城市軌道交通有軌電車(chē)小半徑曲線鋼軌預(yù)彎道床施工技術(shù)研究

羅旭光

（中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司，湖北 十堰 442012）

城市軌道交通有軌電車(chē)小半徑曲線鋼軌預(yù)彎道床施工技術(shù)研究

羅旭光

（中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司，湖北 十堰 442012）

城市新型有軌電車(chē)項(xiàng)目是解決城市軌道交通地鐵線路不能覆蓋的城市重點(diǎn)交通區(qū)域線路的拓展，它在城市建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用。廣州海珠環(huán)島新型有軌電車(chē)試驗(yàn)段線路受城市既有設(shè)施的限制，出現(xiàn)較小的曲線轉(zhuǎn)彎半徑，這是施工難點(diǎn)。針對(duì)小半徑曲線有軌電車(chē)槽型軌整體道床施工提出了預(yù)彎施工技術(shù)，結(jié)合新型有軌電車(chē)整體道床軌道設(shè)計(jì)技術(shù)要求，嘗試使用“槽型軌預(yù)彎技術(shù)”，并進(jìn)行了相應(yīng)的研究，以完成對(duì)城市新型有軌電車(chē)小半徑曲線道床施工技術(shù)的研究。研究結(jié)果表明，施工完成的新型有軌電車(chē)小半徑曲線段道床滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和旅客對(duì)舒適度的基本要求，完善了新型有軌電車(chē)小半徑曲線段道床技術(shù)流程，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)城市軌道交通工程新型有軌電車(chē)小半徑曲線段道床施工技術(shù)的空白。

城市軌道交通；新型有軌電車(chē)；小半徑曲線；施工技術(shù)

1 背景闡述

隨著城市軌道交通工程在我國(guó)的快速發(fā)展，有軌電車(chē)也逐步開(kāi)始試點(diǎn)，呈趨勢(shì)化發(fā)展，并在城市交通運(yùn)輸中發(fā)揮著重要作用。有軌電車(chē)線路在城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密集的中心區(qū)域，不僅能為人們提供便利的交通服務(wù)，還能延伸到軌道交通地鐵線路不能延伸的地方，而且還能在一定程度上減緩城市軌道交通噪聲，為人們創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，最終解決地鐵不能覆蓋的城市重點(diǎn)區(qū)域的交通問(wèn)題。另外，有軌電車(chē)還兼顧旅游觀光功能及推動(dòng)和倡導(dǎo)綠色交通的功能。

廣州海珠環(huán)島新型有軌電車(chē)試驗(yàn)段正線軌道工程施工項(xiàng)目中設(shè)計(jì)的小半徑曲線，曲線半徑最小為70 m，最大為110 m。根據(jù)曲線要素、曲線軌道特點(diǎn)、撥道技術(shù)理論以及經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)人員分析、研究了小半徑曲線鋼軌預(yù)彎技術(shù)，采用鋪軌前鋼軌預(yù)彎的方法，有效地解決了小半徑地段的鋪軌難題，徹底消除了鋼軌不預(yù)彎就直接鋪軌產(chǎn)生的強(qiáng)大鋼軌應(yīng)力，提高了軌道施工質(zhì)量和軌道精度，增強(qiáng)了軌道的穩(wěn)定性、安全性和舒適性，為車(chē)輛的安全運(yùn)營(yíng)提供了有力保障。新型有軌電車(chē)“槽型軌預(yù)彎”技術(shù)的成功應(yīng)用，為有軌電車(chē)施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2 曲線地段整體道床的結(jié)構(gòu)

新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入整體道床是首次應(yīng)用于新型有軌電車(chē)領(lǐng)域，在廣州海珠環(huán)島有軌電車(chē)線路施工過(guò)程中，針對(duì)新型有軌電車(chē)小半徑曲線地段的整體道床施工，結(jié)合我國(guó)城市軌道交通工程有軌電車(chē)軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，提出了小半徑曲線地段預(yù)彎施工技術(shù)。

新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式道床曲線地段主要由槽型鋼軌、長(zhǎng)軌枕、鋼軌護(hù)套、扣配件、瀝青混凝土填充和混凝土道床結(jié)構(gòu)等組成的，具體如圖1（a）（b）所示。

新型有軌電車(chē)整體道床在結(jié)構(gòu)基底填充素混凝土墊層找平處理后，結(jié)合設(shè)計(jì)線路的曲線半徑，運(yùn)用相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行曲線地段槽型軌預(yù)彎，隨后在基底墊層上采用“散鋪法”組裝曲線軌排、架設(shè)和軌道調(diào)整，精調(diào)軌道結(jié)構(gòu)尺寸滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)精度要求后，采用臂架泵或車(chē)載泵澆筑道床混凝土，形成新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

