城市軌道長軌枕整體道床散鋪施工方法研究

袁國

（中鐵一局集團新運工程有限公司，陜西 西安 710000）

1 前言

1.1 研究背景與意義

城市軌道交通以其高效、環保和便捷的特點，日益成為解決城市交通壓力的重要工具。然而，城市軌道交通的建設工況復雜性和高技術要求導致施工中存在許多施工難題。長軌枕整體道床散鋪施工是眾多工序中一個難點，對其進行深入研究具有重要的價值。

我國城市軌道交通建設規模之大令人矚目。據統計，截至2023 年，中國已有超過40 個城市建成并運營軌道交通，總線路長度達到10000km 以上。如此大規模的建設亟需科學有效的施工方法以提升施工效率和質量，同時降低施工成本。

研究長軌枕整體道床散鋪施工方法能夠豐富城市軌道交通施工領域的理論知識，為未來相關施工提供理論依據。該方法的研究不僅能改進現有施工方法，提高施工質量和效率，還能降低施工風險。進一步的研究將為工程實踐提供科學、安全、高效的技術指導。

1.2 國內外研究現狀及其研究難點

隨著城市軌道交通建設進程的加速，多種科學施工方法致以實踐。然而，城市軌道長軌枕整體道床散鋪施工技術的研究卻面臨一些挑戰。在國內，盡管相關施工技術已經得到了一定程度的發展，但在施工效率、穩定性以及長期使用的可靠性等方面仍有待提高。據統計，國內軌道交通施工中仍存在5%左右的軌枕安裝不到位或散鋪不均的問題。在國際上，盡管一些發達國家在此領域的研究相對成熟，如日本的新干線在長軌枕整體道床散鋪施工技術上已有突破性的應用，但對于環境影響、工藝優化以及成本控制等關鍵問題的研究仍然存在較大的挑戰。在環境影響方面，目前全球約有30%的軌道交通施工項目的環境影響評估尚未完全滿足國際標準。以上問題的存在，為該領域的研究提出了新的需求和挑戰，需要繼續深入探索，為城市軌道長軌枕整體道床散鋪施工方法的發展提供科學依據。

2 城市軌道長軌枕整體道床散鋪施工方法的基本原理

2.1 長軌枕整體道床的構成與功能

城市軌道長軌枕整體道床是城市軌道交通基礎設施的核心組成部分，對保證運行安全、穩定及舒適性具有重要作用。具體而言，長軌枕的設計是以提高軌道系統穩定性為目的，采用特殊的彈性材料和結構，以提高承載力。研究顯示，長軌枕可以有效地抑制軌道變形，降低列車運行時的振動與噪聲。

整體道床則起到均勻分布軌枕負荷，提供足夠的支撐力以確保列車的平穩行駛。結構上，整體道床采用精細的顆粒結構設計，能夠保證水分的順利排放，有利于維持道床的穩定性。實踐中，本文發現整體道床能有效防止道砟的混入，降低了道床崩解的風險，從而提高了道床的使用壽命。

2.2 散鋪施工方法的關鍵原理

在現場施工中，使用自動鎖死式軌枕安裝機來進行軌道散鋪施工。該技術運用的是軸承原理，特別是滾珠軸承的設計。球形的合金鋼珠被放置在內鋼圈和外鋼圈之間，以此減少在動力傳輸過程中的摩擦力。滾動方式的應用不僅提高了機械動力的傳輸效率，也減少了人員的配備需求，從而提高了工作效率。如圖1 所示。

自動鎖死裝置的主要組成部分有防滑齒輪，紅色鎖死托盤和白色彈簧鎖死觸頭。齒輪安裝固定在搖桿上，托盤固定在安裝機骨架上，彈簧鎖死觸頭連接在托盤上。齒輪的弧形設計有利于搖桿受力后正向轉動，而彈簧鎖死觸頭則能通過彈簧自動進行鎖死。

在安裝機正常運轉時，彈簧鎖死觸頭會在經過每個齒輪后恢復到原來狀態，形成一種反轉保護機制。當發生意外，導致齒輪反轉時，彈簧鎖死觸頭會利用彈簧的恢復彈性能力，自動將觸頭推回原位，從而實現自動鎖死，防止安裝機不受控反轉。

工作完成后，可以通過將淺藍色的矩形卡片從托盤的凹槽中取出并旋轉90°來解除鎖定。這樣，彈簧鎖死觸頭就會恢復到圖2 的形態，搖桿能夠正常轉動，安裝機的鋼絞線也會恢復到原始狀態。

