提 要: 本文通過對深圳地鐵一期工程單洞雙線馬蹄形隧道內, 連續2現澆2金屬彈簧隔振器式浮置板道床施工工藝的闡述, 同時綜合國內外地鐵浮置板式道床施工工藝特點, 總結了一些經驗和認識, 以供類似工程施工
借鑒。關鍵詞: 彈簧隔振器; 浮置板; 工藝
1 引言
隨著社會發展和科技進步, 各大城市對城市軌道發展均做了遠期規劃, 城市軌道的建設也相繼開始。為了減少對軌道上部或周圍物業的干擾, 在特殊區段設置減振道床是地鐵設計中的一項重要措施。深圳地鐵一期工程4 號線市～ 少區間, 在單洞雙線馬蹄形隧道內設置了253. 87 m 連續2現澆2金屬彈簧隔振器式浮置板道床。單線共7 塊標準浮置板, 2 塊過渡浮置板, 每塊板長28. 17m, 寬3. 2m, 軌底板厚0. 6m。該段標準浮置板的無載豎向固有頻率為6. 1H z, 對頻率在12. 2H z 以上的振動提供了較好的隔離效果。
2 基本原理
浮置板軌道又稱質量2彈簧系統。這種軌道的基本原理是在軌道上部建筑和基礎之間插入一個固有頻率很低的線性諧振器, 防止由鋼軌傳來的振動透入基礎。
本文所述的浮置板軌道隔振系統為彈簧阻尼集成隔振系統, 主要是利用彈簧隔振器將軌道道床與周圍結構全部隔離開; 鋼軌通過彈條扣件與短軌枕聯結, 短軌枕與浮置板澆注成整體而構成浮置板道床的軌道板。軌道板通過彈簧隔振器支承在基礎道床上, 軌道板可以提供足夠的慣性質量來平衡車輛產生的動荷載, 只有靜荷載和少量的動荷載會通過彈簧隔振器傳到基礎道床上。彈簧隔振器的支座部分即是彈簧隔振器的套筒, 施工中將其預埋在軌道板內形成整體。軌道板間采用活動連接銷使各板連續。
3 工程特點
3. 1 彈簧隔振器量該類型浮置板結構的重要組成部分
其疲勞壽命長, 容易維護、調整, 可在不影響行車的情況下進行更換, 是隔振系統中技術先進、隔振效果最好、成熟的方法, 國內尚未開發。
3. 2 在基礎道床上需進行預處理
鋪設隔兩層(鋪設塑料薄膜), 將軌道板與基礎道床隔離開。后續各工序均在隔離層上施工。若隔離層破壞將使現澆軌道板與基礎道床聯結, 造成無法頂升的嚴重后果, 因此施工中對隔離層的保護尤為重要。
3. 3 軌道板在軌排鋪設完成后現澆施工
彈簧隔振器套筒、連接銷預埋定位要嚴格控制。同時, 在軌排支撐架設計時要重點考慮軌底與浮置板頂層鋼筋間的凈空, 并充分利用。
3. 4 增加了過渡浮置板和彈簧隔振器的數量
浮置板道床與普通短軌枕式整體道床銜接時, 為減小剛度突變產生的應力而設計了過渡浮置板, 在銜接端增加了彈簧隔振器的數量。
3. 5 軌道板與基礎道床間的彈性間隙小在施工中, 軌道板頂升采用專用的便攜式液壓千斤頂壓入彈性體, 使軌道板緩慢提升。
4 操作要點
4. 1 浮置板軌道建筑高度構虛
軌道建筑高度為880 mm, 其中鋼軌與墊板高210 mm , 短軌枕露出浮置板板面30 mm, 軌底處浮置板厚600 mm, 軌道板底與基礎道床間的抬高彈性間隙為40 mm 。浮置板軌道端面見圖1。
圖1 浮置板式道床端面圖
4. 2 基礎道床(隧底回填混凝土) 施工
