長鋼軌直鋪法施工無砟道床技術應用

趙 軻

(中交二公局鐵路工程有限公司,710065,西安∥工程師)

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長鋼軌直鋪法施工無砟道床技術應用

趙 軻

(中交二公局鐵路工程有限公司,710065,西安∥工程師)

結合吉隆坡Ampang輕軌項目特點,對傳統(tǒng)的無砟道床施工技術進行對比分析,提出了一種新型的長鋼軌直鋪法施工無砟道床技術。詳細介紹了采用該技術需要投入的特殊設備(鋼軌支撐調整系統(tǒng))及組裝的流程,從工序及設備投入方面與傳統(tǒng)的無砟道床施工工藝進行比較，分析了該技術的優(yōu)點。長鋼軌一次鋪設無砟道床施工技術尤其適合道床斷面復雜、曲線半徑小且施工環(huán)境條件困難的城市軌道交通工程。

軌道交通； 無砟道床施工; 長鋼軌直鋪法

Author′s address CCCC SHEC Railway Engineering Co.,Ltd.,710065, Xi′an,China

無砟軌道施工主要包括預制板式無砟軌道施工和現(xiàn)澆板式無砟軌道施工。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆板式無砟軌道施工主要包括軌排框架法、標準軌直鋪法及長軌排直鋪法。其中，軌排框架法多用于鐵路鋪軌,需要換鋪長鋼軌;標準軌直鋪法多用于城市軌道交通工程,無需換鋪長鋼軌,直接在施工完成的道床上采用移動閃光焊焊接為長鋼軌;長軌排直鋪法為近幾年城市軌道交通工程中較常用的方法,需要在鋪軌基地組裝長鋼軌軌排,通過大型軌道運輸設備運輸至現(xiàn)場,精調后澆筑道床混凝土[1]。

1 工程概況

吉隆坡Ampang輕軌項目全線位于高架橋上,其無砟道床與國內道床形式有所不同,在道床兩側有豎向L形擋墻,類似護輪軌起防脫軌作用;扣件采用德國Vossloh DFF21型扣件。該扣件系統(tǒng)主要包括彈條、螺旋道釘、平墊圈、軌距擋板、橡膠墊及基板?；蹇芍苯蝇F(xiàn)澆埋入道床板中,無需采用軌枕或支撐塊。道床斷面與扣件系統(tǒng)如圖1所示。鋼軌采用25 m定尺鋼軌，現(xiàn)場焊接為250 m長鋼軌,采用鋁熱焊鎖定。

線路特點:曲線半徑小,正線最小曲線半徑為133 m,車輛段最小曲線半徑僅50 m,曲線半徑小于150 m的地段鋼軌需要預彎;道床斷面復雜,除L形道床斷面這一特點外,由于橋梁無超高,道床板無底座,線路超高全部通過道床實現(xiàn),給模板設計帶來一定難度。

圖1 道床斷面圖

現(xiàn)場環(huán)境:項目地處吉隆坡衛(wèi)星城Puchong地區(qū)中心,商業(yè)繁華,人口密集,不具備建設鋪軌基地的條件。車輛段位于線路終點,為高架站,根據(jù)線下移交計劃,該車輛段待正線全部完工后才能移交,因此也不具備作為鋪軌基地的條件。

2 方案比選

(1) 軌排框架法。該方案需在工廠提前加工軌排框架,采用移動式龍門吊鋪設短軌排并澆筑混凝土,道床施工完成后,換鋪長鋼軌并現(xiàn)場焊接無縫線路。采用該方案除需投入龍門吊外,在換鋪長鋼軌時需用運輸列車將長鋼軌運至施工現(xiàn)場,并采用鋪軌機進行鋪設。此外，還需設置鋪軌基地,成本投入大。更為重要的是,軌排框架法工具軌較短,不適用于該小曲線半徑項目。

(2) 標準軌直鋪法。該方案采用25 m標準軌現(xiàn)場組裝軌排,采用軌排調整系統(tǒng)進行軌道幾何參數(shù)的調整,澆筑混凝土后采用移動閃光焊現(xiàn)場焊接無縫線路[2-4]。若采用該方案,后期需投入軌道車及平板車等軌道運輸設備進行移動閃光焊焊接。特別是,該項目道床有L形豎向擋墻,在工地移動閃光焊焊接時,焊機機頭操作空間不夠,焊接困難。因此，標準軌直鋪法不適合本項目。

(3) 長軌排直鋪法。該技術為近幾年城市軌道交通施工中較常見的方法,需要設置鋪軌基地,在鋪軌基地內組裝長軌排,通過軌道運輸設備運輸至施工現(xiàn)場并定位,澆筑混凝土。由于項目現(xiàn)場不具備設置鋪軌基地條件,因此該方案不適合。

