不變跨情況下地鐵延長線鋪軌施工技術與應用效果

朱茂勝

（中鐵十六局集團鐵運工程有限公司，河北 滄州 061100）

0 引言

城市交通擁堵日益嚴重，如何改變傳統交通形式，促進城市健康發展成為亟待解決的問題。地鐵的出現給人們帶來了希望，其具有地下通行的優勢，能夠疏散城區人口密度，緩解交通堵塞的問題，對于提升城市中心地位具有重要作用[1]。長時間以來，地鐵發展速度不斷加快，一、二、三、四等地鐵線路全線開通試運營，以地鐵出行代替公交、私家車出行的人數不斷增加，僅2022年，全國軌道交通完成客運量就達194.0億人次，軌道交通已成為城市第一交通出行工具[2]。軌道作為地鐵運行的重要設備，直接承受地鐵列車的重力，整體列車的荷載相對較大，需要較高的軌道質量，確保地鐵運行條件。本文針對在不變跨的情況下，基于軌道質量的控制探討地鐵延長線鋪軌施工技術。

1 不變跨情況下的地鐵延長線鋪軌施工技術

不變跨情況下的地鐵延長線鋪軌施工技術涉及3個方面：鋪設不變跨鋼彈簧浮置板，預制組裝彈性短軌枕整體道床，安裝鋪軌門吊走行軌。

1.1 鋪設不變跨鋼彈簧浮置板

在鋪軌施工之前，鋪設不變跨鋼彈簧浮置板。浮置板的板面較大，能夠將整體道床與基礎結構分離開來，僅余少量的靜荷載與殘余動荷載傳遞到基礎結構上，從而確保鋪軌分布支承效果。浮置板的6個面均采用鋼模板，并將鋼模板的接縫焊接嚴密。浮置板混凝土的強度等級為C30，骨料采用5～31.5mm碎石與中粗砂，確保鋼模板的強度與剛度能夠滿足設計要求[3]。在浮置板側壁混凝土施工時，根據地鐵延長線路長度，調整浮置板吊裝區域。將縱向減振支座擺放在漿池內，用丙酮清洗基面，在環氧樹脂砂漿漿液凝固之后，將浮置板放在環氧樹脂上，避免外力作用下浮置板產生滑移現象。在浮置板側向支座處擰緊螺栓，并在地鐵牽引軌道車運行一段時間后，稍松開支座螺栓，確保浮置板的橡膠彈性[4]。浮置板斷面如圖1所示。

圖1 浮置板斷面圖

如圖1所示，在不變跨鋼彈簧浮置板中，包含了墊層、浮置板、剪力鉸等施工內容，圖1中的隔振器、基底混凝土、鋼蓋板、間隙則是浮置板斷面結構。將外套筒澆筑在浮置板內，并用鋼蓋板密封住，防止其他雜質影響隔震效果。彈性元件垂直的力通過上支承板傳送到下座架上，再傳送到外套筒上。浮置板軌道的鋼軌不是固定在軌枕上，而是間接固定在整體道床上，根據振動力學得出，浮置板的振動固有頻率為：

式中：

fn——浮置板的振動固有頻率；

k——支座剛度；

m——浮置板與軌道上部結構的等效質量。

當地鐵車輛通過時，浮置板處于懸浮的狀態，能夠減小列車通行沖擊力，達成減小振動、降低噪聲的目的。為了將軌道板與道床分隔開，在道床與軌道板中間鋪設隔離層，一旦隔離層被破壞，就會出現軌道板與基礎道床直接連接的情況。因此，只有充分利用軌底與浮置板頂層鋼筋的凈空，嚴格控制隔振器套筒與連接銷的位置，最大程度上縮小軌道板與道床之間的彈性間隙，才能為軌道的正常運行提供前提條件。

