烏鞘嶺隧道彈性整體道床施工設備結構特點

楊秋蓮

烏鞘嶺隧道是亞洲第一長隧,是國家西部大開發的重點工程,也是新世紀鐵路實現跨越式發展的標志性工程。烏鞘嶺隧道采用了彈性支承塊式整體道床,收到了良好的效果。與舊式整體道床相比,它所提供的軌下靜剛度系數約400 kN/cm,靜剛度下降了1倍～1.5倍,軌道動應力大量降低,具有抗列車沖擊和抗疲勞作用能力強、使用壽命長、列車運行平穩、速度高、免維修等特點。但其精度要求高,施工難度大。

1 設備結構特點

為了保證鋪設彈性整體道床工程質量,在進行鋪設之前,必須將主要的施工設備準備好,彈性整體道床施工所需設備包括自行式龍門吊、組合式軌道排架、移動式組裝平臺、吊機行走軌、插入式振搗器、混凝土輸送泵。所需設備規格及數量見表1。以下就鋼結構件自行式龍門吊、組合式軌道排架、移動式組裝平臺的結構特點做簡要介紹。

表1 試驗段施工專用設備配備表

1.1 自行式龍門吊

自行式龍門吊為拼裝式框架結構,主體用型鋼和鋼板制造。主要零部件包括起重機、主梁、走行機構、端梁和吊梁等,是用于現場施工吊裝軌道排架的專用設備。

1)自行式龍門吊的主要參數:a.起重能力:5 t;b.門內凈空:3 300×3 170;c.軌道中心距:3 700 mm;d.輸出轉速:15 m/min。2)結構設計。主梁采用單根30號的工字鋼,端梁采用20號的工字鋼雙拼,走行機構主架為32號的工字鋼。行走輪踏圓面半徑為260 mm。主梁、端梁、走行機構均采用螺栓栓接,易于拆裝,吊梁為4號的工字鋼拼接而成。3)自行式龍門吊機主要特點:a.電動葫蘆具備高低兩種啟動速度,能滿足在不同工況下安裝和拆卸軌道排架。b.吊梁上設有聯動四點抓軌機構和防晃裝置,保證了起吊軌道排架時受力均勻和平穩安放。c.走行機構采用兩級傳動,輸出速度低,運行平穩,滿足施工中對軌道排架位置準確的要求。

1.2 組合式軌道排架

組合式軌道排架為整體式框架結構,主體用50 kg/m鋼軌和型鋼制造,主要零部件包括:軌道式排面、支腿、軌向鎖定器、快速懸掛扣件、側模等。每榀排架理論長度為6.25 m,左右對稱安裝22塊彈性支承塊,整體鋪裝質量為3 800 kg,排架間縱向連接使用50 kg/m鋼軌夾板和螺栓,多榀排架連接后呈標準軌道模式。軌道排架的各部尺寸鋪設按60 kg/m鋼軌技術條件設計,軌面高程以遠期預留換鋪75 kg/m鋼軌技術條件考慮。

1)軌道排架的主要技術參數。a.排架軌距:1 435+2-0mm;b.高低水平調整量+100 mm,-50 mm;c.軌面調整量±45 mm;d.鋪設道床斷面尺寸:2 600 mm×550 mm;e.相鄰支承塊間距:(568±5)mm;f.結構外形尺寸:6 250 mm×2 700 mm×650 mm。2)結構設計。a.軌面式排面。軌面式排面由2根6.25 m長50 kg的鋼軌和三件18a號的槽鋼制造,鋼軌和托梁以厚度為20 mm的鋼板連接,排面鋼軌高出托梁52 mm,2根鋼軌間做出固定的1 435 mm軌距和1∶40坡度的軌底坡。在排架全長范圍內的鋼軌下等距布置與軌道扣件尺寸相同的支承塊掛籃,掛籃采用12號的槽鋼制作,用以懸掛彈性支承塊。b.排架支腿。排架支腿用12號槽鋼制作成矩形結構,下部設有M65×8的螺套安裝高低調整螺栓,螺栓的調整量為+100 mm,-50 mm。軌面式排面與排架支腿總裝圖見圖1。c.排架側模板。排架側模板為組合式結構,用5號角鋼和3 mm鋼板制造,分為浮動模板和固定模板兩類。浮動模板套裝在排架支腿上起支撐作用,支腿調整高低時浮動模板始終與道床底面接觸,這樣可以有效地解決道床底面與軌面高程的尺寸誤差。固定模板按軌排結構分為接頭和中間兩種,使用時與浮動模板間用插銷連接成組合件,拆裝方便,兩類模板間設計成可伸縮的搭縫,可滿足在曲線上施工時內縮外伸的條件,防止漏漿,整套模板按道床寬度與軌排組合成一體,當軌排左右調整時,模板隨之移動,從而能較準確地保證道床側面的直線和道床寬度。d.軌向鎖定器頭部設有絲杠微調機構,尾部為卡式支撐板,可以有效地防止調整時軌向鎖定器錯位和扭轉,使用時,先按固定位置尺寸將伸縮內管拉出(或收回),用銷軸在相應臺階孔外定位,再調整絲杠至正確位置后對稱鎖定軌排,絲杠調整范圍為±45 mm。e.快速懸掛扣件為偏心鎖定機構,由懸掛桿、彈簧、偏心套筒組成。使用時將懸掛桿凸緣插入支承塊預埋鐵座梯形槽內,彈簧置于支承塊掛籃上平面,扳動偏心套筒90°角,即可將支承塊懸掛于掛籃上呈鋪筑狀態。

1.3 移動式組裝平臺

移動式組裝平臺為拖車式整體結構,主體用型鋼和鋼板制造,主要零部件包括組裝平臺、支承塊對位位置和行走輪,是用于現場施工支承塊與軌道排架快速組裝的專用設備。1)移動式組裝平臺的主要技術參數:a.承載能力:5 t;b.支承塊安裝數量:22塊/榀;c.軌距:1 040 mm;d.外形尺寸:6 250 mm×2 150 mm×400 mm。2)結構設計。組裝平臺的面板采用厚度為16 mm的鋼板,周邊用18號的工字鋼支撐,結構設計圖見圖2。3)主要特點:a.平臺上設有與軌道排架相對應的支承塊擺放位置,使懸掛支承塊時能做到一次到位,無需移動。b.每塊支承塊下部設有杠桿頂升結構,大大減輕了組裝支承塊時的勞動強度。

2 結語

由于彈性整體道床無論在結構上還是在施工方法上都與以前的剛性整體道床有著很大的區別,不但結構復雜,而且施工技術要求高,施工設備的保障是保證施工質量的前提,因此,彈性整體道床施工所需設備特別是自行式龍門吊、組合式軌道排架、移動式組裝平臺等鋼結構件的結構設計應遵循降低勞動強度,提高定位精度,方便使用的原則,更好地為提高彈性整體道床鋪設質量服務。

[1] 周海英.烏鞘嶺隧道梯形支承塊式無碴軌道施工技術研究[J].鐵道標準設計,2005(9):56-58.

[2] 周海英.整體道床彈性支承塊現場預制質量控制措施[J].鐵道建筑技術,2005(11):221-224.

[3] 袁廣堯.浮置板軌道施工技術[J].鐵道建筑,2003(7):19-21.

[4] 吳宗澤.機械設計實用手冊[M].北京:化學工業出版社,1999.