城市軌道交通工程施工方法和施工工藝
摘 要:簡述城市軌道交通地下線路軌道工程,短軌枕式整體道床的施工方法和施工工藝。
關鍵詞:城市軌道; 施工; 工藝
軌道是城市軌道交通的重要基礎設施之一,它直接承受列車荷載,引導列車運行,保證軌道施工質量是軌道交通施工中關鍵環節。本文重點介紹軌道工程地下線路短軌枕式整體道床施工方法和施工工藝。
1 短軌枕式整體道床的鋪軌方法
1.1 鋪軌方法的選擇
短軌枕式整體道床施工方法可分為兩種,一是換軌鋪設法,即首先用工具軌鋪設整體道床,永久軌在隧道外焊接成長軌后,再運至隧道內換鋪;二是一次鋪設法, 不用工具軌,一次鋪設無縫線路,即用25 m 標準長度鋼軌,按換軌鋪設法用工具軌鋪設整體道床施工工藝要求,鋪設整體道床,所有鋼軌接頭在隧道內進行焊接。
目前,我國北京、上海、廣州、天津等城市已建地鐵,軌道施工均采用換軌鋪設法施工。該方法鋼軌焊接除聯合接頭外均在鋪軌基地進行,焊接質量易保證; 同時避免了隧道內的空氣污染,減少了施工干擾,各施工單位均有成熟經驗;但工具軌的鋪設與拆除需增加工程投資,施工周期相對較長。一次鋪設法,在隧道內焊接鋼軌易造成空氣污染,施工干擾大,需做好施工組織設計,減少窩工,減少工程投資,施工周期相對較短。
“ 秦嶺隧道一次性鋪設無縫線路”為鐵道部部控科研項目,經有關單位聯合攻關,成功地實現了一次鋪設施工,為地鐵軌道工程一次鋪設的實現開創了先河。
1.2 一次鋪設施工方案
(1) 長軌運輸法
鋼軌可在鋪軌基地焊接為125 m 長軌條,軌條長度可根據場地情況適當調整,用長軌運輸車運入隧道內已鋪設完的整體道床兩側;再用自制膠輪運輸車(俗稱炮車) 約8 輛運到待鋪地段; 在隧道內組裝長軌排, 安裝扣件,懸掛短軌枕,利用鋼軌支撐架架設軌排,調整軌道,澆筑道床混凝土,焊接聯合接頭,鎖定無縫線路。該方法是在隧道外焊接長鋼軌,質量易保證,減少空氣污染,但是在隧道內組裝長軌排,干擾大,效率低。
(2) 長軌排運輸法
鋼軌在鋪設基地焊接成長軌條后,組裝長軌排,安裝扣件,懸掛短軌枕,用長軌運輸車運入隧道內,然后用8 臺龍門吊,吊至待鋪地段,澆筑道床混凝土,焊接聯合接頭,鎖定無縫線路。該方法是在隧道外組裝軌排,干擾小,效率高,但是長軌排運輸較困難。
(3) 短軌排運輸法
用25 m 標準長度鋼軌,首先在鋪設基地組裝短軌排,安裝扣件,懸掛短軌枕,用軌道平車及龍門吊將短軌排運至隧道內待鋪地段,用特制的夾具連接軌排,澆筑道床混凝土,焊接長鋼軌,鎖定無縫線路。該方法是在隧道外組裝軌排,干擾小,效率高,且便于運輸,但是隧道內焊接必須嚴格控制焊接質量,有效防止空氣污染。
(4) 綜合法
用少量的工具軌鋪設道床,然后逐段倒用,可減少工具軌用量,減少投資。工期緊時,必須做好施工組織設計。也可某一段用換軌鋪設法,某一段用一次鋪設法,兩者結合施工,以達到節省工具軌的目的。
以上方法中“短軌排運輸法”,在地面鋪軌基地組裝短軌排,然后運至隧道內,減少了隧道內的工作量,改善了工人的勞動條件,又為軌道工程快速施工創造了條件,是比較好的方法,在深圳地鐵一期工程中得到了應用。“長軌運輸法”和“長軌排運輸法”,需長軌運輸車, 給施工帶來不便,只有在隧道內焊接質量得不到保證時選用。“綜合法”在工期不緊,有工具軌供應時選用。
2 短軌枕式整體道床施工工藝
2.1 基標設置
基標設置根據施工圖要求及線路調線、調坡資料設置控制基標和加密基標,基標的設置位置及允許偏差符合下列規定。基標設置位置:控制基標直線120 m , 曲線60 m 及曲線起止點、緩圓點,圓緩點、道岔起止點各設1 個;混凝土道床加密基標直線6 m , 曲線5 m 各設1 個。基標設置允許偏差:控制基標,方向6″、高程為±2 mm ; 直線段距離為1/5 000 、曲線段的距離為1/10 000 ; 加密基標,方向為±1 mm 、高程為±2 mm 、直線段距離為±5 mm 、曲線段距離為±3 mm 。
2.2 軌道架設安裝
鋼軌應采用支撐架架設,支撐架架設間距直線段宜為3 m 、曲線段宜為215 m 設置1 個,并且直線段支撐架應垂直線路方向,曲線段支撐架應垂直線路的切線方向。道岔支撐架應根據道岔結構作適當調整。
架設于支撐架上的鋼軌或道岔應調整水平、位置、軌距、軌底坡和高程,并測放短軌枕位置。其調整精度應符合《地下鐵道施工及驗收規范》( GB50299 -1999) 的有關規定。調整合格后必須固定牢固,合格后及時灌筑道床混凝土。