1.2 預制組裝彈性短軌枕整體道床

對于地鐵延長線鋪軌施工而言，彈性短軌枕整體道床具有殘余形變小、動彈性損失小的優勢。在軌枕下加工預制成蜂窩結構，最大限度地為延長線軌道提供所需彈性，從而彌補無砟軌道剛性大的缺陷。整體道床的垂直方向支承剛度約為20kN∕mm，短軌枕能夠在工廠批量預制生產，制造成本相對較低[5]。整體道床是由支承塊、套靴、橡膠墊、扣件等組成。在橡膠墊板處理之后，蜂窩狀結構受壓實現彈性形變，地鐵列車產生的振動，則通過扣件消耗掉部分能量，與浮置板一同達到減振的效果。受到隧道施工空間的限制，短軌道岔區域施工較為困難。于是采用架軌的方式，連接道岔各部位，調整道岔幾何尺寸，使其滿足設計需求。彈性短軌枕整體道床結構如圖2所示。

圖2 彈性短軌枕整體道床結構圖

從圖2可知，通過精確測量儀器，對鋪軌道岔岔位與高程進行標記，并設定基礎點，確定短軌枕的水平偏差[6]。再利用L尺確定高程，使整個道岔鋪設符合規范要求。在整體道床預制的過程中，采用鋼模板，加工時不同尺寸模板加工一套，預制組裝成功之后，再批量生產。采用C50強度的半干硬混凝土，整體道床為平整、棱角直順的情況。在作業臺完成軌排組裝，彈條與扣件掛在鋼軌上，組成軌弦，多個軌弦形成軌排。彈性短軌的尺寸為600mm×290mm，橡膠包套內側長600mm，清掃軌枕地面與側面的雜質之后，將短軌枕朝下鋪設，并放上橡膠墊板。將橡膠包套壓在軌枕底面，敲擊軌枕底部排除空氣，并密封短軌與包套之間的孔隙，確保整個道床預制質量[7]。

1.3 安裝鋪軌門吊走行軌

將短軌枕放在規定位置之后，在其上放置墊板，再將鑄鐵底板放在墊板上，由此確定鋼軌的橫向位置。根據地鐵線路坡道與吊走平衡安全需求，選用合適的吊走行軌，確保地鐵延長線鋪軌施工穩定性。該施工技術投入ZMQ-1 型鋪軌門吊，完全滿足地鐵線路50‰大坡道與100m小曲線半徑吊走平衡的施工需求。根據鋪軌門吊吊重的軸重，選用24kg∕m的鋼軌，支承點間距為1.2m。根據道床曲線要素計算行軌正矢，公式如下：

式中：

fc——道床圓曲線段正矢；

L——短軌弦長；

R——曲線半徑。

正矢遞增率計算公式如下：

式中：

fs——正矢遞增率；

n——緩和曲線分段數。

該工程根據fc、fs變化情況，固定螺栓打眼，鋼支墩間距按照1.2m布設。架設P24走行軌，并根據技術要求調整軌距與標高。吊走行軌布置在超前鋼筋網處，利用不同型號的膨脹螺絲固定鋼支墩，不斷調整鋼支墩的位置，直至其滿足高度基標需求。在地鐵延長線上每2.5m設一個鋼支墩，沿著地鐵延長線的中心點，形成左右對稱的鋪裝結構。采用轉角鋼模拼裝支墩，并將結構底板清理干凈，確保軌枕與鋼支墩的有效粘結。在鋪軌施工全部完成之后，在道床表面涂抹混凝土，并將軌道進行覆蓋養護[8]，混凝土強度達到設計規范拆除養護模板。養護強度達到80%之后，在鋪設的鋼軌上載重地鐵車輛。在施工的過程中，選用一次性鋼軌支撐架，節省成本投入與施工環節，最大程度上提升地鐵延長線鋪軌施工質量。

