地鐵整體道床施工技術優化與質量控制技術

黃海斌

摘要：本文對地鐵整體道床機鋪法施工技術進行了分析，并在石家莊地鐵和合肥地鐵整體道床施工中進行了優化，主要在車站機械化基底鑿毛技術、鋪軌門吊走行軌支墩快速定位技術、整體道床一體化澆筑施工技術、軌道精調技術、困難條件下機鋪施工技術等方面進行了優化和改進，并對整體道床常見質量缺陷提出了切實可行的質量控制措施，對地鐵整體道床施工及質量控制具有較強的參考價值。

Abstract： This paper analyzes the construction technology of metro monolithic track bed construction method， and optimizes it in the construction of Shijiazhuang Metro and Hefei Metro monolithic bed. It is mainly optimized and improved in the mechanized base chiseling technology of the station， the rapid positioning technology of track rail hanging track and buttress， the integrated construction technology of the monolithic track bed， the precise adjustment of track technology， and the construction technology of the machine under difficult conditions. It puts forward feasible quality control measures for the common quality defects of the monolithic track bed， and has a strong reference value for the construction and quality control of the overall track bed of the subway.

關鍵詞：地鐵整體道床;施工技術優化;質量控制

Key words： metro monolithic track bed;optimization of construction technology;quality control

中圖分類號：U239.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0129-05

0? 引言

隨著我國經濟的飛速發展和城市化水平的進一步推進，面臨著越來越大的交通壓力，交通擁堵日益嚴重，在城市交通運輸工具中更為安全、快捷、運輸量大、環保的地鐵已成為解決城市交通問題的首選方案。

整體道床具有軌道平順性好、整體穩定性高、剛度均勻性好、結構耐久性強、使用壽命長和養護維修工作量少等優點，已經成為國內外城市軌道交通的軌道結構主要形式。

目前，地鐵隧道內整體道床的施工方法普遍采用軌排架軌機鋪法施工。傳統機鋪法施工存在施工進度慢、工人勞動強度高、施工成本高、施工精度低等方面存在不足，隨著建設規模的擴大和建設速度的加快，如何加快施工進度、減輕人工勞動強度、降低施工成本、提高施工精度是亟待解決的問題。

本文依托石家莊地鐵、合肥地鐵軌道工程項目，在認真分析、研究現有整體道床施工技術的基礎上，利用技術改進優化和工裝設備研發等手段，提高城市地鐵軌道整體道床施工的綜合技術水平，對推動城市地鐵軌道施工技術進步具有重要的現實意義。

1? 整體道床機鋪施工技術優化

地鐵整體道床機鋪法施工工藝為：施工準備、測設基標→基底清理→鋪設鋪軌門吊走行軌→布設鋼筋網→軌排組裝、鋪設→鋼筋加工、綁扎、焊接→支立模板→軌道精調→整體道床混凝土澆筑及養生→整修→質量檢查[1]。

以往機鋪法施工工藝存在以下問題：

①基底鑿毛清理一般采用空壓機或沖擊電錘逐塊進行，存在施工速度慢、勞動強度高、作業環境差等問題;

②龍門吊走行軌安裝時，往往鋼支墩定位不準確，走行軌安裝精度差、效率低，且大量一次性使用膨脹螺栓，一方面不經濟，另一方面膨脹螺絲拆除困難，易對管片鋼筋造成腐蝕;（見圖1）

③軌排拼裝時，一個生產臺位一次只能生產一個軌排，且始終需要龍門吊配合，造成機械使用效率低;

④模板周轉次數多，道床和水溝不能同時澆筑，工序繁雜;

⑤軌道精調效率低，控制網建網速度慢，費用高;

