【摘要】介紹北京城鐵整體道床施工方法—墩架法及其主要施工機具,簡要分析無縫線路冬季和夏季施工時整體道床裂紋增多的原因并提出相應解決辦法。
【關鍵詞】整體道床 墩架法 無縫線路 冬季施工
1 整體道床施工工藝流程
北京城鐵(西直門—東直門) 整體道床軌道部分主要分布在隧道、車站及高架橋上。全線共有兩處地下隧道、16 個車站、9 座高架橋共22156 km(單線延長) 。高架橋線間距為316 m , 軌道形式主要為超長無縫線路。高架橋上整體道床的施工必須考慮以下問題: ① 降低工程成本; ② 提高工程質量; ③ 施工場地狹窄; ④ 冬季施工; ⑤ 施工方法選擇。經過多方論證以及結合復八線的施工經驗,決定采用墩架法施工。
工藝流程: ① 用軌道車聯掛平板車,將軌料運送至施工地點。② 待鋼軌撥到位后,做好鋪軌基標。③ 采用人工方法按基標進行架軌、安裝混凝土短軌枕、調軌。④ 檢查鋪軌質量達到鋪軌精度后灌注支承墩。⑤ 人工拆除鋼軌支撐架并安裝接觸軌底座。⑥ 再一次檢查鋪軌質量,各種設備安裝準確后灌注道床混凝土并養生。⑦ 軌道車聯掛平板車放置軌料并配合人工安裝接觸軌。⑧ 全線無縫線路進行應力放散,采用人工的方法對鋪設的線路進行全面質量檢查。
2 整體道床施工的關鍵技術
(1) 施工機具:因隧道空間較小,高架橋上線間距也只有316 m , 施工場地狹窄, 不適合用大型施工機具,所以需自行設計適用于工作面極狹窄時使用的鋼軌支撐架、三軌吊架及L 尺進行施工。無縫線路應力放散時采用聚四氟乙烯塊,聚四氟乙烯塊與鋼軌的磨擦系數小,可減少無縫線路放散時的拉力。
(2) 施工程序:無縫線路整體道床地段施工采取先中間后兩頭,減少因為氣溫的變化致使鋼軌伸縮而拉裂混凝土支承墩。
(3) 支承墩位置:直線地段采用每隔3 m 設一對支承墩,曲線地段每隔215 m 設一對支承墩,支承墩要求相對布置,緊靠吊軌支撐架,普通線路地段應盡量保證鋼軌接頭處布置支承墩。
3 工程實例
采用該施工方法施工的城鐵西線現已通車運營, 現以八達嶺高架橋整體道床施工為例對本方法進行闡述。
3.1 工程概況及天氣情況
八達嶺高架橋長度為1.214 km , 與長度為1.615 km 的隧道及路塹相連,全長為21829 km , 全部為整體道床無縫線路。用軌道車把廠制長軌條運送至施工現場,現場用小型氣壓焊把廠制長軌條焊接成設計要求的長度,只有整體道床與碎石道床交界處沒有焊接, (待整體道床混凝土養生完畢后在現場用鋁熱焊焊接) 。整體道床架軌施工時間從12 月份開始貫穿整個冬季。白天與晚上的溫度變化大,總長度為21829 km 的長軌條伸縮變化量較大。
3.2 軌道鋪設施工機具的選用
自行設計鋼軌支撐架,用于支撐鋼軌、全部聯接零件、扣件, 還能夠調整軌道的幾何尺寸。自行設計L 尺,用于根據基標調整軌道幾何尺寸。自行設計三軌吊架,用于調整三軌安裝時的三軌幾何尺寸。利用支撐架和L 尺能保證軌道在灌注混凝土支承墩前達到設計要求。其余所需工具采用鐵路現有施工機具即可。3.3 施工方法的比選
鋼軌支撐架能起到支撐鋼軌及所有聯接零件的作用,同時能保證軌道的軌距、方向、水平等幾何狀態。而L 尺能使線路軌道的高程保證±1 mm 的精度。由于曲線部份是整個軌道鋪設調軌的關鍵工程,特別介紹如下。
3.3.1 曲線部位軌道鋪設調軌介紹
(1) 以基準股為基準,參照鋪軌圖進行線路粗調:
