城市軌道交通快速橫移變跨鋪軌機(jī)新技術(shù)

陳付平 韓建東 李 圍

(1.中鐵上海工程局集團(tuán)華海工程有限公司，上海 201101；2.中國(guó)中鐵城市軌道工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇蘇州 215231；3.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)軌道交通學(xué)院，上海 201418)

目前，我國(guó)關(guān)于城市軌道交通鋪軌機(jī)的研究較少，尹衛(wèi)研制了可以進(jìn)行橋梁上和隧道內(nèi)及小曲線半徑線路鋪軌的城市輕軌鋪軌機(jī)[13]，該設(shè)備既可以配合倒裝龍門架、機(jī)動(dòng)平車，也可推動(dòng)滾輪列車組進(jìn)行作業(yè)。薛淑紅設(shè)計(jì)制造了新型長(zhǎng)征Ⅳ型鋪軌機(jī)[14]，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、性能優(yōu)良，既能完成標(biāo)準(zhǔn)軌的鋪設(shè)任務(wù)，稍加改動(dòng)，又可滿足城軌鋪設(shè)的要求。但是，城市軌道交通鋪軌不可避免地需要變跨，而變跨速度的高低直接影響到鋪軌的工期。傳統(tǒng)先解體再重新組裝的鋪軌機(jī)變跨時(shí)間為24 h，且存在安全隱患[15]。因此，研發(fā)城市軌道交通區(qū)間與車站間鋪軌機(jī)快速橫移變跨新技術(shù)十分必要。

1 傳統(tǒng)變跨技術(shù)不足

城市軌道交通建設(shè)包括征地拆遷、車站區(qū)間土建施工、軌道鋪設(shè)、裝飾裝修和機(jī)電安裝、試運(yùn)營(yíng)等幾個(gè)環(huán)節(jié)，而軌道鋪設(shè)一般前置或同步于裝飾裝修和機(jī)電安裝工程，工期相對(duì)緊張。

目前，國(guó)內(nèi)地鐵鋪軌施工過(guò)程中從盾構(gòu)區(qū)間向車站變跨的方法主要有：鋪軌機(jī)主要部件解體重新組裝變跨；吊掛鋪軌機(jī)移動(dòng)兩側(cè)支腿框架變跨；頂升鋪軌機(jī)移動(dòng)兩側(cè)支腿框架變跨。以上變跨方法存在諸多不足及缺陷：

(1)鋪軌機(jī)主要部件解體重新組裝需在盾構(gòu)區(qū)間隧道內(nèi)進(jìn)行，起吊設(shè)備無(wú)法進(jìn)入，鋪軌機(jī)解體及裝配作業(yè)難度較大，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。

(2)無(wú)論是利用盾構(gòu)隧道頂部吊掛變跨，還是用支架支撐上橫梁頂升變跨，均需鋪軌機(jī)整機(jī)脫離軌面懸空后，才能移動(dòng)兩側(cè)支腿框架，再整機(jī)降落至軌面完成變跨，整個(gè)工序較為復(fù)雜。

(3)在懸空狀態(tài)下，極易因兩側(cè)支腿框架移動(dòng)距離的偏差造成鋪軌機(jī)失穩(wěn)，并產(chǎn)生擺動(dòng)或傾覆，導(dǎo)致鋪軌機(jī)損壞甚至無(wú)法進(jìn)行施工。

(4)現(xiàn)有盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)鋪軌機(jī)變跨方法勞動(dòng)強(qiáng)度高，變跨效率低。

2 快速橫移變跨新技術(shù)

2.1 技術(shù)原理

在走行梁加長(zhǎng)段下方，利用手動(dòng)液壓千斤頂?shù)臀豁斏佨墮C(jī)至臨時(shí)橫移軌道上，鋪軌機(jī)上部的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)導(dǎo)套沿上橫梁的導(dǎo)柱滑移，帶動(dòng)支腿框架的走行梁加長(zhǎng)段底部橫移輪移動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 快速橫移變跨結(jié)構(gòu)

