長沙磁浮工程軌道鋪設(shè)施工關(guān)鍵技術(shù)

張軍林(中鐵十一局集團(tuán)有限公司，武漢430061)

長沙磁浮工程軌道鋪設(shè)施工關(guān)鍵技術(shù)

張軍林
(中鐵十一局集團(tuán)有限公司，武漢430061)

在磁浮軌道鋪設(shè)前，首先進(jìn)行施工測量系統(tǒng)、軌道的臨時(shí)定位支撐、軌道的精確測量和精確調(diào)整等關(guān)鍵工序的工藝性試驗(yàn)，并設(shè)計(jì)了適合磁浮軌道施工的測量棱鏡基座、軌道支撐架等一系列配套工裝，最后研發(fā)了一整套磁浮軌道鋪設(shè)技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)符合相關(guān)技術(shù)條件要求，其工裝設(shè)備能夠滿足施工作業(yè)要求。

城市軌道交通;磁浮;軌道鋪設(shè);精調(diào);測量

1 工程概述

長沙磁浮工程起于長沙南高鐵站，止于黃花機(jī)場站。線路全長18.55 km。全線共設(shè)置車站3座，分別為長沙南站、榔梨站和黃花機(jī)場站，在長沙南站附近新建車輛段和綜合基地各一處，控制中心設(shè)綜合基地內(nèi)，含正線及輔助線、出入段線、車輛段等線路。

線路平面曲線最小半徑區(qū)間正線為100 m，正線為雙線，線間距4.4 m，軌距1 860 mm，線路縱斷面最大坡度區(qū)間正線為41‰，線路最小豎曲線半徑為1 500 m。設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度為100 km/h，采用3輛編組的中低速磁浮列車。

2 軌道結(jié)構(gòu)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

采用鋼枕型式的中低速磁浮軌道結(jié)構(gòu)，軌道結(jié)構(gòu)自上而下主要由感應(yīng)板、F型鋼、H型鋼軌枕、伸縮接頭、連接件、扣件系統(tǒng)、承軌臺(tái)道床等部件組成［12］，詳見圖1、2。

圖1 軌道結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Structural diagram

1)F型鋼:采用Q235D鋼;全線F型鋼橫斷面寬375 mm，平面圓曲線、緩和曲線、縱斷面豎曲線地段均采用相應(yīng)設(shè)計(jì)線型的廠制曲線型F型鋼。

圖2 現(xiàn)場圖示Fig.2 Scene diagram

2)感應(yīng)板:采用鋁合金材質(zhì)制造。

3)F型導(dǎo)軌:由F型鋼和感應(yīng)板組成。

4)軌枕:采用H型鋼軌枕，軌枕間距正線地段采用1 200 mm。

5)軌排:由F型導(dǎo)軌、H型鋼軌枕、伸縮接頭、連接件及緊固件組成。標(biāo)準(zhǔn)軌排長度為12.5 m，軌排與軌排之間應(yīng)設(shè)置伸縮接頭。

6)扣件:橋梁地段和庫內(nèi)立柱地段采用TSYCF-Ⅰ型，路基地段采用TSYCF-Ⅱ型扣件。

7)承軌臺(tái):采用高強(qiáng)無收縮灌漿料澆筑，承軌臺(tái)與橋梁之間設(shè)置預(yù)埋連接鋼筋。曲線超高按內(nèi)軌降低超高值一半、外軌抬高超高值一半的辦法設(shè)置，并通過承軌臺(tái)來實(shí)現(xiàn)［3］。

8)軌道結(jié)構(gòu)高度:是指軌排兩側(cè)F型鋼的支撐輪滑行面與下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面之間的最小距離［45］，具體見表1。

