小斷面隧道內(nèi)彈性支承塊式無砟軌道軌排框架法關(guān)鍵施工技術(shù)

曹建騰

(中鐵十八局集團(tuán) 第五工程有限公司，天津 300459)

小斷面隧道內(nèi)彈性支承塊式無砟軌道軌排框架法關(guān)鍵施工技術(shù)

曹建騰

(中鐵十八局集團(tuán) 第五工程有限公司，天津 300459)

依托三南鐵路小斷面隧道內(nèi)彈性支承塊式軌排框架法無砟軌道施工工程實(shí)踐，在全面分析小斷面隧道內(nèi)彈性支承塊式無砟軌道施工難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了彈性支承塊安裝架與分枕平臺(tái)軌排組裝技術(shù)、軌排框架固定支撐技術(shù)和小斷面隧道內(nèi)高效的物流運(yùn)輸技術(shù)，并提出了系統(tǒng)的小斷面隧道內(nèi)彈性支承塊軌排框架法無砟軌道施工方法，提高了施工效率和工程質(zhì)量，可為今后類似的無砟軌道施工提供參考借鑒。

小斷面;彈性支承塊;無砟軌道;安裝架;分枕平臺(tái)

0 引言

三南鐵路擴(kuò)能改造工程西起重慶三江，東至重慶南川區(qū)，全長70.15 km，為國家二級單線鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速120 km。在全線長度1 km以上的隧道鋪設(shè)彈性支承塊式無砟軌道，其中小斷面隧道內(nèi)溝槽完畢后，無砟軌道基礎(chǔ)僅剩3.2 m寬，道床邊離溝槽墻只有30 cm，隧道內(nèi)完全不具備錯(cuò)車條件。在物流緊張的條件下，將底層鋼筋網(wǎng)片由洞外綁扎后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，利用研發(fā)的彈性支承塊安裝架，縮短了軌排組裝的工作時(shí)間；同時(shí)通過對軌排支撐體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了軌排精調(diào)工藝支撐受限問題。

1 小斷面隧道內(nèi)彈性支承塊式無砟軌道施工難點(diǎn)分析

1.1 小斷面隧道軌排組裝難點(diǎn)

圖1 彈性支承塊示意

軌排組裝是無砟軌道施工的關(guān)鍵工序，軌排組裝的軌枕間距精度直接影響著軌排精調(diào)前的質(zhì)量。彈性支承塊(圖1)由混凝土支承塊、微孔橡膠墊板和橡膠套靴組成，其中混凝土支承塊為C50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，承軌面設(shè)1∶40軌底坡，塊內(nèi)設(shè)置預(yù)埋鐵座和扣件連接系統(tǒng)連接，橡膠套靴包裹著混凝土支承塊和微孔橡膠墊板，尺寸為684 mm(長)×284 mm(寬)×178 mm(深)。

彈性支承塊為單一的單元，左右股道對應(yīng)的彈性支承塊沒有連接，導(dǎo)致對稱的彈性支承塊在軌排框架上需要經(jīng)過多次人工調(diào)試方能保證軌枕間距，保證左右股彈性支承塊在一條直線上，同時(shí)一個(gè)單獨(dú)的彈性支承塊重達(dá)100 kg，洞內(nèi)因空間狹小的限制，約束施工作業(yè)人員數(shù)量的同時(shí)，也無形中加大了安全隱患。

鑒于彈性支承塊軌排組裝不便的情況，研發(fā)了彈性支承塊分枕平臺(tái)(圖2)，將彈性支承塊按照設(shè)計(jì)間距分別放入卡槽內(nèi)，同時(shí)為了方便彈性支承塊抬放，研制了杠桿原理的彈性支承塊安裝架(圖3)，提高了軌排組裝的精度。

圖2 分枕平臺(tái)圖3 彈性支承塊安裝架

1.2 軌排框架固定難點(diǎn)

軌排固定是軌排精調(diào)成果的保障，是無砟軌道線性質(zhì)量的依托。一般軌排固定由高程調(diào)節(jié)桿和方向調(diào)節(jié)桿組成，高程調(diào)節(jié)桿通過隧道基礎(chǔ)面受力和軌排框架的螺絲固定，方向調(diào)節(jié)桿通過軌排左右兩側(cè)外部固定受力點(diǎn)和高程調(diào)節(jié)桿處軌排邊緣點(diǎn)進(jìn)行二點(diǎn)支撐固定。

