北京市轨道交通昌平线高架桥无枕式整体道床施工技术

高智锋，朱勇坚

(中铁一局集团新运工程有限公司,陕西咸阳 712000)

1 概述

随着轨道交通建设的进一步发展和深入,建成运营的线路越来越多,轨道交通网络也逐步得到了发展和完善。新建城市主要轨道交通线路已开始向城市周边延伸,缓解城市公共交通,同时为连接中心城市与周边城市提供更好的交通通道。

新建北京市轨道交通昌平线是一条连接中心城区与昌平新城的南北向的轨道交通快速客运线路,线路总长21.35k m,其中高架线15.535 km,地下线2.805 km,地面线3.01 km,设站7座；线路在朱辛庄站与8号线延伸线换乘,在终点与西二旗站换乘。

新建线路在设计上已由以往占绝大部分的地下线转成高架线施工,而在高架线施工过程中,由于桥梁梁面误差以及桥梁混凝土徐变等影响,尤其是大跨度连续梁施工误差对轨道施工过程中造成高程超限,即梁面过高使之轨道高程高于设计时,已无法按照常规的施工方法组织施工,为不影响轨道正常的施工进度,同时满足线路要求,实现交通资源共享,则须在适当的地段考虑道床结构形式的改变,完成轨道施工任务。

高架线无枕式整体道床具有稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强、维修工作量显著减少等优点,在线上的使用从根本上改善了列车走行的基础条件,实现了列车的平稳性、安全性、舒适性要求。鉴于如上特点,针对高架线梁面过高地段在进行轨道施工时采用无枕式整体道床进行施工。

2 高架桥无枕式整体道床施工工艺

北京轨道交通昌平线高架地段整体道床包括多种道床形式,普通整体道床、梯形轨枕道床、无枕式整体道床。高架桥无枕式整体道床施工工艺作为地铁高架线施工诸多关键技术一个很重要的组成部分,在施工前,土建桥梁工后沉降和桥梁收缩徐变应满足设计要求,确定桥梁高程及施工区段后,方可进行施工。

高架桥无枕式整体道床施工方法采用“散铺架轨法”进行施工。桥梁主体完工、工后沉降和桥梁收缩徐变满足设计要求,确定桥梁高程及施工区段后,采用汽车由铺轨基地将25 m钢轨、短轨枕、扣件、钢筋等轨道材料及施工机具运至桥下,再由25 t汽车吊沿线吊放至桥面,采用“散铺架轨法”工艺进行架轨、调轨、浇筑整体道床混凝土等工序。

其主要由以下工艺组成：施工准备→基标复测→钢轨架设→挂扣件、调轨→布筋焊接→道床立模→精调、隐检→道床混凝土浇筑→道床轨枕块整修→抹面、养生→拆模、拆架→质量检查,进入下一循环。

施工工艺流程见图1。

图1 高架桥无枕式整体道床施工工艺流程

2.1 施工准备

2.1.1 机具料散布

施工用的钢轨、钢筋、扣件等材料和机具等均从材料场直接利用汽车倒运到高架桥下施工作业区附近,利用25 t汽车吊吊卸至施工作业面进行布设。有条件时钢轨每200 m堆放32根,前后用炮车倒运,钢筋和扣件等材料可以用自制小平板车在已铺好的钢轨上倒运,在有条件地段尽量均匀堆放,减少搬运距离。

2.1.2 整修支撑架

对施工用支撑架进行整修、螺栓涂油。对轨架支撑弯曲、歪斜的进行校正修理。

2.1.3 梁面处理、划分道床块

无枕式整体道床施工前,应对梁面结构底面进行密集凿毛,凿毛后再次清扫杂物垃圾,并用高压水或高压风冲洗底板。为避免其他地段的污水污染,在端部筑堰排污,做到施工段内无积水,无废渣。

在进行梁面处理之前,以铺设基标为基准点,实测梁面高程。根据梁面实测高程和设计高程对比,进行钢筋尺寸高度调整。先将竖向钢筋扶正,并将位于道床块缝隙间的竖向钢筋钩去掉。若预埋连接筋的埋设有偏差,妨碍无枕扣件铺设时,可采取适当的措施处理,保证扣件正常就位。并能保证道床钢筋与桥面预埋连接筋不能相碰。

利用基标点按照技术交底划分道床块,弹出道床块模板边墨线,每块道床弹出4条纵向模板线,再弹出模板横向线,划分出每个道床块。每跨(联)梁上整体道床分块布置,一般情况下道床块长6.25 m或6 m,道床块之间设宽150 mm的横向缝以便于梁面排水,梁缝处道床横向缝宽200 mm,排水下坡梁端(桥梁设泄水孔一侧)道床块只含3个无枕扣件,实际长度为1.75 m左右。道床块长度可根据梁跨、过轨管线布置等实际情况进行调整,道床块长度调整时,钢筋长度可作适当调整。曲线地段内外侧的道床长度在道床块间的空间内调整。

2.2 基标复测

对城勘院提供的测设资料和控制桩办理相关手续交接,并及时组织测量人员利用施工控制导线点和施工控制水准点对基标进行测量复核,基标成果表与城勘院提供资料吻合后,将测量数据形成测量成果报告,对于测量数据(特别是过程中原始记录数据,计算数据)应保存且经测量监理工程师确认合格后方可供铺轨使用。基标复测工艺流程见图2。

