無枕式整體道床長鋼軌直鋪法施工技術(shù)研究

孫世豪

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 1026001)

無枕式整體道床長鋼軌直鋪法施工技術(shù)研究

孫世豪

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 1026001)

結(jié)合馬來西亞吉隆坡安邦輕軌延伸線項(xiàng)目，詳細(xì)介紹一種無枕式整體道床長鋼軌直鋪法施工的新技術(shù)，包括施工工藝流程、施工配套機(jī)具以及施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。無枕式整體道床配合長鋼軌直鋪法施工無需進(jìn)行軌枕廠建設(shè)及軌枕生產(chǎn)，無需配置鋪軌基地。道床施工與長軌鋪設(shè)同步進(jìn)行，有效壓縮施工工期，降低工程造價(jià)，特別適合城市軌道交通中小半徑曲線整體道床的施作。

城市軌道交通；整體道床；無枕式；小半徑曲線

整體道床由于具有使用壽命長、列車運(yùn)行平穩(wěn)、免維修等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于城市軌道交通領(lǐng)域。城市軌道交通整體道床的結(jié)構(gòu)形式較多，包括無枕式、短枕式、長枕式整體道床以及梯形整體道床等，不同結(jié)構(gòu)形式的整體道床具有各自的特點(diǎn)，整體道床施工技術(shù)主要分為換鋪法、直鋪法[1-3]。其中，換鋪法分為人工散鋪法、短軌排換鋪法；直鋪法分為短軌排直鋪法、長鋼軌直鋪法。隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展及對城市周邊環(huán)境保護(hù)意識的不斷加強(qiáng)，對施工的質(zhì)量、工期及環(huán)保方面的要求越來越高。長鋼軌直鋪法由于具有施工效率高、設(shè)備投資低、施工占地少等特點(diǎn)，特別適用于城市軌道交通高架橋梁的整體道床施工。結(jié)合馬來西亞吉隆坡安邦輕軌延伸線無枕式整體道床施工，對長鋼軌直鋪施工技術(shù)及工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 工程概況

馬來西亞安邦輕軌延伸線為既有安邦輕軌的擴(kuò)建線，項(xiàng)目自Sri Petaling開始起，至Putra Heights結(jié)束，線路正線總長度18.048 km，除起點(diǎn)段的80 m線路為路基段外其余全部為高架線，共設(shè)13座車站，均為高架站，另有車輛段1座。同時(shí)，既有線另一端SentulTimur站后延長120 m，承包模式為EPC(設(shè)計(jì)施工總承包)，采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

2 安邦輕軌延伸線的線路技術(shù)特點(diǎn)

安邦輕軌延伸線工程線路條件復(fù)雜，具有曲線多、曲線半徑小、道床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軌下空間小等特點(diǎn)，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。

正線線間距：4.26 m

正線最大坡度：4%

最小曲線半徑：130 m

停車場最小曲線半徑：50 m

最小豎曲線半徑：1 500 m

最大曲線超高：150 m m

設(shè)計(jì)軸重：160 kN

最大運(yùn)行速度：80 km/h

2.1 線路曲線多，曲線半徑小

安邦輕軌延伸線經(jīng)過地區(qū)為城市建成區(qū)，線路曲線多，曲線半徑小。全線共設(shè)平曲線37處，豎曲線40處。最小平曲線半徑130 m，最大超高150 mm，最小豎曲線半徑1 500 m。其中，平曲線半徑小于200 m的曲線有7處。

2.2 無枕式整體道床，新型扣件系統(tǒng)

整體道床采用無枕式整體道床結(jié)構(gòu)，扣件采用VOSSLOH扣件系統(tǒng)，軌道施工時(shí)在鋼軌上固定扣件系統(tǒng)，套管直接埋入道床混凝土，對施工技術(shù)要求較高，需要掌握好應(yīng)力釋放及軌排支撐系統(tǒng)拆除時(shí)間，避免應(yīng)力釋放及軌排支撐系統(tǒng)拆除過早對道床混凝土造成不利影響。如圖1所示。

圖1 安邦輕軌延伸線扣件系統(tǒng)

2.3 道床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軌下空間小

安邦輕軌延伸線道床斷面復(fù)雜，單線采用兩列對置L形斷面道床。單線需要配置6列縱向模板，其中2列為L形擋墻內(nèi)側(cè)模板，高度固定，其余4列由于需要設(shè)置梁面排水坡，高度均不相同；曲線超高段，道床斷面隨軌道整體偏轉(zhuǎn)，道床側(cè)面與梁面產(chǎn)生傾角，且道床側(cè)面高度變化較大，模板高度隨道床超高連續(xù)變化；軌下空間僅有30 mm，不利于軌排支撐系統(tǒng)架設(shè)及混凝土抹面。如圖2、圖3所示。