根據(jù)小斷面隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)分析，有2處軌排方向調(diào)節(jié)桿外部固定支撐受力點(diǎn)，其中第1處為溝槽邊緣，第2處為隧道二襯內(nèi)壁。溝槽有水溝和電纜槽組成寬70 cm，離隧道基礎(chǔ)面32 cm高，壁厚10 cm，為后澆筑C25混凝土結(jié)構(gòu)，橫向受力能力差，同時(shí)無砟軌道施工基礎(chǔ)面只有3.2 m寬(軌排寬3 m)，軌排邊緣到溝槽邊緣只有10 cm，無法滿足軌排橫向支撐受力條件。當(dāng)以隧道二襯內(nèi)壁為支撐點(diǎn)時(shí)，因洞內(nèi)物流循環(huán)需要龍門吊倒運(yùn)，溝槽上方布設(shè)龍門吊行動(dòng)軌道，致使支撐桿無法穿過達(dá)到二襯內(nèi)壁受力。

鑒于以上軌排固定方向支撐困難，特加高了行走軌下方木的高度，由原來的5 cm增加到了20 cm，確保支撐桿件順利從行動(dòng)軌下穿過平穩(wěn)受力支撐，保障了軌排精調(diào)的成果。

1.3 小斷面物流組織困難的分析

小斷面隧道內(nèi)無砟軌道施工基礎(chǔ)寬度僅3.2 m寬，而罐車寬度約2.5 m，隧道內(nèi)完全不具備會(huì)車條件。物流組織主要包括洞內(nèi)軌排、模板、行動(dòng)軌倒運(yùn)的物流內(nèi)循環(huán)和洞外運(yùn)輸至洞內(nèi)的鋼筋、混凝土、彈性支承塊等材料的物流外循環(huán)。

物流內(nèi)循環(huán)為施工作業(yè)面循環(huán)設(shè)備、材料倒運(yùn)(圖4)。一天的時(shí)間內(nèi)，軌排組裝時(shí)間段，1#龍門吊負(fù)責(zé)分枕平臺(tái)處的軌排組裝和彈性支承塊、底層鋼筋網(wǎng)片卸車作業(yè)，2#龍門吊負(fù)責(zé)將已拆卸后的軌排倒運(yùn)至組裝平臺(tái)區(qū)域，同時(shí)將組裝平臺(tái)區(qū)域組裝完畢的軌排吊運(yùn)至作業(yè)面進(jìn)行粗鋪，3#龍門吊主要對澆筑后的軌排、扣件、模板、行動(dòng)軌道進(jìn)行拆除和倒運(yùn)，在上述工序完成后，進(jìn)行軌排的精調(diào)作業(yè)(在3～4 h內(nèi))，上述總體工作在9～11 h內(nèi)完成，混凝土澆筑時(shí)間段，1#、2#、3#龍門吊負(fù)責(zé)斗送混凝土澆筑(每斗2～2.5 m3)，在預(yù)留10～12 h內(nèi)完成混凝土的澆筑。

圖4 物流內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)

物流外循環(huán)為保障每日施工需要的運(yùn)輸?shù)闹鞑?，?yīng)特別注意運(yùn)輸量與每日施工量保持一致且在隧道口增設(shè)車輛調(diào)度人員避免洞內(nèi)車輛擁堵。

圖5 鋼筋網(wǎng)片吊裝架

小斷面隧道彈性支承塊式無砟軌道底層鋼筋網(wǎng)片長6.11 m，寬2.4 m，分別由12根縱向鋼筋和34根橫向鋼筋組成，如果能將網(wǎng)片由洞內(nèi)綁扎改為洞外綁扎后，一次吊裝鋪設(shè)到位將會(huì)大幅縮減隧道內(nèi)作業(yè)人員，并能提高工作效率。

通過對鋼筋網(wǎng)片易彎曲、網(wǎng)片扎帶易破壞的特點(diǎn)的研究，改進(jìn)了鋼筋網(wǎng)片吊裝設(shè)施，研發(fā)了鋼筋網(wǎng)片一次吊裝架，6個(gè)起吊點(diǎn)在一個(gè)平面上，均勻分解了鋼筋變形量，鋼筋網(wǎng)片整片吊裝一次鋪設(shè)到位，提高了施工效率。鋼筋網(wǎng)片吊裝架如圖5所示。