結合L形道床斷面、鋼軌無法現(xiàn)場移動焊接且曲線半徑非常小這一實際特點,提出了長鋼軌直鋪法施工無砟道床技術：在道床施工前,先在現(xiàn)場離道床施工起點一定距離處設置臨時焊軌生產(chǎn)線(保證焊軌與道床施工能同時進行),并采用長鋼軌運輸拖拉機將長鋼軌提前散布到位；道床施工時,采用25個小型門吊框架,將長鋼軌吊裝到鋼軌支撐調整系統(tǒng)上,然后安裝模板澆筑混凝土。該技術無需投入大型軌道設備,無需設置鋪軌基地,亦無需換鋪長鋼軌,遇到小曲線半徑時,可有選擇性地設置長鋼軌的長度,將單元焊焊接接頭避開小曲線,滿足小曲線半徑施工條件,提高施工工效的同時也節(jié)省了施工成本。

3 施工機具設備

長鋼軌直鋪法施工需要的設備主要包括小型門吊框架、鋼軌支撐調整系統(tǒng)、可調模板系統(tǒng),以及傳統(tǒng)的混凝土施工機具。其中，小型門吊框架用于250 m長鋼軌的吊裝;鋼軌支撐調整系統(tǒng)用于長軌排的現(xiàn)場組裝及軌道幾何尺寸的調整;模板系統(tǒng)采用可調模板,以適用于該項目道床斷面不斷變化的特點。

鋼軌支撐調整系統(tǒng)主要包括中托架及其支撐桿、鋼軌托盤、側托架、支腿、軌向撐桿等。其中,鋼軌托盤帶有1/40的軌底坡；支腿用以長鋼軌高程調節(jié)；軌向撐桿用以長鋼軌方向調節(jié)；中托架、側托架上帶有調整螺栓,用以實現(xiàn)軌距的調節(jié)。如圖2所示。

圖2 鋼軌支撐調整系統(tǒng)

4 長鋼軌直鋪施工無砟道床工藝

該技術主要包括現(xiàn)場鋼筋綁扎、鋼軌支撐調整系統(tǒng)安裝、長鋼軌吊裝、扣件安裝、模板安裝、長軌排調整、接地端子焊接、混凝土澆筑等工序。本文僅詳細介紹鋼軌支撐調整系統(tǒng)的組裝及長鋼軌的現(xiàn)場安裝技術,其他工序與傳統(tǒng)道床施工技術相同。

4.1 鋼軌支撐調整系統(tǒng)組裝

鋼軌支撐調整系統(tǒng)每隔2.5 m設置一套,主要包括擺放中托架及其支撐桿、組裝側托架及支腿、側托架及中托架聯(lián)接等步驟。

首先,按照間距要求,將中托架擺放在中托架支撐桿上,同時將側托架、托盤及支腿進行組裝,然后將組裝好的側托架與中托架通過托盤上的螺栓聯(lián)接。如圖3所示。

圖3 鋼軌支撐調整系統(tǒng)組裝

4.2 長鋼軌吊裝

首先按照10 m的間距要求固定小型門吊框架,以便于長鋼軌的吊裝。吊裝時,各小型門吊要由專人統(tǒng)一指揮,統(tǒng)一起吊、統(tǒng)一就位。

由于長鋼軌存放于兩線間,吊裝時,先起吊線路內側長鋼軌,作為基本軌固定在鋼軌托盤上;然后起吊另一股長鋼軌至托盤上,調整軌距后固定,保證軌距符合要求;最后安裝軌向撐桿,長軌排組裝完成。長軌排組裝流程如圖4所示。

圖4 長軌排組裝流程

4.3 其他工序

軌排組裝完成后,按照扣件設計間距要求,在長鋼軌上標示出扣件位置,并緊固扣件。需要注意的是,由于該扣件系統(tǒng)無軌枕,澆筑混凝土過程中極容易污染,導致后續(xù)清理工作量大,因此,需加工塑料罩子,并采用雙面膠帶將罩子粘貼在扣件基板周圍,保證混凝土不從四周涌入;此外,由于鋼軌軌底距道床表面僅30 mm,為不影響后續(xù)應力放散,需對整根鋼軌采用薄膜進行包裹。如圖5所示。然后經(jīng)鋼筋籠綁扎、模板安裝、軌排粗調及精調、接地端子焊接等工序后,澆筑混凝土。以上工序與傳統(tǒng)工藝相同,不再展開描述。圖6所示為待澆筑混凝土。

5 優(yōu)點分析

(1) 工序比較:軌排框架法在道床施工完成后,需增加鋪設長鋼軌工序；標準軌直鋪法在道床施工完成后,若不換鋪長鋼軌,需采用移動閃光焊在線路上進行焊接；長軌排直鋪法需要建設鋪軌基地,在基地內組裝長軌排,并通過軌道運輸設備運輸至現(xiàn)場；長鋼軌直鋪法由于采用長鋼軌直鋪,無需換鋪,同時,由于長鋼軌在道床施工前及施工時同時焊接,無需在鋪軌后進行移動閃光焊焊接。