3 槽型軌預(yù)彎整體道床軌道應(yīng)用效果

廣州海珠環(huán)島有軌電車(chē)線路長(zhǎng)枕埋入式整體道床線路設(shè)計(jì)的曲線半徑小，施工技術(shù)難度大，施工精度要求高。在廣州首次建設(shè)的新型有軌電車(chē)試驗(yàn)段中，為了有效解決城市軌道交通地鐵線路在特殊區(qū)域不能延展的問(wèn)題，嘗試設(shè)計(jì)了較小半徑的曲線整體道床過(guò)渡。針對(duì)小半徑曲線地段的槽型軌整體道床施工技術(shù)的研究，依托地鐵施工規(guī)范和城市軌道交通工程施工現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，借鑒國(guó)內(nèi)外其他城市類(lèi)似的有軌電車(chē)經(jīng)驗(yàn)，研究、試驗(yàn)了新型有軌電車(chē)槽型軌預(yù)彎的施工技術(shù)。工作人員不斷鉆研、優(yōu)化和調(diào)整方案，完成了對(duì)槽型軌整體道床小半徑曲線地段施工技術(shù)的成套技術(shù)工藝的研究。

目前，廣州海珠環(huán)島有軌電車(chē)線路已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。對(duì)于采用“槽型軌預(yù)彎技術(shù)”施工的小半徑曲線地段整體道床軌道，有軌電車(chē)在曲線線路地段運(yùn)營(yíng)平穩(wěn)，基本滿(mǎn)足最初設(shè)計(jì)的要求，滿(mǎn)足旅客對(duì)乘車(chē)舒適度的需求。經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)、技術(shù)攻克和研究，形成了成套的新型有軌電車(chē)曲線地段整體道床施工技術(shù)。成套的新型有軌電車(chē)埋入式長(zhǎng)軌枕整體道床施工技術(shù)組織施工和質(zhì)量控制，確保了完成的有軌電車(chē)道床線路質(zhì)量穩(wěn)定，線路運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，滿(mǎn)足了有軌電車(chē)的基本功能，實(shí)現(xiàn)了城市旅游、沿途觀光的基本功能，同時(shí)，也為城市擁擠的交通分流出一份力。

圖1 新型有軌電車(chē)曲線地段整體道床斷面結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

4 長(zhǎng)槽型軌預(yù)彎整體道床軌道技術(shù)應(yīng)用

4.1 工藝流程

在新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床施工中，針對(duì)小半徑曲線地段的整體道床軌道施工，采用槽型軌預(yù)彎技術(shù)，具體工藝流程如圖2所示。

4.2 施工要求

4．2．1 施工準(zhǔn)備

土建施工按照設(shè)計(jì)輪廓完成土方開(kāi)挖，具備移交條件后完成線路交接，并對(duì)土建沿線設(shè)置的測(cè)量導(dǎo)線樁點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核、確認(rèn)，重新復(fù)核其中存在的偏差或者其他影響施工精度的導(dǎo)線樁點(diǎn)，以確保測(cè)量導(dǎo)線樁點(diǎn)的精確性。同時(shí)，有軌電車(chē)埋入式長(zhǎng)軌枕整體道床施工所需槽鋼軌、扣件、軌枕、鋼筋、混凝土和施工機(jī)具要準(zhǔn)備齊全。

4．2．2 道床墊層處理

道床墊層在澆筑后混凝土初凝前進(jìn)行拉毛處理，如果未拉毛，就需要安排鑿毛，鑿毛深度為5～10 mm，間距不大于150 mm，呈梅花狀，以滿(mǎn)足長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床與墊層的牢固連接性。另外，道床施工前，墊層必須清理干凈。

圖2 新型有軌電車(chē)長(zhǎng)槽型軌預(yù)彎整體道床軌道技術(shù)工藝流程

4．2．3 基標(biāo)測(cè)設(shè)

按照導(dǎo)線樁點(diǎn)在沿線路敷設(shè)測(cè)量控制網(wǎng)，并在道床一側(cè)設(shè)置精度在1/5 000～1/10 000范圍的高精度控制基標(biāo)和線路加密基標(biāo)，并通過(guò)第三方測(cè)量單位檢測(cè)，精度合格后形成正式測(cè)量資料歸檔，并用于現(xiàn)場(chǎng)施工道床的精度控制，具體如圖3所示。

圖3 新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床控制基標(biāo)

