鋼彈簧浮置板道床施工技術(shù)及質(zhì)量控制研究

朱元?jiǎng)?/p>

（中鐵濟(jì)南工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟(jì)南255000）

0 引言

為減少振動(dòng)和噪音對環(huán)境的破壞和居民生活的影響，地鐵建設(shè)中必須采取各種減振措施，以將影響降到最低。傳統(tǒng)的減振措施包括雙層彈性墊板扣件，橡膠隔振墊浮置板道床等，是地鐵施工中的中等和高等減振措施。在地鐵線路經(jīng)過如密集居民區(qū)、醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室、劇院等特殊路段時(shí)，采用鋼彈簧浮置板道床減振的效果尤為明顯，已在全國大量城市中廣泛采用。

1 工程概況

杭州地鐵4號線首通段起點(diǎn)近江站，終點(diǎn)彭埠站，線路全長9.605km（右線），全部采用地下敷設(shè)方式，平均站間距1.015km。共設(shè)10座車站，其中換乘站5座，分別與已開通的1號線、2號線聯(lián)接，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營，對促進(jìn)和改善杭州市的交通意義重大。按照方案比選和專家論證，設(shè)計(jì)決定全線在一般地段采用普通整體道床，在減振要求相對較高的地段分別采用雙層彈性墊板扣件道床和橡膠隔振墊浮置板道床，在穿越萬家花園、杭州廣仁醫(yī)院、萬象城、華悅府等環(huán)境敏感區(qū)域，采用鋼彈簧浮置板減振軌道，軌道類型為60kg/m,采用DTVI2型扣件,長度共計(jì)1.451km。

2 浮置板軌道結(jié)構(gòu)

2.1 鋼彈簧浮置板整體道床軌道主要由浮置板基礎(chǔ)、隔振器、鋼筋混凝土道床板、鋼軌及其扣配件組成。

本標(biāo)段圓形盾構(gòu)地段浮置板整體道床圓形盾構(gòu)地段，示意圖如圖1。

圖1 圓形盾構(gòu)地段鋼彈簧浮置板整體道床示意圖

2.2 浮置板基礎(chǔ)：隧道仰拱混凝土施工進(jìn)行回填，為了解決排水，在隧道仰拱回填時(shí)，需預(yù)留道床中間排水溝。

2.3 隔振器:主要由三部分組成：外套筒（澆注在浮置板里）、螺旋彈簧隔振器（包含螺旋鋼彈簧和粘滯阻尼）、彈簧隔振器上的高度調(diào)節(jié)片。

2.4 剪力鉸:為使相鄰兩浮置板塊在接頭處變形基本一致，鋼軌不額外受剪，在浮置板之間的接頭處設(shè)置剪

剪力鉸和剪力筒分別埋設(shè)在兩塊相鄰浮置板中間，縱向可以相對自由伸縮，徑向剛度很大，可以傳遞垂向載荷，這樣可以保證相鄰浮置板之間協(xié)同受力。

3 工藝原理

鋼彈簧浮置板減振軌道是將具有一定質(zhì)量和剛度的混凝土道床板浮置于鋼彈簧隔振器上,距離基礎(chǔ)墊層頂面30mm或40mm,構(gòu)成質(zhì)量-彈簧-隔振系統(tǒng)。隔振器內(nèi)放有螺旋鋼彈簧和粘滯阻尼,鋼彈簧隔振器內(nèi)的粘滯阻尼使鋼彈簧具有三維彈性,增加了系統(tǒng)的各向穩(wěn)定性和安全性,且能抑制和吸收固體聲。作用在鋼軌上的力傳遞給浮置于鋼彈簧隔振器上的道床板,道床板可以提供足夠的慣性質(zhì)量來抵消車輛產(chǎn)生的動(dòng)荷載,只有靜荷載和少量殘余動(dòng)荷載會(huì)通過彈性支承傳遞到基礎(chǔ)墊層中去。道床板受力后,在慣性作用下將受到的力經(jīng)過重新分配后傳遞給固定在基礎(chǔ)墊層上的隔振器,再通過隔振器傳遞到基礎(chǔ)墊層,在此過程中由隔振器進(jìn)行調(diào)諧、濾波、吸收能量,達(dá)到隔振減振的目的。