表1 軌道結(jié)構(gòu)高度Tab.1 Structuralheight of track mm

3 鋪軌基地設(shè)置

鋪軌基地主要為全線路基、橋梁提供軌排檢測驗(yàn)收、臨時(shí)存放功能。

長沙磁浮工程鋪軌基地選址在靠近忠武路特大橋(DK11+700)段線路右側(cè)范圍處，長90 m，寬50 m，占地4 502.25 m2。鋪軌基地主要由軌排待檢測區(qū)、檢測完成區(qū)、檢測輔助區(qū)組成，其軌排平面按縱列式布置。軌排存放臺(tái)座采用橫向并排布置，設(shè)置軌排存放區(qū)11個(gè)，每個(gè)區(qū)存放軌排6排，每排存放6層軌排;每個(gè)軌排區(qū)需設(shè)置臺(tái)座5個(gè)，鋪軌基地最多可存軌排372榀，鋪軌4.65 km;場內(nèi)吊裝設(shè)備每個(gè)軌行區(qū)采用2臺(tái)10 t龍門吊。

4 軌道鋪設(shè)施工要點(diǎn)

4.1 準(zhǔn)備工作

軌道工程施工前，先對軌道梁兩側(cè)進(jìn)行安全支護(hù)，確保施工人員有足夠的操作平臺(tái)及安全距離，滿足安全施工要求，同時(shí)將工裝、臨時(shí)支墩、起重設(shè)備、扣件、灌漿料等機(jī)具材料準(zhǔn)備到位［6］。

4.2 CPIII測量網(wǎng)布置

磁浮軌道施工需要通過CPⅢ測量方能滿足精度要求，先對CPⅢ測量進(jìn)行布網(wǎng)測設(shè)，測量成果滿足要求后，用于軌道施工控制軌排精調(diào)。

CPⅢ軌道基礎(chǔ)控制網(wǎng)點(diǎn)沿線路成對布設(shè)，縱向間距一般布置為25 m左右［7］。同一對點(diǎn)里程差不大于3 m，點(diǎn)位布設(shè)高度大致等高，并低于設(shè)計(jì)軌道0.1 m，保證不影響后期軌道行車。

長沙磁浮工程全線大多在橋梁地段，CPⅢ立式支柱埋設(shè)在橋梁固定支座端頭的兩軌枕間，具體見圖3。

圖3 橋梁地段CPⅢ標(biāo)志布置Fig.3 Layout of CPⅢin bridge section

4.3 梁面處理

在軌道工程施工之前，首先進(jìn)行軌道梁線位、高程等技術(shù)指標(biāo)的檢查驗(yàn)收，同時(shí)檢查梁面預(yù)埋鋼筋情況，不滿足要求的部位按照要求處理。

4.4 軌排驗(yàn)收

分廠驗(yàn)、鋪軌基地驗(yàn)收兩部分，檢查軌排組裝外觀、內(nèi)部尺寸、軌排線型等指標(biāo)［8 9］。

4.5 軌排貯存、運(yùn)輸

鋪軌基地存放軌排時(shí)，在軌排下方設(shè)置5道橫向支撐臺(tái)座，臺(tái)座采用混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)穩(wěn)定、表面平整，上下層軌排在相應(yīng)位置放置方木并進(jìn)行支墊防護(hù)。

軌排通過13 m長板車運(yùn)輸，每層間在H型枕上支墊方木，并加固穩(wěn)定。軌排在現(xiàn)場存放時(shí)，要對場地進(jìn)行平整壓實(shí)，軌排下方支墊方木進(jìn)行存放。受條件限制，軌排存放時(shí)碼放3層為宜。

4.6 軌道預(yù)鋪

軌排通過車輛運(yùn)送至指定的施工部位，采用大型起重吊裝設(shè)備通過專用軌排吊具固定吊裝軌排至施工梁面里程點(diǎn)位置，放置在預(yù)先放置的臨時(shí)支墩上，扣件安裝完成后，通過手搖式起道機(jī)把軌排換置到軌道支撐架上，并進(jìn)行定位。具體如下:

1)測量放樣:通過測量放樣，將每榀軌排大小里程側(cè)第1根軌枕邊緣點(diǎn)線路中心位置精確定位，并做好標(biāo)記，以便于施工人員進(jìn)行軌排位置預(yù)鋪定位。

