中低速磁浮軌道連續軌排法施工技術

時紅軍+杜昆+王文飛

【摘 要】北京中低速磁浮交通示范線（S1線）工程，是我國最早設計和施工的完全自主產權的中低速磁浮項目。通過在S1線軌道施工過程中積累總結形成的“連續軌排法”施工技術，能夠高質量、高精度滿足中低速磁浮軌道施工。

【關鍵詞】中低速磁浮；軌道施工；連續軌排法；精調系統；精調標架

Continuous low - speed maglev track continuous rail construction method

Shi Hong-jun，Du Kun，Wang Wen-fei

（China Railway First Bureau Group Xinyun Engineering Co.， Ltd Xianyang Shaanxi 712000）

【Abstract】Beijing low-speed maglev traffic demonstration line （S1 line） project， is China's earliest design and construction of fully autonomous property of low-speed maglev project. Through the construction of "continuous rail method" construction technology accumulated during the construction of S1 track， the construction of medium and low speed maglev track can be satisfied with high quality and high precision.

【Key words】Medium and low speed maglev；Track construction；Continuous rail method；Fine tuning system；Fine tuning frame

1. 引言

中低速磁浮軌道因其安全、環保（特別是低噪音）、舒適、快捷、低能耗、低成本的鮮明特點被更多的城市所青睞，作為軌道交通的新選擇，其發展前景廣闊。北京市中低速磁浮交通示范線（S1線）工程的建設，是我國最早開始設計、施工的磁浮工程，

其技術新、工藝新、精度高、施工難度大，且國內無任何成熟施工經驗可供借鑒。通過科技查新報告201736000Z08D395進行檢索表明，北京市中低速磁浮交通示范線（S1線）軌道工程施工通過自主研發的連續軌排法施工工藝，通過不斷實踐探索優化，其施工質量、精度等級及軌道平順度得到了有效控制，完全滿足車輛懸浮需求和設計及規范要求。

2. 工程概況

（1）北京市中低速磁浮交通示范線（S1線）工程西起門頭溝石門營，分別跨越西六環、永定河、鐵路豐沙線后，穿石景山既有京門鐵路線，而后線路向東沿京門鐵路南側控制帶敷設，至蘋果園樞紐，并與既有地鐵1號線形成換乘，沿線設8個車站，全部為高架站，正線線路全長10.210Km，其中高架段9.932Km，隧道段0.278Km。在石門營站北側設車輛段一處，在車輛段內設置備用控制中心一座。全線累計鋪軌長度25.806Km。

（2）本工程線路設計左右線并線等高，左線是右線的法線投影，正線最小曲線半徑為200m，車輛段最小曲線半徑為75m，最大坡度為53‰。

3. 施工方案及特點

3.1 施工方案。

中低速磁浮軌道安裝工程采用軌排架軌法進行施工。首先將磁浮軌排、扣件、短軌枕由廠家或臨時存料廠運輸至施工現場，接著將扣件、短軌枕、鋼筋散鋪到承軌梁或軌道梁上，并提前放置馬凳或磁浮軌排支撐架，然后使用吊車將軌排吊至承軌梁或軌道梁上進行架設、軌道調整、扣件安裝，采用吊車將混凝土吊至混凝土布料車上進行承軌臺澆筑。

