【摘要】介绍北京城铁整体道床施工方法—墩架法及其主要施工机具,简要分析无缝线路冬季和夏季施工时整体道床裂纹增多的原因并提出相应解决办法。
【关键词】整体道床 墩架法 无缝线路 冬季施工
1 整体道床施工工艺流程
北京城铁(西直门—东直门) 整体道床轨道部分主要分布在隧道、车站及高架桥上。全线共有两处地下隧道、16 个车站、9 座高架桥共22156 km(单线延长) 。高架桥线间距为316 m , 轨道形式主要为超长无缝线路。高架桥上整体道床的施工必须考虑以下问题: ① 降低工程成本; ② 提高工程质量; ③ 施工场地狭窄; ④ 冬季施工; ⑤ 施工方法选择。经过多方论证以及结合复八线的施工经验,决定采用墩架法施工。
工艺流程: ① 用轨道车联挂平板车,将轨料运送至施工地点。② 待钢轨拨到位后,做好铺轨基标。③ 采用人工方法按基标进行架轨、安装混凝土短轨枕、调轨。④ 检查铺轨质量达到铺轨精度后灌注支承墩。⑤ 人工拆除钢轨支撑架并安装接触轨底座。⑥ 再一次检查铺轨质量,各种设备安装准确后灌注道床混凝土并养生。⑦ 轨道车联挂平板车放置轨料并配合人工安装接触轨。⑧ 全线无缝线路进行应力放散,采用人工的方法对铺设的线路进行全面质量检查。
2 整体道床施工的关键技术
(1) 施工机具:因隧道空间较小,高架桥上线间距也只有316 m , 施工场地狭窄, 不适合用大型施工机具,所以需自行设计适用于工作面极狭窄时使用的钢轨支撑架、三轨吊架及L 尺进行施工。无缝线路应力放散时采用聚四氟乙烯块,聚四氟乙烯块与钢轨的磨擦系数小,可减少无缝线路放散时的拉力。
(2) 施工程序:无缝线路整体道床地段施工采取先中间后两头,减少因为气温的变化致使钢轨伸缩而拉裂混凝土支承墩。
(3) 支承墩位置:直线地段采用每隔3 m 设一对支承墩,曲线地段每隔215 m 设一对支承墩,支承墩要求相对布置,紧靠吊轨支撑架,普通线路地段应尽量保证钢轨接头处布置支承墩。
3 工程实例
采用该施工方法施工的城铁西线现已通车运营, 现以八达岭高架桥整体道床施工为例对本方法进行阐述。
3.1 工程概况及天气情况
八达岭高架桥长度为1.214 km , 与长度为1.615 km 的隧道及路堑相连,全长为21829 km , 全部为整体道床无缝线路。用轨道车把厂制长轨条运送至施工现场,现场用小型气压焊把厂制长轨条焊接成设计要求的长度,只有整体道床与碎石道床交界处没有焊接, (待整体道床混凝土养生完毕后在现场用铝热焊焊接) 。整体道床架轨施工时间从12 月份开始贯穿整个冬季。白天与晚上的温度变化大,总长度为21829 km 的长轨条伸缩变化量较大。
3.2 轨道铺设施工机具的选用
自行设计钢轨支撑架,用于支撑钢轨、全部联接零件、扣件, 还能够调整轨道的几何尺寸。自行设计L 尺,用于根据基标调整轨道几何尺寸。自行设计三轨吊架,用于调整三轨安装时的三轨几何尺寸。利用支撑架和L 尺能保证轨道在灌注混凝土支承墩前达到设计要求。其余所需工具采用铁路现有施工机具即可。3.3 施工方法的比选
钢轨支撑架能起到支撑钢轨及所有联接零件的作用,同时能保证轨道的轨距、方向、水平等几何状态。而L 尺能使线路轨道的高程保证±1 mm 的精度。由于曲线部份是整个轨道铺设调轨的关键工程,特别介绍如下。
3.3.1 曲线部位轨道铺设调轨介绍
(1) 以基准股为基准,参照铺轨图进行线路粗调:
① 接收基标后应检查基标的完好性。② 把控制基标用油漆引出,标在灌注混凝土后不被掩埋处,同时用油漆标于钢轨外侧。③ 将加密基标点高程用石笔标于相应钢轨面上。④ 调整轨道的大致方向、水平。