圖5 防污染裝置安裝

圖6 軌排組裝完成

(2) 設備投入少：軌排框架法需投入可移動式龍門吊、軌排框架等周轉機具，以及軌道車、長鋼軌運輸列車、鋪軌機等大型設備；標準軌直鋪法需投入軌道車、平板車等大型軌道設備,用于長鋼軌移動焊接；長軌排直鋪法需投入軌道車、軌排運輸列車等大型軌道運輸設備；長鋼軌直鋪法除增加小型門吊框架及鋼軌支撐調整系統(tǒng)外,無需大型軌道運輸設備。

通過以上分析可以看出,采用長鋼軌直鋪法施工無砟道床,可以使焊軌、鋪軌及道床施工同時進行,具有工序簡便、設備投入少、工效較高等優(yōu)點,且無需鋪軌基地建設,在提高施工工效的同時,也能大大節(jié)約施工成本。

6 應用條件

長鋼軌直鋪施工無砟道床工藝采用長鋼軌作工具軌直接澆筑無砟道床,使用Vossloh DFF 21型扣件系統(tǒng),無軌枕、無支撐塊。由于鋼軌支撐調整系統(tǒng)設計時,已充分考慮了軌排架系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適用性,因此該工藝也適用于國內其它型號的扣件系統(tǒng)，包括減振型扣件系統(tǒng)[5-6]。

有所區(qū)別的是,本項目采用扣件系統(tǒng)中的基板自帶擋肩,可省去軌枕或支撐塊,但針對無擋肩的扣件系統(tǒng),需配合軌枕或支撐塊使用;對于采用雙彈性墊層設計的減振扣件,由于墊板下設有減振橡膠墊,也需配合軌枕或支撐塊。

同樣,該工藝在結合道床實際斷面尺寸對鋼軌支撐調整系統(tǒng)中的支腿及軌向支撐尺寸調整后,也適用于彈簧浮置板等特殊道床形式[7]。只需將長鋼軌改為工具軌優(yōu)先施工,待其它地段采用該工藝施工至彈簧浮置板地段時,進行換鋪即可。

此外,該工藝尤其適用于小半徑曲線多的項目施工。其采用現(xiàn)場提前焊接長鋼軌,且長鋼軌長度可控,焊軌時可將鎖定焊焊頭設置到小半徑曲線范圍之外,保證小半徑曲線范圍內接頭均提前采用單元焊焊接,避免了小半徑曲線處鋼軌端部需預彎這一缺點。

采用該工藝需要現(xiàn)場設置臨時焊軌生產(chǎn)線,并采用運輸拖拉機運輸長鋼軌到位,因此該工藝更適用于施工環(huán)境較為開闊的高架橋上。

7 結語

結合吉隆坡Ampang輕軌項目實際特點,對傳統(tǒng)的無砟道床施工進行了分析,提出了一種新型的長鋼軌直鋪法施工無砟道床技術,并簡要介紹了其與傳統(tǒng)無砟道床施工工序的不同之處。從工序及設備投入方面與傳統(tǒng)的無砟道床施工工藝進行對比,分析了該技術的優(yōu)點及其適用條件,為長鋼軌直鋪法在城市軌道交通工程尤其是高架橋上無砟軌道施工提供參考。

[1] 牛建成.長軌排法一次鋪設整體道床無縫線路施工工藝[J].山西建筑,2007 (4):269.

[2] 張希海,馬德勝.北京地鐵5號線高架橋整體道床一次性鋪設無縫線路施工工藝[J].鐵道標準設計,2007(10):86.

[3] 周厚聯(lián),李金良,丁淑霞.北京地鐵5號線宋家莊停車場軌道鋪裝施工技術[J].鐵道標準設計,2007(10):95.

[4] 楊寶鋒,車彥海.混凝土短軌枕式道床施工工藝及其改進[J].城市軌道交通研究,2007(6):60.

[5] 趙悅,肖新標,關慶華,等.鐵路及城市軌道交通減震措施研究綜述[J].聲學與震動,2013(1):20.

[6] 焦金紅,張?zhí)K,耿傳智,等.軌道結構的減振降噪措施[J].城市軌道交通研究,2002(1)：61.

[7] 溫玉君.城市軌道交通系統(tǒng)的減振降噪措施[J].城市軌道交通研究,2005(6)：77.

Application of Ballastless Track Bed Construction in Long Welded Rail Direct Laying

ZHAO Ke

Based on the characteristics of China Harbor light rail extension project at Ampang of Kuala Lumpur, the traditional construction technology of ballastless track bed is comparatively analyzed, a new construction technology of ballastless track bed in long welded rail direct laying is put forward. The special equipment (rail support adjustment system) and assemble procedure of this technology are described in detail, which are compared with the traditional technology of ballastless track bed construction and the technical advantages are analyzed. This technology is specialy suitable for urban rail transit with complex cross sections, small curve and difficult construction environment.

rail transit; ballastless track bed; direct laying of long welded rail

U 215.5+4；U 213.2+44

10.16037/j.1007-869x.2016.04.023

2015-01-18)