高架線短枕式整體道床混凝土快速施工技術(shù)研究

姚立勝 劉習(xí)生

(中鐵上海工程局華海工程有限公司，上海 201101)

0 引言

蘇州市軌道交通2號線高架段鋪軌全長17.177 km，采用短枕支承塊式整體道床，道床采用雙承臺結(jié)構(gòu)。每跨(聯(lián))梁上整體道床分塊布置，一般情況下道床塊長6.25 m左右，道床塊之間設(shè)寬0.2 m的橫向縫以便于梁面排水。

鑒于目前軌道交通高架段軌道整體道床施工多采用鋼(竹木)模板與鋼管支撐體系，其弊端在于狹小場地內(nèi)作業(yè)進(jìn)度較慢。同時尺寸控制不到位跑?，F(xiàn)象較多、脫模劑的大量使用容易造成環(huán)境污染，同時散落在橋面的脫模劑易造成道床與橋面剝離等，質(zhì)量不易控制。為此筆者從質(zhì)量、進(jìn)度、節(jié)能環(huán)保等角度考慮，擬定在蘇州市軌道交通2號線高架段施工中展開軌道整體道床混凝土快速施工技術(shù)的研究。

高架線整體道床橫斷面見圖1。

圖1 高架線整體道床橫斷面圖

1 模板材質(zhì)選取

國內(nèi)在高架線支承塊式整體道床施工，遇到相應(yīng)的道床結(jié)構(gòu)型式時，需在相關(guān)的模板及加固措施上加以研究，為此筆者首先提出了模板材質(zhì)的選擇方案:

1)定型鋼模板的利用效果及環(huán)境影響。采用定型鋼模板進(jìn)行施工，施工中鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)過多易變形，造成混凝土道床外觀質(zhì)量較差。施工中由于每天都進(jìn)行混凝土澆筑，按日澆筑量150 m，單塊模板按0.3 m×1.5 m計算，需倒運(yùn)模板400塊，累計重量達(dá)7 t，倒運(yùn)量較大，費時費工。使用的脫模劑易造成環(huán)境污染，同時可能污染梁面，造成新澆筑混凝土與梁面脫離的質(zhì)量問題。2)竹木模板利用效果及環(huán)境影響。采用竹木模板進(jìn)行施工，施工中竹木模板由于吸水及自身強(qiáng)度容易變形，造成道床外觀質(zhì)量不易控制。使用的脫模劑易產(chǎn)生上述的環(huán)境和質(zhì)量問題。且施工中大量使用木材不符合國家環(huán)境保護(hù)及建筑行業(yè)節(jié)能減排的要求。3)新型熱塑性復(fù)合材料模板利用前景及環(huán)境影響。目前，熱塑性復(fù)合材料建筑模板已開始應(yīng)用于高層建筑及橋梁施工中，從其性能分析上我們不難發(fā)現(xiàn)其在高架段軌道整體道床施工的廣闊利用前景:a.物理性能良好。熱塑性復(fù)合材料模板的整體性好，表面硬度高，耐摩擦，易清洗，施工溫度適應(yīng)范圍廣，耐熱耐寒，在晝夜、季節(jié)溫差變化大的高架段軌道整體道床施工中非常適宜使用，且抗老化，并能承受各種施工負(fù)荷。b.重量輕、使用壽命長。施工時輕便，省工、省時;周轉(zhuǎn)率高，周轉(zhuǎn)次數(shù)可達(dá)80次以上，在狹小空間的高架段鋪軌作業(yè)時尤為有利。c.耐水，酸堿，抵抗各種腐蝕，在各種惡劣環(huán)境下可長期有效安全的施工。d.加工性能好?？射?、可鉆、可刨、可釘，縱、橫向可以任意連接組合，釘、鋸、鉆孔等性能優(yōu)于竹木膠合板、小型鋼模。e.可回收再利用。能多次回收再加工，與木模板、竹膠板相比損耗低、成本低，降低了混凝土澆筑成本和工程造價。f.易脫模，綠色環(huán)保。高分子材料與混凝土材料的分子結(jié)構(gòu)有天然的不相容特性，可避免脫模時的強(qiáng)烈敲擊，降低了勞動強(qiáng)度，提高了模板重復(fù)使用次數(shù)。施工過程中無需脫模劑，無任何有毒有害氣體和廢氣、廢液、廢渣的排放。由此可見，隨著現(xiàn)代注塑技術(shù)與高分子技術(shù)的飛速發(fā)展，在工藝技術(shù)、結(jié)構(gòu)性能、成本價格上分析比選，這種熱塑性復(fù)合材料建筑模板在高架線支承塊式整體道床施工中大膽開發(fā)利用的方案是切實可行的。

