城市軌道交通U型梁整體道床施工技術(shù)研究與應(yīng)用

耿冬梅

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 北京 102600）

1 引言

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市人口增長迅速，這給城市交通運(yùn)營帶來了前所未有的壓力和挑戰(zhàn)。城市軌道交通以其運(yùn)能大、運(yùn)行時(shí)間穩(wěn)定、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)在我國大、中城市中得到了迅猛發(fā)展，為群眾出行提供了極大的便利。城市軌道交通主要有高架橋和地下線兩種形式，高架橋以其線路靈活、造價(jià)相對較低、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，成為了大城市的首選。在軌道交通高架橋建設(shè)中，U型梁作為高架橋的主導(dǎo)梁型被越來越多地應(yīng)用于軌道線路中，2009年開始在我國上海、南京、廣州等多地的軌道交通中得到了推廣與應(yīng)用，使用效果良好。城市軌道U型梁經(jīng)過十余年的發(fā)展，預(yù)制、鋪架等方面的施工技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，而整體道床施工技術(shù)方面卻并未取得長足有效的發(fā)展[1-3]。

2 項(xiàng)目概況

青島軌道交通13號線位于西海岸新區(qū)，于2016年5月開工建設(shè)，2018年12月正式通車運(yùn)營。13號線總呈東北-西南走向，采用高架、地下、地面三者相結(jié)合的敷設(shè)方式，正線全長70.02 km，高架橋U型梁長度為51.473 km，占全線長度的70%以上，共設(shè)車站23座、停車場兩處。一期工程29.029 km，起于井岡山路站止于大珠山站，共計(jì)13個(gè)車站；二期工程40.991 km，共計(jì)10個(gè)車站。其中，高架橋起于大珠山站（不含），止于董家口火車站，車站共8座。青島軌道交通13號線正線數(shù)目為雙線（見圖1），采用右側(cè)行車。

圖1 U型梁斷面

3 U型梁整體道床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工難點(diǎn)

3.1 U型梁高架橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

U型梁高架橋具有建筑高度低、噪聲小、外形簡潔等特點(diǎn)，在城市高架中應(yīng)用越來越普遍，特別適用于限制建筑高度及控制環(huán)境噪聲的地區(qū)。該梁型是由底板、兩側(cè)腹板、腹板上的翼緣板組成的下承式開口薄壁結(jié)構(gòu)的U字形通道，底板的上表面連接整體道床，列車被包裹在U型梁內(nèi)行駛在整體道床的鋼軌上。青島軌道交通13號線預(yù)制薄壁U梁為我國首次大規(guī)模應(yīng)用工程，高架線路長度為全國之最，采用短枕式整體道床（見圖2）。

圖2 U型梁整體道床斷面(單位:mm)

3.2 U型梁整體道床施工技術(shù)難點(diǎn)

在U型梁整體道床施工時(shí)，應(yīng)做到避免在梁壁或底板鉆孔，因此整體道床施工的鋼軌支撐架及模板架設(shè)較為困難。同時(shí)，軌排組裝、軌排倒運(yùn)、軌排鋪設(shè)等工序均需要研制新型施工裝備，才能從整體上提高整體道床的施工效率及工程質(zhì)量[4]。綜上，項(xiàng)目主要存在以下施工技術(shù)難點(diǎn)。

（1）整體道床一次成型施工技術(shù)

國內(nèi)主要利用簡易式鋼軌支撐架進(jìn)行整體道床施工，鋼軌支撐架結(jié)構(gòu)簡單，剛度較差，支腿設(shè)置在道床內(nèi)，影響道床質(zhì)量及后續(xù)施工。擬結(jié)合U型梁特殊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究整體道床一次成型的施工技術(shù)，避免傳統(tǒng)施工出現(xiàn)的道床板二次封堵問題，有效保證軌道板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與外觀質(zhì)量。

（2）U型梁面無損支撐技術(shù)

在不破壞梁體結(jié)構(gòu)的前提下，對鋼軌支撐架及模板支撐體系的支撐型式提出了新要求。既要實(shí)現(xiàn)支撐體系在U型梁面的無損支撐，又要保證就位之后的鋼軌支撐架及鋼模板位置穩(wěn)定、可靠，形成U型梁面無損支撐技術(shù)。