4 鋼彈簧浮置板整體道床主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

4.1 圓形地段浮置板板面及基底每5米設(shè)置一組直徑50mm鋼絲軟管，將板面水引入基底水溝。排水溝蓋板采用3mm厚鋼板，寬度450mm，并在蓋板上每隔300mm焊接U型HRB400Φ10錨固鋼筋，錨固長度不小于200mm。

4.2 浮置板每塊道床按設(shè)計(jì)要求設(shè)置檢查孔，檢查孔尺寸為205*205mm，浮置板基底水溝鋼蓋板在頂升前開孔，開孔尺寸200×200mm，檢查孔頂部加設(shè)蓋板，防止雜物進(jìn)入板底。

4.3 圓形隧道浮置板地段線路超高在基底和浮置板上統(tǒng)一設(shè)置，按外軌抬高超高值的一半，內(nèi)軌降低超高值的一半來實(shí)現(xiàn)浮置板的超高。

4.4 利用專用液壓千斤頂（隔而固公司提供）來推動(dòng)上支承板向下壓縮彈簧，提升道床。隔振器（彈性元件）放在下支承板上，其垂向力由上支承板直接或通過調(diào)整墊板傳到下座架上，然后傳到外套筒上。安全板由螺栓與內(nèi)筒固定，水平負(fù)荷通過水平鎖緊系統(tǒng)和下座架傳到外套筒上。

4.5 為了確保道床基礎(chǔ)同道床混凝土之間的分離，采用厚度為1mm的透明隔離膜，起隔離層的作用。

4.6 浮置板施工的誤差及要求

基底頂面高度（隔振器位置）0～-5mm

隔振器外套筒位置公差 ±5mm

剪力鉸安裝位置公差 ±5mm

每塊浮置板的長度 ±12mm

浮置板的寬度 ±5mm

軌下凈空 0～+5mm

頂升高程 ±1mm

5 浮置板施工工藝

圖2

6 工序質(zhì)量控制

6.1 測量放線及中心偏移檢查

測量組負(fù)責(zé)測量調(diào)線調(diào)坡后隧道中線與道床中心的偏離值，每環(huán)盾構(gòu)環(huán)測量1個(gè)點(diǎn)位（即1.2米測量），將數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，反饋至基地鋼筋加工班。

對于線路中心線同盾構(gòu)中心線偏差大，可能造成隔振器外套筒同盾構(gòu)壁相互侵限的地段，要求測量組將測量數(shù)據(jù)（注意測量數(shù)據(jù)中標(biāo)識曲線內(nèi)側(cè)、曲線外側(cè)）反饋至設(shè)計(jì)單位，由設(shè)計(jì)單位提供外套筒安裝時(shí)的移動(dòng)量，對于影響鋼筋布置的，需對鋼筋改加工，將數(shù)據(jù)一并反饋至設(shè)計(jì)單位。

準(zhǔn)確定位線路中線位置、隔振器的位置、伸縮縫位置，并將位置標(biāo)識于盾構(gòu)壁上，拉設(shè)護(hù)樁，現(xiàn)場標(biāo)識清楚，將護(hù)樁資料移交浮置板作業(yè)隊(duì)，以便作業(yè)隊(duì)對浮置板和隔振器外套筒位置進(jìn)行精確控制。

