深圳地鐵不同減振等級預(yù)制板軌道施工綜述

蔣建政 周華龍 劉錦輝 周昌盛

(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031; 2.深圳市地鐵集團(tuán)有限公司，廣東深圳 518026)

我國城市軌道交通建設(shè)發(fā)展迅速，自1969年北京地鐵1號線開通運營到2018年底，我國大陸地區(qū)城市軌道交通運營里程已達(dá)5 761.4 km，其中地鐵運營里程為4 354.3 km[1]。2019年9月，國務(wù)院發(fā)布了《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》。可以預(yù)見，在未來較長一段時間內(nèi)，我國城市軌道交通建設(shè)仍將處于高速發(fā)展的階段。

軌道起著保證車輛安全、平穩(wěn)、舒適運行的作用，其施工質(zhì)量和建設(shè)工期將嚴(yán)重影響整條線路的建設(shè)進(jìn)度。因此，如何保證軌道高質(zhì)量、高效率完工對于地鐵建設(shè)至關(guān)重要。目前，已有許多關(guān)于地鐵軌道施工的研究，劉道通等[2]認(rèn)為，宜采用鋁熱焊接材質(zhì)不同的鋼軌，采用架軌法施工能夠有效保證庫內(nèi)立柱式軌道施工精度；劉錦輝等[3]介紹現(xiàn)澆橡膠隔振墊道床施工工藝；孫洪強(qiáng)[4]結(jié)合哈爾濱地鐵建設(shè)經(jīng)驗，從減振軌道選型、土建施工和減振軌道性能評價三方面提出軌道減振的建議。李江濤等[5-9]介紹用于現(xiàn)澆鋼彈簧道床施工中的散鋪法和預(yù)制鋼筋籠法以及預(yù)制短板鋼彈簧和半預(yù)制短板鋼彈簧道床施工工藝；曹德志[10]以上海地鐵12號線370 m普通預(yù)制板軌道試驗段為背景，介紹了普通預(yù)制板的應(yīng)用現(xiàn)狀；徐歷英[11-12]介紹了現(xiàn)澆鋼彈簧浮置板道床施工技術(shù)。針對減振墊預(yù)制板軌道，楊秀仁等[13]在預(yù)制板制造、預(yù)制板軌道設(shè)計理論及智能化施工裝備研制等方面進(jìn)行了研究，并在廠內(nèi)試驗段測試了研制的預(yù)制板軌道智能化施工裝備性能。郝曉成等[14-15]認(rèn)為，與現(xiàn)澆整體道床相比，地鐵板式軌道降低了輪軌橫、垂向力，有利于行車安全。

綜上所述，以往研究多集中于減振軌道選型、土建施工和減振軌道性能評價等方面，鮮有關(guān)于地鐵預(yù)制板軌道施工工藝的研究。實際上，受施工場地和施工人員主觀操作誤差的影響，施工時難以有效控制現(xiàn)澆整體道床軌道的質(zhì)量，且易于造成材料浪費。而預(yù)制板在工廠標(biāo)準(zhǔn)化、批量化生產(chǎn)，能夠有效控制預(yù)制板的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。以下基于深圳地鐵6號線工程實踐，系統(tǒng)介紹不同減振等級預(yù)制板軌道的施工工藝，為后期預(yù)制板軌道大規(guī)模應(yīng)用于地鐵建設(shè)提供技術(shù)支撐。

1 深圳地鐵6號線軌道工程背景

深圳地鐵6號線全長37.626 km，其中，高架線長24.616 km，地下線長5.647 km，設(shè)計最高行車速度為100 km/h。高架線附近存在大量敏感建筑物，為此，采用了不同減振等級軌道和聲屏障的綜合措施，以有效控制列車在高架線上運行時所產(chǎn)生的噪聲。深圳地鐵6號線高架線全部采用預(yù)制板軌道，長度分別為3.5 m、4.1 m、4.7 m。限于篇幅，僅對高等減振軌道中的3.5 m長預(yù)制板進(jìn)行介紹(如圖1所示，中等、普通減振軌道結(jié)構(gòu)也與之相似)。其中，圖1(a)是用于高等減振軌道中的橡膠隔振墊預(yù)制板示意，圖1(b)是橡膠隔振器預(yù)制板示意。圖2(a)為橡膠隔振墊預(yù)制板軌道，圖2(b)為鋼彈簧預(yù)制板軌道。由圖1、圖2可知，深圳地鐵6號線采用的預(yù)制板軌道簡潔、美觀、大方，該預(yù)制板采用限位凸臺和板間剪力鉸限位，其結(jié)構(gòu)形式不同于文獻(xiàn)[5-8，10]涉及的預(yù)制板軌道結(jié)構(gòu)，主要區(qū)別在于后者涉及的預(yù)制板軌道通過基底限位凹槽、板底預(yù)留門型筋和預(yù)制板兩側(cè)二次澆筑混凝土限位。

