不變跨情況下地鐵延長線鋪軌施工技術(shù)與應(yīng)用效果

朱茂勝

（中鐵十六局集團(tuán)鐵運(yùn)工程有限公司，河北 滄州 061100）

0 引言

城市交通擁堵日益嚴(yán)重，如何改變傳統(tǒng)交通形式，促進(jìn)城市健康發(fā)展成為亟待解決的問題。地鐵的出現(xiàn)給人們帶來了希望，其具有地下通行的優(yōu)勢，能夠疏散城區(qū)人口密度，緩解交通堵塞的問題，對于提升城市中心地位具有重要作用[1]。長時(shí)間以來，地鐵發(fā)展速度不斷加快，一、二、三、四等地鐵線路全線開通試運(yùn)營，以地鐵出行代替公交、私家車出行的人數(shù)不斷增加，僅2022年，全國軌道交通完成客運(yùn)量就達(dá)194.0億人次，軌道交通已成為城市第一交通出行工具[2]。軌道作為地鐵運(yùn)行的重要設(shè)備，直接承受地鐵列車的重力，整體列車的荷載相對較大，需要較高的軌道質(zhì)量，確保地鐵運(yùn)行條件。本文針對在不變跨的情況下，基于軌道質(zhì)量的控制探討地鐵延長線鋪軌施工技術(shù)。

1 不變跨情況下的地鐵延長線鋪軌施工技術(shù)

不變跨情況下的地鐵延長線鋪軌施工技術(shù)涉及3個(gè)方面：鋪設(shè)不變跨鋼彈簧浮置板，預(yù)制組裝彈性短軌枕整體道床，安裝鋪軌門吊走行軌。

1.1 鋪設(shè)不變跨鋼彈簧浮置板

在鋪軌施工之前，鋪設(shè)不變跨鋼彈簧浮置板。浮置板的板面較大，能夠?qū)⒄w道床與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分離開來，僅余少量的靜荷載與殘余動(dòng)荷載傳遞到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，從而確保鋪軌分布支承效果。浮置板的6個(gè)面均采用鋼模板，并將鋼模板的接縫焊接嚴(yán)密。浮置板混凝土的強(qiáng)度等級為C30，骨料采用5～31.5mm碎石與中粗砂，確保鋼模板的強(qiáng)度與剛度能夠滿足設(shè)計(jì)要求[3]。在浮置板側(cè)壁混凝土施工時(shí)，根據(jù)地鐵延長線路長度，調(diào)整浮置板吊裝區(qū)域。將縱向減振支座擺放在漿池內(nèi)，用丙酮清洗基面，在環(huán)氧樹脂砂漿漿液凝固之后，將浮置板放在環(huán)氧樹脂上，避免外力作用下浮置板產(chǎn)生滑移現(xiàn)象。在浮置板側(cè)向支座處擰緊螺栓，并在地鐵牽引軌道車運(yùn)行一段時(shí)間后，稍松開支座螺栓，確保浮置板的橡膠彈性[4]。浮置板斷面如圖1所示。

圖1 浮置板斷面圖

如圖1所示，在不變跨鋼彈簧浮置板中，包含了墊層、浮置板、剪力鉸等施工內(nèi)容，圖1中的隔振器、基底混凝土、鋼蓋板、間隙則是浮置板斷面結(jié)構(gòu)。將外套筒澆筑在浮置板內(nèi)，并用鋼蓋板密封住，防止其他雜質(zhì)影響隔震效果。彈性元件垂直的力通過上支承板傳送到下座架上，再傳送到外套筒上。浮置板軌道的鋼軌不是固定在軌枕上，而是間接固定在整體道床上，根據(jù)振動(dòng)力學(xué)得出，浮置板的振動(dòng)固有頻率為：

式中：

fn——浮置板的振動(dòng)固有頻率；

k——支座剛度；

m——浮置板與軌道上部結(jié)構(gòu)的等效質(zhì)量。

當(dāng)?shù)罔F車輛通過時(shí)，浮置板處于懸浮的狀態(tài)，能夠減小列車通行沖擊力，達(dá)成減小振動(dòng)、降低噪聲的目的。為了將軌道板與道床分隔開，在道床與軌道板中間鋪設(shè)隔離層，一旦隔離層被破壞，就會(huì)出現(xiàn)軌道板與基礎(chǔ)道床直接連接的情況。因此，只有充分利用軌底與浮置板頂層鋼筋的凈空，嚴(yán)格控制隔振器套筒與連接銷的位置，最大程度上縮小軌道板與道床之間的彈性間隙，才能為軌道的正常運(yùn)行提供前提條件。

