城市軌道交通快速橫移變跨鋪軌機新技術(shù)

陳付平 韓建東 李 圍

(1.中鐵上海工程局集團華海工程有限公司，上海 201101；2.中國中鐵城市軌道工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇蘇州 215231；3.上海應用技術(shù)大學軌道交通學院，上海 201418)

目前，我國關(guān)于城市軌道交通鋪軌機的研究較少，尹衛(wèi)研制了可以進行橋梁上和隧道內(nèi)及小曲線半徑線路鋪軌的城市輕軌鋪軌機[13]，該設(shè)備既可以配合倒裝龍門架、機動平車，也可推動滾輪列車組進行作業(yè)。薛淑紅設(shè)計制造了新型長征Ⅳ型鋪軌機[14]，其結(jié)構(gòu)簡單、造價低、性能優(yōu)良，既能完成標準軌的鋪設(shè)任務(wù)，稍加改動，又可滿足城軌鋪設(shè)的要求。但是，城市軌道交通鋪軌不可避免地需要變跨，而變跨速度的高低直接影響到鋪軌的工期。傳統(tǒng)先解體再重新組裝的鋪軌機變跨時間為24 h，且存在安全隱患[15]。因此，研發(fā)城市軌道交通區(qū)間與車站間鋪軌機快速橫移變跨新技術(shù)十分必要。

1 傳統(tǒng)變跨技術(shù)不足

城市軌道交通建設(shè)包括征地拆遷、車站區(qū)間土建施工、軌道鋪設(shè)、裝飾裝修和機電安裝、試運營等幾個環(huán)節(jié)，而軌道鋪設(shè)一般前置或同步于裝飾裝修和機電安裝工程，工期相對緊張。

目前，國內(nèi)地鐵鋪軌施工過程中從盾構(gòu)區(qū)間向車站變跨的方法主要有：鋪軌機主要部件解體重新組裝變跨；吊掛鋪軌機移動兩側(cè)支腿框架變跨；頂升鋪軌機移動兩側(cè)支腿框架變跨。以上變跨方法存在諸多不足及缺陷：

(1)鋪軌機主要部件解體重新組裝需在盾構(gòu)區(qū)間隧道內(nèi)進行，起吊設(shè)備無法進入，鋪軌機解體及裝配作業(yè)難度較大，費工費時。

(2)無論是利用盾構(gòu)隧道頂部吊掛變跨，還是用支架支撐上橫梁頂升變跨，均需鋪軌機整機脫離軌面懸空后，才能移動兩側(cè)支腿框架，再整機降落至軌面完成變跨，整個工序較為復雜。

(3)在懸空狀態(tài)下，極易因兩側(cè)支腿框架移動距離的偏差造成鋪軌機失穩(wěn)，并產(chǎn)生擺動或傾覆，導致鋪軌機損壞甚至無法進行施工。

(4)現(xiàn)有盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)鋪軌機變跨方法勞動強度高，變跨效率低。

2 快速橫移變跨新技術(shù)

2.1 技術(shù)原理

在走行梁加長段下方，利用手動液壓千斤頂?shù)臀豁斏佨墮C至臨時橫移軌道上，鋪軌機上部的驅(qū)動裝置驅(qū)動導套沿上橫梁的導柱滑移，帶動支腿框架的走行梁加長段底部橫移輪移動。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 快速橫移變跨結(jié)構(gòu)

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

①采用大行程導柱型上橫梁和導套滑移機構(gòu)；②導套與上橫梁的導柱間設(shè)置定位承力銷軸，導套與支腿框架采用螺栓連接；③采用長距離絲杠絲母驅(qū)動裝置，分別連接導柱型上橫梁及支腿框架；④走行梁兩端各設(shè)計一節(jié)加長段，每節(jié)走行梁加長段下方設(shè)置橫移輪。

2.3 快速橫移變跨步驟

(1)在走行梁加長段下方，利用手動液壓千斤頂?shù)臀豁斏佨墮C，鋪軌機整機落于臨時橫移軌道上，并由四套橫移輪支撐，如圖2(a)所示。

(2)拆除導套與導柱間定位承力銷軸，旋動導柱型上橫梁與支腿框架間絲杠絲母驅(qū)動裝置，支腿框架沿上橫梁的導柱及支腿框架上的導套滑移，支腿框架下部走行梁橫移輪沿臨時橫移軌道運動。

(3)支腿框架移動到位后，用手動液壓千斤頂在走行梁加長段下方頂升鋪軌機，然后拆除臨時橫移軌道，調(diào)節(jié)液壓千斤頂，使鋪軌機降落在走行軌道上。

(4)安裝導套與導柱間定位承力銷軸，完成鋪軌機變跨，如圖2(b)所示。

圖2 從盾構(gòu)區(qū)間到車站進行的變跨

3 鋪軌機現(xiàn)場應用

3.1 工程概況

深圳地鐵7號線1標工程范圍：從西麗站-車公廟

站，共十站九區(qū)間(含深云車輛段出入段線、安托山停車場出入段線)，正線長約13.51 km。

施工內(nèi)容為道床澆筑(包括普通整體道床、隔離式減震墊整體道床和鋼彈簧浮置板整體道床)、軌道鋪設(shè)、道岔鋪設(shè)、短軌焊接、無縫線路放散鎖定；碎石道床的軌道鋪設(shè)、道岔鋪設(shè)、上砟整道以及軌道線路的附屬設(shè)施(線路信號標志、平交道口、車檔)安裝等。