3.2 施工特點。

（1）采用自制的軌排吊架實現了磁浮軌排整體吊裝、整體架設，避免軌排吊裝過程中產生變形，降低了軌排吊裝風險。

（2）采用自主研發的軌排支撐架支承軌排的同時可配合精調對軌排方向、高程、里程進行調整，簡便實用，同時提高了精調作業精度。

（3）通過自主研發的磁浮軌道精調標架配合中低速磁浮軌道精調系統實現了中低速磁浮軌道數字化精調，確保了施工質量。

（4）采用自主研發的混凝土布料車，縮短了混凝土澆筑時間，解決了中低速磁浮承軌臺尺寸小，數量多，振搗困難、澆筑緩慢等問題，提高了施工效率，保證了施工質量。

（5）采用自主研發的中低速磁浮軌道磁極面檢測儀，解決了軌排進場驗收時磁極面共面度無法檢測的難題，操作簡單，使用便捷，能夠有效檢測軌排進場合格性。

（6）采用自主研發的中低速磁浮軌道用中線和方向測量儀，實現了磁浮軌排架設的高精度控制，提高了軌排架設施工效率的同時減少了軌道粗調的工作量。

（7）采用自主研發的中低速磁浮軌道軌縫調整裝置，實現了中低速磁浮軌排軌縫精確控制，有效解決軌排伸縮量隨溫度變化的問題。

4. 施工工藝及施工方法

4.1 工藝流程。

中低速磁浮軌道安裝施工工藝流程見圖1。

4.2 操作要點。

4.2.1 施工準備。

4.2.1.1 軌排驗收。

（1）驗收平臺搭建。

基地軌排驗收在鋪軌基地驗收平臺上進行。驗收平臺長12米，寬3米。用C40混凝土硬化場地，硬化厚度20cm。預埋長12000mm，寬400mm，高200mm的兩根工字鋼，兩根工字鋼間距1000mm，用全站儀放樣工字鋼位置，工字鋼表面用精密水準儀測量控制，確保工字鋼上表面處于同一水平面，平整度滿足1mm/4m的規范要求（驗收平臺見圖2）。endprint

（2）軌排外觀驗收。

用30m卷尺檢測軌排的長度；眼觀檢查F軌是否有明顯磕碰及變形、感應板是否有磕碰變形；用卡尺檢查軌枕間距、并對出廠相關合格證書進行查驗、存檔。

（3）軌排內部尺寸驗收。

利用中低速磁浮軌道中線和方向測量儀在軌排驗收平臺上檢測軌排的軌距，利用中低速磁浮軌道磁極面檢測儀檢測軌排水平及磁極共面度等（見圖3）

4.2.1.2 軌排儲存、運輸。

在鋪軌基地內設置軌排存儲平臺。存儲平臺長1米，寬3米。用C40混凝土硬化場地，硬化厚度20mm。預埋五個長2000mm，寬400mm，高200mm的工字鋼，工字鋼間距根據軌排鋼軌枕間距設置，用全站儀放樣工字鋼位置，工字鋼表面用精密水準儀測量控制，確保工字鋼上表面處于同一水平面，堆碼層間放置相同厚度的墊木（長400mm，寬200mm，高80mm），墊木支撐在軌枕上并靠近導軌，且在同一垂直面上，軌排堆放需整齊，堆碼層數不超過6層。軌排通過汽車倒運至施工現場。軌排車運輸見圖4。

4.2.1.3 CPⅢ控制網及加密基標測設。

對業主提供的原始基準點，及時組織測量人員進行復核，復核完成后，根據復測資料，進行導線點精度等圖5級評定，合格后平差導線點，布設CPⅢ控制網（在兩線線路中線上每隔30～60m設置一對控制基樁），聯測CPⅢ控制網，精度評定，合格后放樣加密基標。控制基樁見圖5。

4.2.1.4 搭建作業平臺及臨邊防護。

單線梁及庫外股道施工空間狹小，施工前搭建單線軌道梁組合式作業平臺及臨邊防護。單線軌道梁組合式作業平臺及臨邊防護見圖6。

4.2.2 承軌梁表面處理。

（1）預埋鋼筋處理。

在軌排安裝工程施工之前，結合設計及施工規范要求，對承軌梁梁面預埋鋼筋歪斜的進行扶正；對伸出梁面過長的鋼筋進行裁剪或彎折處理。

（2）基底鑿毛。

對承軌梁或軌道梁與承軌臺結合部分混凝土表面浮渣進行鑿毛處理，鑿毛深度5～10mm，間距5～10cm；并清理其表面，不得有浮渣及油污，以確保承軌臺和承軌梁或軌道梁能聯接為一體。基底鑿毛見圖7。

4.2.3 散布箍筋及短軌枕。

（1）鋼筋加工。

在鋪軌基地鋼筋加工棚加工鋼筋，進場鋼筋在加工前進行檢查，鋼筋表面要清潔、無損傷、油污、鐵銹等。發現有油污采用洗衣粉清洗干凈，表面有陳銹的盤條鋼筋通過鋼筋調直機將HPB30010盤條鋼筋調直，用鋼筋切斷機截斷成1528mm，用鋼筋彎曲機將鋼筋彎曲成長400mm，寬300mm的長方形，每22個捆綁成束。鋼筋加工見圖8。

