長大盾構區間整體道床快速施工技術

Rapid Construction Technology of Integral Track Bed in Long and Large Shield Section

HUANG Hai-bin

摘要：本文結合石家莊地鐵1號線二期工程實際，分別從優化施工組織、測量靠前、縮短前期準備時間，曲線軌排采用任意縮短軌方案，改進混凝土澆筑料斗，鋪軌設備長距離供電等方面介紹了穿越滹沱河3.4km盾構區間整體道床快速施工方法，以便對今后類似工程起到借鑒作用。

Abstract： Combining the actual phase II project of Shijiazhuang Metro Line 1， this paper introduced the rapid construction method of the integral track bed of the 3.4km shield section across the Hutuo River from optimization of the construction organization， measurement front， shortening the preparation time， curved rail row adopting any shortened rail scheme， improvement of concrete pouring hopper and long distance power supply for track laying equipment， so as to draw lessons for similar projects in the future.

關鍵詞：長大盾構區間;整體道床;快速施工技術

Key words： long and large shield section;integral track bed;rapid construction technology

中圖分類號：U213.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）32-0163-03

1? 概述

石家莊地鐵1號線是中心城區東西向骨干線，二期工程為一期的北延線路，呈南北走向。工程起于洨河大道站（不含），止于東洋站，沿秦嶺大街和新城大道敷設，線路全長13.5km/雙線，均為地下線，是連接主城區、高新區、正定縣的紐帶工程。線路途經滹沱河生態風景區、園博園自然景觀區、會展中心、商務中心等大型客流點，可有效緩解交通壓力，改善市民的出行條件，拓展城市發展空間。對于主城區、高新區和正定新區的交通、人流、物流都有著極大的帶動作用。

刷新石家莊地鐵地鐵最長區間記錄的是東莊至會展中心的穿越滹沱河區間，區間長約3.4公里。工程難度大，建設周期長，技術要求高。該區間線路長且下穿滹沱河，采用優化后的機鋪施工工法施工，加快了整體道床施工進度，如此長大穿河盾構區間整體道床施工在河北省同類工程中尚屬首次。

為了方便群眾辦事，服務市民出游，最大限度的滿足工期要求，千方百計加快施工進度，1號線二期工程建設“挑戰不可能”，打破常規，全力攻堅，每日調度，確保24小時施工。經過不懈努力，按期實現了軌通節點目標，為全線運營打下了堅實的基礎。

2? 施工現狀及存在的問題

根據土建工期節點要求，原計劃東莊站至會展中心站長大盾構區間整體道床施工由東莊鋪軌基地負責。即在東莊鋪軌基地生產軌排，設置混凝土溜槽供應混凝土，分左右線同步向會展中心方向進行長大區間整體道床施工。后因工期調整，現有長大區間左右線工作面已無法滿足業主下達工期要求。

從洞通到開始鋪軌需要經過以下幾個環節：隧道清理→導線優化點布設→導線優化點測量→結構斷面測量→調線調坡→鋪軌綜合圖設計→控制基標測設→控制基標復測→加密基標測設→應用于軌道鋪設。土建單位的洞通僅僅是盾構井刀盤到達接收井位置，距離盾構機吊車還需要10-20天時間才能全部吊出。洞通后需土建單位及時清理隧道，盾構吊出后，及時進行導線優化測量。聯絡通道、手孔嵌縫，洞門環梁、盾構井回填等施工不能影響測量工作。土建單位在導線優化點的基礎上進行斷面測量，三方復測無誤后提報設計院進行調線調坡。測量密度不夠或有數據異常，還需補測或復測。盾構線型控制情況對調線調坡時間有直接影響。根據盾構機推進過程中線型控制情況，調線調坡時間一般為8-25天不等（不包括送審時間），調線調坡成果出來后還需進行鋪軌綜合圖設計，拿到鋪軌綜合圖后，進行導線復測，控制基標測設及加密基標測設。按照上述流程，從洞通到可以鋪軌需要大約2-3個月時間，對軌道工期有很大影響。