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

①采用大行程導(dǎo)柱型上橫梁和導(dǎo)套滑移機(jī)構(gòu)；②導(dǎo)套與上橫梁的導(dǎo)柱間設(shè)置定位承力銷軸，導(dǎo)套與支腿框架采用螺栓連接；③采用長(zhǎng)距離絲杠絲母驅(qū)動(dòng)裝置，分別連接導(dǎo)柱型上橫梁及支腿框架；④走行梁兩端各設(shè)計(jì)一節(jié)加長(zhǎng)段，每節(jié)走行梁加長(zhǎng)段下方設(shè)置橫移輪。

2.3 快速橫移變跨步驟

(1)在走行梁加長(zhǎng)段下方，利用手動(dòng)液壓千斤頂?shù)臀豁斏佨墮C(jī)，鋪軌機(jī)整機(jī)落于臨時(shí)橫移軌道上，并由四套橫移輪支撐，如圖2(a)所示。

(2)拆除導(dǎo)套與導(dǎo)柱間定位承力銷軸，旋動(dòng)導(dǎo)柱型上橫梁與支腿框架間絲杠絲母驅(qū)動(dòng)裝置，支腿框架沿上橫梁的導(dǎo)柱及支腿框架上的導(dǎo)套滑移，支腿框架下部走行梁橫移輪沿臨時(shí)橫移軌道運(yùn)動(dòng)。

(3)支腿框架移動(dòng)到位后，用手動(dòng)液壓千斤頂在走行梁加長(zhǎng)段下方頂升鋪軌機(jī)，然后拆除臨時(shí)橫移軌道，調(diào)節(jié)液壓千斤頂，使鋪軌機(jī)降落在走行軌道上。

(4)安裝導(dǎo)套與導(dǎo)柱間定位承力銷軸，完成鋪軌機(jī)變跨，如圖2(b)所示。

圖2 從盾構(gòu)區(qū)間到車站進(jìn)行的變跨

3 鋪軌機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 工程概況

深圳地鐵7號(hào)線1標(biāo)工程范圍：從西麗站-車公廟

站，共十站九區(qū)間(含深云車輛段出入段線、安托山停車場(chǎng)出入段線)，正線長(zhǎng)約13.51 km。

施工內(nèi)容為道床澆筑(包括普通整體道床、隔離式減震墊整體道床和鋼彈簧浮置板整體道床)、軌道鋪設(shè)、道岔鋪設(shè)、短軌焊接、無(wú)縫線路放散鎖定；碎石道床的軌道鋪設(shè)、道岔鋪設(shè)、上砟整道以及軌道線路的附屬設(shè)施(線路信號(hào)標(biāo)志、平交道口、車檔)安裝等。

正線、輔助線、聯(lián)絡(luò)線、出入線軌道共35.447 km，其中，中等減振雙層非線性減振扣件普通整體道床2.562 km，高等減振隔離式減振墊浮置板整體道床4.812 km，特殊減振鋼彈簧浮置板整體道床2.89 km；深云車輛段軌道13.221 km，其中，有砟道床5.266 km，無(wú)砟道床7.955 km，部分區(qū)段設(shè)置有減振道床；安托山停車場(chǎng)軌道10.233 km，其中，有砟道床3.494 km，無(wú)砟道床6.739 km，部分區(qū)段設(shè)置有減振道床；前海車輛段預(yù)留軌道1.965 km，其中，有砟道床0.705 km，無(wú)砟道床1.26 km。

正線鋪設(shè)60 kg/m鋼軌9單開道岔21組，60 kg/m鋼軌9號(hào)交叉渡線4組(其中高等減振道床道岔10組，高等減振道床交叉渡線2組)；車場(chǎng)內(nèi)60 kg/m鋼軌9號(hào)單開道岔1組，50 kg/m鋼軌7號(hào)單開道岔58組，50 kg/m鋼軌7號(hào)交叉渡線5組。

3.2 鋪軌機(jī)從正線走行軌變跨至區(qū)間走行軌

采用該鋪軌機(jī)在深圳地鐵7號(hào)線軌道工程1標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)，鋪軌機(jī)從正線走行軌變跨至區(qū)間走行軌(如圖3所示)，其變跨過(guò)程如下：

圖3 正線走行軌變跨至區(qū)間走行軌

(1)鋪軌機(jī)進(jìn)入?yún)^(qū)間作業(yè)面，首先拆除上橫梁導(dǎo)套導(dǎo)柱連接銷軸，然后用千斤頂同步頂升鋪軌機(jī)，當(dāng)橫移輪最低點(diǎn)超過(guò)區(qū)間走行軌軌面約11 cm時(shí)，在前后兩端橫移輪下方鋪設(shè)橫向臨時(shí)橫移軌道，中間設(shè)支承墩，并用道釘固定。