（2）散布箍筋、扣件及短軌枕。

使用吊車將箍筋、短軌枕及扣件吊至橋上后人工抬運將短軌枕和扣配件散布到每一個承軌臺處，將短軌枕放置于承軌梁承軌臺預埋鋼筋籠內。

4.2.4 散布馬凳。

在垂直線路方向的承軌梁承軌臺預埋鋼筋中間提前擺放好馬凳，馬凳布置間距3m。

4.2.5 軌排吊裝、鋪設。

4.2.5.1 吊裝。

軌排進場后，根據軌排重量及現場情況，采用滿足噸位要求的吊車，通過鋼絲繩將專用軌排吊架吊起，擺放于軌排上，用吊架下方的吊帶與鋼軌枕連接，確保吊架與軌排牢固連接后，再將軌排吊起，由專人指揮，軌排吊裝見圖9。

4.2.5.2 鋪設。

（1）軌道粗調人員將軌排扶住緩緩降落至梁面擺放的馬凳上，使用弦線、“L”尺及中低速磁浮軌道中線和方向測量儀對軌排進行初步定位，使軌排前后、左右位置誤差控制在10mm范圍內。軌排鋪設見圖10。

（2）軌排鋪設時應使用中低速磁浮軌縫控制裝置對軌縫進行控制。量取實時軌溫根據軌縫計算公式計算出軌縫值后將軌縫控制裝置調整到相應的軌縫值，將其放置在軌排感應板上，與前節軌排密貼，推動后節軌排與裝置密貼后停止，誤差控制在2mm以內（見圖11）。

（3）在車站、隧道、跨河、無施工便道的地段及車輛段庫內股道先用吊車將軌排吊至吊車可到達位置的軌道梁上，再用專用鋪軌門吊將軌排吊至安裝部位進行施工。

4.2.6 軌排粗調。

（1）安裝軌排支撐架。

軌道粗調前，安裝軌排支撐架（見圖12），調節軌排支撐架上豎向千斤頂使其受力，然后檢查軌排支撐架是否全部受力，確認無誤后，撤出馬凳。

（2）中線調整。

軌排中心線用中低速磁浮軌道中線和方向測量儀控制。中低速磁浮軌道中線和方向測量儀上自帶紅外線，當測量儀兩端卡住軌排F型導軌內側時，紅外線中心與軌排中心重合，將紅外線投影到承軌梁面，比較投影點與加密基標橫向偏差，利用軌排支撐架上橫向調節螺桿調整軌排橫向移動，直至投影點與加密基標重合。

（3）水平、超高調整。

中低速磁浮軌道中線和方向測量儀自帶角度儀控制軌道水平及超高。測量儀電子顯示屏會自動顯示軌道水平或超高值，利用軌排支撐架上豎向千斤頂調整軌排水平及超高，直至達到設計值。

（4）里程、高程控制。

軌排里程和軌排高程用L尺控制。加密基標與軌排第一節鋼軌枕或倒數第一節鋼軌枕的里程差值為300mm，根據加密基標高程及軌道高程提前計算出加密基標與鋼軌枕的高程差值作為粗調起道量，L尺立桿對準加密基標，橫桿搭在第一節或倒數第一節鋼軌枕中心，橫桿讀取里程差值與300mm相比較，利用斜向千斤頂調整軌排里程位置，直至橫桿讀取差值為300mm，豎桿讀取高程差值與起道量比較，利用軌排支撐架豎向千斤頂調整軌排豎向移動直至到達設計高程位置。

（5）粗調精度允許偏差。

粗調完成后，軌排里程誤差控制在±5mm，中線誤差控制在±5mm，高程誤差控制在±5mm以內。軌道粗調見圖13。endprint

4.2.7 安裝扣件及短軌枕。

根據設計要求，提前將錨固螺栓涂抹黃油，然后將短軌枕的螺栓孔與鋼軌枕上預留的螺栓孔對齊，將套好平墊圈和彈性墊圈的錨固螺栓擰入螺栓孔，用專用扳手擰緊螺栓，螺栓扭矩需達到設計標準要求。安裝扣件及短軌枕見圖14。