2 實例分析

2.1 工程概況

為了驗證鋪軌施工技術是否滿足地鐵延長線施工需求，本文以X地鐵站為例，對上述技術進行實例分析。X地鐵站延長線鋪軌段為YAK11+614.7～YDK024+950，前期準備鋪設為整體道床、無縫線路、道岔、附屬設備等方面。在X地鐵站的道岔形式為60kg∕m的9號、12號道岔，以及60kg∕m的交叉道岔，在YDKO+045～YDKO+000段鋪設PD3 60kg∕m的鋼軌，直線地段軌長約25m，曲線段則預制短軌。在YCK0+000～EYCKl+850段鋪設軌枕，軌枕長度約為2.1m，每公里鋪設1600根，確保X地鐵站的鋪軌有效性。

X地鐵站鋪軌施工平面布置情況如圖3所示，該工程充分考慮到合同段50‰大坡道對運輸設備的制約，并采用一次性接觸焊焊接長鋼軌，使各個機械發揮出最大的效率。由起點YAK11+614.7開始到延長線鋪軌基地的全體線路是本次鋪軌施工的線路，I標起點、二號線鋪軌起點均為其他跨線路。在鋪軌基底處理完成之后，在基礎頂面中心線處設置Ф150mm的排水溝，去除鋪軌段表面積水。在YDKO+045～YDKO+000 段的基底鋪設鋼筋網，保護層達到50mm后泵送回填土。在鋪軌施工完成之后，對YCK0+000～EYCKl+850段的軌道直線方向正向、車場線的允許偏差進行分析，多次檢查之后，確認沒有問題才能進入下一道工序的施工。本文在不變跨的情況下，對YAK11+614.7～YDK024+950段進行鋪軌施工，并對該段的鋪軌偏差進行分析，確保X地鐵延長線鋪軌施工效果。

圖3 X地鐵站鋪軌施工平面布置圖

2.2 應用結果

在X地鐵延長線上進行水準施工時選用牽引定數較高的軌道車，軌距約為1435mm，功率為448kW（609Ps），輪徑約為915mm，能夠整備56t的重量，以液力傳動的形式，完成牽引。軌道車的外形尺寸為14500mm×2740mm×3500mm，最高運行速度約為45km∕h，啟動牽引力在63.3～154.9kN的范圍內，持續牽引力為28.0～69.4kN，能夠滿足X地鐵延長線鋪軌牽引需求。在其他條件均一致的情況下，對X 地鐵延長線鋪軌施工偏差進行分析，YAK11+614.7～YDK024+950段的鋪軌質量結果如表1所示。

表1 應用結果

對X地鐵延長線鋪軌施工偏差進行測量時，偏差測量儀為電子水準儀。與之配套的有2m瓦條碼水準尺及重量不小于2.5kg的尺墊，測量等級為二等水準，每千米水準測量偶然誤差≤1.0mm，可以滿足偏差測量需求。從表1可知，實際鋪軌偏差在允許偏差范圍內，偏差越小，鋪軌施工效果越佳[9]。該項目的實踐證明，不變跨情況下的地鐵延長線鋪軌施工技術能確保實際偏差均在允許偏差范圍之內，并且實際偏差較小，鋪軌施工效果屬于合格標準，符合項目研究目的。

3 結束語

近些年來，地鐵建設迅速崛起，有效地緩解了城市堵車的問題，為人們提供了舒適便捷的出行方式。地鐵建設過程中，往往面臨著鋪軌施工問題，鋪軌基地洞口水平向尺寸較大，鋪軌施工指標偏差隨之增加，整個結構面臨坍塌形變的風險，影響地鐵鋪軌施工安全性。因此，本文對不變跨情況下地鐵延長線鋪軌施工技術進行了分析，從浮置板、整體道床、吊走行軌等方面，完成地鐵延長線的鋪軌施工。且在X地鐵延長線上進行了實踐，取得了預期效果：施工偏差較小，施工質量較高，對于提升地鐵鋪軌施工安全性具有重要作用。