彈性支承塊式無砟軌道道床施工技術在重載隧道中的應用

申運濤

【摘 要】彈性支承塊式無砟軌道起源于英國，山西中南部鐵路通道首次采用重載彈性支承塊式無砟軌道結構，針對重載彈性支承塊式無砟軌道道床施工，以東安隧道為例，從現場施工管理的角度出發，從前期準備工作，到軌排組裝、粗調、精調，再到竣工數據采集等的施工工藝及控制措施作以闡述。

【關鍵詞】彈性支承塊式；無砟軌道道床；重載隧道

1 工程概述

東安隧道位于山東省沂源縣東安村，隧道起訖里程為DK1123+379～DK1126+285，全長2906m。隧道內彈性支承塊式無砟軌道道床結構由60kg/m鋼軌、重載彈性支承塊式配套彈條Ⅶ型扣件、重載彈性支承塊式軌枕、道床等組成。道床寬2.8m，采用雙層配筋，支承塊間距為0.6m，支承塊每公里鋪設1667對（單線）。隧道無砟軌道道床見下圖。

2 前期工作

2.1 前期評估

對以下項目進行評估：隧道內線路基礎（即隧道仰拱）的沉降觀測；建立獨立精密控制網，并進行CPⅡ、CPⅢ以及高程控制網的測量；隧道缺陷整治及基底軟弱層加固處理。

2.2 測量準備

無砟軌道鋪設條件經評估合格后，及時組織對CPⅡ、CPⅢ控制網交接和復測，并提交相關測量成果。

2.3 原材料及施工機具準備

（1）鋼筋、拌和站混凝土原材料、絕緣卡、重載彈性支承塊式配套彈條Ⅶ型扣件、彈性支承塊、接地端子、傳力桿等進場并驗收合格。

（2）精調小車、精密全站儀、軌道排架、專用龍門吊、軌排組裝平臺和道床板模板等專用機具進場并調試完好。

2.4 洞口防塵準備

隧道洞口設置洗車臺、高壓水槍及專職洗車人員，設置相關提示標志。人員和車輛進洞時必須進行清洗，非施工人員及車輛禁止入內。

3 施工工藝

3.1 鑿毛清洗

（1）道床施工前，將道床施工范圍內及前方100～200m隧底混凝土表面的雜物、廢碴清除干凈，用高壓水沖洗并鑿毛，道床基底平均粗糙度為1.8～2.2mm（平均砂面直徑達到107～119mm），確保整體道床基底無雜物和積水。

（2）在鋪設道床鋼筋網前，再次對隧底用高壓水沖洗干凈、保濕2h以上且無多余的積水。

3.2 測量放樣

技術人員按照控制點測量線路中樁和高程，測量后對現場粗調人員進行書面交底。按測量放樣數據進行彈線，安放C40混凝土墊塊。

3.3 預埋L型筋

在變形縫及施工縫處，提前打眼，清孔后，植入L型錨固筋。采用尺量標示出“L”型錨固筋的位置，用油漆標示后，風鉆進行鉆孔。清孔后植入植筋膠，插入錨固鋼筋左右旋轉，錨固深度和彎鉤方向滿足要求后停止，等待植筋膠凝固。

3.4 安裝道床鋼筋

（1）布置鋼筋限位卡，限位卡垂直于線路方向，兩個鋼筋限位卡設置間距不大于8m（主要是鋼筋長度為9m，考慮鋼筋接頭錯開1m）。

（2）綁扎底層鋼筋，先鋪設縱向鋼筋，中線一根，兩邊對稱布置，然后按照橫向鋼筋間距安裝絕緣卡，然后在絕緣卡上安放橫向鋼筋。

（3）安裝頂層鋼筋，先鋪設橫向鋼筋，然后按照橫向鋼筋間距安裝絕緣卡，然后在絕緣卡上安放縱向鋼筋。

（4）安裝彈性支承塊箍筋和架立筋。箍筋間距5cm，將最上一層箍筋用絕緣卡固定在頂層橫向鋼筋上，最下層箍筋與支承塊套靴底部基本持平。

（5）縱向鋼筋連接的搭接長度全部為70cm，相鄰主筋搭接接頭錯開距離不得小于100cm，接頭中對中。

3.5 接地鋼筋設置及檢測

每一個接地單元，頂層兩側和中間主筋（共三根）接頭全部焊接，且每個單元內進行橫向焊接一次，接地鋼筋均利用道床鋼筋；并焊設接地端子。接地鋼筋采用單面搭接焊，相鄰兩個接地單元之間的縱向鋼筋連接采用絕緣卡斷開，綜合接地道床鋼筋安裝完成后測量接地電阻，滿足要求后進行下一步工序作業。

