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钢弹簧浮置板道岔施工关键技术

发表时间：2020/6/29 来源：《基层建设》2020年第6期作者：孙文涛

[导读] 摘要：本文以石家庄地铁3号线一期工程轨道工程采用的钢弹簧浮置板道床为研究对象，结合3号线工程实际，总结将道岔铺设在钢弹簧浮置板道床上的施工工艺及技术特点，以供类似工程施工借鉴。

        中铁十七局集团有限公司铺架分公司山西省太原市 030006
        摘要：本文以石家庄地铁3号线一期工程轨道工程采用的钢弹簧浮置板道床为研究对象，结合3号线工程实际，总结将道岔铺设在钢弹簧浮置板道床上的施工工艺及技术特点，以供类似工程施工借鉴。
        关键词：钢弹簧浮置板；道岔；施工技术
        1引言
        道岔是轨道系统中的薄弱环节，城市轨道交通中一般采用无砟道床道岔，避免了道岔几何尺寸易变且维修养护费用高等缺陷，但列车通过时产生的振动和噪声比较大，为了减少对轨道上部及其周围生活建筑的干扰，在特殊区段设置减振道床。钢弹簧浮置板轨道结构是一种在城市轨道交通中应用的新型特殊减振轨道结构形式，由道床板、钢弹簧隔振器、剪力铰、密封条、水平限位装置、钢轨或道岔和扣件等组成。它将具有一定质量和刚度的混凝土道床板置于钢弹簧隔振器上，构成“质量—弹簧”隔振系统，能有效减小轨道交通对周边环境的振动和噪声影响。下文结合石家庄地铁3号线一期轨道工程钢弹簧浮置板道床道岔的施工经验，对钢弹簧浮置板道床道岔施工进行总结。
        2钢弹簧浮置板道床道岔工程概况
        依据环评报告减噪要求3号线一期工程中南王站至位同站（DK16+635.000-DK17+960.000）为超标量4-10db的高等减振地段，采用固体阻尼钢弹簧浮置板整体道床，其中在南王站设置三组单开道岔。在浮置板使用寿命期内，由列车通过时传到隧道壁的Z振级（HJ453《环境影响评价技术导则城市轨道交通》）比普通道床（DTⅥ2型扣件）减少12db及以上，满足环评报告中使用地段的振动及噪声在钢弹簧浮置板道床设计使用年限内的减振降噪要求。
        石家庄地铁三号线铺设钢弹簧浮置板道岔地段隧道结构为矩形断面，道岔采用短岔枕埋入式整体道床，图一为实际施工断面之一。

                                                图一
        3钢弹簧浮置板道床道岔施工技术
        3.1施工工艺
        根据本工程短轨枕式钢弹簧浮置板道床道岔的结构特点，采用采用“钢轨支架法”施工以确保短轨枕式浮置板道床道岔施工后的轨面精度。钢弹簧浮置板道床道岔较传统道床道岔施工工序复杂、施工技术新、精度高、施工难度大。施工时先浇筑浮置板基底，再进行浮置板道床施工，浮置板与基底之间铺设隔离膜，将基础垫层与浮置板隔开，以便于后期钢弹簧浮置板道床的顶升。
        3.2基底施工
        3.2.1底板标高复测
        在进行底板处理前，以轨顶标高为基准线，先对轨道结构高度进行复核，如与设计不符，会同监理、设计和调线调坡单位研究处理。
        3.2.2结构底板清理
        结构底板标高处理完之后需对底板进行凿毛清理，凿毛深度5-10mm，刻痕间距约30mm，梅花形布置，见新率不小于50%，凿完之后及时清理表面杂物并用高压水枪冲洗其表面。
        3.2.3基底施工放线
        基底施工前需进行线路中线、水沟中心、基底混凝土高程（基底混凝土面控制线）、隔振器的位置、伸缩缝位置放线，现场标识清楚。浮置道床基底高程根据设计轨面高程进行调整。
        3.2.4 基底钢筋绑扎
        根据基底配筋图，随横向宽度的变化需按图间距适当调整纵筋的数量和长度。在绑扎过程中尽量不要踩踏钢筋笼，防止钢筋笼塌陷。根据定位筋上捆绑的胶带检查基底钢筋的高程，避免浇筑后钢筋外露或混凝土保护层不足。
        3.2.5基底中心水沟安装
        浮置板道岔基底水沟宽350mm，沟深60mm。采用2m*350mm矩形封闭式钢模板安装，安装时必须平顺，位置准确并牢固不松动。
        3.2.6 基底混凝土浇筑及养护