基標(biāo)設(shè)置必須滿(mǎn)足測(cè)量規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，控制基標(biāo)：直線上不超過(guò)120 m，曲線上不超過(guò)60 m設(shè)置1個(gè)，且曲線起止點(diǎn)、緩圓點(diǎn)、圓緩點(diǎn)均設(shè)置控制基標(biāo)；加密基標(biāo)：直線上6 m，曲線上5 m設(shè)置1個(gè)。控制基標(biāo)和加密基標(biāo)設(shè)置的位置是：（設(shè)計(jì)道床寬度尺寸/2+0.15）m即可，以確保基標(biāo)的有效保護(hù)。

4．2．4 鋼筋加工

根據(jù)新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床設(shè)計(jì)施工圖紙為道床配置鋼筋尺寸，制作、安裝按照縱向筋、橫向筋、架立筋分類(lèi)集中存放。同時(shí)，嚴(yán)格按照鋼筋綁扎間距尺寸進(jìn)行并焊接，底面鋼筋面層呈平面，通過(guò)計(jì)算為澆筑道床面預(yù)留鋼筋保護(hù)層厚度，不小于20 mm。

4．2．5 軌料運(yùn)輸和散布

槽型軌和軌枕、扣配件散布前，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)的曲線要素，計(jì)算、配置曲線地段的軌料需求數(shù)量，采用小型車(chē)輛運(yùn)輸至施工區(qū)域。特別是新的有軌電車(chē)槽型軌，裝車(chē)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照軌節(jié)編號(hào)成對(duì)裝車(chē)，使用針對(duì)有軌電車(chē)槽型軌研制的專(zhuān)用吊夾，人工倒運(yùn)至鋪設(shè)區(qū)段，并擺排成初步的道床框架結(jié)構(gòu)，具體如圖4所示。

圖4 倒運(yùn)至曲線地段的槽型軌及軌枕、扣配件

4．2．6 預(yù)彎設(shè)備調(diào)試

由于槽型鋼軌為新型技術(shù)產(chǎn)品，目前還沒(méi)有與槽型軌相匹配的彎曲設(shè)備。針對(duì)槽型鋼軌的設(shè)備，利用發(fā)電機(jī)、千斤頂、壓力表和彎曲槽組合鋼軌預(yù)彎設(shè)備。在進(jìn)行槽型鋼軌預(yù)彎時(shí)，先按照加壓要求檢查和測(cè)試千斤頂、油壓力表性能，確認(rèn)其滿(mǎn)足各項(xiàng)壓力和標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)，結(jié)合設(shè)計(jì)線路曲線地段的曲線要素，精確計(jì)算曲線鋼軌的彎曲正矢數(shù)據(jù)值。

圓曲線段正矢計(jì)算公式為：

式（1）中：FC為圓曲線正矢，mm；L為弦長(zhǎng)；R為曲線半徑，m。

帶有緩和曲線的正矢一般用遞增法計(jì)算遞增率，即：

式（2）（3）中：FC為圓曲線正矢，mm；N為緩和圓曲線分段數(shù)；L0為緩和曲線長(zhǎng)度；Ln為各測(cè)點(diǎn)間距離。

4．2．7 槽型鋼軌預(yù)彎

對(duì)新型有軌電車(chē)槽型軌進(jìn)行預(yù)彎時(shí)，以精確計(jì)算的曲線地段鋼軌正矢數(shù)據(jù)為控制標(biāo)準(zhǔn)，安裝預(yù)彎設(shè)備至待彎曲的槽型鋼軌上，檢查卡控部件是否牢固、穩(wěn)定，開(kāi)啟發(fā)電機(jī)加壓彎曲，直至滿(mǎn)足需要的彎曲要求，具體如圖5所示。

圖5 正在加壓的有軌電車(chē)槽型軌預(yù)彎設(shè)備

新型有軌電車(chē)槽型軌整體道床鋼軌擺排到位后，從鋼軌一端開(kāi)始每隔500 mm用石筆劃線標(biāo)識(shí)均勻的預(yù)彎點(diǎn)，具體如圖6所示。鋼軌預(yù)彎開(kāi)始后，操作油泵為彎軌器加壓，觀察液壓彎軌器壓力表達(dá)到40 MPa后停止加壓，并保壓30～60 s后開(kāi)始卸壓，再移到下一點(diǎn)位繼續(xù)預(yù)彎。依次預(yù)彎4次后停止預(yù)彎，用2 m弦線進(jìn)行曲線正矢檢查，比較實(shí)測(cè)正矢值與理論正矢值，并不斷修正，確保槽型軌整體道床軌道鋼軌內(nèi)、外股彎曲的槽型軌預(yù)彎度滿(mǎn)足曲線彎曲后的軌距、正矢要求，具體如圖7所示。

