城市軌道交通新型裝配式無砟軌道施工技術研究

李浩宇 王青蕊 馬瑞華

(中鐵十七局集團有限公司 山西太原 030006)

1 引言

目前，傳統的城市軌道交通無砟軌道形式一般為現澆式整體道床結構。現場施工時混凝土的澆筑工作量較大，混凝土結構有一定的養生周期，施工周期較長。道床鋼筋綁扎、混凝土澆筑、道床結構養生等質量與作業人員整體素質密切相關，如操作不當道床結構易出現開裂、翻漿冒泥等現象。目前現澆式整體道床結構施工技術通常采用軌排法，主要依靠人工及小型機具，施工精度受人為及環境因素影響比較大。基于此研發了城市軌道交通新型裝配式無砟軌道結構。

新型裝配式軌道板采用非預應力框架結構，如圖1所示。其軌道結構采用標準短板通過裝配形成一定長度的軌道板，通常每塊標準板板長設計為2.4 m，5塊板通過板端伸出的鋼筋連接為一體，即形成長12 m的軌道板，如圖2所示。由于單塊軌道板重量輕，施工運輸方便，后期養護簡便，需要對軌道換板維修時，解鎖已裝配的長板即可完成對短板的更換調整。因此，此新型裝配式無砟軌道結構對于我國城市軌道交通無砟軌道的發展具有重要的意義。

圖1 新型裝配式軌道板

圖2 由5塊軌道板裝配后形成的12 m軌道板

2 新型裝配式無砟軌道結構

2.1 結構組成

城市軌道交通新型裝配式無砟軌道主要由60 kg/m鋼軌、DTV12型扣件、預制非預應力框架板、板間裝配結構、后澆筑連接結構、自密實混凝土填充層、底座等部分組成，如圖3所示。其設計新穎、理念獨特，將軌道結構分為預制軌道板、自密實混凝土層和鋼筋混凝土回填層三部分[1]，并且在有高等減振需求時，可在自密實混凝土層下部設置橡膠或聚氨酯減振墊層。對于連續結構的無砟軌道來說，受溫度荷載影響明顯，危害較大。而分塊結構的設計避免了溫度荷載的危害，在有溫度變化時，軌道板兩端可以伸縮，釋放溫度應力。此軌道板采用框架結構，明顯降低了軌道板混凝土及鋼筋用量，有利于軌道板的運輸與精調施工，降低了運輸與精調成本。通過裝配式連接形成長板單元，在軌道板裝配時可以同時設置限位結構，方便后期更換維修。考慮減振需求時，可選擇平板結構，并適當增加軌道板厚度，增加參振質量，同時可以增加軌道板澆筑連接長度，進一步提升減振效果。

圖3 新型裝配式無砟軌道結構

2.2 結構特點

城市軌道交通新型裝配式無砟軌道結構先進、構成合理，特點突出，有利于提高其施工性和維護性。主要表現在單元軌道板通過底面兩排“門”型鋼筋與帶鋼筋網片的自密實混凝土層連接，形成復合結構[2]。可有效控制軌道板離縫和填充層開裂等現象，還可起到彌補線下施工誤差的作用，提高了軌道質量。此外，單元軌道板外形尺寸更加合理，單元軌道板為框架板，底座設中心明溝時，便于檢修，并可降低軌道結構高度；由于單元軌道板長度短，能夠更好地適應線路條件，便于運輸和施工；形成長板后，通過植筋與下部基礎連接，現澆混凝土，可以起縱橫向限位作用。而且長軌道板具有更大的軌下質量，軌道平順性和穩定性顯著提高，在減振地段減振效果得到改善。

3 施工關鍵技術

城市軌道交通新型裝配式無砟軌道鋪設施工工序為:施工準備→線下沉降評估→軌道精測網測設→隧道基底清理→底座板施工→隔離層鋪設→鋼筋網安裝→軌道板布設→軌道板軌排組裝→軌道板軌排粗調→軌道板縱向連接→軌道板精調→自密實混凝土模板安裝→防上浮和側移裝置安裝→自密實混凝土灌注→混凝土養護。