2)安放臨時(shí)支墩:在軌排吊裝之前按照每3 m放置一個(gè)具有一定剛度的臨時(shí)支墩，其高度以方便扣件安裝為宜。

3)安裝扣件:扣件的擰緊力矩需達(dá)到300 N·m。

4)軌排基本定位:扣件安裝完成后，利用手搖式起道機(jī)抽換出臨時(shí)支墩，將軌排放置在預(yù)先指定的軌道支撐架上，軌排高程和方向控制在10 mm之內(nèi)，即完成軌道粗調(diào)。該支撐架構(gòu)造主要由千斤頂、承載座、垂直鎖緊機(jī)構(gòu)等部件組成，支撐架獨(dú)立調(diào)整軌排空間位置。軌道支撐架與軌排的關(guān)系如圖4、5所示。

圖4 軌道支撐架側(cè)面Fig.4 Side view of track support frame

圖5 軌道支撐架安裝5 Installation of track support frame

4.7 模板制作與安裝

根據(jù)軌道承軌臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸小、高空作業(yè)及考慮承軌臺(tái)數(shù)量多的特點(diǎn)，承軌臺(tái)模板采用塑料模板，輕巧以方便現(xiàn)場操作，循環(huán)周轉(zhuǎn)使用。模板采用ABS材質(zhì)，根據(jù)承軌臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸由指定的專業(yè)廠家制作加工。

4.8 軌道精調(diào)

軌排施工測量基座根據(jù)F軌特點(diǎn)設(shè)計(jì)，主要由棱鏡座、直線滑軌、活動(dòng)座、彈簧、定位柱、工裝基座、磁鐵等部件組成。該測量基座使用方便，測量精準(zhǔn)，能有效提高磁浮軌道的安裝速度與安裝精度。基座具體設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 精調(diào)工裝立面Fig.6 Fine adjustment tooling elevation

施工測量過程中首先通過全站儀在CPIII控制網(wǎng)下自由設(shè)站，測量安置在軌排測量基座上的球形棱鏡而獲取實(shí)時(shí)的三維坐標(biāo)［10］。全站儀在CPIII下自由設(shè)站，同一測站觀測的CPIII控制點(diǎn)數(shù)不少于4對，剔除不合格CPIII點(diǎn)后最低點(diǎn)數(shù)不能少于6個(gè)CPIII點(diǎn)。測量F軌排定位孔時(shí)最近距離不應(yīng)小于8 m，最遠(yuǎn)距離不應(yīng)大于40 m。

全站儀采集的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過自主開發(fā)的磁浮F軌道精確測量定位軟件實(shí)時(shí)計(jì)算出實(shí)測值與理論值的偏差，同時(shí)利用軌道支撐架調(diào)整軌道至設(shè)計(jì)狀態(tài)。經(jīng)過檢算及實(shí)操模擬實(shí)驗(yàn)證明，每一榀軌排控制支撐架間距離不超過2～3 m。軌道支撐架可根據(jù)測量精調(diào)三維空間、豎曲線及超高的任何位置，保證施工高效快捷精準(zhǔn)完成。

1)豎向位移:通過支撐架兩側(cè)千斤頂調(diào)節(jié)軌排左右側(cè)高度，也可調(diào)整超高，見圖7。

2)橫向位移:通過松緊兩側(cè)橫向卡銷頂住F型鋼軌內(nèi)側(cè)面可左右移動(dòng)，見圖8。

圖7 軌道支撐架豎向調(diào)整Fig.7 Vertical adjustment of track support frame

圖8 軌道支撐架橫向調(diào)整Fig.8 Horizontal adjustment of track support frame

3)豎曲線調(diào)節(jié):通過調(diào)整豎曲線范圍的軌道支撐架緊固螺絲和頂部卡銷，調(diào)整每個(gè)支撐截面的調(diào)節(jié)千斤頂，完成軌排豎曲線調(diào)節(jié)，見圖7。