圖2 直線段道床斷面 (單位：mm)

圖3 曲線段道床斷面(單位：mm)

3 長鋼軌直鋪施工技術(shù)及工藝

將25 m鋼軌倒運(yùn)至橋上，利用閃光焊機(jī)將25 m鋼軌焊接成100 m長鋼軌，并順序布置在橋梁中線處。采用輕型起重門架直接將100 m長鋼軌吊至線路多功能軌道調(diào)整器上，進(jìn)行軌排組裝、軌排調(diào)整等。為保證軌道參數(shù)的精確，施工測量采用軌檢小車測量系統(tǒng)，架設(shè)模板后進(jìn)行混凝土澆筑。混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后進(jìn)行施工機(jī)具拆除，后續(xù)進(jìn)行長鋼軌焊接形成無縫線路。

3.1 施工工藝流程(圖4)

圖4 施工工藝流程

3.2 施工工藝

3.2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備主要包括橋梁工程的驗(yàn)收、測量控制點(diǎn)布設(shè)及復(fù)測、混凝土配合比試驗(yàn)、整體道床鋪設(shè)條件檢查評估等。

3.2.2 作業(yè)面清理

進(jìn)行整體道床施工前，為確保整體道床混凝土與橋面有良好的聯(lián)結(jié)，需將橋面的接觸面鑿毛，將積水排出，使用高壓風(fēng)清除浮渣、灰塵及雜物，保證新老混凝土有較強(qiáng)的粘貼力，確保整體道床施工質(zhì)量。對預(yù)埋筋進(jìn)行逐個(gè)檢查，按設(shè)計(jì)要求扶正，并對銹蝕的鋼筋進(jìn)行除銹。

3.2.3 測量放線

通過測量控制點(diǎn)每隔10 m在梁面上測放出軌道中線控制點(diǎn)，曲線地段軌道中線控制點(diǎn)5 m設(shè)置1個(gè)，曲線起止點(diǎn)、緩圓點(diǎn)、圓緩點(diǎn)、變坡點(diǎn)各設(shè)1個(gè)，以軌道中心控制點(diǎn)為基準(zhǔn)放出基準(zhǔn)軌參考線、模板控制邊線(墨線標(biāo)識)，按設(shè)計(jì)要求采用墨線定位出縱橫向鋼筋的位置。

3.2.4 鋼筋綁扎

整體道床鋼筋網(wǎng)采用在鋼筋加工廠集中下料、加工，現(xiàn)場綁扎焊接成型的作業(yè)方式?？v向和橫向鋼筋按設(shè)計(jì)要求間距綁扎固定，并滿足混凝土最小保護(hù)層厚度的要求。

3.2.5 軌排組裝架設(shè)

(1)軌排組裝

多功能軌道調(diào)整器從軌排拆除區(qū)拆散后通過運(yùn)輸車運(yùn)送至組裝地點(diǎn)，組裝成整體后，擺放到相應(yīng)位置，輔助支撐能保持多功能軌道調(diào)整器縱向穩(wěn)定。多功能軌道調(diào)整器之間按間距2.5 m擺放[6]。使用起重門架橫向吊運(yùn)1根鋼軌至軌排組裝上方，與已經(jīng)擺放好的多功能軌道調(diào)整器進(jìn)行組裝，組裝時(shí)保證鋼軌線形，作為軌排組裝基準(zhǔn)軌。再吊裝第2根鋼軌，以基準(zhǔn)軌調(diào)整線形，組成整體軌排。

(2)軌排架設(shè)及扣件安裝

軌排組裝完成后，在每個(gè)支腿處架設(shè)軌向調(diào)節(jié)撐桿。同時(shí)按軌道平面圖尺寸要求在鋼軌上安裝扣件系統(tǒng)，螺栓與套管之間按要求擰緊。

3.2.6 模板架設(shè)

檢查模板平整度及模板清洗情況，涂刷脫模劑。確定好使用的模板及架設(shè)位置后，首先按模板邊線順序鋪設(shè)聯(lián)接縱模板并支撐，然后按橫模板邊線架設(shè)橫模板，橫模板調(diào)整好位置及高度后，縱模板支撐到位，壓緊橫模板，并與橫模板聯(lián)接。橫模板兩側(cè)面板下部同混凝土支承塊支撐到門型鋼筋上，在橫模板上架設(shè)擋墻內(nèi)側(cè)模板并支撐。