圖1 高等減振軌道用預(yù)制板示意

圖2 施工中的預(yù)制板軌道

2 高等減振預(yù)制板軌道

深圳地鐵6號線采用的普通及中等減振預(yù)制板軌道由鋼軌、扣件系統(tǒng)、預(yù)制板、土工布、自密實混凝土層、限位凸臺等組成。其中，普通預(yù)制板軌道應(yīng)用于地下線，并未用在高架線上。此外，不同于普通、高等減振軌道和特殊減振軌道，中等減振軌道通過雙層非線性減振扣件實現(xiàn)一定程度的減振降噪。普通及中等減振預(yù)制板軌道施工工藝與高等減振預(yù)制板軌道相似，不同之處在于前者不存在預(yù)制板和橡膠隔振墊復(fù)合。

深圳地鐵6號線采用的高等減振軌道有2種形式，即橡膠隔振墊預(yù)制板軌道和橡膠隔振器預(yù)制板軌道。分別由鋼軌、扣件系統(tǒng)、預(yù)制板、橡膠隔振墊或橡膠隔振器、自密實混凝土層(基底)、限位凸臺等組成。施工步驟主要有：基底施工、預(yù)制板鋪設(shè)和限位凸臺澆筑。

2.1 橡膠隔振墊預(yù)制板軌道施工

(1)預(yù)制板和隔振墊復(fù)合

工廠制造的預(yù)制板設(shè)計強(qiáng)度、外觀質(zhì)量和尺寸偏差經(jīng)檢驗合格后，粘貼橡膠隔振墊(包括限位凸臺緩沖墊及澆筑孔緩沖墊)，橡膠隔振墊需粘貼牢固且四周不得有縫隙；此外，橡膠隔振墊邊緣需采用橡膠密封條密封，以防止異物進(jìn)入橡膠隔振墊與預(yù)制板之間的空隙。粘貼橡膠隔振墊后的預(yù)制板如圖3所示。

圖3 粘貼橡膠墊后的預(yù)制板

(2)基底施工前期準(zhǔn)備

土建單位交付作業(yè)面后，鋪軌單位需要組織專業(yè)的測量人員復(fù)測土建結(jié)構(gòu)，復(fù)測結(jié)果滿足設(shè)計要求后，方可進(jìn)行基底施工。

①預(yù)制板初鋪放樣

根據(jù)設(shè)計單位提供的線路資料，測量人員測量、計算并在橋梁底板上放樣出每塊預(yù)制板的鋪設(shè)位置。

②梁面鑿毛

對軌道中心線兩側(cè)一定范圍內(nèi)的現(xiàn)澆梁進(jìn)行表面鑿毛(鑿除預(yù)制梁表面的浮漿)，完成后將梁面清理干凈，經(jīng)檢查合格后進(jìn)行下一步工序。

③鋪架機(jī)安裝

鋪架機(jī)走行軌中心線必須與線路中心線一致，其軌頂標(biāo)高應(yīng)高于道床面。走行軌支架和支腿均采用膨脹螺栓和扣板固定。膨脹螺栓應(yīng)設(shè)置在橋面無預(yù)應(yīng)力鋼筋處。此外，走行軌必須超前基底鋪設(shè)，以便轉(zhuǎn)運建材和垃圾。

④基底鋼筋的綁扎

在鋪軌基地加工基底鋼筋，將加工后的成型鋼筋運輸至作業(yè)面，并在現(xiàn)場進(jìn)行綁扎。

⑤采用吊車將預(yù)制板吊裝上橋，按照測量放樣的中線、邊線及板縫位置粗鋪預(yù)制板；粗鋪精度應(yīng)該控制在調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，粗調(diào)完畢后，應(yīng)采取必要的防水措施。

(3)預(yù)制板精調(diào)