⑥土建工期往往滯后，工期矛盾突出時，采用散鋪施工進度慢無法有效解決工期緊張局面。

針對以上存在問題，以石家莊地鐵、合肥地鐵的整體道床軌道施工為依托，對以下機鋪法施工技術進行了優化。

1.1 基底鑿毛施工機械化

矩形、馬蹄形隧道軌道施工前應將結構基底進行鑿毛處理，鑿毛深度5～10mm，徹底清除表面雜物，確保基底無浮灰、無浮漿、無垃圾、無積水、無油垢等污染物或建筑垃圾，從而保證整體道床澆筑后和結構地板能有效連接為一體。

以往基底鑿毛清理一般采用空壓機或沖擊電錘逐塊進行，存在施工速度慢、勞動強度高、作業環境差等問題。針對以上問題，通過大量的市場調研，借鑒公路施工橋面處理技術，采用小型鑿毛機（見圖2）進行鑿毛，大大提高了施工工效，降低了工人勞動強度、一定程度上也改善了作業環境。

1.2 鋪軌門吊走行軌支墩快速定位技術

鋪軌龍門小吊走行線采用的走行軌為P24鋼軌，安裝前應提前將P24鋼軌運輸至線路兩側，再進行安裝，兩走行軌中心距3.6m。軌下采用鋼支墩進行支撐，縱向間距為1.2m，最大不超過1.5m，走行軌接頭處增設支撐點。走行軌鋪設在特制的可調式鋼套管支墩上，用來調節因隧道底板不平所帶來的高底差，鋼支撐與隧道管片之間固定采用膨脹螺栓，每個鋼支撐采用4個膨脹螺栓進行固定[2]，P24鋼軌與鋼支撐采用扣扳螺栓進行固定，保證P24鋼軌的穩定性及輔軌龍門吊的行駛安全。見示意圖3。

為保證膨脹螺栓滿足鋼支墩的安裝要求，工人需拿著重達20kg的鋼支墩在弧面上反復對位，做出標記后再行鉆孔，不但工效低、勞動強度大，而且定位精準性不高，使得走行軌支墩安裝后還需用墊板逐個調節走行軌支墩頂面高度，費工費時費力。

鑒于此，我們研發了一種“走行軌鋼支墩快速定位裝置”。

定位裝置主要由弧形鋼板、定位孔、對位缺口、操作把手等組成。見圖4。

走行軌鋼支墩快速定位裝置，構造簡單、操作輕巧，實現了在弧形面上鋼支墩安裝位置的快速定位，改善了走行軌安裝的平順性，降低了勞動強度，可在地鐵盾構成型隧道內的軌道工程施工程中大力推廣應用。

該技術已獲得國家知識產權局實用新型專利（2017 2 1182853.7）授權。

1.3 可拆除膨脹螺栓及拆除技術

針對膨脹螺栓拆除困難，無法將其從鉆孔中取出，利用率低、浪費大等缺點，開發了便于拆除并可重復利用的膨脹螺栓。

可拆除的膨脹螺栓由膨脹螺桿、與大墊片連成一體的鐵皮膨脹管、彈性墊圈、小外經墊片、螺母等組成。見示意圖5。

通過將常用膨脹螺栓進行了墊片與膨脹管焊接成一體，以及安裝時提前置入小外徑墊片，提供了拆除工具的著力點，使得膨脹螺栓拆除簡便易行，尤其便于膨脹螺栓作為臨時固定措施而大量使用等場合，推廣應用前景廣闊。可重復利用的膨脹螺栓，已向國家知識產權局成功申報了發明專利（2017 1 0830311.4）。

拆除專用工具由橇柄、支墩、夾具、鋼絲繩等組成，見示意圖6。

其拆除和修復方法也已向國家知識產權局成功申報了發明專利（2017 1 0830218.3）。

1.4 道床一體化施工技術

針對道床和水溝不能同時澆筑，工序繁雜的問題，研發了整體道床水溝模板吊模（圖7），采用鋼軌懸掛式道床水溝模板，采用全斷面澆筑方式，使道床和水溝一起澆筑，減少了二次澆筑造成的工期、材料浪費，加快了施工進度。