（3）可變間距25 m軌排自動(dòng)勻枕技術(shù)

施工用成榀軌排長度為25 m，單榀軌排由88根短軌枕組成，軌枕數(shù)量大，且縱向間距也不盡相同。自動(dòng)分枕組裝平臺(tái)需要解決同一軌排不同軌枕間距實(shí)現(xiàn)自動(dòng)勻枕的問題，以實(shí)現(xiàn)高效、快速、精準(zhǔn)地完成軌排組裝，做好道床施工精度的第一步保障工作。

4 U型梁整體道床施工技術(shù)

4.1 總體施工方案

目前，國內(nèi)城市軌道交通U型梁一般采用“人工散鋪法”進(jìn)行整體道床施工，總體施工機(jī)械化程度低，施工效率不高，施工質(zhì)量良莠不齊[5-11]。為了提高整體道床施工效率、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，青島軌道交通13號線整體道床選用了“軌排直鋪法”進(jìn)行道床施工。軌道施工時(shí)，在鋪軌基地利用可變間距自動(dòng)分枕組裝平臺(tái)完成勻枕后，將短軌枕、25 m鋼軌、鋼軌支撐架、扣件等完成25 m軌排組裝，通過兩臺(tái)起重機(jī)將成榀軌排吊運(yùn)至軌道車上，由軌道車將其運(yùn)送至施工現(xiàn)場，接著兩臺(tái)跨雙線鋪軌門吊吊取軌排后進(jìn)行鋪裝作業(yè)，利用專用精調(diào)設(shè)備調(diào)好軌道的軌向、高低、中線等幾何參數(shù)，使之達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)支立道床模板體系并支撐好，一次性完成混凝土澆筑，U型梁整體道床施工完成。整體道床施工應(yīng)嚴(yán)格參照施工流程（見圖3）進(jìn)行，每個(gè)工序完成后進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一步工序[12]。

圖3 整體道床施工流程

4.2 關(guān)鍵施工工序

（1）作業(yè)面清理

為確保高架橋整體道床混凝土與U型梁底板表面之間有良好的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度，需對U型梁底板上表面進(jìn)行鑿毛、排積水處理，并進(jìn)行表面清理，利用高壓風(fēng)清除浮渣，以確保新老混凝土粘貼可靠。

（2）測量放線

在線路直線段，每隔10 m測放軌道中心控制點(diǎn)，曲線段軌道中心控制點(diǎn)間距縮小至5 m，同時(shí)對于曲線段的起止點(diǎn)、緩圓點(diǎn)、圓點(diǎn)等特殊位置分別進(jìn)行標(biāo)識(shí)。利用軌道中心控制點(diǎn)放出基準(zhǔn)軌參考線、道床模板控制邊線，并標(biāo)記出鋼筋位置。

（3）鋼筋綁扎

將集中下料后的鋼筋運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，按圖紙要求進(jìn)行鋼筋散布，通過人工綁扎固定、焊接成型。縱、橫向鋼筋按設(shè)計(jì)間距綁扎固定，上、下層鋼筋應(yīng)滿足混凝土最小保護(hù)層厚要求。

（4）軌排組裝

軌排組裝在鋪軌基地進(jìn)行，在確保自動(dòng)分枕組裝平臺(tái)各小車處于回?cái)n狀態(tài)之后，采用軌枕吊具將短軌枕吊運(yùn)至小車組上，短軌枕與小車一對一配置，根據(jù)單榀軌排軌枕之間的距離要求調(diào)整小車手柄位置，驅(qū)動(dòng)勻枕小車組將軌枕一次性勻枕到位，將25 m鋼軌吊運(yùn)至承軌臺(tái)上，進(jìn)行扣件、螺栓緊固作業(yè)，兩根鋼軌之間采用鋼軌支撐架橫向連接，完成成榀軌排組裝（見圖4）。

圖4 自動(dòng)分枕組裝 平臺(tái)勻枕作業(yè)

（5）軌排架設(shè)