6.2 基底混凝土施工

首先進(jìn)行基底垃圾、淤泥的清理，符合規(guī)定要求后綁扎基底鋼筋和水溝鋼筋。按照設(shè)計(jì)要求，隧道曲線地段道床基礎(chǔ)設(shè)置超高，施工時(shí)要求嚴(yán)格控制道床基礎(chǔ)的表面平整度，道床基礎(chǔ)混凝土收面高度只能出現(xiàn)負(fù)誤差，不允許出現(xiàn)正誤差。在安放隔振器位置的高程公差0～-5mm。對于不滿足要求的部位要進(jìn)行打磨或墊高處理。混凝土施工采用架設(shè)混凝土輸送管，泵送混凝土方案（當(dāng)泵送距離無法滿足施工要求時(shí)，可采用軌道車運(yùn)輸混凝土），澆注混凝土，曲線地段嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，不得大于180mm，否則容易造成混凝土向曲線內(nèi)股流動(dòng)，外股高度不足?；炷潦┕ね戤吅螅瑢ι⒙溆谒淼拦鼙诘幕炷良皶r(shí)進(jìn)行清理。

6.3 恢復(fù)線路中心線位置、隔振器基礎(chǔ)平整度檢查

基礎(chǔ)澆注完畢后，對線路中心樁位置進(jìn)行恢復(fù)，對每個(gè)安裝隔振器的位置的高程進(jìn)行檢查，測量水平度，對于高程差大于0～-5mm，要求進(jìn)行整體打磨或鑿除處理，嚴(yán)禁采用在混凝土表面局部挖深的辦法來滿足隔振器放置的要求，確保施工符合技術(shù)要求。

6.4 隔振器位置放樣

浮置板基底澆注完成后，在隔離膜鋪設(shè)前，根據(jù)線路中線位置及隔振器的位置放線，準(zhǔn)確定位線路中線位置、隔振器的位置，對每個(gè)隔振器的安裝位置進(jìn)行抄平，測量水平度。對于隔振器處高程差大于0～-5mm或水平度誤差大于±2mm/m2的，要求進(jìn)行鑿除或打磨處理。處理完成后，測量組對每個(gè)隔振器位置進(jìn)行放樣，在基底面清晰標(biāo)示出隔振器的中心位置。

6.5 鋪設(shè)隔離膜與水溝蓋板

隔離層在基底采用滿鋪，隔離層搭接寬度不小于6cm，并在搭接處采用膠帶密封，防止混凝土進(jìn)入。隔離層鋪設(shè)完成后，在水溝上方鋪設(shè)3mm厚鋼板作為水溝蓋板，水溝蓋板通長焊接，其上每隔300mm焊接U型HRB335Φ10錨固鋼筋，錨固長度不小于200mm。焊接時(shí)需注意焊接方法，防止局部過熱造成蓋板嚴(yán)重彎曲不平整。

6.6 隔振器套筒安裝

根據(jù)基底上標(biāo)示的隔振器位置擺放隔振器外套筒，，并注意按圖紙所示方向（角度）擺放。外套筒采用限位銷進(jìn)行固定，隔振器的外套筒的高度統(tǒng)一為325mm。

6.7 鋼軌架設(shè)，扣配件、軌枕安裝

長軌架設(shè)采用下承式支撐架，保證軌底坡為1/40，保證浮置板頂升量為40mm；支撐架直線地段不大于3m設(shè)置一個(gè)，曲線地段不大于2.5m設(shè)置一個(gè)；支撐架在直線段應(yīng)垂直于線路方向，曲線地段應(yīng)垂直線路切線方向，并將各部螺栓擰緊，不得虛接；扣配件與軌枕的安裝結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙與套筒的實(shí)際位置進(jìn)行安裝。

6.8 綁扎鋼筋及安裝道床排水管

6.8.1 當(dāng)所有隔振器外套筒放好并固定后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙綁扎鋼筋和安裝剪力鉸，剪力鉸定位要準(zhǔn)確。

6.8.2 在隔振器周圍綁鋼筋時(shí)，要注意避免移動(dòng)外套筒。以防止?jié)沧⒒炷習(xí)r，外套筒移動(dòng)和浮起，可以把外套筒的焊接鋼筋和上部的結(jié)構(gòu)鋼筋連接在一起。