1.2 預(yù)制組裝彈性短軌枕整體道床

對于地鐵延長線鋪軌施工而言，彈性短軌枕整體道床具有殘余形變小、動(dòng)彈性損失小的優(yōu)勢。在軌枕下加工預(yù)制成蜂窩結(jié)構(gòu)，最大限度地為延長線軌道提供所需彈性，從而彌補(bǔ)無砟軌道剛性大的缺陷。整體道床的垂直方向支承剛度約為20kN∕mm，短軌枕能夠在工廠批量預(yù)制生產(chǎn)，制造成本相對較低[5]。整體道床是由支承塊、套靴、橡膠墊、扣件等組成。在橡膠墊板處理之后，蜂窩狀結(jié)構(gòu)受壓實(shí)現(xiàn)彈性形變，地鐵列車產(chǎn)生的振動(dòng)，則通過扣件消耗掉部分能量，與浮置板一同達(dá)到減振的效果。受到隧道施工空間的限制，短軌道岔區(qū)域施工較為困難。于是采用架軌的方式，連接道岔各部位，調(diào)整道岔幾何尺寸，使其滿足設(shè)計(jì)需求。彈性短軌枕整體道床結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 彈性短軌枕整體道床結(jié)構(gòu)圖

從圖2可知，通過精確測量儀器，對鋪軌道岔岔位與高程進(jìn)行標(biāo)記，并設(shè)定基礎(chǔ)點(diǎn)，確定短軌枕的水平偏差[6]。再利用L尺確定高程，使整個(gè)道岔鋪設(shè)符合規(guī)范要求。在整體道床預(yù)制的過程中，采用鋼模板，加工時(shí)不同尺寸模板加工一套，預(yù)制組裝成功之后，再批量生產(chǎn)。采用C50強(qiáng)度的半干硬混凝土，整體道床為平整、棱角直順的情況。在作業(yè)臺(tái)完成軌排組裝，彈條與扣件掛在鋼軌上，組成軌弦，多個(gè)軌弦形成軌排。彈性短軌的尺寸為600mm×290mm，橡膠包套內(nèi)側(cè)長600mm，清掃軌枕地面與側(cè)面的雜質(zhì)之后，將短軌枕朝下鋪設(shè)，并放上橡膠墊板。將橡膠包套壓在軌枕底面，敲擊軌枕底部排除空氣，并密封短軌與包套之間的孔隙，確保整個(gè)道床預(yù)制質(zhì)量[7]。

1.3 安裝鋪軌門吊走行軌

將短軌枕放在規(guī)定位置之后，在其上放置墊板，再將鑄鐵底板放在墊板上，由此確定鋼軌的橫向位置。根據(jù)地鐵線路坡道與吊走平衡安全需求，選用合適的吊走行軌，確保地鐵延長線鋪軌施工穩(wěn)定性。該施工技術(shù)投入ZMQ-1 型鋪軌門吊，完全滿足地鐵線路50‰大坡道與100m小曲線半徑吊走平衡的施工需求。根據(jù)鋪軌門吊吊重的軸重，選用24kg∕m的鋼軌，支承點(diǎn)間距為1.2m。根據(jù)道床曲線要素計(jì)算行軌正矢，公式如下：

式中：

fc——道床圓曲線段正矢；

L——短軌弦長；

R——曲線半徑。

正矢遞增率計(jì)算公式如下：

式中：

fs——正矢遞增率；

n——緩和曲線分段數(shù)。

該工程根據(jù)fc、fs變化情況，固定螺栓打眼，鋼支墩間距按照1.2m布設(shè)。架設(shè)P24走行軌，并根據(jù)技術(shù)要求調(diào)整軌距與標(biāo)高。吊走行軌布置在超前鋼筋網(wǎng)處，利用不同型號的膨脹螺絲固定鋼支墩，不斷調(diào)整鋼支墩的位置，直至其滿足高度基標(biāo)需求。在地鐵延長線上每2.5m設(shè)一個(gè)鋼支墩，沿著地鐵延長線的中心點(diǎn)，形成左右對稱的鋪裝結(jié)構(gòu)。采用轉(zhuǎn)角鋼模拼裝支墩，并將結(jié)構(gòu)底板清理干凈，確保軌枕與鋼支墩的有效粘結(jié)。在鋪軌施工全部完成之后，在道床表面涂抹混凝土，并將軌道進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)[8]，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范拆除養(yǎng)護(hù)模板。養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到80%之后，在鋪設(shè)的鋼軌上載重地鐵車輛。在施工的過程中，選用一次性鋼軌支撐架，節(jié)省成本投入與施工環(huán)節(jié)，最大程度上提升地鐵延長線鋪軌施工質(zhì)量。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