預(yù)制板粗鋪完成后，需要及時使用精調(diào)支座調(diào)整預(yù)制板的安裝精度。為提高精調(diào)支座利用率和預(yù)制板精調(diào)作業(yè)效率，保障施工進(jìn)度，施工現(xiàn)場采用如圖4所示的精調(diào)支座。預(yù)制板精調(diào)完畢后，需要在預(yù)制板四周安裝封邊模板、抗上浮支架，設(shè)置排氣孔槽，曲線地段還需安裝防側(cè)向位移支架。

圖4 軌道板精調(diào)器

(4)自密實混凝土澆筑

①澆筑自密實混凝土前，需要再次檢查預(yù)制板固定狀態(tài)，保證調(diào)節(jié)器無松動、封邊裝置固定牢靠且密封良好、預(yù)制板抗上浮支架調(diào)節(jié)螺桿無松動。此外，還需要檢查自密實混凝土拌合物性能是否滿足要求。自密實混凝土從預(yù)制板中心孔澆筑。預(yù)制板前后凸臺孔及模板四角作為澆筑自密實混凝土?xí)r的排氣孔及觀察孔。

②澆筑孔周圍的預(yù)制板板面需要鋪設(shè)土工布，以防止混凝土污染。

③自密實混凝土澆筑

選用具有自轉(zhuǎn)功能的混凝土專用運輸車運輸自密實混凝土，盡量減少自密實混凝土轉(zhuǎn)載次數(shù)和運輸時間。澆筑自密實混凝土?xí)r，確保漏斗中的混凝土量能夠?qū)崿F(xiàn)單塊預(yù)制板基底一次性澆筑且漏斗中的自密實混凝土不出現(xiàn)中斷和漩渦。當(dāng)模板四周排氣孔排出的自密實混凝土出漿溶度與進(jìn)漿溶度一致時，應(yīng)及時封閉排氣孔。

自密實混凝土澆筑完成后，需要再次檢查預(yù)制板的幾何狀態(tài)。若預(yù)制板幾何位置變化較大，則需要增加壓緊裝置或防側(cè)移裝置，以矯正預(yù)制板幾何位置。預(yù)制板幾何位置符合要求后，需要及時采用土工布對澆筑完成的基底進(jìn)行覆蓋，圖5為待澆筑的橡膠隔振墊預(yù)制板軌道。

圖5 待澆筑的橡膠隔振墊預(yù)制板軌道

(5)模板拆除

自密實混凝土澆筑完成后，其強(qiáng)度、溫度達(dá)到一定要求后才可以拆除模板、壓板裝置及精調(diào)爪。拆除模板后，應(yīng)對混凝土進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)，并在自密實混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行下一步工序。

(6)鋼軌及扣件安裝

鋼軌、扣件運輸至作業(yè)面后，安裝鋼軌、扣件，復(fù)核及調(diào)整軌道幾何尺寸。施工完成后，按照GB/T 50299—2018《地下鐵道工程施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》驗收。

2.2 橡膠隔振器預(yù)制板軌道施工

橡膠隔振器預(yù)制板軌道采用的橡膠隔振器主要由帽形預(yù)埋件、橡膠彈簧、調(diào)高墊板、限位柱組成，如圖6所示。其中帽形預(yù)埋件需要在預(yù)制板制造時精確預(yù)埋在預(yù)制板板底。

圖6 橡膠隔振器及帽型預(yù)埋件示意(單位：mm)

(1)基底施工

土建單位交付作業(yè)面后，鋪軌單位需要組織專業(yè)的測量人員復(fù)測土建結(jié)構(gòu)，復(fù)測結(jié)果滿足設(shè)計要求后，方可進(jìn)行基底施工。

①預(yù)制板基底放樣

②梁面鑿毛

應(yīng)對軌道中心線兩側(cè)一定范圍內(nèi)現(xiàn)澆梁表面及預(yù)制梁表面未拉毛位置進(jìn)行鑿毛。完成后，將梁面清理干凈，經(jīng)檢驗合格后進(jìn)行下一步工序。

③鋪架機(jī)安裝

鋪架機(jī)走行軌中心線必須與線路中心線一致，其軌頂標(biāo)高應(yīng)高于道床面。走行軌支架和支腿均采用膨脹螺栓和扣板固定。此外，走行軌的鋪設(shè)必須超前基底鋪設(shè)，以便轉(zhuǎn)運建材和垃圾。

