城市轨道交通工程施工方法和施工工艺
摘 要:简述城市轨道交通地下线路轨道工程,短轨枕式整体道床的施工方法和施工工艺。
关键词:城市轨道; 施工; 工艺
轨道是城市轨道交通的重要基础设施之一,它直接承受列车荷载,引导列车运行,保证轨道施工质量是轨道交通施工中关键环节。本文重点介绍轨道工程地下线路短轨枕式整体道床施工方法和施工工艺。
1 短轨枕式整体道床的铺轨方法
1.1 铺轨方法的选择
短轨枕式整体道床施工方法可分为两种,一是换轨铺设法,即首先用工具轨铺设整体道床,永久轨在隧道外焊接成长轨后,再运至隧道内换铺;二是一次铺设法, 不用工具轨,一次铺设无缝线路,即用25 m 标准长度钢轨,按换轨铺设法用工具轨铺设整体道床施工工艺要求,铺设整体道床,所有钢轨接头在隧道内进行焊接。
目前,我国北京、上海、广州、天津等城市已建地铁,轨道施工均采用换轨铺设法施工。该方法钢轨焊接除联合接头外均在铺轨基地进行,焊接质量易保证; 同时避免了隧道内的空气污染,减少了施工干扰,各施工单位均有成熟经验;但工具轨的铺设与拆除需增加工程投资,施工周期相对较长。一次铺设法,在隧道内焊接钢轨易造成空气污染,施工干扰大,需做好施工组织设计,减少窝工,减少工程投资,施工周期相对较短。
“ 秦岭隧道一次性铺设无缝线路”为铁道部部控科研项目,经有关单位联合攻关,成功地实现了一次铺设施工,为地铁轨道工程一次铺设的实现开创了先河。
1.2 一次铺设施工方案
(1) 长轨运输法
钢轨可在铺轨基地焊接为125 m 长轨条,轨条长度可根据场地情况适当调整,用长轨运输车运入隧道内已铺设完的整体道床两侧;再用自制胶轮运输车(俗称炮车) 约8 辆运到待铺地段; 在隧道内组装长轨排, 安装扣件,悬挂短轨枕,利用钢轨支撑架架设轨排,调整轨道,浇筑道床混凝土,焊接联合接头,锁定无缝线路。该方法是在隧道外焊接长钢轨,质量易保证,减少空气污染,但是在隧道内组装长轨排,干扰大,效率低。
(2) 长轨排运输法
钢轨在铺设基地焊接成长轨条后,组装长轨排,安装扣件,悬挂短轨枕,用长轨运输车运入隧道内,然后用8 台龙门吊,吊至待铺地段,浇筑道床混凝土,焊接联合接头,锁定无缝线路。该方法是在隧道外组装轨排,干扰小,效率高,但是长轨排运输较困难。
(3) 短轨排运输法
用25 m 标准长度钢轨,首先在铺设基地组装短轨排,安装扣件,悬挂短轨枕,用轨道平车及龙门吊将短轨排运至隧道内待铺地段,用特制的夹具连接轨排,浇筑道床混凝土,焊接长钢轨,锁定无缝线路。该方法是在隧道外组装轨排,干扰小,效率高,且便于运输,但是隧道内焊接必须严格控制焊接质量,有效防止空气污染。
(4) 综合法
用少量的工具轨铺设道床,然后逐段倒用,可减少工具轨用量,减少投资。工期紧时,必须做好施工组织设计。也可某一段用换轨铺设法,某一段用一次铺设法,两者结合施工,以达到节省工具轨的目的。
以上方法中“短轨排运输法”,在地面铺轨基地组装短轨排,然后运至隧道内,减少了隧道内的工作量,改善了工人的劳动条件,又为轨道工程快速施工创造了条件,是比较好的方法,在深圳地铁一期工程中得到了应用。“长轨运输法”和“长轨排运输法”,需长轨运输车, 给施工带来不便,只有在隧道内焊接质量得不到保证时选用。“综合法”在工期不紧,有工具轨供应时选用。
2 短轨枕式整体道床施工工艺
2.1 基标设置
基标设置根据施工图要求及线路调线、调坡资料设置控制基标和加密基标,基标的设置位置及允许偏差符合下列规定。基标设置位置:控制基标直线120 m , 曲线60 m 及曲线起止点、缓圆点,圆缓点、道岔起止点各设1 个;混凝土道床加密基标直线6 m , 曲线5 m 各设1 个。基标设置允许偏差:控制基标,方向6″、高程为±2 mm ; 直线段距离为1/5 000 、曲线段的距离为1/10 000 ; 加密基标,方向为±1 mm 、高程为±2 mm 、直线段距离为±5 mm 、曲线段距离为±3 mm 。
2.2 轨道架设安装
钢轨应采用支撑架架设,支撑架架设间距直线段宜为3 m 、曲线段宜为215 m 设置1 个,并且直线段支撑架应垂直线路方向,曲线段支撑架应垂直线路的切线方向。道岔支撑架应根据道岔结构作适当调整。
架设于支撑架上的钢轨或道岔应调整水平、位置、轨距、轨底坡和高程,并测放短轨枕位置。其调整精度应符合《地下铁道施工及验收规范》( GB50299 -1999) 的有关规定。调整合格后必须固定牢固,合格后及时灌筑道床混凝土。