通過兩臺(tái)起重機(jī)將組裝好的25 m軌排吊運(yùn)至軌道車上，接著由軌道車將其運(yùn)送至施工現(xiàn)場，利用兩臺(tái)跨雙線鋪軌門吊吊取后進(jìn)行軌排鋪裝。利用鋪軌門吊進(jìn)行軌排對位，鋪裝到位后進(jìn)行軌排聯(lián)接、固定。安裝軌向支撐體系，支撐體系一端支撐在鋼軌支撐架螺柱框架上，另一端支撐固定于U型梁腹板的支撐槽鋼內(nèi)。

（6）模板體系架設(shè)

模板布設(shè)與軌排粗調(diào)同時(shí)進(jìn)行，將涂刷過脫模劑的模板完成就位、軌排粗調(diào)，進(jìn)行模板聯(lián)接。模板聯(lián)接應(yīng)注意先縱模后橫模的順序，同時(shí)注意拼接后的面板盡量平直，保證道床板尺寸精度。模板組裝完成后，布設(shè)模板撐桿體系。兩側(cè)的縱模板撐桿一端支撐在模板立肋上，另一端固定于U型梁腹板的支撐槽鋼內(nèi)。中間撐桿將兩組框架模板聯(lián)接，交叉或水平支撐，固定縱模位置。軌排及模板體系鋪架完成狀態(tài)見圖5。

圖5 軌排及模板體系鋪架完成

（7）混凝土澆筑

在混凝土攪拌站完成混凝土制備，經(jīng)由水泥攪拌車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，通過混凝土泵車進(jìn)行整體道床混凝土澆筑。

（8）整體道床養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完畢12～18 h后，需進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)作業(yè)處理，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般大于7 d。道床表面應(yīng)保證平整。

（9）支撐架及模板體系拆除

道床混凝土強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后，進(jìn)行鋼軌支撐架及模板體系的拆除作業(yè)，拆除時(shí)應(yīng)同時(shí)做好混凝土面的保護(hù)。鋼軌支撐架、模板體系拆除后利用起吊設(shè)備倒運(yùn)至指定位置，清理、檢查后待用。

4.3 成套裝備及機(jī)具

結(jié)合高架橋U型梁整體道床施工技術(shù)，研制了成套裝備及機(jī)具，主要包括用于軌排組裝的自動(dòng)分枕組裝平臺(tái)、軌排運(yùn)輸?shù)能壟胚\(yùn)輸車、軌排鋪裝的跨雙線鋪軌門吊、軌排鋼軌調(diào)整的鋼軌支撐架體系、整體道床成型的模板及支撐體系，以及用于短軌枕、鋼軌、軌排吊裝的吊具等，施工裝備配置情況見表1。

表1 U型梁整體道床施工裝備配置

5 結(jié)束語

實(shí)踐證明，城市軌道交通U型梁整體道床施工技術(shù)的研究與應(yīng)用，滿足了青島軌道交通13號線工程施工要求，提高了U型梁整體道床的施工效率，加快了機(jī)械化施工進(jìn)程，圓滿完成了施工任務(wù)，道床質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。該項(xiàng)施工技術(shù)具有如下特點(diǎn):

（1）解決了軌排上橋、軌排運(yùn)輸及軌排鋪設(shè)等相關(guān)技術(shù)問題，提高了U型梁軌道工程施工機(jī)械化程度，形成了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程。

（2）形成了整體道床一次成型施工技術(shù)，混凝土澆筑一次即可完成道床板施工，提高了整體道床的施工精度及施工質(zhì)量。

（3）形成了梁面無損支撐施工技術(shù)，既保證了U型梁的外觀質(zhì)量與強(qiáng)度，又方便工人施工，提高了支撐體系的拆、裝速度。

（4）形成了可變間距25 m軌排自動(dòng)勻枕技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多種軌枕間距的自動(dòng)快速勻枕作業(yè)，提高了軌排組裝效率。

該項(xiàng)技術(shù)在佛山地鐵2號線、成都地鐵、肯尼亞蒙巴薩港支線等線路也得到了成功應(yīng)用，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，具有廣泛的推廣價(jià)值。