(2)下落千斤頂，將整機(jī)降落在橫移輪上，調(diào)整橫移絲杠，驅(qū)動(dòng)上橫梁導(dǎo)套，帶動(dòng)支腿在臨時(shí)橫移軌道上向跨外移動(dòng)，左右同步運(yùn)行至區(qū)間走行軌正上方后停止。

(3)用千斤頂同步頂升整機(jī)，拆除臨時(shí)橫移軌道及支墩，下落千斤頂，將整機(jī)降落于區(qū)間走行軌上。調(diào)整橫移絲杠并安裝上橫梁導(dǎo)套導(dǎo)柱的連接銷軸。拆除臨時(shí)橫移軌道及支墩。

(4)調(diào)整支腿頂升絲杠，拆除支腿連接銷軸，將鋪軌機(jī)頂升至作業(yè)高度，并安裝支腿連接銷軸。

(5)鋪軌機(jī)進(jìn)入?yún)^(qū)間鋪軌作業(yè)狀態(tài)。

3.3 區(qū)間鋪軌

區(qū)間鋪軌過(guò)程如下：

(1)軌道車到達(dá)區(qū)間作業(yè)面位置。

(2)兩臺(tái)鋪軌機(jī)運(yùn)行至預(yù)吊軌排上方，依次降落剪刀型吊具。

(3)在軌排上裝載調(diào)軌支架，確認(rèn)安全可靠后，吊運(yùn)軌排至安裝位置。

(4)同步降落軌排至就位上方10 cm處，搬運(yùn)調(diào)軌支架至調(diào)軌位置，調(diào)整軌排接縫并安裝臨時(shí)夾板。

(5)運(yùn)行單臺(tái)鋪軌機(jī)至調(diào)軌支架處，依次起吊并調(diào)整軌排的中心位置及高程。

3.4 鋪軌機(jī)從區(qū)間走行軌變跨至站臺(tái)走行軌

鋪軌機(jī)從區(qū)間隧道走行軌變跨至站臺(tái)走行軌施工過(guò)程如下：

(1)鋪軌機(jī)進(jìn)入站臺(tái)作業(yè)面，在鋪軌機(jī)進(jìn)站臺(tái)變跨區(qū)域5 m范圍內(nèi)，鋪設(shè)軌距為3 800 mm和3 000 mm的兩條臨時(shí)走行軌，并調(diào)整其處于同一高程。

(2)拆除上橫梁導(dǎo)套導(dǎo)柱連接銷軸，然后用液壓千斤頂同步頂升鋪軌機(jī)，在前后兩端橫移輪下方鋪設(shè)臨時(shí)橫移軌道，中間用枕木支承支墩，并用道釘固定。

(3)下落千斤頂，將整機(jī)降落在橫移輪上，同步調(diào)整橫移絲杠，驅(qū)動(dòng)上橫梁導(dǎo)套，帶動(dòng)支腿向跨內(nèi)收縮運(yùn)動(dòng)400 mm，左右同步運(yùn)行至站臺(tái)走行軌正上方后停止。

(4)用千斤頂同步頂升整機(jī)，拆除臨時(shí)橫移軌道及支墩，下落千斤頂，將整機(jī)降落于站臺(tái)走行軌上。調(diào)整橫移絲杠，安裝上橫梁導(dǎo)套導(dǎo)柱連接銷軸，完成3 800 mm區(qū)間走行軌至3 000 mm站臺(tái)走行軌的變跨作業(yè)，鋪軌機(jī)進(jìn)入站臺(tái)鋪軌狀態(tài)。

4 結(jié)論

(1)鋪軌機(jī)快速橫移變跨新技術(shù)適用于車站和區(qū)間隧道的鋪軌作業(yè)，走行軌距的變跨范圍為1 435～3 800 mm，也適用于高架區(qū)間的變跨鋪軌作業(yè)。

(2)鋪軌機(jī)快速橫移變跨新技術(shù)無(wú)需吊裝與拆裝，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)2h變跨、4h過(guò)站的快速橫移變跨目標(biāo)。