2.3 灌筑道床混凝土
綁扎鋼筋、立伸縮縫和水溝模板,模板支立牢固, 允許偏差:位置±5 mm , 垂直±2 mm ; 灌筑混凝土的腳手架需獨立設置并牢固。混凝土應分層、水平、分臺階灌筑,適度振搗,并振搗密實,嚴禁振搗器觸及支撐架和鋼軌。根據施工條件也可先灌筑支撐墩,采用墩架法施工。道床混凝土初凝前應及時進行面層及水溝的抹面。抹面允許偏差:平整度3 mm , 高程+ 0/ -5 mm 。混凝土灌筑終凝后,及時養護,養生不少于14 d , 其強度達到5 MPa 時方可拆除鋼軌支撐架;混凝土強度未達到70 % 時,道床上不準行駛車輛和承重。
2.4 短軌枕式整體道床施工程序
整體道床采用換軌鋪設法施工時(一次鋪設法時, 不用工具軌,其他相同),先鋪設工具軌,在隧道外用鋼軌支撐架將工具軌組裝成軌排,安裝扣件,懸掛短軌枕。綁扎道床底部鋼筋后將軌排運入隧道內,調整軌道方向、軌距及水平等,最后灌筑道床混凝土。待道床混凝土達到一定強度后,拆除鋼軌支撐架,以利鋼軌周轉。待道床混凝土達到設計強度后,在不影響設備運輸的情況下,再換鋪永久軌(灌筑道床混凝土前可先灌筑軌排支撐墩,待支撐墩混凝土達到一定強度后拆除鋼軌支撐架,利用軌排支撐墩灌筑道床混凝土) 。工具軌采用與永久軌相同的新軌,永久軌在隧道外焊接成長軌節,再運至隧道內換鋪。
道岔整體道床采用一次鋪設法施工。用鋼軌支撐架將整組道岔架起,綁扎道床底部鋼筋,調整道岔方向、軌距及水平,然后用扣件按設計位置懸掛短軌枕, 灌筑道床混凝土(也可先灌筑道床混凝土支撐墩) 。
施工程序如下。
短軌枕式整體道床施工程序為:清理道床基底、鑿毛→鋪軌基標測設→鋪設小龍門吊走行軌→鋪設底部鋼筋→安裝軌排→軌排初調精調正位→澆筑軌排支撐墩(采用墩法架法施工時) →澆筑道床混凝土→拆除小龍門吊走行軌→澆筑水溝混凝土。
道岔短軌枕式整體道床施工程序為: → 清理道床基底、鑿毛→道岔基標測設→ 實地施工放樣→ 鋪設底部鋼筋網→安裝鋼軌支撐架→安裝道岔基本精調就位→安裝扣件、懸掛短軌枕→ 道岔整體精確正位→ 澆筑道床混凝土支撐墩(采用墩架法施工時) →澆筑道岔道床混凝土→澆筑水溝混凝土。
2.5 施工進度
按50 m 作為流水施工作業段長度,分別進行清理基底、鋪小龍門吊走行軌、綁扎鋼筋、安裝軌排、澆筑道床混凝土等工序。一般情況下短軌枕式整體道床施工日進度約50～60 m 。單開道岔短軌式整體道床每組需10～15 d , 交叉渡線短軌枕整體道床每組需40～60 d 。如需壓縮工期,可增加龍門吊走行軌的鋪設以延長作業段長度,可提高日進度。
3 短軌排運輸法鋪設整體道床施工要點
深圳地鐵一期工程短軌枕式整體道床采用了一次鋪設法中短軌排運輸法施工,取得一定經驗。
3.1 施工總體方案
(1) 在竹子林車輛段設置鋪軌基地,利用鋪軌基地組裝短軌排和軌料存放,混凝土和道岔料就近利用市民中心輔助鋪軌基地和隧道投料口運送。
(2) 直接用25 m 長標準PD3 待焊軌組裝短軌排, 運至隧道內用臨時夾具連接軌排,按換軌鋪設法的施工要求澆筑道床混凝土。
(3) 道岔現場組裝,調試后澆筑道岔道床混凝土。
(4) 澆筑兩側水溝混凝土。
(5) 拆除臨時夾具,選用K920 型鋼軌焊接機焊接無縫線路。
3.2 注意事項
(1) 整體道床施工分別有清理道床基底并鑿毛,鋪設小龍門吊走行軌,鋪設道床鋼筋,軌排鋪設與調整, 澆筑支承墩,澆筑道床混凝土,澆筑兩側水溝混凝土等工序。為確保施工正常進行,各工序應有適當間隔,以
減少施工干擾,避免窩工,實現流水作業。
(2) 小龍門吊是軌排、道岔、鋼筋、混凝土等材料吊運不可少的機具設備,應根據施工進度要求配備足夠的小龍門吊以及鋪設一定長度的龍門吊走行軌道,以滿足施工要求。
(3) 整體道床早期養生與兩側排水溝混凝土的澆筑應拉開一定距離,以確保強度的自然增長,不致造成道床開裂、壓潰等質量問題。
(4) 道岔整體道床特別是交叉渡線整體道床施工難度較大,周期較長,應給予重視。由于道岔部件多, 部件間連接薄弱,在施工中采用特制的軌距拉桿和鋼軌支撐架,將道岔各部件牢固聯接,各部件位置及軌距精調就位后方可澆筑道床混凝土。
(5) 道床混凝土澆筑前應按圖紙核對道床橫向排水溝、道岔轉轍機電務拉桿溝槽預留,通信、動照、信號、防雜散電流電纜等過軌套管埋設,無誤后澆筑道床混凝土,避免道床成型后再開挖,造成道床先天病害。