4.2.8 軌排精調。

（1）依據CPⅢ軌道控制網，采用全站儀、磁浮軌道精調標架和精調系統進行軌排數字化精調，高程、方向、高低等精度控制在1mm以內。

（2）采用自主研發的中低速磁浮軌道精調系統進行施工，中低速磁浮軌道精調系統包括中低速磁浮軌道精調軟件、手簿、全站儀、中低速磁浮軌道精調標架以及配合調整的軌排支撐架組成。

軌道精調施工時首先將全站儀在施工區域自由設站，接著對軌排里程進行定位，并利用軌縫調整裝置調整軌排軌縫，然后將精調標架安裝在待精調軌排F型導軌上，將球形棱鏡安裝在精調標架上，通過手簿向全站儀發出測量指令，精調軟件計算出偏差量后利用軌排支撐架進行軌道調整。

4.2.9 鋼筋綁扎。

（1）用汽車將加工好的鋼筋運輸至施工地段高架橋下，用吊車將鋼筋吊至承軌梁梁面，人工抬運鋼筋進行布設、綁扎固定。

（2）鋼筋綁扎要求：下層混凝土保護層厚度與設計偏差±5mm，上層與四周混凝土保護層厚度與設計偏差±10mm；綁扎時，軌枕外露鋼筋與承軌臺鋼筋不能相碰，當二者相碰時，可適當調整鋼筋綁扎間距；綁扎采用反8字綁扎，綁扎牢固。鋼筋綁扎完畢后對綁扎點進行檢查，防止漏綁。鋼筋綁扎見圖15。

4.2.10 模板支立。

（1）模板加工。

根據承軌臺尺寸特點，模板采用U形對拼組合，長500mm，寬400mm，高220mm，模板材料選用ABS材質。

（2） 放樣。

支立模板前根據加密基標對模板位置放樣，線路中線外偏300mm、500mm為模板兩長邊位置，模板中心位置與鋼軌枕中心對應，模板中心位置沿線路方向各外偏250mm為模板兩寬邊位置。

（3）模板支立。

模板從鋼軌枕下部穿入對拼，并用螺栓連接兩塊模板，確保模板組合密貼無縫隙，模板對位后用木楔將模板與鋼軌枕夾緊，起到固定模板的作用。考慮土建承軌梁標高施工誤差，在模板加工時，頂部肋上預留了圓孔，如果模板高度不夠時，可以在模板上面采用高20mm、30mm的加高模板加高，加高模板上自帶插銷，可直接插入原模板進行對接以達到滿足施工要求的目的。

（4）模板安裝完成后允許偏差：位置±5mm，垂直度2mm。模板支立見圖16。

4.2.11 隱蔽工程驗收。

承軌臺澆筑前施工班組對已完工序進行自檢、交接檢，填寫自檢表格，施工班組通知技術人員進行檢查，檢查無誤后施工技術負責人通知監理，會同質檢人員、作業隊負責人、施工班組長進行隱蔽工程驗收，檢查的項目有：承軌梁表面處理、鋼筋布置、伸縮節設置、模板尺寸、模板是否有歪斜、軌道幾何尺寸、扣件扭矩是否符合設計或相關要求，作業班組必須安排作業人員隨同整改，檢查無誤后在隱檢記錄表上簽字，自檢完畢之后，報請監理進行驗收，并填寫隱蔽工程檢查記錄表。隱蔽工程驗收見圖17。

4.2.12 承軌臺澆筑。

（1）混凝土由攪拌站采用混凝土攪拌車運至施工現場，澆筑前對混凝土進行坍落度試驗，試驗數據應符合設計要求。

（2）混凝土澆筑前應將模板內的雜物和鋼筋上的油污等清除干凈，并對模板及鋼筋骨架尺寸及位置加以檢查，對于不符合設計要求的應及時處理。

（3）在施工橋梁下方支立吊車，通過料斗將商品混凝土運送至澆筑部位，使用自主研發的混凝土布料裝置進行承軌臺澆筑，澆筑時使用插入式振搗器加強短軌枕底部及周圍混凝土的搗固，振搗時間應在20S～30S之間，振搗時不得碰撞軌排、短軌枕和模板。布料平臺上設置4個布料口，可同時進行4處承軌臺澆筑，澆筑完成后推送至下個澆筑地點。

