地鐵區(qū)間分離式隧道狹窄空間內(nèi)整體道床澆筑逆作法施工技術(shù)

馬瑞華

摘要：通過(guò)對(duì)地鐵單洞單線隧道整體道床普遍采用的軌排推進(jìn)法施工工藝的研究，提出了在隧道底板上鋪設(shè)正式軌排，作為軌道平板車(chē)運(yùn)輸?shù)呐R時(shí)軌道，由遠(yuǎn)及近澆筑道床混凝土的新方法，即逆作法；并研發(fā)了軌行式混凝土泵管托架、軌行式三點(diǎn)布料漏斗、臨時(shí)砂枕等實(shí)用工裝，有效地解決了狹小空間物流組織困難、易損傷未達(dá)齡期道床、施工工效低、作業(yè)環(huán)境差、產(chǎn)生垃圾多等以往軌排推進(jìn)法施工中存在的不足，在單線單洞隧道整體道床施工領(lǐng)域具有一定的推廣價(jià)值，亦可用于高速鐵路、輕軌等物流組織困難地段的施工。

Abstract： Through the study of the construction technology of the track pushing method commonly used in the monolithic track bed of the single hole single track tunnel of the subway， this paper puts forward a new method for the construction of a temporary track for the transportation of a track plate vehicle， which is a new method of building the concrete of the track bed from far and near， that is， the reversed construction method. The practical tooling of rail type concrete pump tube bracket， rail line type three point cloth funnel and temporary sand pillow has been developed， which effectively solved the shortcomings in the construction of narrow space logistics organization， easily damaged unage bed， low construction efficiency， poor working environment and more garbage. It has certain popularization value in the construction of monolithic track bed for single track and single tunnel，it can also be used for the construction of the difficult parts of the logistics organization of high-speed railway and light rail.

關(guān)鍵詞：?jiǎn)味磫尉€；整體道床；永臨結(jié)合軌道；砂枕；泵管托架；逆作法

Key words： the single hole single track；monolithic track bed；permanent and impending track；sand pillow；pump tube bracket；reversed construction method

中圖分類(lèi)號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）30-0134-03

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化水平的進(jìn)一步推進(jìn)，城市面臨著越來(lái)越大的交通壓力，交通擁堵日益嚴(yán)重，因城市軌道交通（地鐵）自身具有的快捷性和便利性，使得地鐵成為最現(xiàn)代化和最舒適環(huán)保的出行方式之一。

整體道床具有軌道平順性好、整體穩(wěn)定性高、剛度均勻性好、結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)和養(yǎng)護(hù)維修工作量少等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外城市軌道交通的軌道結(jié)構(gòu)主要形式。

目前，地鐵隧道內(nèi)整體無(wú)砟道床的施工方法普遍采用的技術(shù)為軌排法推進(jìn)式施工[1]。由于城市地鐵隧道內(nèi)的施工作業(yè)空間狹小，大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法運(yùn)作，施工物流組織困難。多年來(lái)，普遍采用人工配合小型機(jī)械施工方式，導(dǎo)致了人工用量大、作業(yè)工效低、施工精度低、作業(yè)成本高、作業(yè)環(huán)境差等突出問(wèn)題。隨著我國(guó)建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大和建設(shè)速度加快，工期矛盾日益突出，在保證工程質(zhì)量的前提下如何提高作業(yè)工效、改善作業(yè)環(huán)境、提高機(jī)械化作業(yè)程度是擺在工程技術(shù)人員面前的一道迫切需要解決的問(wèn)題。

本文依托石家莊地鐵、合肥地鐵軌道工程項(xiàng)目，針對(duì)上述問(wèn)題，利用技術(shù)改進(jìn)優(yōu)化和工裝設(shè)備研發(fā)等手段，提高城市地鐵狹小空間內(nèi)軌道整體道床施工的綜合技術(shù)水平，對(duì)推動(dòng)城市地鐵軌道施工技術(shù)進(jìn)步具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 目前施工現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