④基底鋼筋綁扎

在鋪軌基地加工預(yù)制板基底鋼筋，加工完成后的成型鋼筋運輸至作業(yè)面，并在作業(yè)現(xiàn)場綁扎。

⑤基底模板安裝

模板安裝前，需要檢查模板的平整度和清潔度，驗收合格后方可澆筑基底混凝土。

⑥基底混凝土澆筑

澆筑混凝土前，需要再次檢查鋼筋、模板、標(biāo)高等是否符合設(shè)計要求。檢查合格后，從基底一側(cè)開始按順序澆筑混凝土；施工時要嚴(yán)格控制基礎(chǔ)面標(biāo)高并預(yù)留設(shè)計頂升量；收平混凝土抹面后及時復(fù)測承載橡膠隔振器的混凝土部位標(biāo)高，以保證基底混凝土表面平整度符合設(shè)計要求。施工完畢后，及時清理散落的混凝土?；炷翝仓瓿珊螅皶r進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。

(2)預(yù)制板鋪設(shè)

①預(yù)制板放樣

根據(jù)測量基標(biāo)，將每塊預(yù)制板輪廓(4條邊線)及橡膠隔振器的位置放樣在基底表面上；然后測量橡膠隔振器中心處對應(yīng)的混凝土表面平整度是否滿足要求；平整度滿足要求后，再測量其標(biāo)高，并計算所需調(diào)高墊片厚度。

②橡膠隔振器安裝

橡膠隔振器中的限位柱為柱狀物，其下部埋入基底內(nèi)，上部嵌入調(diào)高墊板及橡膠隔振器限位支座內(nèi)以約束調(diào)高墊板及橡膠彈簧的橫向位移。限位柱上方安裝一定數(shù)量的調(diào)高墊片以滿足設(shè)計標(biāo)高，再安裝橡膠彈簧，安裝后的橡膠隔振器如圖7所示。

圖7 橡膠彈簧安裝示意

③預(yù)制板鋪設(shè)

生產(chǎn)出的預(yù)制板其設(shè)計強(qiáng)度、外觀質(zhì)量和尺寸經(jīng)檢驗合格后運至鋪軌基地。首先，根據(jù)設(shè)計資料將預(yù)制板運送至對應(yīng)的工作面，現(xiàn)場粘貼凸臺緩沖墊。鋪設(shè)預(yù)制板時，采用鋪架機(jī)將預(yù)制板吊至基底上方，初步調(diào)整預(yù)制板位置，確保預(yù)制板輪廓和測量投影邊線重合；然后將預(yù)制板落在橡膠隔振器上，完成落板后，復(fù)核預(yù)制板的鋪設(shè)位置并檢查每個橡膠隔振器是否都處于受力狀態(tài)，如果有橡膠隔振器不處于受力狀態(tài)，應(yīng)采用專用精調(diào)器調(diào)整。

圖8展示了橡膠隔振器預(yù)制板軌道的施工現(xiàn)場。圖8中區(qū)域A是已經(jīng)完成了鑿毛處理的橋梁梁面、區(qū)域B是澆筑完成的基底、區(qū)域C則是安裝完預(yù)制板后的橡膠隔振器預(yù)制板軌道。

圖8 橡膠隔振器預(yù)制板軌道施工現(xiàn)場

(3)限位凸臺澆筑

澆筑混凝土前需做好密封措施，防止混凝土泄露到預(yù)制板與基底的空隙中；澆筑時應(yīng)防止凸臺預(yù)埋鋼筋與粘貼的凸臺緩沖墊抵觸，混凝土應(yīng)澆筑至預(yù)制板頂升后板頂面高度。限位凸臺澆筑完成后，采用土工布覆蓋、灑水養(yǎng)護(hù)。待完成所有工序后，清除浮置板板底異物并安裝密封條；最后安裝鋼軌及扣件。按照GB/T 50299—2018《地下鐵道工程施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》驗收。施工完成后的橡膠隔振器預(yù)制板軌道如圖9所示。

圖9 施工中的橡膠隔振器預(yù)制板軌道

3 特殊減振預(yù)制板軌道施工

深圳地鐵6號線特殊減振軌道采用鋼彈簧預(yù)制板，其施工過程與橡膠隔振器預(yù)制板軌道的施工過程類似。主要區(qū)別在于：①鋼彈簧預(yù)制板軌道基底采用RPC混凝土澆筑；②預(yù)制板鋪設(shè)完成后，安裝鋼彈簧隔振器，然后進(jìn)行預(yù)制板頂升作業(yè)，再安裝和精調(diào)鋼軌、扣件；最后進(jìn)行混凝土限位凸臺澆筑。主要施工步驟如下。

