輪胎式鋪軌設備在地鐵施工中的應用探析

摘要：地鐵鋪軌工序的施工質量和完成工期是地鐵工程得以順利開通運營的基礎。結合地鐵工程實際，通過利用現代化鋪軌設備輪胎式鋪軌車，代替常規有軌式鋪軌設備進行施工。輪胎式鋪軌車在地鐵隧道等狹小區間施工環境優勢明顯，可快速高效完成軌道板等設施的鋼筋安裝、混凝土罐運裝等。基于常規鋪軌設備的結構優勢，依據施工需求對鋪軌車結構進行改進，通過優化回轉支承調節輪組傾角、豐富吊點調節等措施，以有效提升鋪軌效率和質量，縮短鋪軌工期。

關鍵詞：地鐵施工；鋪軌設備；輪胎鋪軌車；施工工藝

0" "引言

相比常規軌道型鋪軌機對施工環境較高要求，輪胎型鋪軌設備的應用環境會更廣泛，可適用于矩形、馬蹄狀、弧形等多類隧道斷面施工環境[1]。輪胎式地鐵鋪軌車能夠依照地鐵工程需要，實施設備自身跨度和高度的調節，通過使用橡膠輪胎，建立與工程設計相匹配的路面傾角和輪胎中心平面，保證鋪軌行進過程中，鋪軌車輪胎始終與隧道管片保持垂直。

相較于軌道型鋪軌設備，輪胎式地鐵鋪軌車在施工速度、盾構管片成孔、裝運起重效果等方面均有較大提升。其電源供給使用鋰電電池組，滿足綠色環保要求，達到了施工作業零排放指標。對各類復雜的地鐵隧道環境作業面，其能夠通過調整本身的跨度、高度與環境相匹配，有效降低了施工環境因素的影響，極大的提升了施工效率。通過同輪胎型攪拌機械及運輸設備配合應用，可實現地鐵隧道全過程無軌化作業。

1" "地鐵隧道鋪軌常規工藝技術及現狀

1.1" " 地鐵軌道鋪設常規工藝技術

地鐵軌道鋪設通常采用搭設軌道排施工工藝，具體分為人工散鋪方式和機械鋪裝方式[2]。

1.1.1" "人工散鋪施工方式

應用汽車起重機將軌道鋪設涉及的扣件、鋼軌、鋼筋、枕木等材料，垂直吊裝至隧道指定位置，利用叉車將材料運至相應作業面。對軌道鋪設施工場地預先進行基準點位測設，依照測設基準點位實施人工裝配軌道排并完成粗調，使軌道排基本安裝于設計點位。隨后實施軌道鋼筋綁扎及防雜散電流焊接固定，并搭建中心水溝模板。

根據隧道測設數據合理調整軌道方向、高度、軌排間距、水平度等參數，并保證軌道檢測車軌道及軌道控制網設站實際尺寸滿足施工設計要求。檢測搭設尺寸符合標準后，通過輸送地泵實現混凝土泵送。此工藝主要適用于隧道區段較長及工期要求較高的情況，要求吊裝材料預設盾構井面積不低于7.5m×11.5m范圍，作業場地面積不小于20m×60m作業范圍。

1.1.2" "機械鋪裝施工方式

在基底內完成鋼筋加工和軌排安裝，利用軌道平板車裝運加工鋼筋和軌排，并將其運至規定施工位置。在鋪軌施工位置預先搭設好走行軌道，完成鋪軌龍門起重機調試，對鋪軌基準點位進行測量。應用隧道內軌道鋪設龍門起重機將軌排鋪裝到作業區域，依照軌道鋪設基準點位實現軌排的粗調，使軌排放置點基本與設計點位相符。然后完成實施軌道鋼筋綁扎及防雜散電流焊接固定，搭設中心水溝模板。

依據隧道內測設數據科學調整軌道方向、軌排間距、高度、水平度等，并使軌道檢測車軌道及軌道控制網設站實際尺寸滿足施工設計要求，驗證對應尺寸參數符合標準。將混凝土預先管裝至料斗內，通過軌道平板車實現混凝土運送，并利用鋪軌龍門起重機完成混凝土澆筑。機械鋪裝施工方式主要可應用于預留軌道的地鐵停車場地，及預留軌道井的地鐵站區域施工，場地作業面積一般不小于30m×150m范圍。

