使線路中心線重合，固定水平橫向支撐。

5.11 道床鋼筋鋪設焊接

按照設計道床鋼筋尺寸要求下料加工，并將相關材料運輸至施工區域內，將底座上預留的鋼筋與道床鋼筋網連接，焊接成鋼筋網，具體如圖12所示。

圖12 道床鋼筋鋪設焊接

5.12 道床模板支立

模板支立前，先選取適合的模板，并整修模板，使其平順度達到相關要求。支立時，要確保模板與模板間連接扣件的緊固連接，特殊道床塊地段視具體情況可適當調整加密支撐，以防灌注混凝土時跑模。具體情況如圖13所示。

5.13 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，使其滿足對平順度的要求，并重復細化調整。采用弦線量取時，要預先在軌道上每隔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，按照流程報監、檢查。軌道幾何尺寸調整情況如圖14所示。

圖13 道床模板支立

圖14 軌道幾何尺寸調整

5.14 澆筑、養生

道床澆筑前，在鋼軌上覆蓋彩條布，防止混凝土污染鋼軌和扣件。道床混凝土用商砼由混凝土攪拌車運至橋頭處，人工推運混凝土運輸改裝平板車至澆筑區域澆筑道床塊。澆筑時，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，以免道床軌道幾何尺寸變形。道床澆筑12 h后覆蓋灑水養生，復檢、調整軌道幾何尺寸，拆模后填補支架孔。兩江橋成品整體道床軌道如圖15所示。

圖15 兩江橋成品整體道床軌道

5.15 拆模、整修

當澆筑整體道床混凝土強度達到養護齡期強度5 MPa時，要拆除施工使用的模板、支架，采用同混凝土強度標號的砂漿整修、處理完成的成品道床，確保成品道床的質量和外觀滿足使用要求。

5.16 質量檢查

按照設計文件和質量要求，對已經澆筑完成的成品道床的軌道軌距、水平、正矢及道床結構、預埋件的位置、外觀等，采取回彈、鉆心取樣等方式檢驗，確保在鋼梁大橋上鋪設的無砟軌道滿足地鐵車輛的行車要求。

6 主要創新點

針對重慶地鐵6號線兩江橋大跨度結構、橋面收縮、徐變不穩定等特殊復雜工況，在施工時，有效監測橋梁徐變、收縮和受江內水流沖刷等的變化，采用有限元分析模擬實驗和計算，依據橋梁監測數據，分析橋梁上、下結構部分所受活載影響的參數變化值，通過方案比選，研究、制定了切實可行的橋面鋪設減振墊整體道床軌道成套技術，保證其科學性和合理性，使施工質量滿足設計要求。

結合兩江橋大跨度斜拉橋梁變形規律，制定了切實可行的監測方案，而提出的公鐵兩用大跨度鋼桁梁斜拉橋橋梁上地鐵軌道整體道床測量控制網和鋪軌控制基標測量技術切實可行。通過線形擬合，為軌道精調提供了精準的數據，滿足了軌道二恒加載后軌道線形符合設計標準的控制要求。

首次在公鐵兩用大跨度鋼桁梁斜拉橋面鋪設曲線型整體道床道岔，開發了配套的工藝和專用道岔支撐架，實現了曲線型整體道床道岔的一次澆筑。

首次在公鐵兩用大跨度鋼桁梁斜拉橋面鋪設鋼軌伸縮調節器和抬枕裝置，而且制定的技術工藝符合施工要求，保證了列車通過梁縫時的運營安全。

7 結束語

公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋面鋪設整體道床軌道施工技術在國內軌道交通工程中使用尚屬首次，施工經驗極少，經過3年的施工技術研究，多次優化施工技術方案，精心組織，科學安排，現場模擬，解決了許多現場問題，減少了人力、物力和財力的浪費，提高了施工工效，節約投資，超標準完成了公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋面鋪設整體道床軌道施工，并形成了一套詳細的初步施工技術總結。

公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋面鋪設整體道床軌道施工技術應用于城市軌道交通工程中，首要目的是充分利用城市立體空間，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，為創建和諧環保山水田園城市作出重要貢獻。

這個技術在重慶軌道交通6號線上新街—大劇院段工程中首次應用，施工工藝和質量控制已經完整化。它的出現填補了國內外城市軌道交通公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋面鋪設整體道床軌道施工技術方面的不足，同時，也為國內外其他城市地鐵在公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋面鋪設整體道床軌道施工技術積累了一些經驗，為后續其他城市類似情況的施工提高功效創造了先決條件。

公鐵兩用大跨度鋼桁斜拉橋面鋪設整體道床軌道施工技術研究在重慶軌道交通6號線上新街—大劇院段軌道工程中通過最終的運營后線性監測，其線路狀況良好，列車運行平穩、安全，滿足軌道舒適度和相關運行要求。

［1］中華人民共和國鐵道部工務局.線路業務［M］.北京：中國鐵道出版社，2000.

［2］沈陽鐵路局工務處.鐵路工務技術手冊·軌道［M］.北京：中國鐵道出版社，1979.

［3］中華人民共和國鐵道部.TB 10413—2003/J 284—2004鐵路軌道工程施工質量驗收標準［S］.北京：中國鐵道出版社，2004.

［4］王欣.公鐵兩用大橋現狀與可持續發展趨勢分析［J］.鋼結構，2016，31（11）.

［5］李鵬飛.斜拉大橋塔梁混凝土應力監測與控制［J］.山西建筑，2006（16）.

［6］殷濤.獨塔斜拉橋設計參數及施工控制計算分析［D］.合肥：合肥工業大學，2014.

［7］鮑莉霞.單塔單索面斜拉橋施工控制研究［D］.武漢：華中科技大學，2004.

［8］王文斌，劉力，孫寧.我國城市軌道交通軌道減振現狀與發展趨勢［J］.中國鐵路，2013（4）.

［9］喬青峰.地鐵車輛車輪踏面異常磨耗原因分析［J］.鐵道機車車輛，2011（2）.

〔編輯：白潔〕

U448.27

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.031

2095-6835（2017）13-0031-06

中國中鐵股份有限公司2014年A類科研計劃項目（研究起止年限：2013-06—2014-12，科研合同編號：2014A-041）