① 接收基標后應檢查基標的完好性。② 把控制基標用油漆引出,標在灌注混凝土后不被掩埋處,同時用油漆標于鋼軌外側。③ 將加密基標點高程用石筆標于相應鋼軌面上。④ 調整軌道的大致方向、水平。
(2) 粗調鋼軌后可以進行鐵墊板及短軌枕的安裝。
(3) 方正鋼軌接頭,進行鋸軌。
(4) 短軌枕安裝完后進行第一次精調: ① 按照鋪軌綜合圖將曲線相對應的基標點處的超高用石筆標于鋼軌底部。② 以基準股為基準,按照基標將線路的方向調整到位。③ 以基準股為基準,在曲線下股道尺處墊上與超高值等高的墊塊。④ 以基準股為基準,根據鋪軌綜合圖設置超高。
(5) 按照設計用繩正法整正曲線進行第二次精調:
① 將曲線的正矢點用油漆(白底紅三角) 標在曲線上股外側。② 將各正矢點的正矢標于軌腰上(白底紅字) 。③ 按照標準整正曲線。
(6) 綜合曲線超高、方向整正,進行第三次精調。
(7) 精調完畢后用目測整正線路的死彎、碎彎、小坑。
(8) 檢查軌道幾何尺寸,發現問題及時整正。
(9) 填好軌道幾何尺寸及相應原始記錄,上報隱
檢。圖1 、圖2 為用L 尺和道尺調整軌道算法圖示:
圖1 道尺、L 尺調整軌道計算方法圖
圖2 道尺、
L 尺調整軌道計算方法圖
以設計超高120 mm 為例,見圖2 :
第一步,按設計h = 120 mma(2040 -263) = b263 , 即a = 6.757 b 。按設計a = 120 , 求得b = 17.76 , 左股降120 mm , h = 120 -17.76 = 102.24(mm) 。第二步,按圖1 , 同樣以設計超高120 mm 為例,兼顧圖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)
據此調整高程即可。道尺調整方法與此種方法類似,但施工效率低,延誤工期。我們建議采用L 尺調整曲線。
3.3.2 冬季施工需注意事項
八達嶺高架橋整體道床左線架軌是從兩頭向中間施工,導致長軌條在中部地段出現嚴重的脹軌跑道現象(未灌注混凝土支承墩) 。軌道偏離中心線最大達1.15 m 。最后只好把此處鋸開重新鋪設,然后用鋁熱焊焊接。左線兩頭部分支承墩出現了裂縫。為了減少混凝土支承墩的裂縫產生及減少現場鋁熱焊焊頭,在清河高架橋上我們曾采用松開支承墩扣件使鋼軌自由伸縮以避免拉裂混凝土支承墩,但這種方法在灌注混凝土道床時軌道幾何尺寸變化較大,全線要進行一次整治,影響施工進度。右線施工時我們采用從長軌條中間向兩端分段施工:先把線路分成三段從中間開始施工,待中部整體道床混凝土灌注完畢后再進行兩端的施工,由于中間線路長度要比兩端長度長,這樣便克服了施工中遇到的問題。此后剩余線路中全部采用這種方法施工。
3.4 施工方法優點
城鐵整體道床的施工方法克服了現場工作面狹窄、長距離施工問題,由于減少現場鋁熱焊接頭而減少了整體道床裂縫,縮短了工期,提高了鋪軌質量。開發了新的施工機具,降低了施工成本,較傳統方法邁進了一大步。
4 結論
整體道床的施工工藝經過幾十年的發展,從理論基礎、施工機具和工程施工等多方面都取得了極大的發展。北京地鐵已研制出一套完整的、適用城鐵施工特點的施工機具,逐步形成了一套較完整的、實際操作性強的施工工藝和施工技術,為將來隧道及高架橋無縫線路整體道床施工探索出安全、經濟、實用的施工方法。