2 小斷面隧道內(nèi)彈性支承塊軌排框架法無砟軌道施工方法

2.1 施工工藝流程

小斷面隧道內(nèi)彈性支承塊式軌排框架法無砟軌道施工工藝流程為：隧道基礎(chǔ)處理→測量放樣→底層鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)→軌排快速組裝和粗鋪→軌排粗調(diào)→上層鋼筋及箍筋綁扎→模板安裝→軌排精調(diào)加固→澆筑混凝土→軌排復(fù)測(數(shù)據(jù)采集)→軌排拆除、清理→嵌縫膠灌注。

2.2 隧道基礎(chǔ)處理

道床板施工前，先對隧道仰供標(biāo)高進(jìn)行測量，使用銑铇機(jī)對道床基礎(chǔ)進(jìn)行銑铇，銑铇寬度一般地段為2.6 m，仰供超高地段為2.8 m，銑铇后用清掃車對銑铇細(xì)渣進(jìn)行清掃，最后用高壓水槍進(jìn)行沖洗，確保新舊混凝土面有效連接。

2.3 測量放樣

通過CPⅢ控制網(wǎng)，在隧道基礎(chǔ)面上放出軌道中線點(diǎn)和邊線點(diǎn)，根據(jù)隧道內(nèi)每塊單元板的長度，每隔6.25 m進(jìn)行布點(diǎn)。

2.4 底層鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)

底層鋼筋網(wǎng)片由洞外鋼筋場地統(tǒng)一綁扎，隨彈性支承塊一起運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，使用10 t龍門吊通過吊具平穩(wěn)吊裝，根據(jù)隧道基礎(chǔ)面上布設(shè)的中線點(diǎn)和邊線點(diǎn)一次鋪設(shè)到位，同時(shí)在鋼筋網(wǎng)片下以梅花形每平米不少4個(gè)安放混凝土墊塊。

2.5 軌排快速組裝和粗鋪

(1)彈性支承塊進(jìn)洞。彈性支承塊由洞外通過隨車吊運(yùn)輸至作業(yè)面，通過龍門吊將其卸車存放在作業(yè)面處，彈性支承塊的運(yùn)量應(yīng)根據(jù)每日工作量匹配，避免過多地存放，增加隧道內(nèi)循環(huán)物流組織的壓力。

(2)彈性支承塊轉(zhuǎn)移。龍門吊將每垛彈性支承塊吊運(yùn)至分枕平臺(tái)中間，注意控制每個(gè)分枕平臺(tái)彈性支承塊為22個(gè)。

(3)彈性支承塊快速落槽。每垛彈性支承塊通過研發(fā)的安裝架，根據(jù)杠桿原理將每一個(gè)彈性支承塊平穩(wěn)放入分枕平臺(tái)卡槽內(nèi)，同時(shí)檢查每個(gè)彈性支承塊是否平穩(wěn)落槽。

(4)軌排組裝。軌排框架由龍門吊平穩(wěn)吊運(yùn)至分枕平臺(tái)上方的彈性支承塊上，通過彈性支承塊預(yù)埋鐵座扣件進(jìn)行連接安裝，同時(shí)檢查每個(gè)扣件安裝的完整性和扣壓力。

(5)軌排粗鋪。組裝完畢的軌排由龍門吊吊運(yùn)至鋪設(shè)現(xiàn)場，根據(jù)軌排中心點(diǎn)和放樣中心點(diǎn)重合原理進(jìn)行軌排粗鋪。

2.6 軌排粗調(diào)

采用精密儀器粗調(diào)法，依據(jù)全站儀配合小車進(jìn)行定位粗調(diào)。全站儀采用自由設(shè)站后方交匯法設(shè)站，測設(shè)附近6個(gè)固定在二襯內(nèi)壁上的CPⅢ控制點(diǎn)并與軌道小車相連接，通過軟件自動(dòng)平差將軌道偏差值反映到小車顯示屏幕上，通過軌排的高程調(diào)節(jié)桿和方向調(diào)節(jié)桿進(jìn)行調(diào)整。

2.7 上層鋼筋綁扎

粗調(diào)完畢后進(jìn)行上層鋼筋網(wǎng)片綁扎，上下層網(wǎng)片由96根豎向鋼筋支撐，鋼筋與鋼筋之間采用絕緣綁扎。綁扎完后對鋼筋進(jìn)行絕緣檢測，確保任意鋼筋間無漏綁現(xiàn)象。