施工前對基底進行鑿毛處理, 基礎道床與襯砌混凝土聯結成整體?；A道床分塊澆注, 其分塊一般以縱、橫向排水溝為依據。由于鋪軌基標設置在基礎道床上, 待基礎道床完成后方可測設, 因此需在縱向水溝內設置基礎道床施工放樣控制樁。基礎道床的標高控制尤為重要, 為控制保證彈簧隔振器高度, 其項面標高誤差為+0-2mm 。施工前在四角設標高點作為大面平整依據, 混凝土初凝前在彈簧隔振器中心位置設標高控制樁作為最后精平的依據。隔離層厚度在2mm 以內, 不宜太薄。鋪設時在一塊浮置板下接頭不宜過多, 接頭處采用透明膠帶粘合。
4. 3 軌排鋪設
鋪軌基標是軌道狀態調整的依據, 其距軌道中心的距離應根據軌道板的寬度, 并考慮模板帶木范圍等后確定。軌排鋪設可分為人工就位架設和組裝成排后吊運鋪設兩種, 前者在鋼筋綁扎前施工, 其所用機具較少, 但鋼筋綁扎操作空間小, 施工進度相對較慢, 適用于操作空間小無法鋪設吊運設備軌道或裝吊機械無法到達的地段; 后者可在鋼筋綁扎后施工, 鋼筋施工操作空間較大, 需用到裝吊機具, 同時鋼筋間距及預留的軌枕位置準確度較高, 施工進度快, 適用于可進行裝吊操作的地段。
軌排支撐架是軌排架設和狀態調整的基礎, 普通道床地段的軌排支撐架主要由橫梁、螺柱支腿(可調整高度)、承軌槽(設軌底坡可左右滑動)、承軌槽兩端調整螺栓等幾部分組成。浮置板軌道軌排支承架的設計思路主要為: 沿軌排縱向均勻分布, 其間距在保證有足夠的強度和剛度前提下確定。橫粱的高度要充分考慮軌下凈空, 并考慮拆除承軌槽用4 mm 墊板設置軌底坡來增加橫梁高度。同時, 考慮到在橫粱下混凝土內留槽和拆除鋼軌的方式來拆除軌排支撐架。軌排支撐架的長度若超出軌道板寬度將會對側模高度產生影響, 可考慮將橫梁設計成V 字型來避免, 但需特殊加工。推薦使用普通道床用的長2 270 mm 軌排支撐架, 將螺柱支腿套入硬塑管(壁厚5 mm 左右) 埋置在混凝土內, 若支腿高度不夠可在硬塑管底預制混凝土柱, 并將調整螺栓加高后設置在軌腰處。軌排支撐架設計如圖2 所示。軌排架設到位后, 依據基標利用直角道尺調整軌道狀態, 并精調到位。
4. 4 鋼筋施工
鋼筋施工前將彈簧隔振器定位后用樹脂膠粘接在隔離層上, 同時復核彈簧隔振器頂面的標高。該種浮置板道床的鋼筋部分由國外設計, 引進的施工圖紙中鋼筋間距并未做標注, 只有鋼筋的數量和圖示的位置?，F場工程師需依據板中心、短軌枕中心、彈簧隔振器中心對稱布置的原則確定主筋和箍筋的間距位置, 以便指導施工。
鋼筋設計按綁扎接頭進行驗算, 均設計為綁扎接頭。其設計思路主要為避免在隔離層上焊接施工, 同時因采用先鋪軌后綁鋼筋的工序, 軌下操作空間小而將箍筋拆分成上下兩層進行綁扎。若在單洞單線隧道內施工此種思路很好地解決了施工干擾問題。當浮置板兩側有足夠的操作空間時, 可將箍筋連接成整體從側向穿入軌下, 加快了施工進度, 減少了在隔離層上的操作時間。
圖2 短軌排支撐架
浮置板主筋沿板周均勻布置, 中層在隔振器兩側沿板縱向和橫向設加強鋼筋。板端頭設置了連接銷加強鋼筋, 連接銷套筒綁扎固定在鋼筋上或利用吊架固定。
鋼筋施工過程中僅有縱向雜散電流防護鋼筋與各箍筋點焊連接, 每塊板端頭設置1 對連接端子短銅排, 與防護鋼筋焊接。
4. 5 模板及現澆混凝土施工
施工中根據混凝土數量、勞動強度、軌道板總數及材料周轉情況, 確定每相鄰的三塊板為一施工循環。模板采用300 mm ×1 500 mm 的建筑鋼模, 根據一個循環浮置板長度配好模數( 56 mm × 1500 mm + 510 mm ), 靠近端頭的側模用鋼模加工而成, 每個循環的端頭模板采用木板加工。中間伸縮縫處模板采用兩塊10mm 膠合板中間夾塑料泡沫板(厚10 mm ) 設置, 澆注時兩側對稱少量入料搗固。