(2) 粗调钢轨后可以进行铁垫板及短轨枕的安装。
(3) 方正钢轨接头,进行锯轨。
(4) 短轨枕安装完后进行第一次精调: ① 按照铺轨综合图将曲线相对应的基标点处的超高用石笔标于钢轨底部。② 以基准股为基准,按照基标将线路的方向调整到位。③ 以基准股为基准,在曲线下股道尺处垫上与超高值等高的垫块。④ 以基准股为基准,根据铺轨综合图设置超高。
(5) 按照设计用绳正法整正曲线进行第二次精调:
① 将曲线的正矢点用油漆(白底红三角) 标在曲线上股外侧。② 将各正矢点的正矢标于轨腰上(白底红字) 。③ 按照标准整正曲线。
(6) 综合曲线超高、方向整正,进行第三次精调。
(7) 精调完毕后用目测整正线路的死弯、碎弯、小坑。
(8) 检查轨道几何尺寸,发现问题及时整正。
(9) 填好轨道几何尺寸及相应原始记录,上报隐
检。图1 、图2 为用L 尺和道尺调整轨道算法图示:
图1 道尺、L 尺调整轨道计算方法图
图2 道尺、
L 尺调整轨道计算方法图
以设计超高120 mm 为例,见图2 :
第一步,按设计h = 120 mma(2040 -263) = b263 , 即a = 6.757 b 。按设计a = 120 , 求得b = 17.76 , 左股降120 mm , h = 120 -17.76 = 102.24(mm) 。第二步,按图1 , 同样以设计超高120 mm 为例,兼顾图2 可得: b = 17. 76 a263 = bΠ1777 即b = 6.757 a 求得a = 2163 右股抬17.76 mm h = 102. 24 + 17. 76 -2. 63 = 117.37(mm)
a = 2.63 b = 0.39 左股降2.63 mm
h = 117.37 + 2.63 -0.39 = 119.61(mm)
据此调整高程即可。道尺调整方法与此种方法类似,但施工效率低,延误工期。我们建议采用L 尺调整曲线。
3.3.2 冬季施工需注意事项
八达岭高架桥整体道床左线架轨是从两头向中间施工,导致长轨条在中部地段出现严重的胀轨跑道现象(未灌注混凝土支承墩) 。轨道偏离中心线最大达1.15 m 。最后只好把此处锯开重新铺设,然后用铝热焊焊接。左线两头部分支承墩出现了裂缝。为了减少混凝土支承墩的裂缝产生及减少现场铝热焊焊头,在清河高架桥上我们曾采用松开支承墩扣件使钢轨自由伸缩以避免拉裂混凝土支承墩,但这种方法在灌注混凝土道床时轨道几何尺寸变化较大,全线要进行一次整治,影响施工进度。右线施工时我们采用从长轨条中间向两端分段施工:先把线路分成三段从中间开始施工,待中部整体道床混凝土灌注完毕后再进行两端的施工,由于中间线路长度要比两端长度长,这样便克服了施工中遇到的问题。此后剩余线路中全部采用这种方法施工。
3.4 施工方法优点
城铁整体道床的施工方法克服了现场工作面狭窄、长距离施工问题,由于减少现场铝热焊接头而减少了整体道床裂缝,缩短了工期,提高了铺轨质量。开发了新的施工机具,降低了施工成本,较传统方法迈进了一大步。
4 结论
整体道床的施工工艺经过几十年的发展,从理论基础、施工机具和工程施工等多方面都取得了极大的发展。北京地铁已研制出一套完整的、适用城铁施工特点的施工机具,逐步形成了一套较完整的、实际操作性强的施工工艺和施工技术,为将来隧道及高架桥无缝线路整体道床施工探索出安全、经济、实用的施工方法。