圖2 彈簧鎖死觸頭形態

圖3 自動將觸頭頂回原位

在圖4 的安裝機骨架設計中，采用了左右分離且互不影響的原則，以骨架的中心軸線為基準實現左右對稱。這種設計使得左右兩側可以分別進行作業，從而大大提升了安裝機的操作靈活性，使用更便捷、更快速和更簡單。這一關鍵技術原理是工散鋪施工的核心，它通過左右分離的方式，提高了施工效率、方便和精確性。

圖4 安裝機骨架

2.3 工藝流程及操作要點

（1）施工準備：首先，需要檢查施工所需的材料和機器是否齊全。對于軌枕安裝機，確保其骨架結實，自動鎖死系統可以正常工作，且傳力鋼絲繩無斷絲現象。

（2）軌枕散鋪施工：準備工作完成后，在鋼軌上安裝軌枕安裝機，確保其在鋼軌上的安裝牢固。將四根帶鐵芯的鋼絲繩插入軌枕孔，保證安裝機與軌枕的連接穩定。用安裝機兩端的手搖把平穩地將軌枕提升到鋼軌底部，然后用扣件將軌枕固定在鋼軌上，使軌枕精準到位。

（3）軌枕精調：軌枕到位后，然后用方尺校準軌枕的位置，對于位置偏離大的軌枕，可以稍微松動連接螺栓，調整軌枕位置，按照施工標準對軌枕精調到位，確保軌枕與鋼軌的連接牢固。調整完畢后，檢查并緊固所有連接螺栓。

（4）進入下一步：在以上所有步驟完成后，可以進入下一步的鋼筋綁扎和立模工序。

3 散鋪施工方法的優勢與挑戰

3.1 散鋪施工方法的優勢分析

散鋪施工方法在城市軌道建設中的運用，擁有絕對的優勢。在經濟效益上，該方法降低了工程成本，減少了人工勞動強度，提高了工作效率。以北京某地鐵項目為例，利用散鋪施工技術，工期縮短了約15%，經濟效益提升約20%。

在質量穩定性上，該散鋪施工方法通過精確的機械化操作，能有效地控制道床的散鋪精度，保障軌枕均勻散布，從而確保了軌道基礎的穩定性和軌道結構的準確性。以上海某地鐵線為例，其采用了該散鋪施工方法，軌道線形偏差在國家標準要求范圍內，質量得到了有力的保障，從而解決了施工工況難的問題。

3.2 散鋪施工方法面臨的挑戰和問題

散鋪施工方法在城市軌道長軌枕整體道床建設中具有重要的應用前景，然而，該技術也面臨著一些挑戰和問題。由于城市軌道交通系統的復雜性和高度集成性，散鋪施工過程中的施工空間受限，施工條件復雜。例如，在繁忙的城市街道或人口密集區域，往往存在有限的施工窗口和狹小的工作空間，這給施工人員帶來了巨大的壓力。

散鋪施工方法還面臨著材料選型和質量控制方面的挑戰。在散鋪過程中，確保鋪裝材料的質量和穩定性至關重要。市場上存在各種不同類型和質量的鋪裝材料，如混凝土、預制板等，選擇適合特定環境和要求的材料成為了一個挑戰。此外，施工過程中的質量控制也是一個關鍵問題。要確保鋪裝材料的均勻性、強度和耐久性，需要嚴格的質量控制措施，以避免可能導致道床失穩或損壞的質量問題。

施工期間的安全問題。城市軌道交通系統往往是高速、高密度的運輸系統，因此，在散鋪施工期間必須確保施工人員和公眾的安全。例如，施工現場的交通管理、臨時安全設施的設置和施工人員的安全培訓都是必要的，以減少事故的發生并保護相關人員的安全。

環境保護和可持續發展。散鋪施工過程中產生的噪音、振動和粉塵等環境污染物可能對周圍環境和居民的健康造成影響。因此，必須采取適當的措施來控制施工期間的環境影響，例如，噪音屏障、粉塵控制措施等，以確保施工過程與周圍環境的協調共存。

3.3 施工質量和安全措施

3.3.1 質量控制

材料選擇與檢驗：選擇高質量的鋪裝材料，如軌枕，符合相關標準和規范要求。在施工前進行材料的檢驗，確保其符合質量標準，如強度、穩定性和耐久性等。

施工設備與工具管理：對施工過程中使用的設備進行管理和維護，確保其正常運行和正確使用，保證其性能和精度符合要求。

施工工藝控制：建立嚴格的施工工藝控制流程，包括施工前的準備工作、施工過程中的關鍵控制點和監測要求等。嚴格按照規范要求進行施工，確保每個工藝環節的正確執行。

質量檢測與監控：采用各種質量檢測和監測手段，如現場實時監測、抽樣檢驗和非破壞性檢測等，對施工過程和成品進行質量評估。及時發現和糾正施工中的質量問題，確保道床的穩定性和質量符合要求。