        基底混凝土采用C40混凝土，粗骨料应采用碎石，碎石的最大粒径应小于25mm。施工时应用工程线把每个定位筋上确定浇筑面高程的胶带绑在一起形成一个平面，严格控制基底的标高。安装隔振器位置的基面平整度要求为：±2mm/m。在本次施工中，采用地泵进行基底连续浇筑，严格按照了振捣规程操作，确保基底混凝土的浇筑质量。混凝土浇筑完成之后，及时采用土工布覆盖并洒水养护。
        3.2.7基底高程及平整度检查、整修
        基底混凝土浇筑完毕以后要及时对隔振器位置的基底混凝土面高程进行复测，并检查其平整度。对不满足要求位置进行修补处理。
        整修方法：（1）基底混凝土面高于设计高程时，用打磨机对超出隔振器外套筒底部尺寸 600mm×600mm 范围内进行打磨。打磨过程中随时进行检查，直到达到设计高程；（2）基底混凝土面低于设计高程时，对隔振器外套筒位置 600mm×600mm 范围内进行凿毛，用高强砂浆进行修补填高。
        3.2.8 水沟盖板安装及隔离膜铺设
        根据图纸设计尺寸布设水沟盖板。两块盖板接缝处须焊接牢固。隔离膜宜沿线路纵向铺设，先铺线路中心部分，再铺设两侧墙部分，各接缝处应进行重叠搭接，搭接量不小于 100mm，错缝布置，避免出现接缝沿纵向集中的现象。水沟盖板上的锚固筋穿透隔离膜处要进行封胶处理，防止浇筑混凝土时漏浆。
        3.3浮置板施工
        3.3.1 道岔钢轨铺设及几何尺寸调整
        在岔位上安装好特制道岔支撑架和轨距拉杆，连接各部分钢轨连接，挂混凝土岔枕。先调整直线基本轨，再调整曲线基本轨，逐渐向内调整好其他各部分，使道岔几何状态达到设计要求。尖轨滑床板及辙叉护轨部分，由于钢轨两侧混凝土岔枕伸出长度不同，在自重作用下，道岔混凝土岔枕悬臂较长一侧产生下坠，扣件微小的活动空间使岔枕与垫板产生不密贴，为此施工中采用轨枕支撑架调节混凝土岔枕水平。每组钢轨架设调整后，两侧设钢管支撑加固，以防止调整后的钢轨因联动或意外碰撞发生变形。根据道岔基标用直角道尺和万能道尺调整水平。首先把直角道尺架在基本轨上，通过支撑架调整，使直角道尺水准气泡居中。钢轨位置根据隧道内基标调整，并根据中线用轨距校核，之后用万能道尺将另一股直轨位置定出并调整水平。用支距控制曲线基本轨位置，调整就位然后用道尺控制水平及中线，定出侧股的准确位置。为固定轨距和加强道岔的整体性，钢轨组装完成时在适当位置加装特制轨距拉杆。钢轨支撑架架设间距不宜大于3m一个，支撑架应垂直线路方向，且支撑架横梁不应侵入浮置道床面。钢弹簧浮置板道岔施工时，轨道标高应预留出设计的顶升量。据3号线首开段施工经验及教训，本次施工短岔枕道岔尤其需要注意道岔框架尺寸（1514±1）、曲股后轨距、曲股叉心前轨距等几何尺寸问题及滑床板与尖轨的密贴问题。
        解决方法：
        1道岔几何尺寸问题需仔细研究道岔铺设图熟练掌握道岔各部分尺寸关系，调整时逐枕检测轨距。
        2短岔枕道岔因线路中心侧滑床板无扣件连接钢轨需设置滑床板轨枕支撑架，调整密贴时先将道岔基本轨高低、方向、轨距调整好，扳动尖轨逐枕调整轨枕支撑架从而保证滑床板在尖轨不同状态下都能密贴，此过程需反复调整直至达到验标要求。
        3.3.2隔振器外套筒、观察筒安装
        外套筒、观察筒位置要严格按照图纸要求布置，定位准确，垂直基底基准面布置，严禁偏斜，否则会影响内套筒安装与顶升，进而将影响运营中列车走行的稳定性。外套筒、观察筒就位后，外套筒和观察筒底部与隔离膜之间用硅胶或玻璃胶进行密封，以保证其精确位置，禁止外套筒和观察筒悬空，防止浇筑时混凝土浆渗入外套筒或观察筒内。
        3.3.3钢筋笼绑扎
        在本次施工过程中，浮置板道床内钢筋采取在塔冢铺轨基地加工，从轨排井处下料，现场绑扎及焊接。当所有隔振器外套筒放好并固定后，根据设计图纸绑扎钢筋笼。在隔振器周围绑钢筋时，要注意避免移动外套筒。为防止浇筑混凝土时，外套筒移动和浮起，可以把外套筒的吊耳和上部的结构钢筋连接在一起。
        3.3.4 钢筋笼防迷流焊接
        道床内的纵向钢筋应电气连通，本次施工采用20mm钢筋，单面焊接焊接，长度不小于12d在每个道床段内，每隔3m将表层横向钢筋与所交叉的所有纵向钢筋全部焊接。在道床伸缩缝的两侧，采用50*8mm的镀锌扁钢与所有纵向钢筋焊接。镀锌扁钢焊接时应采取临时保护（在焊接位置下方垫湿土工布或及时洒水），保证焊接飞溅物不烧穿下面铺设的隔离膜。
        3.3.5 安装模板及其他构件