2.8 模板安裝

模板安裝包括縱向模板和橫向模板，其中縱向模板采用外側(cè)單邊固定法，確保縱向模板垂直、線性平順，橫向模板通過軌排框架固定于兩軌排中間，確保伸縮縫位于軌枕中間且順直。

2.9 軌排精調(diào)加固

(1)全站儀設(shè)站。采用全站儀觀測前后各2對連續(xù)的 CPⅢ點(diǎn)，自動(dòng)平差、計(jì)算確定設(shè)站位置。設(shè)站完成后查看全站儀設(shè)站精度，如設(shè)站偏差大于0.7 mm時(shí)，查看單個(gè)點(diǎn)精度，剔除偏差超過2 mm的點(diǎn)，最少保留6個(gè)點(diǎn)后重新計(jì)算測站精度，直至設(shè)站坐標(biāo)偏差在0.7 mm以內(nèi)，注意精調(diào)方向應(yīng)至少有3個(gè)CPIII點(diǎn)被使用。當(dāng)氣泡偏移超過10″時(shí)，需對儀器重新整平，設(shè)站并檢查已精調(diào)區(qū)域。改變測站位置后，必須至少交叉觀測后方利用過的 6 個(gè)控制點(diǎn)，并復(fù)測至少已完成精調(diào)的一組軌排，如偏差大于 2 mm 時(shí)，應(yīng)重新設(shè)站[1]。

(2)軌道小車信號接收。軌道小車放置于軌道上，安裝棱鏡。使用全站儀測量軌道小車?yán)忡R。小車自動(dòng)測量軌距、超高、水平位置，接收觀測數(shù)據(jù)，通過配套軟件，計(jì)算軌道平面位置、水平、超高、軌距等數(shù)據(jù)，將誤差值迅速反饋到軌道小車的電腦顯示屏幕上，指導(dǎo)軌道調(diào)整。精調(diào)一般應(yīng)在風(fēng)力不超過3級，溫度穩(wěn)定的氣候條件下進(jìn)行[2]。

(3)調(diào)整中線。加高龍門吊行動(dòng)軌下方木，使得方向支撐桿能輕易穿過在隧道二襯內(nèi)壁上受力，采用專用開口扳手調(diào)節(jié)中線調(diào)整桿，調(diào)整軌道中線，一次調(diào)整2組。

(4) 調(diào)整高程。用套筒扳手，旋轉(zhuǎn)豎向高程調(diào)整螺絲，調(diào)整軌道水平、超高。粗調(diào)后頂面標(biāo)高應(yīng)略低于設(shè)計(jì)頂面標(biāo)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，調(diào)整后用手檢查螺柱是否受力，如未受力則擰緊調(diào)整附近的螺柱[3]。

(5) 安裝魚尾板后再次精調(diào)。軌排第一遍精調(diào)完成軌道偏差在±1 mm后，相鄰軌排用魚尾板進(jìn)行連接，魚尾板處扣件必須要安裝到位。軌縫宜控制在10～30 mm，鋼軌接頭處應(yīng)平順，不得有錯(cuò)牙或錯(cuò)臺(tái)。再次對軌排進(jìn)行精調(diào)，精調(diào)完成后逐根軌枕對軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行檢測調(diào)整[4]。

2.10 混凝土澆筑

軌排精調(diào)完成后在6 h內(nèi)且環(huán)境溫度變化在15℃以內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑?；炷翝仓跋葷駶欆壍老虏考皬椥灾С袎K周圍，同時(shí)檢查混凝土的塌落度、含氣量、入模溫度等是否滿足要求。

混凝土由罐車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，采用龍門吊加料斗方式，將混凝土吊送至軌排上方放入精調(diào)完畢后的軌排框架中，放入的混凝土先進(jìn)行人工攤平，攤平后采用50和30振搗棒依次進(jìn)行振搗，其中30振搗棒用于彈性支承塊下方振搗。

混凝土振搗后根據(jù)標(biāo)高控制架用木抹完成粗平，1～2 h內(nèi)再用鋼抹抹平(至少2遍)。為防止混凝土表面失水產(chǎn)生細(xì)小裂紋，在混凝土接近初凝時(shí)(入模3～4 h)進(jìn)行二次抹面壓光，壓光次數(shù)不宜少于3遍，在進(jìn)行抹面壓光時(shí)嚴(yán)禁灑水。