1.2" " 地鐵軌道鋪設施工作業現狀分析

軌道鋪裝效率相對較高，當前主要采用機械鋪裝施工方式完成軌道鋪裝。此方式施工需配備完整的設備，并在施工前預鋪設龍門起重機行走軌道。此實施過程易產生交叉作業干擾，如機電、土建等平行工種施工的影響及鋪軌中各個工序間的施工影響[3]。其對鋪軌機械本身的穩定性、安全性要求較高，對操作人員操作技能要求也很高，操作時應嚴格遵守操作規程，否則操作不規范，不僅會造成施工效率降低，還會引發安全事故。

2" "輪胎式地鐵鋪軌車工作原理

輪胎式鋪軌車在地鐵隧道內，通過將軌道平車上自密實混凝土罐裝置、預制釘聯成型的軌道排、預制軌道板及其他散裝材料吊運至隧道施工區域，實現軌道板、軌道排鋪裝和灌注自密實混凝土施工，整個施工過程應順序經過地鐵站臺間、人防設施、馬蹄狀隧道或不同曲率的弧狀隧道等[4]。輪胎式鋪軌車可適應于地鐵工程中不同寬度、高度及差異化形狀的斷面施工環境。地鐵工程站臺斷面如圖1所示。隧道斷面分別如圖2所示。

以某地鐵工程實際為例，參考地鐵隧道施工設計方案，輪胎式鋪軌車起始于隧道盾構掘進出渣口下料位置。起初在站臺區域運裝鋪設，然后依次完成穿越人防門設施及圓形截面隧道區域的工程施工。輪胎式鋪軌車僅憑借其本身功能，便可適用于差異化外形截面工況，尤其針對隧道施工工期緊張的地鐵工程，利用輪胎式鋪軌車在特定隧道區間施工，能夠有效提升工程效率。

3" "輪胎式鋪軌車使用要點

在地鐵站臺及人防門位置應用輪胎式鋪軌車施工時，手動控制易發生中心軸線偏離問題。可通過增設隧道狹小空間多角度斜移動、橫向移動，采取八字轉向及半八字轉向等方式，提高鋪軌車鋪運效率[5]。

圓形隧道內應用輪胎式鋪軌車施工時，裝運特定截面物料過程中，應根據實際調整增加左右輪距離和凈空參數。此時圓形隧道同垂直安設的車輪非全接觸狀態，其水平方向具有特定角度，其輪胎面同地面接觸面面積會隨夾角的增大而減小。通過調節車輪輪胎與路面及隧道圓形切面貼合程度，可提升輪胎式鋪軌車運轉穩定性，延長輪胎使用期限。隧道巖壁承受載荷具有一定門限，可通過加設輪胎數實現多輪轉向，降低巖壁表面壓強。

地鐵隧道中施工過程中，輪胎式鋪軌車輪胎呈現八字狀。如未對行進中的鋪軌車施加方向控制，車身會呈現橫向傾倒及沿巖壁縱向上爬趨勢。在設計鋪軌車門架穩定效果和剛度參數時，應參考隧道中物料裝運質量數據，同時應參考不同區域間鋪軌車的交叉作業影響因素。

地鐵直線隧道路段工程施工中，一旦鋪軌車行進中線同線路中線發生偏離，憑借車輛自身轉向調整難度較大，所以應增設鋪軌車軌道板、軌道排的橫向調節功能。地鐵曲線隧道路段工程施工則相反，應保證鋪軌車行進中線同線路中線形成一定偏離角度，線路左、右線軌道具備一定高差，所以鋪軌車軌道起落裝置應增設豎直調節功能及線路中線左右端高差調節功能。

4" "輪胎式地鐵鋪軌車優化及應用

4.1" " 輪胎式鋪軌車在地鐵施工中的優化改進

結合地鐵施工實際需求及輪胎式鋪軌車功能結構，將其從自身質量、能耗、操作等方面實施技術優化改進。主用供電方式為鋰電池，備用供電方式為直連電纜。車身具備行進移動、吊裝橫向移動功能，其高度、跨度、輪胎傾斜角、轉向等采用電液方式調節。支腿兩端布控電池、控制臺等設施，將控制臺固定，不隨鋪軌車高度調節變化。

鋪軌車門架增設加長節，以應對大截面隧道施工需求。對門架立柱進行改進，以適應截面兩端不等高或角度不統一的隧道環境。改進后的鋪軌車可適用于地鐵站臺間、人防設施、馬蹄狀隧道或不同曲率的弧狀隧道等環境，并在無需吊裝工具條件下，可同輪胎式攪拌車交叉施工。改進后的輪胎式鋪軌車現場施工如圖3所示。