正線、輔助線、聯(lián)絡(luò)線、出入線軌道共35.447 km，其中，中等減振雙層非線性減振扣件普通整體道床2.562 km，高等減振隔離式減振墊浮置板整體道床4.812 km，特殊減振鋼彈簧浮置板整體道床2.89 km；深云車輛段軌道13.221 km，其中，有砟道床5.266 km，無砟道床7.955 km，部分區(qū)段設(shè)置有減振道床；安托山停車場軌道10.233 km，其中，有砟道床3.494 km，無砟道床6.739 km，部分區(qū)段設(shè)置有減振道床；前海車輛段預留軌道1.965 km，其中，有砟道床0.705 km，無砟道床1.26 km。

正線鋪設(shè)60 kg/m鋼軌9單開道岔21組，60 kg/m鋼軌9號交叉渡線4組(其中高等減振道床道岔10組，高等減振道床交叉渡線2組)；車場內(nèi)60 kg/m鋼軌9號單開道岔1組，50 kg/m鋼軌7號單開道岔58組，50 kg/m鋼軌7號交叉渡線5組。

3.2 鋪軌機從正線走行軌變跨至區(qū)間走行軌

采用該鋪軌機在深圳地鐵7號線軌道工程1標進行了試驗，鋪軌機從正線走行軌變跨至區(qū)間走行軌(如圖3所示)，其變跨過程如下：

圖3 正線走行軌變跨至區(qū)間走行軌

(1)鋪軌機進入?yún)^(qū)間作業(yè)面，首先拆除上橫梁導套導柱連接銷軸，然后用千斤頂同步頂升鋪軌機，當橫移輪最低點超過區(qū)間走行軌軌面約11 cm時，在前后兩端橫移輪下方鋪設(shè)橫向臨時橫移軌道，中間設(shè)支承墩，并用道釘固定。

(2)下落千斤頂，將整機降落在橫移輪上，調(diào)整橫移絲杠，驅(qū)動上橫梁導套，帶動支腿在臨時橫移軌道上向跨外移動，左右同步運行至區(qū)間走行軌正上方后停止。

(3)用千斤頂同步頂升整機，拆除臨時橫移軌道及支墩，下落千斤頂，將整機降落于區(qū)間走行軌上。調(diào)整橫移絲杠并安裝上橫梁導套導柱的連接銷軸。拆除臨時橫移軌道及支墩。

(4)調(diào)整支腿頂升絲杠，拆除支腿連接銷軸，將鋪軌機頂升至作業(yè)高度，并安裝支腿連接銷軸。

(5)鋪軌機進入?yún)^(qū)間鋪軌作業(yè)狀態(tài)。

3.3 區(qū)間鋪軌

區(qū)間鋪軌過程如下：

(1)軌道車到達區(qū)間作業(yè)面位置。

(2)兩臺鋪軌機運行至預吊軌排上方，依次降落剪刀型吊具。

(3)在軌排上裝載調(diào)軌支架，確認安全可靠后，吊運軌排至安裝位置。

(4)同步降落軌排至就位上方10 cm處，搬運調(diào)軌支架至調(diào)軌位置，調(diào)整軌排接縫并安裝臨時夾板。

(5)運行單臺鋪軌機至調(diào)軌支架處，依次起吊并調(diào)整軌排的中心位置及高程。

3.4 鋪軌機從區(qū)間走行軌變跨至站臺走行軌

鋪軌機從區(qū)間隧道走行軌變跨至站臺走行軌施工過程如下：

(1)鋪軌機進入站臺作業(yè)面，在鋪軌機進站臺變跨區(qū)域5 m范圍內(nèi)，鋪設(shè)軌距為3 800 mm和3 000 mm的兩條臨時走行軌，并調(diào)整其處于同一高程。

(2)拆除上橫梁導套導柱連接銷軸，然后用液壓千斤頂同步頂升鋪軌機，在前后兩端橫移輪下方鋪設(shè)臨時橫移軌道，中間用枕木支承支墩，并用道釘固定。

(3)下落千斤頂，將整機降落在橫移輪上，同步調(diào)整橫移絲杠，驅(qū)動上橫梁導套，帶動支腿向跨內(nèi)收縮運動400 mm，左右同步運行至站臺走行軌正上方后停止。

(4)用千斤頂同步頂升整機，拆除臨時橫移軌道及支墩，下落千斤頂，將整機降落于站臺走行軌上。調(diào)整橫移絲杠，安裝上橫梁導套導柱連接銷軸，完成3 800 mm區(qū)間走行軌至3 000 mm站臺走行軌的變跨作業(yè)，鋪軌機進入站臺鋪軌狀態(tài)。

4 結(jié)論

(1)鋪軌機快速橫移變跨新技術(shù)適用于車站和區(qū)間隧道的鋪軌作業(yè)，走行軌距的變跨范圍為1 435～3 800 mm，也適用于高架區(qū)間的變跨鋪軌作業(yè)。

(2)鋪軌機快速橫移變跨新技術(shù)無需吊裝與拆裝，實現(xiàn)了整機2h變跨、4h過站的快速橫移變跨目標。