為了驗(yàn)證鋪軌施工技術(shù)是否滿足地鐵延長線施工需求，本文以X地鐵站為例，對上述技術(shù)進(jìn)行實(shí)例分析。X地鐵站延長線鋪軌段為YAK11+614.7～YDK024+950，前期準(zhǔn)備鋪設(shè)為整體道床、無縫線路、道岔、附屬設(shè)備等方面。在X地鐵站的道岔形式為60kg∕m的9號、12號道岔，以及60kg∕m的交叉道岔，在YDKO+045～YDKO+000段鋪設(shè)PD3 60kg∕m的鋼軌，直線地段軌長約25m，曲線段則預(yù)制短軌。在YCK0+000～EYCKl+850段鋪設(shè)軌枕，軌枕長度約為2.1m，每公里鋪設(shè)1600根，確保X地鐵站的鋪軌有效性。

X地鐵站鋪軌施工平面布置情況如圖3所示，該工程充分考慮到合同段50‰大坡道對運(yùn)輸設(shè)備的制約，并采用一次性接觸焊焊接長鋼軌，使各個(gè)機(jī)械發(fā)揮出最大的效率。由起點(diǎn)YAK11+614.7開始到延長線鋪軌基地的全體線路是本次鋪軌施工的線路，I標(biāo)起點(diǎn)、二號線鋪軌起點(diǎn)均為其他跨線路。在鋪軌基底處理完成之后，在基礎(chǔ)頂面中心線處設(shè)置Ф150mm的排水溝，去除鋪軌段表面積水。在YDKO+045～YDKO+000 段的基底鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，保護(hù)層達(dá)到50mm后泵送回填土。在鋪軌施工完成之后，對YCK0+000～EYCKl+850段的軌道直線方向正向、車場線的允許偏差進(jìn)行分析，多次檢查之后，確認(rèn)沒有問題才能進(jìn)入下一道工序的施工。本文在不變跨的情況下，對YAK11+614.7～YDK024+950段進(jìn)行鋪軌施工，并對該段的鋪軌偏差進(jìn)行分析，確保X地鐵延長線鋪軌施工效果。

圖3 X地鐵站鋪軌施工平面布置圖

2.2 應(yīng)用結(jié)果

在X地鐵延長線上進(jìn)行水準(zhǔn)施工時(shí)選用牽引定數(shù)較高的軌道車，軌距約為1435mm，功率為448kW（609Ps），輪徑約為915mm，能夠整備56t的重量，以液力傳動(dòng)的形式，完成牽引。軌道車的外形尺寸為14500mm×2740mm×3500mm，最高運(yùn)行速度約為45km∕h，啟動(dòng)牽引力在63.3～154.9kN的范圍內(nèi)，持續(xù)牽引力為28.0～69.4kN，能夠滿足X地鐵延長線鋪軌牽引需求。在其他條件均一致的情況下，對X 地鐵延長線鋪軌施工偏差進(jìn)行分析，YAK11+614.7～YDK024+950段的鋪軌質(zhì)量結(jié)果如表1所示。

表1 應(yīng)用結(jié)果

對X地鐵延長線鋪軌施工偏差進(jìn)行測量時(shí)，偏差測量儀為電子水準(zhǔn)儀。與之配套的有2m瓦條碼水準(zhǔn)尺及重量不小于2.5kg的尺墊，測量等級為二等水準(zhǔn)，每千米水準(zhǔn)測量偶然誤差≤1.0mm，可以滿足偏差測量需求。從表1可知，實(shí)際鋪軌偏差在允許偏差范圍內(nèi)，偏差越小，鋪軌施工效果越佳[9]。該項(xiàng)目的實(shí)踐證明，不變跨情況下的地鐵延長線鋪軌施工技術(shù)能確保實(shí)際偏差均在允許偏差范圍之內(nèi)，并且實(shí)際偏差較小，鋪軌施工效果屬于合格標(biāo)準(zhǔn)，符合項(xiàng)目研究目的。

3 結(jié)束語

近些年來，地鐵建設(shè)迅速崛起，有效地緩解了城市堵車的問題，為人們提供了舒適便捷的出行方式。地鐵建設(shè)過程中，往往面臨著鋪軌施工問題，鋪軌基地洞口水平向尺寸較大，鋪軌施工指標(biāo)偏差隨之增加，整個(gè)結(jié)構(gòu)面臨坍塌形變的風(fēng)險(xiǎn)，影響地鐵鋪軌施工安全性。因此，本文對不變跨情況下地鐵延長線鋪軌施工技術(shù)進(jìn)行了分析，從浮置板、整體道床、吊走行軌等方面，完成地鐵延長線的鋪軌施工。且在X地鐵延長線上進(jìn)行了實(shí)踐，取得了預(yù)期效果：施工偏差較小，施工質(zhì)量較高，對于提升地鐵鋪軌施工安全性具有重要作用。