分離式地鐵隧道空間狹小，施工物流組織十分困難，軌道整體道床施工大都采用軌排法推進(jìn)式施工，即自車(chē)站內(nèi)開(kāi)始由近及遠(yuǎn)逐段向前推進(jìn)施工，完成一段向前推進(jìn)一段，直至進(jìn)入下一個(gè)車(chē)站內(nèi)。具體為：在鋪軌基地用扣件將標(biāo)準(zhǔn)軌與軌枕組成軌排（標(biāo)準(zhǔn)軌排長(zhǎng)25m），用龍門(mén)吊通過(guò)車(chē)站內(nèi)預(yù)留的軌排下料口吊運(yùn)至軌道平板車(chē)上，然后用軌道平板車(chē)（行走在澆筑完成的整體道床上）將軌排運(yùn)到前方鋪設(shè)點(diǎn)[3]，再用小型鋪軌機(jī)組（兩臺(tái)聯(lián)動(dòng)的小型龍門(mén)吊）輔助軌排調(diào)運(yùn)和就位，綁扎結(jié)構(gòu)鋼筋，用鋼軌支承架將軌排架起，利用精密測(cè)量手段配合調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行軌排空間位置調(diào)整，安裝模板后用小型龍門(mén)+料斗吊運(yùn)（或長(zhǎng)距離泵送）混凝土工藝澆筑整體道床混凝土，而后焊接軌縫形成無(wú)縫線路。軌排推進(jìn)法施工存在的問(wèn)題如下：

1.1 物流組織困難、工效低

地鐵地下線路大部分采用單洞單線形式，隧道的作業(yè)空間狹小，無(wú)法開(kāi)辟獨(dú)立的平行物流通道，限制了一些施工設(shè)備的使用?！兜叵妈F道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50299-1999（2003））規(guī)定：“混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，道床上不得行駛車(chē)輛和承重[2]”； 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，至少需養(yǎng)護(hù)7d，在未達(dá)到強(qiáng)度的整體道床區(qū)段、待澆筑區(qū)域、前方施工準(zhǔn)備段落只能采用小型龍門(mén)吊進(jìn)行縱向物流[4]，采用小型龍門(mén)吊運(yùn)輸距離為日澆筑道床的7～10倍（按日進(jìn)度50～80m），軌排、混凝土、模板、支承架等周轉(zhuǎn)材料只能通過(guò)軌道平板車(chē)運(yùn)送至施工作業(yè)點(diǎn)外400～800m處，再由小型龍門(mén)吊轉(zhuǎn)運(yùn)至作業(yè)面，小型龍門(mén)吊的走行速度僅為20m/min，往返一趟需耗時(shí)40～80min，施工物料及周轉(zhuǎn)性材料的運(yùn)量需求卻很大，從而造成物流組織困難、施工工效低。

1.2 施工進(jìn)度慢、成本高

鑒于以上提到的物流組織困難，且交叉作業(yè)多，容易形成施工工序的交叉重疊和相互制約，從而影響施工進(jìn)度，施工進(jìn)度約為每天單線50～80m。造成施工進(jìn)度慢、成本高。

1.3 成品保護(hù)差、易損傷

目前施工方法最大的缺陷是，物流車(chē)輛必須行走在澆筑完的道床軌道上，《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50299-1999（2003））規(guī)定：“混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，道床上不得行駛車(chē)輛和承重”，為此，必須等待新澆筑道床混凝土強(qiáng)度滿足方可進(jìn)行軌排運(yùn)輸，因此每次運(yùn)送物料重量需加以嚴(yán)格限制，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度；當(dāng)工期緊迫時(shí)，往往在道床混凝土強(qiáng)度尚未達(dá)到要求提前承受荷載，存在著道床混凝土開(kāi)裂的隱患，從而影響整體道床的耐久性和使用壽命，導(dǎo)致整體道床質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)大。

1.4 作業(yè)環(huán)境差，垃圾多

為減少混凝土運(yùn)輸對(duì)龍門(mén)吊的依賴，通常采用長(zhǎng)距離泵送混凝土工藝進(jìn)行道床澆筑，泵管長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米，澆筑前潤(rùn)滑泵管、完成后清洗泵管、過(guò)程中清理堵管等造成現(xiàn)場(chǎng)污染嚴(yán)重[5]，加之施工場(chǎng)地空間狹小，廢棄物清理十分不便，甚至造成廢棄混凝土（砂漿）的硬化，增大了清理用工量和施工成本。