基于常規鋪軌車門架特征，在變高支腿外套與變跨橫梁外套間新增斜撐，在保證支腿板厚和截面少量增加的前提下，下移門架支腿應力點位。門架支腿設置3類常用高度，以適用于多數通用工控高度。設置“C”型支腿設計，將站臺板替換原有連接板，站臺板下方安裝均衡行駛輪組，以保證站臺區間的常規作業。改進后的輪胎式鋪軌車站臺作業如圖4所示。

鋪軌車升降裝置通過使用4處低凈空環鏈葫蘆及相應吊具實現吊點控制，以便捷操控吊裝后的吊點各方向移動及不同角度傾斜，利用滑座實現葫蘆垂直在線路中心的橫移操作。利用兩車輪組建均衡輪組，其角度可通過調節均衡架上的支撐完成調整，通過蝸輪蝸桿完成狹窄空間各角度調節和自鎖。優化后的鋪軌車利用液壓系統實現輪胎組全向轉向控制，支持狹小空間內多角度斜移動、八字轉向及半八字轉向方式運動。

利用在車輪組中加裝轉角傳感裝置，以隨時檢測輪胎轉角。與水平傳感器配合使用，實現鋪軌車在隧道區間圓弧工況的自動巡線路中心行走。改進后的鋪軌車通過可變功率充電裝置為鋰電池充電，也可通過臨時外接電源調節充電功率，實現低溫環境的快速充電。通過電池保護控制器，確保地鐵狹小空間鋰電池的安全使用。

4.2nbsp; " 輪胎式鋪軌車在地鐵施工應用

首先在固定軌道板位置實施吊裝，吊運到鋪裝區域，經位置調整后實施鋪裝，將輪胎式鋪軌車空載駛至存儲軌道板位置完成單次運載。應沿隧道鋪裝方向貼合上一塊軌道板鋪裝，以便實施軌道板二次裝運。待軌道板裝運數量達到施工數量，即可裝運自密實混凝土。完成軌道板基底的混凝土澆筑，澆筑完成后實施后續軌道板運輸作業。

利用軌道板裝運時，應嚴格按照工程設計要求和施工規律確定軌道板裝運質量、數量和距離。施工機械及材料裝運存在偶然性，如臨時裝運物料、設備故障用電、工程返工等，可針對典型裝運制定施工方案，分階段實施，如物料重載裝運、停車吊裝重物、空載返回等。經改進后輪胎式鋪軌車，利用回轉支撐實現輪組傾角調整，采用多吊點多模式調整、狹小空間范圍整車自動水平控制及自動糾偏調節等技術，可高效完成不同地鐵環境的鋪軌作業，實現施工過程的跨度、高度、角度等參數的任意調整，施工操作更加簡便。

5" "結語

本文針對地鐵隧道鋪軌常規工藝及技術現狀展開探討，分析輪胎式地鐵鋪軌車實現原理，著重從輪胎式鋪軌車使用需求及作業要點進行分析，提出輪胎式鋪軌車在地鐵施工的優化改進方案，并闡述了輪胎式地鐵鋪軌車在地鐵施工的實際應用狀況。

改進后的輪胎式地鐵鋪軌車，可應對各類復雜的地鐵隧道環境作業面，可依據地鐵工程需要完成自身跨度和高度的調節，利用回轉支撐實現輪組傾角調整。采用多吊點多模式調整、狹小空間范圍整車自動水平控制及自動糾偏調節技術，施工操作更加簡便。電源供給滿足綠色環保要求，實現了施工作業零排放。與常規軌道型鋪軌設備相比，其在施工速度、盾構管片成孔、裝運起重效果方面均有大幅度提高，可高效完成不同地鐵環境的鋪軌作業。

參考文獻

[1] 丁長文.輪胎式設備在地鐵鋪軌施工中的創新應用[J].時代汽車，2020（9）：34-37.

[2] 段啟楠，熊晴.輪胎式地鐵鋪軌車吊重能力與隧道直徑關系的分析與應用[J].現代機械，2019（6）：65-67.

[3] 韓崢.地鐵地下線鋪軌施工技術探討[J].中國西部科技.2014（3）：49-51.

[4] 張兆欽.地鐵鋪軌施工中輪胎式鋪軌設備創新應用[J].中國設備工程.2020（3）：205-207.

[5] 段啟楠.輪胎式地鐵鋪軌車在隧道管片上行走時側向穩定性分析[J].現代機械，2017（4）：32-34.