3.6 組裝軌排

（1）用龍門吊和吊架將彈性支承塊吊至組裝平臺上，放入按設計間距加工的限位卡之間。

（2）扣件的安裝：安裝T型螺栓，放入兩側的軌距擋板，放入軌下墊板。

（3）用龍門吊和吊架將軌排吊運至組裝平臺正上方，將軌排刻度和支承塊中心對齊后緩慢下落軌排，將支承塊卡入軌排的鋼軌位置。

（4）用標準扣件將軌排架與支承塊連接成軌排：安放絕緣軌距塊，安裝彈條和螺母平墊圈，之后人工安放螺母，然后采用扳手上緊，最后采用扭力扳手擰緊，以彈條中部下顎剛接觸絕緣塊為準。

（5）在軌排就位前，支撐螺桿安裝PVC保護套管；底口用膠帶密封，上口高于混凝土面2cm，防止混凝土進入。

3.7 軌排吊裝、運輸

龍門吊緩慢移動到軌排正上方時，緩慢下放吊架，吊架的四角（夾具）夾緊軌排后，緩慢上升卷揚機，將軌排平穩提升后，向前移動龍門吊就位。軌排吊裝移動至安裝位置后，人工指揮龍門吊前后移動，對位準確后緩慢下放軌排。

3.8 軌排粗調

（1）將道尺置放在軌排上，并使其處于水平狀態，使用小鋼尺測量軌道距離中線測量點之間的高差。尺量道尺底距離中線點的高差大于交底數據時，采用調軌專用扳手旋轉軌排兩側的支撐螺桿來進行調整。

（2）粗調順序由已調整好的上一榀軌排開始，每榀軌排依次對稱調整3對支撐螺桿，如果下降造成中間兩腿懸空時，可以根據差值大體估算并擰松螺桿，再調整第3對螺桿，然后依次檢查擰緊。

（3）根據測量結果，將軌排依次均勻頂起，當小鋼尺上讀數接近起道量時，停止起道，然后將道尺放在軌排上，利用水平關系將另一股鋼軌調整到位。此時安裝好調節器螺桿，擰緊螺桿并使之受力。最后利用1435mm的軌距將方尺分中，并將垂球一端固定在分中心處，另一端自由下垂找線路投影中心點，當垂球中心與線路投影中心重合時，重新調整螺桿并使之受力。

（4）安裝軌向鎖定器，根據道尺中心掛垂球，根據測量中線點的差值，頂緊旋轉鎖定器頂進軌排。軌排需要向左側移動時，僅安裝左側的鎖定器；右側同理。

（5）粗調完成后，相鄰兩排架間用夾板聯結，接頭螺栓按1-4-3-6順序擰緊，中間兩個不連接。

3.9 安裝模板

人工安裝縱向模板和橫向伸縮縫分隔板，并加固；鋼模板與軌排分離，模板下方與隧底空隙采用專用止漿條填塞密實。

3.10 結構變形縫設置

距離洞口≧200m范圍，在隧道沉降縫處設置變形縫；在距洞口200m范圍每隔12m設置1道沉降縫。變形縫采用斷開設置，縫寬20mm，沉降縫采用聚乙烯泡沫板或泡沫塑料板，在表面30mm范圍采用瀝青膏密封。變形縫預埋加強傳力桿。

3.11 道床板施工縫設置

道床板施工間隔時間≦1d，且環境溫差變化≦20℃時，采用設置施工縫的方法進行連續施工。

施工縫模板采用3mm鋼模制作，鋼模在縱向鋼筋位置預留缺口。施工縫拆模后及時進行鑿毛，露出新鮮石子，且露出新鮮混凝土的面積不得少于總面積的75%。

3.12 軌排精調鎖定

（1）使用全站儀、專用調整扳手及精調小車測量系統進行軌道精確調整。在線路范圍內架設全站儀，同時后視8個CPⅢ棱鏡。由起始端開始，依次移動精調小車進行跟蹤檢查。

（2）根據精調小車電腦顯示數據，調整豎向支撐螺桿，通過轉動豎向螺桿，垂直調整軌道高程，通過調整軌排兩側撐桿，實現水平調整。軌排精調完成后，立即通過軌向鎖定器對軌排進行固定。

（3）在曲線地段，調整時可能產生水平位置和高度的沖突，因此必須在垂直及水平雙方向同時進行調整，最終保證各項軌道高低及中線參數的偏差值不超過0.5mm，并且越小越好。

3.13 道床混凝土澆筑

道床混凝土澆筑采用混凝土罐車運輸，人工插入式振搗器搗固，道床混凝土振搗密實后，道床表面進行抹平，抹面形成橫向排水坡。

3.14 道床混凝土養護

每澆筑一板道床，在混凝土初凝后要及時進行全面覆蓋和保濕養護。第一次灑水養護時在混凝土表面覆蓋一層土工布，避免水流直接沖刷道床混凝土表面。混凝土表面在濕潤狀態下保持至少7d時間。