2 狹窄空間內(nèi)整體道床澆筑逆作法施工關(guān)鍵技術(shù)研究

為了提高施工效率、杜絕道床混凝土因過(guò)早承重引起的開(kāi)裂隱患、節(jié)能降耗、改善作業(yè)環(huán)境，開(kāi)發(fā)了一種推進(jìn)式鋪設(shè)軌排、倒退式澆筑道床混凝土的“地鐵整體道床逆作施工法”，與原有推進(jìn)法的最大區(qū)別是：由近（軌排組裝所在車(chē)站下料口）及遠(yuǎn)鋪設(shè)軌排直至下一車(chē)站，再由遠(yuǎn)及近澆筑道床混凝土，利用新鋪設(shè)軌道最大限度地為施工物流服務(wù)，同時(shí)避免澆筑后道床過(guò)早承受荷載作用。

2.1 工藝流程

地鐵整體道床逆作法工藝流程見(jiàn)圖1。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

①在鋪軌基地完成組裝軌排，并經(jīng)車(chē)站預(yù)留的軌排下料口吊裝在軌道運(yùn)輸車(chē)上；

②軌道運(yùn)輸車(chē)將軌排推送至鋪軌作業(yè)面，因走行在“荒道”上，可適當(dāng)加大一次運(yùn)輸量，從而提高了物流組織效率；

③利用鋪軌機(jī)組（兩臺(tái)聯(lián)動(dòng)的小型龍門(mén)吊）輔助鋪設(shè)軌排就位，形成縱向臨時(shí)物流通道；鋪設(shè)荒道時(shí)，在軌枕對(duì)應(yīng)鋼軌位置下方按照一定間距鋪墊砂枕，利用“砂枕”的柔性，可有效防止軌枕與下部結(jié)構(gòu)接觸點(diǎn)應(yīng)力集中造成軌枕壓潰或下部結(jié)構(gòu)表面不平整造成軌枕中部表面受拉開(kāi)裂等損傷（見(jiàn)圖2），同時(shí)可通過(guò)調(diào)整砂枕內(nèi)的砂量或扎口位置調(diào)整臨時(shí)軌道的高程，使臨時(shí)軌道平順，滿足軌道平板車(chē)通行的條件；采用標(biāo)準(zhǔn)夾板和“U”形卡將25m無(wú)孔鋼軌連接器縱聯(lián)牢固（見(jiàn)圖3），保證線路基本平順，保證運(yùn)輸車(chē)輛通行安全；

④重復(fù)以上步驟，直至鋪設(shè)軌排至下一車(chē)站內(nèi)；

⑤由遠(yuǎn)及近逐段起道（抽出砂枕），綁扎軌道結(jié)構(gòu)鋼筋，安裝預(yù)埋件進(jìn)行軌道初調(diào)作業(yè)；

⑥安裝模板和橫向伸縮縫瀝青木板，進(jìn)行軌排精調(diào)作業(yè)；

⑦利用運(yùn)輸平板車(chē)運(yùn)送混凝土至澆筑作業(yè)點(diǎn)附近；軌行式混凝土泵安設(shè)在平板運(yùn)輸車(chē)前端，布設(shè)泵管至澆筑布料點(diǎn)，在軌道上設(shè)置若干軌行式甭管托架支撐泵管，借助鋪軌機(jī)組將置于平板運(yùn)輸車(chē)后端的混凝土料斗吊裝至混凝土泵上方喂料（或采用皮帶機(jī)喂料）；利用平板運(yùn)輸車(chē)在軌道上的移動(dòng)功能改變泵管布料位置。見(jiàn)圖4。

2.3 工藝優(yōu)點(diǎn)