道床板混凝土初凝后開始養(yǎng)護(hù)，特別是隧道口200 m范圍內(nèi)先采用霧狀噴霧確?；炷帘砻鏉駶櫍炷两K凝后覆蓋養(yǎng)護(hù)布進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)；養(yǎng)護(hù)頻率以始終保持混凝土面濕潤為原則。確保整片土工布均勻吸濕并保證混凝土表面充分濕潤，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

2.11 軌排復(fù)測

完成混凝土澆筑之后、初凝前，再次用精調(diào)小車采集軌道幾何形態(tài)數(shù)據(jù)。在溫度變化不大的環(huán)境下，對軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行復(fù)測并記錄測量結(jié)果，對偏差超出要求的點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注和分析，為后續(xù)施工及時(shí)解決存在的問題，同時(shí)為鋪軌時(shí)調(diào)整扣件擋塊提供參考。

2.12 軌排拆除

按先拆除軌排調(diào)節(jié)螺桿后拆除扣件的順序進(jìn)行框架軌排的拆除，拆除時(shí)按施工方向從后向前依次逐個(gè)進(jìn)行，人工配合吊裝設(shè)備實(shí)施。框架軌排拆除后，及時(shí)清除軌底及軌面上附著的混凝土或其它污染物。

2.13 嵌縫膠灌注

伸縮縫采用寬20 mm的泡沫橡膠板填縫，上部60 mm采用密封硅橡膠封面，灌注密封硅橡膠前應(yīng)將伸縮縫清理干凈，同時(shí)用濕抹布搽去伸縮縫內(nèi)的灰塵后涂刷界面劑，確保密封硅橡膠粘接力。施工時(shí)應(yīng)在伸縮縫兩側(cè)粘貼膠布避免密封硅橡膠污染道床，同時(shí)為確保密封硅橡膠灌注飽滿應(yīng)該分多次灌注，特別是曲線超高地段灌注應(yīng)避免一次灌注過多導(dǎo)致密封硅橡膠向低處流失。

3 結(jié)束語

通過三南鐵路小斷面隧道內(nèi)無砟軌道施工實(shí)踐，高效、優(yōu)質(zhì)地完成了全線14.532 km無砟軌道的施工任務(wù)，施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范要求。通過實(shí)踐證明，彈性支承塊安裝架與分枕平臺(tái)軌排組裝技術(shù)、軌排框架固定支撐技術(shù)和小斷面隧道內(nèi)高效的物流運(yùn)輸技術(shù)提高了施工效率和工程質(zhì)量。

[1]宋照尚.隧道內(nèi)彈性支撐塊式無砟軌道雙線施工工藝：中國，104775340[P]. 2015-7-15.

[2]周大兵.隧道內(nèi)無砟軌道施工過程中雙線物流運(yùn)輸系統(tǒng)：中國，204589736[P]. 2015-8-26.

[3]胡小銀.現(xiàn)澆雙塊式無砟軌道橋梁段軌排橫向精密調(diào)整裝置：中國,20255925[P]. 2012-11-28.

[4]張飛.雙塊式無砟軌道施工用軌道軌排架：中國,204898449[P]. 2015-12-23.

Key Technology of Low Vibration Track Panel Erection Method forBallastless Track Construction in Small Section Tunnel

Cao Jianteng

(China Railway 18th Bureau Group Fifth Engineering Co. Ltd.， Tianjin 300459, China)

This paper introduces the key technology of Low Vibration ballastless track construction in small section tunnel, mainly introduces the construction process flow and logistics organization under the special environment of small section tunnel. The technique was successfully applied to the Construction of Sannan Railway ballastless track,and achieved good results.

small section;low vibration track;ballastless track;mounting frame;sub sleeper platform

曹建騰(1977-)，男，工程師，主要從事高速鐵路無砟軌道研究。E-mail:27411432@qq.com

U213.244

A

2095-0373(2017)02-0096-05

2017-03-14 責(zé)任編輯:車軒玉

10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.2017.02.17

曹建騰.小斷面隧道內(nèi)彈性支承塊式無砟軌道軌排框架法關(guān)鍵施工技術(shù)[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2017,30(2):96-100.