2.3 灌筑道床混凝土
绑扎钢筋、立伸缩缝和水沟模板,模板支立牢固, 允许偏差:位置±5 mm , 垂直±2 mm ; 灌筑混凝土的脚手架需独立设置并牢固。混凝土应分层、水平、分台阶灌筑,适度振捣,并振捣密实,严禁振捣器触及支撑架和钢轨。根据施工条件也可先灌筑支撑墩,采用墩架法施工。道床混凝土初凝前应及时进行面层及水沟的抹面。抹面允许偏差:平整度3 mm , 高程+ 0/ -5 mm 。混凝土灌筑终凝后,及时养护,养生不少于14 d , 其强度达到5 MPa 时方可拆除钢轨支撑架;混凝土强度未达到70 % 时,道床上不准行驶车辆和承重。
2.4 短轨枕式整体道床施工程序
整体道床采用换轨铺设法施工时(一次铺设法时, 不用工具轨,其他相同),先铺设工具轨,在隧道外用钢轨支撑架将工具轨组装成轨排,安装扣件,悬挂短轨枕。绑扎道床底部钢筋后将轨排运入隧道内,调整轨道方向、轨距及水平等,最后灌筑道床混凝土。待道床混凝土达到一定强度后,拆除钢轨支撑架,以利钢轨周转。待道床混凝土达到设计强度后,在不影响设备运输的情况下,再换铺永久轨(灌筑道床混凝土前可先灌筑轨排支撑墩,待支撑墩混凝土达到一定强度后拆除钢轨支撑架,利用轨排支撑墩灌筑道床混凝土) 。工具轨采用与永久轨相同的新轨,永久轨在隧道外焊接成长轨节,再运至隧道内换铺。
道岔整体道床采用一次铺设法施工。用钢轨支撑架将整组道岔架起,绑扎道床底部钢筋,调整道岔方向、轨距及水平,然后用扣件按设计位置悬挂短轨枕, 灌筑道床混凝土(也可先灌筑道床混凝土支撑墩) 。
施工程序如下。
短轨枕式整体道床施工程序为:清理道床基底、凿毛→铺轨基标测设→铺设小龙门吊走行轨→铺设底部钢筋→安装轨排→轨排初调精调正位→浇筑轨排支撑墩(采用墩法架法施工时) →浇筑道床混凝土→拆除小龙门吊走行轨→浇筑水沟混凝土。
道岔短轨枕式整体道床施工程序为: → 清理道床基底、凿毛→道岔基标测设→ 实地施工放样→ 铺设底部钢筋网→安装钢轨支撑架→安装道岔基本精调就位→安装扣件、悬挂短轨枕→ 道岔整体精确正位→ 浇筑道床混凝土支撑墩(采用墩架法施工时) →浇筑道岔道床混凝土→浇筑水沟混凝土。
2.5 施工进度
按50 m 作为流水施工作业段长度,分别进行清理基底、铺小龙门吊走行轨、绑扎钢筋、安装轨排、浇筑道床混凝土等工序。一般情况下短轨枕式整体道床施工日进度约50～60 m 。单开道岔短轨式整体道床每组需10～15 d , 交叉渡线短轨枕整体道床每组需40～60 d 。如需压缩工期,可增加龙门吊走行轨的铺设以延长作业段长度,可提高日进度。
3 短轨排运输法铺设整体道床施工要点
深圳地铁一期工程短轨枕式整体道床采用了一次铺设法中短轨排运输法施工,取得一定经验。
3.1 施工总体方案
(1) 在竹子林车辆段设置铺轨基地,利用铺轨基地组装短轨排和轨料存放,混凝土和道岔料就近利用市民中心辅助铺轨基地和隧道投料口运送。
(2) 直接用25 m 长标准PD3 待焊轨组装短轨排, 运至隧道内用临时夹具连接轨排,按换轨铺设法的施工要求浇筑道床混凝土。
(3) 道岔现场组装,调试后浇筑道岔道床混凝土。
(4) 浇筑两侧水沟混凝土。
(5) 拆除临时夹具,选用K920 型钢轨焊接机焊接无缝线路。
3.2 注意事项
(1) 整体道床施工分别有清理道床基底并凿毛,铺设小龙门吊走行轨,铺设道床钢筋,轨排铺设与调整, 浇筑支承墩,浇筑道床混凝土,浇筑两侧水沟混凝土等工序。为确保施工正常进行,各工序应有适当间隔,以
减少施工干扰,避免窝工,实现流水作业。
(2) 小龙门吊是轨排、道岔、钢筋、混凝土等材料吊运不可少的机具设备,应根据施工进度要求配备足够的小龙门吊以及铺设一定长度的龙门吊走行轨道,以满足施工要求。
(3) 整体道床早期养生与两侧排水沟混凝土的浇筑应拉开一定距离,以确保强度的自然增长,不致造成道床开裂、压溃等质量问题。
(4) 道岔整体道床特别是交叉渡线整体道床施工难度较大,周期较长,应给予重视。由于道岔部件多, 部件间连接薄弱,在施工中采用特制的轨距拉杆和钢轨支撑架,将道岔各部件牢固联接,各部件位置及轨距精调就位后方可浇筑道床混凝土。
(5) 道床混凝土浇筑前应按图纸核对道床横向排水沟、道岔转辙机电务拉杆沟槽预留,通信、动照、信号、防杂散电流电缆等过轨套管埋设,无误后浇筑道床混凝土,避免道床成型后再开挖,造成道床先天病害。