地鐵設計速度一般為80km/h，考慮地下線軌溫變化較小，環保及噪音控制要求高等原因，地鐵一般設計為區間無縫線路。為盡可能減少因曲線造成軌枕不方正及軌頭相錯量過大的問題，曲線地段需考慮使用縮短軌。由于地鐵線路個別曲線半徑比較小，采用標準廠制縮短軌，軌頭相錯量依然比較大，造成對軌調軌費時費力，勻枕現象依然存在，且會有大軌縫影響行車安全，尤其是在長大區間整體道床鋪設時，因縮短軌選用不合適對施工進度和行車安全的影響很大。

目前軌道整體道床施工用混凝土料斗普遍采用錐形料斗。這種料斗存在問題是混凝土極易粘附在錐形下底處，清理困難，影響混凝土澆筑速度。尤其對于長大區間隧道整體道床施工，混凝土運輸距離遠，塌落度損失較大，澆筑和清理料斗的時間就更長，對混凝土澆筑速度有較大影響。

地鐵整體道床軌道鋪設現場采用3臺電力鋪軌門吊來完成。鋪軌門吊供電需要從車站向區間敷設臨時供電系統。供電線路越長，壓降損失越大，壓降損失過大將導致鋪軌門吊無法正常工作。對于長大盾構區間隧道鋪軌必須采取一定的措施，保證供電系統壓降在合理范圍，才能保證設備正常運轉，整體道床施工順利進行。

3? 長大盾構區間整體道床快速施工關鍵技術

3.1 優化組織，長大盾構區間雙洞對鋪施工技術（圖1）

施工籌劃階段，計劃從東莊向會展方向鋪軌，直到會展中心站與北四站先期已鋪軌地段相接。實際實施階段，由于工期調整，東莊鋪軌基地場地有限，東莊至會展長大區間整體道床鋪軌僅在東莊安排2個作業面已無法滿足工期要求。

經過研究討論，決定采取增加工作面，雙洞對鋪施工作業。即在原計劃東莊向會展方向2作業面施工的作業組織下，利用3.8km以外的天元湖鋪軌基地進行軌排生產，利用軌道車進行軌排長距離運輸就位，在會展中心站增設臨時混凝土下料口的措施，增加會展向東莊方向鋪軌2個作業面。此舉確保了工程的順利推進，保證了工期節點要求。

3.2 測量工作靠前組織，縮短前期準備時間，加快施工進度。

測量工作是施工的前提和基礎。按照以往的步驟和流程進行已無法滿足工期要求。

導線復測、控制基標布點、測設、必須跟隨土建單位導線優化和斷面測量同步進行，避免后期干擾。加密基標布點、測設需在調線調坡期間測設完畢。調線調坡資料拿到后，計算鋪軌基標數據。

施工過程中，編制了土建施工進展情況調查表，洞通后同步進行導線復測及基標測設;跟進土建單位和三方提交斷面測量數據情況，加強和設計單位溝通協調，確保第一時間拿到調線調坡資料，進行基標數據計算，為道床施工爭取時間。

3.3 曲線軌排表按任意縮短軌方案進行編制

考慮地鐵區間為無縫線路，故在本次長大區間隧道軌排表曲線軌排編制過程中，采用了任意縮短軌方案。即根據軌排進入曲線的長度，計算內股縮短量，按計算出的縮短量對內股鋼軌進行鋸切，不受廠制標準縮短軌縮短量的限制。此舉的優點是控制了大軌縫，減少了方枕工作量，加快了對軌及調軌速度，節約了勞動力。

曲線各位置縮短量計算參照如下公式，列入Excel表格進行計算。

①圓曲線里股縮短量計算（ΔLy）：

②一端緩和曲線里股縮短量計算（ΔLh）：

③曲線總縮短量計算（ΔLz）：

如果兩端緩和曲線長相等，即Lh1=Lh2=Lh，則：

④第一緩和曲線里股內任意點縮短量的計算（ΔLhi）：

⑤從緩和曲線起點到圓曲線里股內任意點縮短量計算（ΔLyi）

⑥第二緩和曲線上任意點的里股縮短量計算（ΔLh2i）：

式中S——兩股鋼軌中心距（1500mm）;