1.5 軌道精調技術

傳統軌道精調采用基標法控制測量方法（見圖8），它是以基標作為混凝土整體道床的軌道鋪設控制點，保證軌道的設計位置和線路參數。其優點是施工方法簡單，技術難度較低;缺點是施工繁瑣、工效低、后期軌道精調任務量大。

合肥地鐵軌道施工中，將高鐵CPⅢ控制網技術引入地鐵軌道施工領域，提出了CPⅢ控制點相錯布置法，優化形成了適用于地鐵道床施工精度控制要求的優化CPⅢ軌道控制網，用于軌道精調（見圖9）。

精調時，道床施工采用適用地鐵道床施工精度控制要求CPⅢ控制網配合線路狀態檢測儀進行精度控制，大大提高了整體道床的施工精度，保證了軌道的整體平順性，有效減少了后期軌道精調工作量。

1.6 困難條件下機鋪施工技術

地鐵軌道工程優先采用施工效率較高的機鋪法，因此，在設計階段就規劃了一定數量的鋪軌基地，便于提前進行軌排組裝和儲存，同時還預留了標準軌排由地面進入隧道內部的“軌排落放井”，利用起吊設備可將25m標準軌排順利落放在停放在洞內的軌道平板運輸車上。

但站前工程由于受征地拆遷、工程地質、物資供應等各種因素的影響，遲遲不能交付工作面給軌道工程施工，導致軌道工程施工工期緊迫，事先設計規劃的鋪軌基地和“軌排落放井”的數量不能滿足工期需要，但此時，車站已封頂，無法再開設新的“軌排落放井”。鑒于此，有了利用“盾構井”作為材料入口[3]，開辟作業面的設想。盾構井只有11m作業，無法將組好的軌排吊入，往往采用散鋪施工工藝進行施工。由于散鋪施工進度慢，無法滿足工期要求，為此通過技術優化，總結出來了盾構井吊放25m鋼軌施工工藝和洞內組裝軌排施工工藝，以達到化解工期矛盾，提供施工效率，降低施工成本的目的。

1.6.1 25m鋼軌直接吊入軌行區的方法

因“盾構井”長度僅11.5m，無法將25m鋼軌水平吊放至洞內，宜充分利用單根鋼軌的柔性，采用直接下井吊裝方法，即采用兩臺吊裝設備，直接將鋼軌傾斜吊入軌行區方法。

為防止吊裝過程中鋼軌損傷柔性吊帶及吊點滑移，造成鋼軌脫落或滑落，從而引發安全事故，自主研發了一種“鋼軌吊點防滑卡具”，其構造見圖10，實物見圖11。

1.6.2 建立站內軌排組裝平臺

利用車站股道和站臺空間，建立軌排組裝平臺，在洞內進行軌排組裝，為機鋪法創造條件。具體做法是：

①在“盾構井”車站一側的股道上設置軌排組裝平臺，高度滿足工人站立操作要求;

②在股道兩側鋪設臨時龍門吊走行軌道;

③通過“盾構井”吊放軌枕、鋼軌及其他軌料至洞內;

④龍門吊提運各種材料至軌排組裝平臺上進行軌排組裝;

⑤龍門吊提運軌排至平板運輸車上，運送軌排至鋪設作業面。

利用盾構井作為下料口，并在股道上設軌排組裝平臺（見圖12），然后利用軌道平板車運輸軌排至澆筑地，增加了一個作業面，進度雖不及留有鋪軌基地的車站快，但較散鋪法施工，進度有大幅度的提升，有效地緩解了困難條件下軌道施工工期緊張的壓力。

2? 質量控制技術

2.1 道床伸縮縫質量控制技術

一般情況下隧道內整體道床每12m設一道道床伸縮縫，伸縮縫采用20mm瀝青木板形成并以聚氨酯密封膠封頂。整道道床混凝土的變形縫和水溝模板支立應牢固，允許偏差為位置±5mm;垂直度2mm。變形縫直順，在全長范圍內允許偏差為10mm[4]。