3.2.7 軌排粗調(diào)

軌排、模板組裝架設(shè)完成后，以測設(shè)的軌道參考線為基準(zhǔn)，借助于直角道尺、萬能道尺等，通過軌向調(diào)節(jié)撐桿、高程調(diào)節(jié)螺桿對軌道中線、高程進(jìn)行粗調(diào)。要求軌道目視順直或圓順，高程、軌距、水平及方向偏差均滿足控制要求[4-6]。

直線段施工時(shí)，組裝軌排時(shí)即調(diào)整好軌距，將多功能軌道調(diào)整器與軌道連接固定。曲線段施工需要粗調(diào)時(shí)調(diào)整好基準(zhǔn)軌狀態(tài)后進(jìn)行軌距調(diào)節(jié)并固定。

粗調(diào)完成后，相鄰兩根長鋼軌間用無孔連接板固定。

3.2.8 接地焊接

縱橫向接地鋼筋之間采用L形鋼筋單面焊接，焊接長度符合驗(yàn)收要求；接地端子焊接在道床兩側(cè)接地鋼筋上；接地端子與接地鋼筋單面焊接不小于100 mm，雙面焊不小于50 mm，接地端子螺紋套筒應(yīng)與道床板側(cè)面齊平。

絕緣電阻測試，檢查絕緣卡安裝是否良好，有無脫落、損壞現(xiàn)象，用兆歐表測量鋼筋間絕緣數(shù)據(jù)，全部檢查任意兩根非接地鋼筋間電阻必須達(dá)到2 MΩ以上。

3.2.9 軌排精調(diào)鎖定

全站儀按規(guī)定設(shè)站完成后，將軌檢小車放置于軌道上，安裝棱鏡。使用全站儀測量軌道狀態(tài)測量儀棱鏡。軌檢小車自動測量軌距、超高、水平位置，指導(dǎo)軌道調(diào)整。

在軌道精調(diào)作業(yè)中，由于多功能軌道調(diào)整器調(diào)整時(shí)鋼軌的剛性連動，調(diào)軌工作往往需要重復(fù)多次，反復(fù)調(diào)整，才能達(dá)到要求。軌道精調(diào)采用先中線后高程原則，采用專用開口扳手調(diào)節(jié)左右軌向鎖定器，調(diào)整軌道中線，左右各配2人同時(shí)作業(yè)。用套筒扳手，旋轉(zhuǎn)豎向螺柱，調(diào)整軌道水平、超高。調(diào)整螺柱時(shí)要緩慢進(jìn)行，旋轉(zhuǎn)120°為高程變化1 mm。

3.2.10 混凝土澆筑

澆筑道床混凝土前，應(yīng)再次檢測軌道幾何尺寸，確認(rèn)符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后方可澆筑混凝土?；炷敛捎蒙唐坊炷?，由混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸至澆筑位置后，直接用汽車泵泵送入模。為確保施工連續(xù)性及混凝土施工質(zhì)量，每個(gè)施工段的整體道床混凝土澆筑必須一次性完成。使用插入式振搗器振搗并加強(qiáng)扣件底部及周圍混凝土的搗固，道床表面需抹面整平，及時(shí)噴灑混凝土養(yǎng)護(hù)劑。

3.2.11 道床養(yǎng)生及修整

混凝土澆筑完畢后12～18 h，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)處理，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于7 d。道床表面應(yīng)平整。

3.2.12 軌道調(diào)整器及模板拆除

道床混凝土強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后才能拆除多功能軌道調(diào)整器及模板體系。拆除多功能軌道調(diào)整器時(shí)注意保護(hù)道床混凝土面。拆除后的多功能軌道調(diào)整器及模板倒運(yùn)至相應(yīng)地點(diǎn)清理檢查后待用，然后進(jìn)入新的施工循環(huán)[7-12]。

4 長鋼軌直鋪施工技術(shù)配套機(jī)具設(shè)備

長鋼軌直鋪施工技術(shù)配套的主要施工設(shè)備見表1。

“一個(gè)人騙別人容易，可是騙自己難啊，小韻，悲劇，悲劇啊，從一開始就是悲劇，我不應(yīng)該把你拉進(jìn)我的悲劇世界啊……”龍斌徹心徹肺地大叫一聲，抱住了竹韻的脖子，讓她的臉貼到了自己的臉上，兩人的淚水同時(shí)流淌出來和在一起，滲進(jìn)了嘴里……