2 模板加固工藝比選

高架線支承塊式整體道床模板加固時，與梁面基礎(chǔ)處(下部)的緊固方式是在結(jié)構(gòu)底板上打兩排定位鋼筋，并用木楔固定模板，防止模板下部滑移。而對于模板上部，筆者選擇了兩種加固方法進(jìn)行比選:方案一撐、拉桿固定;方案二“步步緊”勾卡固定。

方案一:熱塑模板與撐、拉桿加固系統(tǒng)。在高架線支承塊式整體道床支模板時利用熱塑模板與撐桿及拉桿來固定模板上口(如圖2所示)。

圖2 熱塑模板與撐、拉桿加固系統(tǒng)示意圖

方案二:新型熱塑模板與“步步緊”加固系統(tǒng)。“步步緊”是一種建筑上常用的用具，這種鋼卡采用優(yōu)質(zhì)軌道鋼鍛壓而成，強(qiáng)度好，卡緊一次完成，不僅結(jié)實牢靠、靈活好用、省工增效、周轉(zhuǎn)使用率高，而且樣式輕巧美觀，保管方便，裝拆方便，施工速度快，使用方便。

在高架線支承塊式整體道床支模板時利用熱塑模板與“步步緊”來固定模板上口(如圖3所示)。

圖3 新型熱塑模板與“步步緊”加固系統(tǒng)示意圖

3 移動式混凝土攪拌罐配合地泵輸送工藝

城市軌道交通整體道床施工中，國內(nèi)目前用的比較好的傳統(tǒng)道床混凝土的運(yùn)輸路徑是:地面混凝土運(yùn)至軌排井或下料口，通過溜槽到放置在平板車上的特制料斗(不封蓋的長方體，且具有底面可以打開的功能)里，軌道車牽引平板車到擬準(zhǔn)備道床混凝土施工作業(yè)面前，再用鋪軌機(jī)將裝載混凝土的料斗吊到施工作業(yè)面上，將料斗上的底面打開進(jìn)行卸料。這種施工方法存在的主要缺陷:1)在運(yùn)輸過程中，混凝土處于靜止?fàn)顟B(tài)容易發(fā)生離析、泌水、初凝，影響混凝土的和易性，使?jié)仓牡来操|(zhì)量不穩(wěn)定，因此不適合長距離(5 km以上)運(yùn)輸。2)打開料口時混凝土靠自重卸到施工作業(yè)面，使鋼軌、軌枕、扣件等被污染，且造成混凝土浪費。3)用鋪軌機(jī)把料斗運(yùn)往作業(yè)面時，需要增加鋪軌機(jī)操作、配合裝卸及軌道清理(污染了的鋼軌、軌枕、扣件)等人員，從而增加了用工量，且高架線在施工完疏散平臺后，鋪軌機(jī)架設(shè)的可能性幾乎沒有了。可見傳統(tǒng)的施工方法，受施工距離限制，隨著施工道床長度增加，必須有新的下料口提供，而在土建結(jié)構(gòu)上預(yù)留下料口存在結(jié)構(gòu)安全、防水及協(xié)調(diào)問題。