6.8.3 在綁扎鋼筋前要檢查塑料隔離膜，對破損處要做修補(bǔ)處理。

6.8.4 鋼筋綁扎質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和驗(yàn)標(biāo)等相關(guān)規(guī)定。

6.8.5 鋼筋綁扎完成后，在浮置板板面每5米設(shè)置一組直徑50mm鋼絲軟管，將板面水引入基底水溝。

6.9 安裝剪力鉸及立模板

安裝剪力鉸及立端模板同時(shí)進(jìn)行。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙綁扎鋼筋和安裝剪力鉸，剪力鉸定位要準(zhǔn)確。在每處板縫處布置剪力鉸，具體布置尺寸、位置及數(shù)量以施工圖為準(zhǔn)，剪力鉸安裝位置公差±5mm。

模板應(yīng)穩(wěn)固牢靠，滿足混凝土施工的需要，幾何尺寸滿足規(guī)范要求。

6.10 軌道幾何尺寸調(diào)整

通過鋼軌支承架支腿螺旋依據(jù)鋪軌基標(biāo)精調(diào)軌道幾何狀態(tài)，用萬能道尺、方尺、L型尺、錘球等工具，按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求調(diào)整軌道的軌距、水平、高程、方向等幾何尺寸。曲線地段還須增加對曲線外股正矢的調(diào)整及檢查（利用10m或20m弦線）。具體軌道調(diào)整做法是：先調(diào)水平，后調(diào)軌距；先調(diào)基標(biāo)部位；后調(diào)基標(biāo)之間；先粗后精，反復(fù)調(diào)整。經(jīng)過精調(diào)后，其精度必須符合無碴軌道鋪設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。施工中嚴(yán)格按照“三步控制”的措施確保軌道的幾何狀態(tài)。

第一步：粗調(diào)。鋼軌架設(shè)時(shí)按照中樁及標(biāo)高資料初步調(diào)整軌道，初步調(diào)整完畢后，安裝鋼筋，支立模板；

第二步：精調(diào)。對軌道幾何狀態(tài)精確進(jìn)行調(diào)整，目視及弦量的方法進(jìn)行調(diào)整；

第三步：灰后檢查?；炷潦┕ぶ锌赡軐壍缼缀纬叽绠a(chǎn)生影響，要求在混凝土澆注完畢后，混凝土尚未凝固前，立即安排人員進(jìn)行檢查及調(diào)整。其精度應(yīng)符合下列規(guī)定：軌道中心線距基標(biāo)中心線允許偏差±2mm，軌道方向直線段用10m弦量，允許偏差1mm。曲線段用20m弦量。

6.11 澆注道床混凝土

6.11.1 圓形隧道地段有凸臺(tái)的道床板混凝土施工，因考慮到軌架的影響，道床施工計(jì)劃采用二次澆注的施工方案進(jìn)行施工。要求兩次施工的施工縫嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求施工。第一次澆注高度為外套筒的設(shè)計(jì)高度（短軌枕頂面下30mm），注意浮置板頂面坡度；二次將凸臺(tái)部分澆注完畢。前層混凝土的強(qiáng)度不得小于1.2MPa。

施工浮置板底層混凝土?xí)r，要求底層混凝土施工表面進(jìn)行拉毛處理，拉毛處理在混凝土澆注完畢1小時(shí)內(nèi)施工完畢。

施工縫處的混凝土松動(dòng)石子或松弱混凝土層應(yīng)鑿除，并應(yīng)用水沖洗、濕潤，清理徹底干凈，并不得存在積水。

二次澆注凸臺(tái)混凝土前，注意新舊混凝土的結(jié)合，滿足施工及設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