3.1 施工準備

城市軌道交通新型裝配式無砟軌道施工前，要評估隧道土建工程(盾構區間)沉降觀測情況是否符合規范要求。對于評估結果符合軌道鋪設標準的，即可開始軌道工程施工。利用區間測量控制網測設軌道精密控制網，軌道精密控制網一般間隔60 m，成對布置于盾構區間兩側管片上。在軌道工程施工前，要組織軌道精密控制網的測評，合格后即可進行后續施工。

3.2 底座板施工

軌道底座施工前要徹底清理已安裝好的隧道盾構管片，確保無殘渣、積水等。根據測設合格的軌道精密控制網，采用配套儀器放樣管片上底座邊線，并用顏色顯著的涂料畫出底座邊線，底座模板按畫出的邊線進行布置。按施工圖紙要求放置底座鋼筋網片，其各類輔助鋼筋也要符合施工要求。按照隧道管片上已畫出的模板邊線，對模板進行精確組裝。模板安置時要牢固可靠，兩塊模板接縫處要處理妥當，避免漿液流出，報檢合格后灌注混凝土。澆筑混凝土前再次清理其范圍內的雜物，并對隧道內管片進行適量灑水濕潤，并再次檢查確認模板、鋼筋的位置狀態，滿足設計要求后方可進行混凝土施工[3]。混凝土澆筑使用泵送方式，底座應振搗密實，表面應抹平，施工中應嚴格控制底座標高[4-5]。底座混凝土施工完成后，要根據現場條件采取相應的養護措施，通常不少于7 d。

3.3 隔離層鋪設

在隔離層鋪設前，要檢測底座混凝土強度，確保其滿足要求后便可鋪設隔離層[6]。根據隧道底座形式鋪設隔離層土工布，由于底座中間有排水溝，土工布在鋪設時應分別在排水溝兩側進行，內側應與自密實混凝土對齊，外側宜寬出自密實混凝土5 cm左右，待自密實混凝土外側模板拆除后切除寬出部分。對于隔離層土工布的裁剪利用自主研發的電熱剪刀裝置，裁剪效果良好，裁剪質量有保證，方便快捷。此工裝已獲國家發明專利授權(專利號ZL201410357813.6)[7]。土工布隔離層按施工要求鋪設完成并檢測合格后，采用自主研制的臨時壓緊裝置將土工布壓緊，以防錯位。該裝置壓緊效果良好，重復利用率高。此工裝已獲國家實用新型專利授權(專利號ZL201420413593.X)[8]。

3.4 鋼筋網片安裝

根據隧道底座形式定制相應的自密實混凝土鋼筋網片，在底座中心排水溝兩側分別鋪設綁扎有支撐墊塊的、預制的鋼筋網片，其鋪設空間位置要滿足施工要求。

3.5 軌道板運輸

新型裝配式框架板通過后置式隨車起重機進行運輸，運輸至存板場后采用立式存放。為確保軌道板在運輸過程中板垛的穩定，不溜滑晃動，板間采用2根與軌道板同等寬度的15×15 cm的方木支墊，并且在運輸行駛過程當中，汽車要保持勻速，嚴禁急轉彎。

3.6 軌道板鋪設

根據布設合格的軌道精密控制網及配套設備測設出每塊軌道板的位置，并做好標志。在兩側的盾構管片上標出標高線，以便提高軌道板的初次鋪設精度。軌道板在工作井處，利用龍門吊配合專用吊具垂直吊運至隧道進口或出口處，吊裝前應仔細檢查起吊設備的狀態，合格后方可進行吊裝。軌道板在盾構區間內采用跨線龍門吊及專用吊具吊運至鋪設作業面進行鋪設。軌道板粗鋪前應查對好軌道板型號及表觀質量，并將軌道板表面清理干凈。按事先測設的軌道板位置安放于隔離層上，軌道板的中線(預制時已標志)要與底座上的線路中線點重合。在鋪設時，軌道板放置在提前擺好的支撐墊木上，墊木高度宜低于自密實混凝土厚度1 cm，以便施工時容易取出。軌道板粗鋪結束后，將25 m新軌鋪于上面，并用扣件與軌道板連接，每個扣件的扣緊狀態應一致。最后，在每兩塊軌道板間(間隔為4個軌枕間距)架設支撐橫梁用于調整軌道板空間位置。