（4）混凝土澆筑應連續進行，間歇時間不應超過規范規定的時間（對于不摻外加劑的混凝土，其允許間歇時間不應超過2小時，當溫度高達30℃時，不應超過1.5小時，當溫度低至10℃左右時，可延長到2.5小時）。使用布料車澆筑混凝土見圖18。澆筑后應及時對鋼軌枕及扣件進行清理，避免污染鋼軌枕及扣件。

（5）混凝土初凝前應進行抹面，抹面允許偏差為：平整度±3mm， -5mm≤高程≤0mm。抹面時灰面為短軌枕頂面下20mm。承軌臺抹面見圖19。

（6）混凝土抗壓試件留置組數，同一配合比每澆筑100m（不足100m者按100m計）應取二組試件，一組在標準條件下養護，另一組與承軌臺同條件下養護。

（7）承軌臺澆筑完成后，應立即檢查方向、水平、高低等幾何尺寸，如軌道幾何尺寸變化超出限界范圍應在混凝土初凝前及時調整。

4.2.13 承軌臺養生。

承軌臺澆筑完成后應及時進行養生，采用灑水方式對承軌臺養生，灑水次數應能保持混凝土處于濕潤狀態，養護天數不少于7天。承軌臺養生見圖20。

4.2.14 模板及工裝拆除、倒運。

在強度達到5MPa后拆除模板。拆模時注意保護承軌臺的邊角，模板需輕拿輕放，以免將模板損壞；拆除的模板將混凝土清理干凈后，將模板上的螺栓原樣安裝，防止遺失，并進行涂油處理。待承軌臺強度達到設計要求后拆除軌排支撐架，拆除的軌排支撐架應及時重新組裝，以免丟失零配件。作業時要輕拿輕放，防止損壞內部結構。拆除模板見圖21。

4.2.15 質量檢查。

承軌臺施工完成后對軌排幾何尺寸、承軌臺外觀進行檢查，做好檢查記錄，如有不符合設計要求，應及時整改。

5. 中低速磁浮軌道幾何尺寸允許偏差

中低速磁浮軌道施工完成后軌道幾何尺寸必須達到表1要求。

6. 施工安全技術措施

（1）施工中合理安排各道工序，各道工序應保持適當間隔，并有機銜接與配合，避免同較大危險的作業同步交叉施工。

（2）起重吊裝前應檢查吊具、吊鉤和鋼絲繩有無損傷，并應綁扎牢固。

（3）施工材料隨運隨用，施工過程中應采取防止散落的措施，現場應及時清理。

（4）進入施工現場必須愛護安全設施，不準亂動、亂拆、破壞安全設施。

（5）未經批準不得任意在設備、結構、墻板上開孔或焊接臨時結構。

7. 中低速磁浮軌道施工分析

（1）連續軌排法施工技術，有效解決了中低速磁浮軌道施工問題，采用人工散鋪的方式，可以充分發揮分段施工、跳躍式施工的靈活性，大大提高施工效率，節省人員、材料和設備的投入。

（2）本技術中應用的軌排支撐架、混凝土布料車、單線梁組合式臨邊防護及作業平臺等配套研發工具，均可以進行循環使用，施工質量有保障，施工安全風險低，而且施工安裝、拆卸簡單易操作，施工調整精度高，大幅度降低了成本投入。

（3）經過對現場應用的測算，采用連續軌排法施工可達到平均90m/天·面，且可根據路基施工進度，靈活安排軌道施工，節省工期。

8. 結束語

“連續軌排法”在國內施工的首次成功應用，能高質量、高精度、高效率、安全、低成本滿足中低速磁浮軌道施工，確保了北京中低速磁浮交通示范線（S1線）在2017年12月28日順利開通運營，且在2017年6月20日磁浮列車首次上線后直接滿足高速運行要求，保證了磁浮列車平穩安全運營，說明了其技術的可靠性。因其可直接對軌排作業面進行控制測量，從而減少了軌排制造的加工工作量，更進一步的降低了工程造價。endprint