軌道整體道床伸縮縫不順直現象非常普遍。為解決道床伸縮縫不順直問題，研發了用于固定伸縮縫瀝青木板的工裝（見圖13）。本工裝采用兩根可固定在軌底角的角鋼組成。為便于拆卸，在線路中心處采用螺栓連接。通過加工伸縮縫控制工裝，確保伸縮縫順直（見圖14），滿足規范要求。

2.2 連接端子質量控制技術

道床伸縮縫兩側采用50×8mm的鍍鋅扁鋼和所用縱向鋼筋焊接，并在扁鋼外側焊接埋入式連接端子，連接端子頭部為銅端子，銅端子直徑50mm，螺栓孔位M12，孔深18mm。端頭外露出道床面5mm。后續由電務施工單位在端子間通過軟電纜連接。施工中，容易造成端子高度過高，或埋入混凝土道床內等質量缺陷。

端子焊接時利用端子標高控制尺（見圖15），控制端子標高準確、統一。道床面施工時嚴格按道床面與軌面設計高差進行控制，確保端子露出道床面5mm，如圖16。

2.3 道床排水坡質量控制技術

道床排水均采用兩側排水，道床表面橫向排水坡為3%。軌枕面高于道床表面30～40mm，以保證道床面低于鋼軌底面不小于70mm。

施工前根據鋼軌高度、扣件結構高度，道床排水坡度計算各控制點軌面到道床面的高差或繪制道床橫斷面圖（見圖17），提前制作道床標高控制尺（見圖18）。道床澆筑時采用道床標高控制尺精度控制道床標高，確保道床標高準確，排水順暢。

2.4 道床水溝質量控制技術

正線道床設兩側排水溝，水溝寬200或300mm。施工中采用倒梯形矩形水溝模板，道床與水溝混凝土一起澆筑，由于原設計水溝模板上未設計排氣孔，道床澆筑后水溝未及時整修。造成水溝底氣泡較多。通過在原設計矩形水溝模板上布置直徑14mm排氣孔（見圖19），同時加強振搗等方式，有效的解決了道床矩形水溝底氣泡較多的問題。

3? 結束語

本文以石家莊地鐵、合肥地鐵軌道工程項目為依托，分析優化了地鐵整體道床施工技術，并研究了其質量控制技術，取得了良好的經濟效益和社會效益，主要體現在如下幾個方面：

機械化車站基底鑿毛提高了施工工效，降低了工人勞動強度。鋪軌門吊走行軌支墩快速定位技術實現了在弧形面上鋼支墩安裝位置的快速定位，改善了走行軌安裝的平順性，降低了勞動強度，同時研發的可拆卸膨脹螺栓解決了膨脹螺栓無法取出，易造成管片鋼筋銹蝕等問題，提高了利用率。通過優化施工模板，整體道床一次澆筑成型，簡化施工工藝，加快了施工進度。優化精調施工技術，提高了軌道精度，降低了勞動強度。將困難條件下散鋪施工工藝優化為機鋪施工，提高了鋪設效率，降低了施工成本。質量控制技術為地鐵整體道床質量通病的解決提供了思路。對于加快地鐵整體道床施工，提高施工質量，具有較高的參考價值。

參考文獻：

[1]于春華.城市軌道交通工程施工方法和施工工藝[J].鐵道標準設計，2003（12）.

[2]李海峻，等.北京地鐵5號線地下線鋪軌施工工藝[J].鐵道標準設計，2007（10）.

[3]孫柏輝.經地鐵窄豎井用吊點置換下吊鋼軌的施工方法. 都市快軌交通，2006，10.

[4]北京城建集團有限責任公司，上海地下鐵道總公司，北京市地下鐵道總公司，鐵道科學研究院.GB50299-1999（2003），地下鐵道工程施工及驗收規范[S].北京：中國計劃出版社，1999：177.