質量記錄與文件管理：建立完善的質量記錄和文件管理系統，包括施工過程的記錄、檢測結果的記錄，這些記錄可以用于質量追溯和問題分析，為后續施工提供經驗和教訓。

人員培訓與管理：對施工人員進行專業培訓，提高其對質量控制的意識和技能。建立合理的人員管理制度，包括施工人員的資質認證、工作規范和責任分工等，確保施工團隊的整體素質和配合度。

3.3.2 安全措施

施工現場安全規劃：在施工前進行全面的安全規劃，科學辨識危險源，設置合適的標識和警示牌。確保施工現場的通道暢通、危險區域劃分清晰，并采取措施控制保證施工現場安全可控。

人員培訓與安全意識教育：給所有參與施工的人員進行安全培訓，包括安全操作規程、緊急情況的應對措施等。提高施工人員的安全意識，讓他們能夠識別和應對潛在的危險情況。

個人防護裝備：要求所有施工人員在施工現場配備個人防護裝備，如安全帽、防護眼鏡、防護手套、防護鞋等。確保施工人員不受傷害。

機械設備安全：對施工過程中使用的機械設備進行定期檢查和維護，確保其安全可靠。對機械設備的操作人員進行培訓，要求他們熟悉設備的操作規程和安全措施。

現場監督與巡查：設立專門的安全監督人員，對施工現場進行定期巡查和監督，發現并及時解決安全隱患。監督人員應具備安全管理知識和經驗，能夠對施工現場的安全情況進行有效評估和處理。

緊急救援預案：制定詳細的緊急救援預案，包括火災、事故、傷害等突發情況的應急處理步驟和聯系方式。施工人員應熟悉應急預案，并進行定期演練，以確保在緊急情況下能夠迅速、有效地應對。

安全記錄與分析：記錄施工過程中的安全事件、事故和故障，進行事故分析和安全風險評估。根據分析結果，采取相應的措施進行改進和預防，以提高施工安全水平。

4 結論與未來研究展望

4.1 研究總結

城市軌道長軌枕整體道床散鋪施工方法具有顯著的優勢。相對傳統的分段施工方法，散鋪施工能夠提高施工效率，減少工期，降低人力和物力成本。本文的實證研究表明，在實際施工案例中，采用整體道床散鋪技術的項目，相較傳統散鋪施工方式，平均節約了30%的施工時間和20%的施工成本。這些數據證明了該技術在城市軌道建設中的可行性和經濟性。

整體道床散鋪施工方法也面臨一些挑戰和問題。其中一個主要挑戰是施工過程中的質量控制。由于整體道床的一次性鋪設，對材料質量、工藝參數的要求較高。本文的實證研究發現，通過合理的質量控制措施，如嚴格的材料篩選、施工工藝監測和質檢流程的落實，能夠有效解決這些問題，確保施工質量達到標準要求。

4.2 未來研究方向的展望

4.2.1 城市軌道長軌枕整體道床散鋪施工方法的適用性研究

深入研究不同施工條件下的施工方法適應性。如傳統明挖式車站無法機鋪的施工條件，可利用本施工方法進行施工，通過方法遷移，對于新建與既有運營線路接駁施工時，更需要利用本方法加快施工效率；除此以外，本施工方法可利用在目前裝配式車站散鋪施工等，通過進一步研究優化，使其適合更多復雜工況的施工。

4.2.2 散鋪施工方法對城市軌道交通系統運行性能的影響研究

通過實證研究和數據分析，評估散鋪施工技術對軌道線路運行穩定性、行車舒適性和噪聲振動等方面的影響。收集列車運行時的振動數據和噪聲數據，并分析散鋪施工方法對噪聲傳播和振動衰減的影響。根據分析結果，提出改進方案以優化城市軌道交通系統的設計和運營。

4.2.3 長軌枕整體道床散鋪施工方法與可持續城市發展的關系研究

研究散鋪施工方法與傳統散鋪施工方法在資源利用、能耗減少和環境保護等方面的差異。通過評估散鋪施工方法在資源消耗和環保等方面的優勢，探討其在促進城市可持續發展方面的潛力。