3.15 脫模拆除軌排

（1）混凝土在凝固過程中，當用手指壓混凝土表面無明顯痕跡時，即可開始擰松豎向支撐螺桿1/4圈，一般在松解螺桿后約1h就可適當松開扣件。

（2）在混凝土強度達到2.5MPa以上，道床表面及棱角不因拆模而受損時，采用人工拆除側模。

（3）道床混凝土強度達到5MPa后，即可拆除軌排，軌排拆除順序：松開斜支腿→松開軌道鋼夾板→松開扣件→拆除軌排→封堵軌排立柱PVC管。

3.16 竣工數據采集

在工具軌拆除之前，使用精調小車對已施工的段落進行數據采集工作。首先采用雙頭螺母緊固機按設計要求上緊扣件，然后將工具軌清理干凈，特別是軌面、軌底和側面，以保證采集數據的準確性。數據采集的施工方法按照軌排精調操作。

4 質量控制措施

4.1 彈性支承塊進場檢驗

（1）彈性支承塊是無砟軌道道床施工的關鍵性構件，采用工廠化生產，進場時必須攜帶合格證和出廠檢驗報告。

（2）進場后按技術條件要求對支承塊的表面質量及預埋件尺寸、裝配質量等項目進行檢查，做好質量狀態標識，不合格產品嚴禁投入使用。

4.2 軌排組裝質量控制

（1）支承塊上編號一側朝向線路兩側。支承塊無破損，包裝袋牢固無斷裂。支承塊應方正，間距允許偏差不應大于5mm。

（2）扣件安裝正確，無缺少，無損傷，無污染，扭力力矩達到設計標準，彈條中枝部與軌距擋板凸出部位應密貼，最大空隙不應大于0.5mm。

4.3 軌排粗調質量控制

（1）粗調的順序正確，并對稱進行。調整原則為先高程后中線，粗調完成后軌面高低允許偏差為0～-5mm，軌道中線允許偏差為±5mm。

（2）安放道尺處的軌面應干凈，無雜物和砂漿等；粗調后將鋼軌面擦拭干凈。

（3）吊垂球過程應防止垂球旋轉和擺動，垂球尖距離中線不得大于1cm。

4.4 軌排精調質量控制

（1）軌面高程以一股鋼軌為準，與設計高程允許偏差±2mm；軌道中線以一股鋼軌為準，與設計中線允許偏差為2mm；線間距允許偏差為0，+5mm。

（2）軌排一次組裝長度不小于50m，以減少分段誤差累積，提高中線、高程的控制質量。每次預留一榀軌排作為搭接。

（3）每次測量作業開始前和完成之后都要進行清潔，注意清洗所有的輪子（軌檢小車行走輪和測量輪），污物累積會降低測量精度，每年至少應校準核對兩次，儀器被撞擊后也要進行校準。

（4）軌排精調必須遵照規定程序，精調后對軌面系統幾何狀態按規定項目和要求標準進行復測，并填寫復測記錄，進行確認，以保證精調質量。精調遍數不得少于4遍，前3遍調整復核，第四遍采集數據。

（5）精調后24h未澆筑混凝土的，必須對軌排重新進行精調復核。

4.5 混凝土施工質量控制

（1）道床混凝土灌注前，支承塊保護罩、護軌塑料布、支腿螺桿保護套到位，剪除絕緣卡多余的尾翼，對支承塊和橡膠套靴連接縫采用封閉措施，以防止道床混凝土沾污彈性支承塊軌面或進入套靴內。

（2）混凝土入模必須向下排放，下料口正對頂層鋼筋網中間的空隙，嚴禁混凝土直接沖擊軌排、支承塊和鋼筋。

（3）做到快插慢拔，插點布置均勻，加強支承塊底部及周圍混凝土的振搗，嚴禁振搗棒碰撞橡膠套靴和軌排。

（4）道床面高程允許偏差為±3mm，抹面時要采用坡度尺，禁止隨意抹平。加強對軌排下方、支承塊四周（低于橡膠套靴凸緣下1mm）等部位的操作。要進行二次壓光，首先采用木抹子提漿，第一遍采用鐵抹子收光，待快初凝時采用鐵抹子第二遍收光，確保道床1%的橫向排水坡。

5 結論

山西中南部鐵路通道在國內首次采用30t軸重重載，在施工中采用了許多先進的施工工藝和方法，本文以東安隧道為例對彈性支承塊式無砟軌道道床的施工作了說明，可在以后類似的工程施工中作些參考。同時也盼望能對其中的一些環節加以改進，以便推陳出新，使施工更加經濟合理。

【參考文獻】

[1]徐鵬，蔡成標.山西中南部鐵路隧道內無砟軌道結構動力學選型研究[J].鐵道建筑，2013（12）：103-105.

[2]王盡忠.南疆鐵路隧道彈性支承塊式無砟道床施工技術研究[J].交通世界（建養），2013（9）：254-256.

[責任編輯：朱麗娜]