圖6 鋼軌預(yù)彎點(diǎn)劃線標(biāo)識(shí)示意圖

4．2．8 軌排組裝

經(jīng)檢驗(yàn)，曲線地段道床軌道鋼軌彎曲符合設(shè)計(jì)和精確計(jì)算數(shù)據(jù)的要求。之后，采用人工方式連接鋼軌，加固新型有軌電車(chē)扣配件彈條、軌距塊等，形成槽型軌整體道床曲線地段軌排框架結(jié)構(gòu)。

4．2．9 軌排架設(shè)

針對(duì)有軌電車(chē)槽型軌軌排，有針對(duì)地改造軌排支撐架，確保槽型軌軌排能牢固支撐。利用改造的軌排支撐架將軌排穩(wěn)固支撐架立。軌排支撐架架設(shè)間距是，曲線段每隔2.5 m設(shè)置1個(gè)。軌排支撐架安裝就位后，用4臺(tái)壓機(jī)輔助豎向頂升絲杠將軌排頂升到比設(shè)計(jì)高程低5 mm左右的位置。軌排豎向頂升絲杠埋入道床部分應(yīng)采用PVC管保護(hù)，PVC管高度要高于混凝土面30 mm以上，并用膠帶封口，以保證拆架時(shí)絲杠順利取出。軌排架設(shè)和支撐架如圖8所示。

圖7 預(yù)彎完成的新型有軌電車(chē)槽型軌道曲線

圖8 改造的槽型軌軌排支撐架

4．2．10 軌道初調(diào)

采用電子萬(wàn)能道尺、方尺、L形尺等工具，按照要求調(diào)整軌道的軌距、水平、高程和方向。通過(guò)軌排支撐架的螺旋絲杠扭轉(zhuǎn)，將軌排軌面標(biāo)高抬高至設(shè)計(jì)軌面標(biāo)高范圍，其上下、左右偏差在5 mm以?xún)?nèi)；通過(guò)橫向水平支撐絲杠扭轉(zhuǎn)，在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，采用配套的基標(biāo)尺測(cè)量道床控制基標(biāo)或加密基標(biāo)的中心點(diǎn)，以此調(diào)整軌排中心線，使其與線路中心線重合，并固定水平橫向支撐。

4．2．11 面層鋼筋綁扎

將基地加工完成的鋼筋成品汽車(chē)運(yùn)輸至工地，人工散布后，按照長(zhǎng)軌枕埋入式道床鋼筋設(shè)計(jì)要求的間距以及數(shù)量綁扎，形成完整的道床鋼筋網(wǎng)。

4．2．12 道床模板安裝

模板支立前，先選取適合的模板，并整修模板，使模板達(dá)到平順度要求。支立時(shí)，需確保模板與模板間連接扣件的緊固連接，特殊道床塊地段可以視具體情況適當(dāng)調(diào)整加密支撐，以防灌注混凝土?xí)r跑模。

4．2．13 軌排精調(diào)

采用10 m弦線在初步調(diào)整好的軌排段鋼軌內(nèi)側(cè)配合鋼尺量取軌道方向（曲線地段量取按照曲線要素計(jì)算的正矢值），在鋼軌軌面同樣用鋼尺垂直量取軌面高程量，使其滿(mǎn)足平順度要求，并重復(fù)細(xì)化調(diào)整。采用弦線量取時(shí)，預(yù)先在軌道上每隔2.5 m標(biāo)識(shí)一處量取小點(diǎn)，每隔5 m標(biāo)識(shí)一處量取大點(diǎn)，通過(guò)10 m弦線重疊壓點(diǎn)測(cè)量，完成調(diào)整段的細(xì)化調(diào)整工作，并按照流程報(bào)監(jiān)、檢查，具體如圖9所示。

圖9 新型有軌電車(chē)曲線道床軌道方向、標(biāo)高精調(diào)

4．2．14 道床混凝土澆筑

新型有軌電車(chē)槽型軌長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床澆筑前，需在鋼軌上覆蓋彩條布，防止混凝土污染鋼軌及其扣件。道床混凝土由商品混凝土站通過(guò)混凝土攪拌車(chē)運(yùn)至待澆筑區(qū)域外，由于新型有軌電車(chē)處于市內(nèi)主干道內(nèi)，直接進(jìn)入場(chǎng)地較為困難，所以，采用臂架泵直接將混凝土輸送至澆筑作業(yè)面，采用插入式振搗棒振搗密實(shí)，在軌枕空檔之間要加強(qiáng)振搗，振搗不得碰撞鋼軌、軌枕、模板，以免道床軌道變形。