采用“軌道運(yùn)送+泵送抵近+精確入?；炷翝仓钡恼w道床澆筑逆作法施工工藝，同傳統(tǒng)的推進(jìn)法施工工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①借助“荒道”將混凝土運(yùn)送至澆筑作業(yè)面前方，實(shí)現(xiàn)混凝土抵近澆筑；利用皮帶輸送機(jī)直接為混凝土輸送泵供料；利用混凝土泵可將混凝土短距離泵送至澆筑點(diǎn)直接入模。與原長(zhǎng)距離泵送工藝相比縮短泵送距離，一方面保證了混凝土的性能，另一方面減少了堵管現(xiàn)象的發(fā)生幾率；與原龍門(mén)吊+料斗工藝相比不需龍門(mén)吊配合，節(jié)省龍門(mén)吊提吊料斗和走行時(shí)間，提高了機(jī)械化作業(yè)程度和工效。

②采用自主研發(fā)的軌行式混凝土泵管托架，并與軌道平板運(yùn)輸車(chē)連掛成整體，可利用機(jī)車(chē)隨時(shí)移動(dòng)，避免了現(xiàn)場(chǎng)拆除泵管、澆筑對(duì)位、人工勻料的麻煩；由于泵管較短，也不容易造成泵管堵塞；節(jié)省了大量時(shí)間，提高工效顯著?！暗罔F隧道內(nèi)整體道床現(xiàn)澆施工用軌行式混凝土泵管托架”已獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局實(shí)用新型專(zhuān)利（證書(shū)號(hào)：ZL 2017 2 1182463.X）。

③采用自主研發(fā)的“三點(diǎn)式布料漏斗”，并與作業(yè)車(chē)連掛成一體隨時(shí)移動(dòng)，依靠自身遙控電動(dòng)推桿的伸縮功能，可實(shí)現(xiàn)下料的精確入模，避免了軌枕、鋼軌及扣件被混凝土污染，節(jié)省了清理工作量。“地鐵隧道內(nèi)整體道床現(xiàn)澆用軌行式三點(diǎn)布料漏斗”已獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局實(shí)用新型專(zhuān)利（證書(shū)號(hào)：ZL 2017 2 1181315.6）。

④將小型牽引機(jī)車(chē)、平板車(chē)、混凝土泵、泵管托架、布料漏斗連掛后，整體作業(yè)車(chē)移動(dòng)方便，在車(chē)站內(nèi)集中進(jìn)行泵管的砂漿濕潤(rùn)、泵管堵塞的清理、混凝土料斗和混凝土泵及泵管的清洗等，避免隧道內(nèi)造成的污染，改變了洞內(nèi)施工作業(yè)環(huán)境。

⑤采用“軌道運(yùn)送+泵送抵近精確入?；炷翝仓惫に嚭螅恍椠堥T(mén)吊輔助澆筑混凝土，節(jié)省了龍門(mén)吊走行軌道的裝拆費(fèi)用；實(shí)現(xiàn)精確入模，節(jié)省了人工勻料和清理廢棄物的費(fèi)用；集中在車(chē)站內(nèi)潤(rùn)管、清理堵管、清洗料斗及泵管等，節(jié)省洞內(nèi)污染清理及向洞外運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，降低施工成本顯著。

地鐵區(qū)間分離式隧道內(nèi)整體道床澆筑逆作式施工方法已獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專(zhuān)利受理（受理號(hào)：201710830135.4）。

3 結(jié)論

在分離式地鐵隧道區(qū)間狹小空間內(nèi)采用逆作法進(jìn)行整體道床澆筑的施工方法，利用“荒道”作為施工物流通道，以消除道床過(guò)早承受物流荷載導(dǎo)致道床開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，適當(dāng)加大運(yùn)載量，減少運(yùn)輸次數(shù)，從而降低物流運(yùn)輸成本；采用軌道運(yùn)輸方法將混凝土送抵澆筑地點(diǎn)附近，縮短混凝土泵送距離，減少施工污染。因此，此種施工方法具有避免軌枕和道床損傷、縮短工期、提高工效、減少污染、降低成本的顯著效果，適用于地鐵區(qū)間狹小空間的軌道施工作業(yè)，亦可用于高速鐵路、城市輕軌等工程施工物流組織極度困難場(chǎng)合。

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