4.9 承軌臺(tái)灌漿

澆筑承軌臺(tái)混凝土前，要通過精調(diào)數(shù)據(jù)再次檢測軌道幾何尺寸及支撐架的穩(wěn)定性，確認(rèn)無誤后澆筑承軌臺(tái)混凝土。承軌臺(tái)混凝土采用高強(qiáng)無收縮灌漿料，攪拌灌漿料時(shí)，先開啟計(jì)時(shí)加水按鈕，3～5 s后開始加料，同時(shí)開啟攪拌按鈕，待所有灌漿料加完繼續(xù)攪拌1～3 min，停止攪拌，測試流動(dòng)度，如在290～330 mm范圍即可卸料、吊運(yùn)、灌漿。為確保施工連續(xù)性及混凝土施工質(zhì)量，每個(gè)施工段的承軌臺(tái)灌漿必須一次性灌注完成，不能間斷，并盡可能縮短灌漿時(shí)間［11］。灌漿施工中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題:

1)曲線段承軌臺(tái)超高均采用線路中心高度不變，在緩和曲線內(nèi)線性過渡，與圓曲線順接，通過降低曲線內(nèi)側(cè)承軌臺(tái)，抬高外側(cè)承軌臺(tái)的方式以滿足超高設(shè)置的要求。

2)根據(jù)試驗(yàn)控制的初凝時(shí)間及時(shí)對承軌臺(tái)表面進(jìn)行抹光，確保承軌臺(tái)表面平整，扣件鐵墊板底面埋入承軌臺(tái)頂面5 mm。

3)混凝土強(qiáng)度需達(dá)到2.5 MPa后才能拆除模板，強(qiáng)度達(dá)到5 MPa時(shí)，方準(zhǔn)拆除軌道支撐架。

4.10 軌道整理

承軌臺(tái)施工完成后，為了保證整體軌道的順接及連續(xù)性，確保下一段軌排精度滿足要求，必須對施工完的軌道進(jìn)行復(fù)測，并與即將施工部位進(jìn)行搭接聯(lián)測。

5 結(jié)語

磁浮軌道施工前要在線下進(jìn)行軌道精調(diào)、灌漿等關(guān)鍵工序的工藝性試驗(yàn)，鍛煉施工隊(duì)伍，熟悉工藝流程，確保施工進(jìn)度和質(zhì)量滿足相關(guān)要求。在施工過程中，要準(zhǔn)確把握各施工要點(diǎn)、材料、機(jī)具和作業(yè)人員配置要求，進(jìn)行精細(xì)化管理。

我國首條中低速磁浮線路長沙磁浮快線已經(jīng)投入運(yùn)營，驗(yàn)證了本技術(shù)的可行性，可為今后同類磁浮軌道的建設(shè)提供技術(shù)參考。

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(編輯:郝京紅)

Key Technology on Track Laying in Changsha Maglev Engineering

ZHANG Junlin
(China railway 11th Bureau Group Co.，Ltd.，Wuhan 430061)

Prior to themaglev track laying，some critical technological testswere performed，which include construction survey system，temporary support for the track，finemeasurement and precise adjustment.Then，a series of supportive tooling equipment，includingmeasuring prism base and track supportbracket，were designed.Finally，a complete setofmaglev track laying technology was developed.Each of the technical parameters of this technology is in accordance w ith the relevant technical requirements and the equipment canmeet the requirements of the construction work.

urban rail transit;maglev;track laying;precise adjustment;measurement

U231

A

1672- 6073(2017)02- 0070- 05

10.3969/j.issn.1672 6073.2017.02.014

2016- 06 28

2017 01 06

張軍林，男，本科，工程碩士，高級(jí)工程師，從事鐵路、城市軌道土建工程技術(shù)管理工作，zhang junlin1977@163.com

中國鐵建科研基金項(xiàng)目(15－01)