4．2．15 抹面、養(yǎng)生

澆筑完成的道床表面要即刻進(jìn)行收面工作，按照新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床設(shè)計(jì)的收面坡度、高度進(jìn)行初抹面，待其達(dá)到初凝狀態(tài)后進(jìn)行二次收面，確保道床面滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。初步抹面完成后，槽型軌、扣配件、支撐架等表面的灰漿要清理干凈。

混凝土澆筑完畢6 h后覆蓋開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)，要保持道床處于濕潤(rùn)狀態(tài)，混凝土養(yǎng)生時(shí)間為7 d。

4．2．16 道床整修

對(duì)于拆模過(guò)程中造成的道床損壞和支架孔洞，要對(duì)其整修，采用高一級(jí)標(biāo)號(hào)混凝土或修補(bǔ)劑，具體如圖10所示。

4．2．17 質(zhì)量檢查

對(duì)于整修完成的新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床，結(jié)合規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)技術(shù)要求對(duì)道床、軌道、扣配件進(jìn)行全面的檢查，及時(shí)采取措施解決存在的質(zhì)量問(wèn)題，以確保有軌電車(chē)線路能夠正常運(yùn)行，滿(mǎn)足相關(guān)要求。成型的新型有軌電車(chē)小半徑曲線地段槽型軌整體道床軌道如圖11所示。

圖10 道床絲杠孔填充示意圖

圖11 澆筑成型的小半徑曲線地段槽型軌整體道床

新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床完成后，結(jié)合有軌電車(chē)線路的周邊環(huán)境，按照既有道路恢復(fù)路面，使完成的新型有軌電車(chē)與周邊路面呈同平面、視覺(jué)色，滿(mǎn)足有軌電車(chē)的“既緩解行車(chē)出行，又節(jié)約用地”的實(shí)用功能需求?；謴?fù)還建道路的新型有軌電車(chē)曲線段線路如圖12所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于城市地鐵線路不能延伸至重要區(qū)域的情況，新型有軌電車(chē)線路設(shè)計(jì)的曲線半徑比較小。相關(guān)人員在槽型軌小曲線半徑方面的施工經(jīng)驗(yàn)極少，所以，在施工過(guò)程中，要與多名軌道交通方面的專(zhuān)家精心探討，多次優(yōu)化施工技術(shù)方案，通過(guò)精心組織提出“槽型軌預(yù)彎”技術(shù)，以解決新型有軌電車(chē)小半徑施工難、鋼軌應(yīng)力大、車(chē)輛輪對(duì)磨耗嚴(yán)重的重大問(wèn)題，從而有效提高施工工效，節(jié)約投資，超標(biāo)準(zhǔn)完成施工，并形成了詳盡的施工技術(shù)總結(jié)。

新型有軌電車(chē)施工對(duì)地面的干擾大，為了減小其對(duì)周邊的干擾，常采用分段圍擋、各專(zhuān)業(yè)平行、循環(huán)作業(yè)的方式施工，以解決施工場(chǎng)地、環(huán)境的問(wèn)題。新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床段軌道施工技術(shù)應(yīng)用的首要目的是解決地鐵不能覆蓋城市重點(diǎn)區(qū)域交通的問(wèn)題。另外，它兼顧旅游觀光功能，節(jié)約城市占地，推動(dòng)綠色交通，提高城市環(huán)保水平，樹(shù)立良好的城市軌道交通環(huán)保形象。

新型有軌電車(chē)長(zhǎng)軌枕埋入式整體道床軌道在海珠試驗(yàn)段中已經(jīng)完成施工，并正式行車(chē)運(yùn)營(yíng)。采用鋼軌預(yù)彎技術(shù)施工的小半徑曲線地段軌道，其行車(chē)平穩(wěn)性比較好，大大減少了列車(chē)輪軌與槽型軌的磨耗損失，同時(shí)，提高了旅客出行的舒適度。隨著軌道交通軌道技術(shù)的不斷發(fā)展，新型有軌電車(chē)槽型軌小半徑曲線地段的施工技術(shù)還將不斷完善，以應(yīng)用于更加局限的城市角落，向無(wú)死角的有軌電車(chē)城市交通線路的目標(biāo)而努力發(fā)展。

圖12 恢復(fù)還建道路并正式投入使用的新型有軌電車(chē)長(zhǎng)曲線段軌道道床

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〔編輯：白潔〕

U213.2

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.009

2095-6835（2017）13-0009-05