3.7 軌道板粗調及縱向連接

利用底座板上測設的中線點、盾構管片上標注的標高點以及預制軌道板上的中線點，通過調節支撐橫梁的螺桿絲杠來調整軌道板空間位置，使其基本位于設計位置。粗調的中線誤差不大于10 mm，水平誤差不大于5 mm。粗調完成后，將5塊軌道板板端伸出的鋼筋用連接套筒連接，并用自主研制的專用工具鎖緊，使每一聯(5塊)軌道板形成一個整體，如圖4所示。

圖4 軌道板縱連

3.8 軌道板精調

采用測設的軌道精密控制網，通過配套儀器設備來精密調整軌道的空間位置。精調前，對測量系統進行檢校，確認無誤后方可開始精調[9]。精調時，通過調整支撐絲桿和防側移裝置，精確調整軌道的平面及高程，使其處于誤差允許范圍值以內。軌道板精調結束后，應放置防護標志，防止人員踩踏。對已精調好而又未澆筑自密實混凝土長時間放置的軌道板，或其它原因可能造成軌道板空間位置發生改變時，要重新進行精調測量，直至其精度滿足要求后，才可進行自密實混凝土灌注施工。

3.9 自密實混凝土側模、防上浮裝置安裝

精調完成后，安裝自密實混凝土內側模板。內側模板采用自主研發的內模，該內模可完全密貼于底座板和軌道板間，防止自密實混凝土灌注過程中漏漿。自密實混凝土外側模板則用鋼模制成，并貼有模板布，外模板高度宜高于軌道板底面3～5 cm。外側模板安裝時應密貼軌道板側面，并支撐牢固，防止自密實混凝土層出現外凸或內陷。而且要避免碰撞軌道的支撐系統，以免破壞精調成果，影響施工精度。自密實混凝土側模安裝完成后，要對軌道再次進行復測，以防止模板安裝過程中影響軌道的精度。為了避免軌道板精調后受到外部擾動和自密實混凝土灌注時軌道板上浮或側移超限，軌道板精調定位后應及時安裝軌道板限位裝置。

3.10 自密實混凝土灌注

自密實混凝土灌注前要確認軌道板幾何形位滿足施工要求，檢查頂緊工裝的受力情況是否滿足要求，確定封邊模具安裝安全可靠。檢測混凝土的拌合物溫度、坍落擴展度、T500、泌水率和含氣量[10]。當拌合物性能指標符合要求時方可灌注。采用軌道運輸車將自密實混凝土料斗運送至已完成的施工段落，用跨線小型龍門吊運輸至灌注現場。自密實混凝土灌注需采用漏斗進行，由每兩聯板端的后澆帶處灌入，在另一端的后澆帶處觀察[11]。當自密實混凝土灌注至一端的端板處時，應降低灌注速度，直至充滿軌道板下空隙后澆筑完成。自密實混凝土施工完成后應及時保濕養護，養護時間不得少于14 d[12]。

4 結論

新型裝配式無砟軌道結構由我國自主研發，能夠滿足我國城市軌道交通工程的遠期輸送能力要求。其裝配式框架軌道板預制標準化、進度可控化，并且環境影響小，提升了軌道交通的施工工藝水準和軌道工程施工的機械化水平，提高了工程文明施工質量。并且，此軌道結構能夠保證列車運行安全、平穩，旅客乘坐舒適，而且結構構造簡單、施工方便、維修少，部件結構通用性和互換性強，是城市軌道交通軌道結構發展的趨勢，具有廣闊的發展前景。