Lz——曲線總長即兩條緩和曲線與圓曲線長度之和;

Ly——圓曲線長（m）;

Lh——一端緩和曲線長（m）;

Lh1、Lh2——分別為第一緩和曲線長和第二緩和曲線長（m）;

ai——第一緩和曲線內從始點至計算點的距離（m）;

bi——圓曲線內從圓曲線始點至計算點的距離（m）;

ci——第二緩和曲線內從曲線終點至計算點的距離（m）;

R——曲線半徑（m）。

3.4 混凝土料斗工裝改進

目前普遍采用的混凝土錐形料斗如圖2所示，存在對混凝土流動性要求高，清理困難，影響澆筑速度的問題。

經過研究和探討，將料斗改為直上直下的矩形料斗，并在側邊開設放料口。改進料斗如圖3。施工時先通過料斗側邊的插板式卸料口實現混凝土限流澆筑;待澆筑到四分之一左右，將底門打開，卸出全部混凝土。

此料斗優點在于前期可實現澆筑混凝土量的精確控制，料斗壁垂直，粘附的混凝土較少，清理快捷，降低了工人的勞動強度，提高了澆筑效率。綜合比較，采用此卸料澆筑時間比用錐形料斗節約25分鐘。

3.5 鋪軌設備長距離供電技術

地鐵整體道床軌道鋪設現場采用3臺電力鋪軌門吊來完成。本標段采用的鋪軌門吊電路設計由華東電力設計院上海穩壓器廠共同研制，在施工標段超過1.2公里時需配備穩壓系統。穩壓設備選型通過以下計算確定。

K1為施工用電設備同時使用系數，取0.7;K3為電焊設備同時使用使用系數，取0.4;∑P1為施工用電全部設備總額定用量;cosφ取0.75，用電安全系數取1.1。

Pj=1.1×（K1 ∑P1+K2 ∑P2+K 3∑P1）

=1.1×（0.6×（32）+0.4×20）

=1.1×（19.2+8）

=29.92kW

P變=（1.1×Pj）÷cosφ

=43.88KVA

I=1000Pj÷■·U·cosφ=29920÷■·380×0.75=29920÷493=61A

現場選用YJV— 3×50+2×35鋁芯電纜供電。

根據配電導線的電壓降公式計算

s=ΣP·L÷C·S≤[e]=5%×380

s——導線電壓降;

ΣP——各線段負荷計算功率（kW）即計算用量ΣP;

L——各段線路長度（m）;

M——負荷距（kW·m）即ΣP·L乘積;

C——材料內部系數，三線五線制銅線77，鋁線46.3;

S——導線截面（mm2）;

[e]——導線允許電壓降，對工地臨時網絡取5%。

代入公式為：

s=49.61×L÷（46.3×50）≤[e]=5%×380=19

計算得到保證設備正常運轉的最大供電距離L為1470m，本次要施工的穿河隧道長3.4公里，即使采用雙向供電，單側供電距離為1.7公里，壓降過大，已無法保證設備正常運轉，經研究討論，經過計算驗證，確定在干燥的隧道管壁上加裝SJW-45KVA高精度全自動交流穩壓器。

根據穩壓器外形尺寸，參考盾構區間限界圖，利用特殊支架將其固定盾構區間安裝疏散平臺側不影響軌道車運行的位置。

4? 結論

本文結合石家莊地鐵1號線二期工程實際，在穿越滹沱河3.4km盾構區間整體道床施工中，分別從優化施工組織、測量靠前、縮短前期準備時間，曲線軌排表編制采用任意縮短軌方案，改進混凝土澆筑料斗，鋪軌設備長距離供電等方面入手，使長大區間整體道床施工效率提高了25%，加快了施工進度，將不可能變為可能，經過不懈努力，按期實現了長大區間軌通節點目標，贏得了業主單位的贊揚和肯定，實現了長大盾構區間整體道床快速施工技術在同類工程中的突破，取得了良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

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作者簡介：黃海斌（1987-），男，山西太原人，畢業于西南交通大學，研究方向為軌道工程施工與科研。