我們在蘇州市軌道交通2號線高架鋪軌工程開發(fā)創(chuàng)新了一種新的施工方法——移動式混凝土攪拌罐配合地泵輸送混凝土，其原理是將混凝土攪拌運(yùn)輸汽車上的攪拌罐改造并配以柴油發(fā)動機(jī)、液壓泵、液壓馬達(dá)、變速箱等，使其安置、固定在軌道平板車上，就形成了有自行轉(zhuǎn)動攪拌功能的罐送混凝土裝置，依靠軌道車的牽引裝載著混凝土的攪拌罐在軌道上運(yùn)行至道床混凝土施工作業(yè)面。施工作業(yè)面上將普通的拖式泵進(jìn)行改造，改造的重點是走行裝置，將原來的膠輪換裝軌道上走行專用的輪對，并考慮超高地段，防止輪對脫軌，加裝了減震器。施工過程中可充分利用軌道結(jié)構(gòu)完工的有利條件，由軌道車的牽引，帶動攪拌罐的移動保證了混凝土的和易性，側(cè)式的下料澆筑能有效保證混凝土澆筑的均勻性，混凝土通過拖式泵和輸送管澆筑到作業(yè)面，不會對鋼軌、軌枕和扣件產(chǎn)生污染，并且可以做到一個區(qū)間一次性澆筑，從而有效保證整體道床的質(zhì)量。在移動式攪拌罐澆筑混凝土的工程中，施工人員只需對混凝土進(jìn)行振搗即可。

4 現(xiàn)場實施

實施一:熱塑模板與撐、拉桿加固系統(tǒng)。使用撐桿及拉桿系統(tǒng)加固模板上口，這種施工方法雖然簡單，但是在施工中因碰撞撐桿及拉桿造成跑模現(xiàn)象較為嚴(yán)重，造成外觀質(zhì)量的下降，直接影響到施工質(zhì)量。同時，由于拉桿及撐桿數(shù)量較多，在收光抹面時給工人的操作帶來一定的難度，影響收光抹面質(zhì)量(見圖4，圖5)。

實施二:新型熱塑模板與“步步緊”加固系統(tǒng)。在模板施工前，由測量人員測設(shè)線路控制基標(biāo)及5 m加密基標(biāo)，技術(shù)人員根據(jù)加密基標(biāo)彈設(shè)模板內(nèi)、外側(cè)邊線及道床塊分布線，施工作業(yè)人員在軌排組裝架設(shè)調(diào)整及鋼筋綁扎完畢后，根據(jù)彈畫好的控制線預(yù)埋固定鋼筋，支立模板，并通過“步步緊”進(jìn)行緊固(見圖6，圖7)。

技術(shù)人員全過程進(jìn)行監(jiān)控，對模板支立后的道床尺寸進(jìn)行現(xiàn)場量測檢查。經(jīng)“三檢”檢查符合要求后方可進(jìn)行下步混凝土的施工?；炷翝仓霸俅芜M(jìn)行模板尺寸的復(fù)測，并保留好相關(guān)參數(shù)資料(見圖8)。

圖4 熱塑模板與撐桿、拉桿加固系統(tǒng)

圖5 成型道床圖

圖6 模板與步步緊加固平面圖

圖7 模板與步步緊加固側(cè)面圖

實施三:移動式混凝土攪拌罐配合地泵輸送混凝土(見圖9，圖10)。混凝土澆筑見圖11。

圖8 成型模板尺寸檢查

圖9 裝運(yùn)混凝土

圖10 配合泵送混凝土

圖11 混凝土澆筑

移動式攪拌罐的應(yīng)用不僅節(jié)省了人力、財力，保證了混凝土質(zhì)量，更寶貴的是其高效的施工方法為軌道交通投入運(yùn)營贏取了時間，此應(yīng)用得到建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理單位的高度評價。

經(jīng)現(xiàn)場實施，混凝土道床澆筑成型后，經(jīng)實體檢查:道床內(nèi)實外美，外觀質(zhì)量有了明顯提高，經(jīng)實測實量，道床尺寸、垂直度和線型均符合規(guī)范要求，優(yōu)秀率達(dá)95%(見圖12)。

圖12 成型道床效果圖

5 結(jié)語

蘇州市軌道交通2號線高架段軌道整體道床施工采用新型熱塑模板與“步步緊”加固方法以及移動式混凝土攪拌罐配合泵送混凝土工藝，在國內(nèi)成功使用尚屬首例，其最大的縮短了工期、保證了工程質(zhì)量、確保施工安全、不影響環(huán)境，取得了非常好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，同時為國內(nèi)相同或相似工況情況下支承塊式整體道床模板加固系統(tǒng)提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)和施工經(jīng)驗，在筆者所在公司后期參建的無錫軌道交通2號線軌道工程高架線、上海軌道交通11號線北延伸線高架線軌道工程支承塊式整體道床施工也應(yīng)用了此成果，效果顯著。

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