(1)基底施工

①預(yù)制板基底放樣

②基底處理

③混凝土限位凸臺鋼筋綁扎

鋼彈簧預(yù)制板軌道的基底采用RPC混凝土澆筑，里面含有大量鋼纖維，不存在基底鋼筋綁扎作業(yè)，但需要在限位凸臺處設(shè)置預(yù)埋鋼筋。

④模板安裝

⑤基底混凝土澆筑

鋼彈簧預(yù)制板軌道基底混凝土采用RPC混凝土。澆筑完成后需要檢查基底混凝土表面平整度是否符合設(shè)計要求，再復(fù)查安裝鋼彈簧隔振器處對應(yīng)的混凝土表面標(biāo)高。

(2)預(yù)制板鋪設(shè)

①鋪設(shè)預(yù)制板

②鋼彈簧隔振器安裝

使用專用工裝在需要安裝水平限位器的基底混凝土表面鉆孔，清理棄渣后安裝水平限位器、隔振器，如圖10(a)、10(b)所示。安裝隔振器時需要核對其平面位置，并注意過渡段前2塊預(yù)制板應(yīng)采用大剛度隔振器。

③預(yù)制板頂升

采用專用千斤頂頂升預(yù)制板，頂升前應(yīng)將道床清理干凈，測量軌道實際標(biāo)高；按照設(shè)計要求增減調(diào)平墊片，控制預(yù)制板頂升高度。鋼彈簧隔振器安裝位置滿足設(shè)計要求后，固定調(diào)平墊片，防止鋼彈簧預(yù)制板軌道在使用過程中調(diào)平墊片發(fā)生移動，如圖10(c)、圖10(d)所示。頂升完畢后安裝剪力鉸。

圖10 鋼彈簧隔振器安裝流程

(3)限位凸臺混凝土澆筑

安裝完成預(yù)制板和隔振器后，再安裝和精調(diào)鋼軌、扣件，然后澆筑限位凸臺。

①限位凸臺模板安裝

繞預(yù)制板限位凸臺一周安裝模板，模板下部應(yīng)緊貼基底，防止混凝土進(jìn)入預(yù)制板和基底之間的空隙。

②限位凸臺彈性墊層安裝

用彈性墊層環(huán)繞限位凸臺一周。彈性墊層與基底接觸的四周用玻璃膠密封，與凸臺鋼筋之間設(shè)置混凝土墊塊，保證彈性墊層位置在混凝土澆筑時不發(fā)生變化。

③澆筑混凝土。

④拆模后及時養(yǎng)護(hù)混凝土限位凸臺。

(4)安裝密封條

①蓋上鋼彈簧隔振器外套筒頂蓋，上緊頂蓋緊固螺栓，避免雜物進(jìn)入破壞鋼彈簧隔振器。

②在預(yù)制板兩側(cè)、板間連接縫安裝密封條。

4 結(jié)論及建議

介紹了深圳地鐵6號線不同減振等級預(yù)制板軌道施工工藝，該施工工藝涵蓋多種減振等級預(yù)制板軌道，具備良好的可靠性和成熟性，已經(jīng)大規(guī)模成功應(yīng)用于深圳地鐵6號線預(yù)制板軌道施工。相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土整體軌道，預(yù)制板軌道施工便捷、施工精度高、減少了現(xiàn)場大量人工作業(yè)，但是工程實踐中需要注意以下幾個問題。

(1)澆筑限位凸臺時，凸臺預(yù)埋鋼筋容易與粘貼在限位孔上的彈性材料抵觸，此時可以采用混凝土塊隔離預(yù)埋鋼筋和彈性材料，保證凸臺預(yù)埋鋼筋有足夠厚度的混凝土保護(hù)層。

(2)澆筑橡膠隔振墊浮置板軌道自密實混凝土?xí)r，需要嚴(yán)格控制混凝土性能和澆筑流程，避免橡膠隔振墊與基底表面脫空。

(3)基底混凝土澆筑完畢后，其表面出現(xiàn)不滿足設(shè)計要求的局部凸出或凹陷時，應(yīng)采用挖掉局部不符合要求的混凝土再進(jìn)行澆筑的方式整修。