模板支撐采用<48 腳手鋼管, 在每塊鋼模豎向接縫處設三角支撐架, 縱向用鋼管將三角架相互連接成整體。三角架拼裝成定型構件, 以方便多次倒用。立模時用12 號鐵絲在底部、中部、上部將鋼模與支撐連接, 并在鋼模與支撐間設調整木契, 在基礎道床上打插膨脹螺栓固定模板支撐?？拷淼酪r砌側的支撐需根據凈空適當調整。混凝土采用泵送, 在兩鋼軌上擱置方木等架設混凝土輸送管, 逐段澆注。
4. 6 伸縮縫的設置
軌道板四周均有隔離縫, 不填充任何物體, 混凝土施工中設置的模板均需拆除清理。頂升完成后板間伸縮縫頂設置橡膠封條。
4. 7 軌道板頂升施工
頂升前拆除鋼軌, 并將軌道板清理干凈?；炷两涍^28 d 養護后, 打開隔振器套筒的蓋板, 依次放入防上蓋, 利用小液壓頂下壓彈簧組頂升, 然后放入鋼墊片定位。頂升設備采用總控液壓頂升設備, 每塊浮置板布置4 個小液壓頂, 各頂的動程相同。
左右線各9 塊浮置板, 頂升時9 塊同時進行。頂升高度依次遞減, 即40 mm 、30 mm 、20 mm 、10 mm, 浮置板下頂升完成后的彈性空間為40 mm 。頂升施工根據頂升高度分五輪進行; 第一輪頂升至浮置板剛剛脫離基礎道床(回填混凝土), 然后分四輪, 每輪頂升高度為10 mm , 依次完成施工。頂升時的高度控制, 可在靠近隔振器處的板側丈量。若為單線隧道周圍無空間丈量, 可在隔振器附近預留<20 mm 丈量孔。
5 工藝流程
具體工藝流程如圖3 所示。
6 材料
軌道類型: 60 kg/m PD3 鋼軌, 彈條? 型分開式扣件,C50 鋼筋混凝土短軌枕。鋼筋: HRB 400 軌道板混凝土標號: C40 彈簧隔振器: 組合彈簧的豎向靜剛度m, 橫向靜剛度4. 9M N 6. 56M N /m。單個隔振器在6. 1～ 102. 3 kN, 頻率4. 1Hz 的疲勞荷載作用下疲勞壽命應不低于300 萬次。
7 勞動力組織
施工時勞動力組織如表1 所示。
表1 勞力組織表
滑墊板、彈簧套筒(內置阻力劑)、內外彈簧、彈簧套筒
8 安全和質量控制要求
(1) 鑿毛時在隧道回填混凝土上的鑿毛點布置一般為: 間距150 mm 梅花型布置, 鑿毛點深10 mm 。
(2) 基礎道床平整度允許誤差為-2, + 0mm 。
(3) 軌道板長度允許誤差為±12 mm , 寬度允許誤差為±2 mm , 高度允許誤差為±2 mm 。
(4) 隔振器縱向和橫向中心距允許誤差為±2 mm 。
(5) 施工中各工序應嚴格按照《地下鐵路工程施工及驗收規范》施工。
(6) 在施工前召開專門的技術交底會, 講解施工控制要求和注意事項, 貫徹技術標準, 提高職工的安全質量意識。
(7) 對各工序施工進行詳細的技術交底, 并設專人在現場監督執行, 嚴格執行安全質量技術措施。
9 結束語
針對列車運行震動對沿線建筑物等有影響的城市軌道而言, 采用彈簧阻尼系統浮置板式道床, 深圳地鐵的結構型式與施工方法在國內尚屬首次。文中所述的浮置板施工方法, 同類似的其它工藝相比較, 具有施工簡便、工程成本投入較少的優點, 建圖3 浮置板施工工藝流程圖議讀者根據工程特點靈活運用。