        板端部剪力铰的安装位置与方位应满足图纸要求。剪力铰在钢筋笼架设时预先穿在一块板的板端预留位置，再根据板缝基标及轨道中心线进行精调，直到调整到设计位置。板缝模板采用 20mm 的泡沫板外加俩侧各为 5mm 的三合板，模板两侧采用四根￠12 钢筋支撑，钢筋一端与浮置板钢筋笼固定，另一端支撑在模板的三合板面上，从而保证模板在浇筑混凝土过程中不变形，不跑模。要求模板在浇筑过程中竖直、牢固，板缝平直。
        3.3.6混凝土浇筑及养护
        在本次施工中，混凝土浇筑采用地泵泵送，直接泵送至作业面进行浇筑施工，同一板块的混凝土应连续浇筑不得中断。浮置板混凝土强度等级为C40。混凝土在浇筑前，还应对钢轨件、扣件、滑床板、隔振器等采取临时的覆盖保护，以免在浇筑时污染，影响后续工作。混凝土浇筑时要严格按照振捣规程操作，采用插入式振捣棒振捣密实，确保混凝土的浇筑质量，加强隔振器外套筒周围、短轨枕下方等不容易捣固密实部位的振捣，但必须保证外套筒不偏斜、不漏浆，以免影响顶升。转辙机处由于浮置板开槽，此处属于薄弱位置，必须确保混凝土振捣密实。严禁振捣器触及钢轨、支撑架和模板。避免出现漏振、欠振、超振。混凝土初凝前应及时进行道床面及水沟的抹面处理。混凝土浇筑完后应要及时进行保湿养护。
        3.4浮置板顶升作业
        浮置板道岔浇筑完成28天后，达到设计要求强度，即可开始顶升。
        3.4.1现场清理及密封：
        ①拆除浮置道岔周围所有模板，切除多余隔离膜，全面清理浮置道床范围内的杂物。
        ②打开外套筒桶盖，切除外套筒内的隔离膜，清理筒内积水及杂物。
        ③打开观察筒顶盖，切除观察筒位置的水沟盖板，切除大小同观察筒内部尺寸，并清理切除的钢盖板，还原观察筒顶盖，并拧好观察筒盖上的四个螺栓。④清理杂物后，先将密封条的一边用膨胀螺栓固定在导墙上，以确保没有杂物进入浮置板内。在顶升工作完成之后在将密封条另一边用膨胀螺栓固定在浮置板上。
        3.4.2内套筒安装
        ①打开外套筒桶盖，使用专用工装和冲击钻在需要安装水平限位器的隔振器基础环中心钻孔，压入水平限位器。
        ②使用夹运工装将内套筒竖直放置在外套筒内基底上，内套筒底部限位孔与水平限位器完全对应，逆时针旋转内套筒，使其旋入承载挡块底部并被套筒内的防转挡销止动，使用专用丁字扳手松除 M16 预紧螺栓并取出，取出预紧螺栓后，内套筒静置半小时再开始下一步工作。
        ③在内套筒顶板与承载挡块底部之间竖向空隙处放入不同厚度的分体垫片（优先采用厚垫片），直至两者之间的竖向间隙被充分填充（以无法放入1mm垫片为止），用以消除外套筒安装过程中产生的倾斜误差。同一隔振器分体垫片厚度最大差值不超过6mm。
        3.4.3顶升作业
        考虑到本工程顶升涉及浮置板道岔及线路浮置板。线路浮置板顶升三遍，前两遍顶升12毫米，第三遍依照测量数据进行顶升。道岔需进行四遍顶升，前三遍顶升8毫米，第四遍依照测量数据进行顶升。为了保证浮置板板缝之间剪力铰受力均匀应在第一遍全部顶完之后，道岔开始第二遍顶升，道岔顶完第二遍之后，再整体依次顶升。顶升完成第三遍后需经测量确定最后一遍顶升量，依照测量数据顶升最后一遍。
        4结语
        综上所述，石家庄地铁3号线上应用的短岔枕钢弹簧浮置板道床道岔经过钢弹簧浮置板道床的隔离，列车产生的强大振力只有极少量会传递到下部结构，对地铁内部结构和周围环境起到较好的保护。本施工技术在基底平整度控制，钢弹簧隔振器精准定位，顶升控制方面均有较好的效果，施工质量得到了有效控制，为后续浮置板道床道岔施工积累了宝贵经验。
        参考文献：
        [1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB/T 50299-2018地下铁道工程施工质量验收标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2018.
        [2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB/T 50157-2013地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.
        [2] 于春华.城市轨道交通道岔设计、施工及维修[M].北京：中国铁道出版社，2012.