表1 長鋼軌直鋪法施工設(shè)備

4.1 多功能軌道調(diào)整器

多功能軌道調(diào)整器具有軌底坡保持；高度調(diào)整鎖定；橫向調(diào)整鎖定功能。

圖5為多功能軌道調(diào)整器單元，100 m長鋼軌由40個(gè)多功能軌道調(diào)整器單元聯(lián)接支撐，組成長軌排，進(jìn)行軌道參數(shù)調(diào)整后鎖定。多功能軌道調(diào)整器的結(jié)構(gòu)形式、功能、穩(wěn)定性等直接影響施工精度及工程質(zhì)量。

圖5 多功能軌道調(diào)整器單元結(jié)構(gòu)示意

多功能軌道調(diào)整器采用下承式結(jié)構(gòu)，豎向支撐設(shè)置在道床外側(cè)，減少了后續(xù)混凝土修補(bǔ)施工，并使軌排系統(tǒng)具有穩(wěn)定的橫向調(diào)整及鎖定功能。鋼軌外側(cè)支撐架設(shè)計(jì)成門形結(jié)構(gòu)，避讓擋墻，使L形擋墻同軌下道床主體一次施工完成。見圖6。

圖6 多功能軌道調(diào)整器施工

4.2 道床模板及支撐

模板及支撐體系由縱模板、橫模板、模板支撐等組成，通過傳力桿將支撐力傳遞到橋梁防護(hù)墻以及另一條線路的門形筋或道床側(cè)面。如圖7所示。

圖7 模板系統(tǒng)斷面

縱向模板統(tǒng)一長度為2.5 m，縱向連續(xù)順鋪，在相應(yīng)位置設(shè)置橫模板，橫模板下部設(shè)置高度調(diào)整螺栓。直線段縱模板高度采用4種規(guī)格，曲線段增加2種規(guī)格的加高模板。不同超高段采用不同模板拼接方式，見表2。

表2 不同地段模板配置 mm

5 安邦輕軌延伸線整體道床施工質(zhì)量控制

安邦輕軌延伸線采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)施工總承包方為建設(shè)精品工程，進(jìn)一步提高了軌道施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。以下主要列舉了與施工機(jī)具相關(guān)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

5.1 軌排組裝精度控制

多功能軌道調(diào)整器及軌排組裝、調(diào)整過程是控制軌道狀態(tài)的關(guān)鍵工序，表3為施工方執(zhí)行的施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

表3 軌排幾何形位允許誤差(施工標(biāo)準(zhǔn))

注：表中a為鋼軌支承點(diǎn)間距。

5.2 模板質(zhì)量控制

模板型式較多，必須對模板質(zhì)量及安裝誤差采取高標(biāo)準(zhǔn)控制。見表4。

表4 模板質(zhì)量及安裝允許偏差

6 結(jié)語

無枕式整體道床施工采用長鋼軌直鋪施工技術(shù)，解決了城市軌道交通橋梁上復(fù)雜道床斷面施工以及小半徑曲線施工等技術(shù)難題。在城市軌道交通建設(shè)中，無枕式整體道床配合長鋼軌直鋪法施工技術(shù)，避免了軌枕場建設(shè)、鋪軌基地建設(shè)、后續(xù)的長鋼軌鋪設(shè)施工，降低了工程投資，解決了城市軌道交通中常見的小半徑曲線施工技術(shù)難題，并已經(jīng)在馬來西亞安邦輕軌延伸線工程中得到充分驗(yàn)證。

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Research on the Construction of Long Rail Laid Directly on Sleeperless Monolithic Track Bed

Sun shihao

(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Beijing 102600, China)

This paper describes a new construction technique of long rail being laid directly on sleeperless monolithic track bed， including the construction process， the associated equipment and the acceptance standard for construction quality. Such technique requires no sleeper plant， no sleeper fabrication and no sleeper laying base. The construction of track bed proceeds along with track laying， which makes it possible to reduce construction time and cost， and proves applicable particularly to the construction of small-radius curve monolithic track bed in the urban mass transit．

Urban mass transit; Monolithic track bed; Sleeperless; Small-radius curve

2014-01-15；

：2014-02-10

孫世豪(1977—)，男，高級工程師，2000年畢業(yè)于石家莊鐵

1004-2954(2014)10-0005-05

U213.2+41

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.10.002

道大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)。