6.11.2 浮置板的混凝土應(yīng)澆注到外套筒的上邊緣?；炷恋燃墳镃40。每塊浮置板板塊在底層及凸臺(tái)澆注范圍內(nèi)要求一次澆注完成，澆注混凝土?xí)r不要中斷，以避免冷接縫而消弱浮置板的強(qiáng)度。

6.11.3 混凝土澆注必須滿足《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》及《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求。

6.12 浮置板頂升

6.12.1 當(dāng)混凝土澆筑28天后，且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，用GERB提供的專用液壓千斤頂從浮置板支承基礎(chǔ)上抬起浮置板。浮置板頂升達(dá)到設(shè)計(jì)頂升高度，允許誤差±1mm。

6.12.2 為了測量浮置板水平和靜變形，在每塊浮置板上要布置8個(gè)測量點(diǎn)，測量浮置板的水平。

6.12.3 考慮到浮置板和剪力鉸的受力，浮置板至少要分3至4步頂升，最后達(dá)到設(shè)計(jì)的頂升高度。每一步的頂升高度，要通過放置在下支架和上支承板之間的調(diào)平鋼板來控制。調(diào)平鋼板的形狀和上支承板的形狀一致，最終調(diào)平鋼板的總厚度要達(dá)到38mm，由3×10mm+5mm+3mm+2mm不同厚度組成。為減小調(diào)平鋼板和下支架之間的縫隙，把力傳遞到外套筒上，調(diào)平鋼板和和上支承板之間的接觸面必須水平。最后測量浮置板頂升高度，檢查是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6.12.4 根據(jù)軌道幾何尺寸，如需要進(jìn)行高度調(diào)整，可以通過調(diào)平鋼板對浮置板高度進(jìn)行調(diào)整。

6.12.5 安裝調(diào)平完畢后，要把調(diào)平鋼板用螺栓固定到內(nèi)筒上支承板上面，防止調(diào)平鋼板移動(dòng)。最后蓋上外套筒蓋板，以保護(hù)隔振器，以避免隔振器被破壞和雜物的進(jìn)入。

6.13 浮置板施工狀態(tài)檢驗(yàn)

6.13.1 浮置板道床檢驗(yàn)

隔振器外套筒位置公差 ±5mm

剪力鉸安裝位置公差 ±5mm

每塊浮置板的長度 ±12mm

每塊浮置板的寬度 ±5mm

軌下凈空 +0～+5mm

6.13.2 浮置板軌道幾何形態(tài)按普通軌道要求執(zhí)行。

7 結(jié)束語

浮置板結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙安裝的同時(shí)，及時(shí)聯(lián)系供貨商技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)施工，隨時(shí)配合承包商完成鋪設(shè)。再就是浮置板道床的線路中心線、軌道中心線、隔振器中心線的控制是質(zhì)量控制的關(guān)鍵，根據(jù)計(jì)算偏心量進(jìn)行調(diào)整，確保“三心”符合要求。另外，浮置板軌道需安排測量人員超前進(jìn)行浮置板的測量，尤其對盾構(gòu)中心線同調(diào)線調(diào)坡測量后的線路中心線偏離尺寸較大的，影響鋼筋籠布置、影響外套筒布置的及時(shí)同設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，確保浮置板施工的順利進(jìn)行。

總之，通過科學(xué)合理的安排和嚴(yán)格的工序質(zhì)量控制，首通段鋼彈簧浮置板軌道滿足了設(shè)計(jì)意圖，減振、降噪效果明顯，對環(huán)境的破壞和居民生活的影響降到了最低，實(shí)現(xiàn)了“以人為本，和諧發(fā)展”的精神，做到了城市軌道交通建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］CJJ/T191-2012浮置板軌道技術(shù)規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社,2013,3.

［2］《鋼彈簧浮置板道床設(shè)計(jì)圖》HD4-1-S-TSY-03-GD-01[Z].中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院,2014,5.

［3］GB50308-2008城市軌道交通工程測量規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社,2008,6.

［4］GB50299-1999地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（2003版）[S].中國鐵道出版社,2011.