2.3 钢轨架设

使用吊车和炮车将钢轨调运至工作面,钢轨摆放好以后,用无孔连接器将钢轨连接起来,使用压机从轨头位置开始将钢轨抬起,将垫木或钢轨支承架安装在钢轨下方将钢轨垫起,倒换压机依次将钢轨架起,钢轨架设起来以后,以基标为基准点实测轨面高程和坐标。根据轨面实测与设计值之差,利用竖向支腿架和斜向支撑粗调高程和轨向。

2.4 挂扣件、调轨

按设计和规范要求对其几何状态进行粗调,并测放出无枕扣件安装位置,按设计要求组装扣件,安装无枕扣件及预埋套管,要求两股钢轨上无枕扣件中心线与线路中线垂直安装,距离允许偏差≯10 mm。并注意加长无枕扣件的布置及预留,铁垫板、轨距块安装要求。如图3所示。无枕扣件间距一般为625 mm,局部地段遇各种预埋管线、排水横沟等需调整间距时,扣件间距可在550～650 mm间调整。一般情况下每安装6对无枕扣件预留一对接触轨用扣件。

图3 挂扣件

2.5 钢筋布置

(1)钢筋网采取在基地集中加工,施工现场绑扎焊接的作业方式布设。钢筋应捆绑成束,布设时由小平板车运至铺设地段。散布前,根据设计钢筋网格间距在桥面上确定位置并弹出墨线；然后,人工抬运钢筋按照梁面上墨线进行布设、绑扎固定,如图4所示。按规定要求在钢筋网下设置混凝土保护层砂浆垫块,以确保保护层厚度不小于30 mm。钢筋网严格按照设计要求进行焊接,应注意杂散电流专业的要求,每段道床块两端的第一根横向钢筋为50 mm×8 mm的扁钢。扁钢及道床块中部一根横向钢筋与所有纵向钢筋焊接,并保证各纵向钢筋的电气连续。

图4 钢筋绑扎

(2)钢筋绑扎前,再次清理道床基底杂物、灰尘等。

(3)纵向钢筋在接触轨加长枕处断开。道床钢筋与桥面预埋钢筋用交叉形塑料绝缘卡绝缘。

(4)设计图纸给出的钢筋尺寸为超高等于零和120 mm时的尺寸,各种道床块钢筋在不同超高时的尺寸计算方法为超高等于0和120 mm的内插值。

(5)绑扎要求

①绑扎钢筋,双排钢筋,其排与排间距的局部偏差为-5～+5 mm。

②同一排中受力钢筋间距的局部偏差为+20～-20 mm。

③分布钢筋间距绑扎偏差为+20～-20 mm。

④箍筋间距绑扎偏差为+20～-20 mm。

⑤道床下层混凝土保护层厚度与设计偏差为-5～5 mm,道床上层与四周混凝土保护层厚度与设计偏差为+10～-10 mm。

2.6 道床立模

2.6.1 模板整形

模板选取时,应注意材质硬度,以防成型后翘曲变形,模板支立前应清理干净基底并润湿,且所有模板应先均匀涂抹脱模剂,铺设应牢固、平整,接缝严密不漏浆。应分清模板类型,正确安装。

2.6.2 立模

支立模板时,应严格按墨线位置支立,模板斜支撑应支立牢固,位置偏差不大于±3 mm。模板工作面应保证垂直,不垂直度不大于±2 mm,表面不平整度不大于±3 mm/m,高程误差不大于0、-5 mm。

2.7 精调、隐检

模板立完后按设计和规范要求对轨道几何状态进行粗调、细调、精调。具体做法是：先调水平,后调轨距；先调基标部位；后调基标之间；先粗后精,反复调整。经过精调后,其精度必须符合无砟轨道铺设完成后精度要求,见表1和表2。并经现场监理检查确认符合要求后,方可进行混凝土浇筑作业。

表1 轨道几何形态的允许偏差

表2 曲线正矢容许误差

2.8 道床混凝土浇筑

施工用混凝土为商品混凝土,混凝土供应商资质由监理审批。要求混凝土供应商搅拌站提前2周进行混凝土配合比设计,混凝土配合比设计报告由监理认证方可按配合比供应混凝土。混凝土浇筑前应进行坍落度、含气量、入模温度等各项性能指标的检测,对不合格的混凝土不能进行浇筑。

高架线无枕式整体道床混凝土浇筑采用泵送法进行施工,同时在混凝土浇筑前用彩条布覆盖钢轨和扣件,防止混凝土污染扣件；混凝土在浇筑施工时应严格按照标准留置混凝土试块。

2.8.1 混凝土泵送

(1)浇筑混凝土前,先自检合格后再报请监理组织设计、轨道、供电、信号、排迷流等专业进行联合隐检(基底处理、钢筋绑扎焊接、预埋管线、轨道几何尺寸),认定符合要求后方可浇筑混凝土。

(2)混凝土运输采用混凝土罐车运输,当混凝土运至现场时直接泵送,如图5所示。泵送施工时,严格按照泵送操作规程进行,混凝土坍落度按照环境温度及相关要求确定,偏差值为±20 mm。

图5 泵送混凝土

(3)混凝土泵启动后,先泵送适量同强度等级水泥砂浆,以湿润混凝土泵的料斗及输送管的内壁等直接与混凝土接触部位。润管用的水泥砂浆应做垃圾处理,不得使用。

2.8.2 混凝土浇筑、振捣

(1)对每车混凝土进行坍落度试验,保证符合施工要求。

(2)混凝土灌注时采用插入式振捣棒振捣,振捣棒φ40 mm的振捣棒,振动棒移动间距宜为400 mm左右,振捣时间为15～30 s。严禁振捣器触及轨枕支撑架及模板,并及时检查钢轨的方向、轨距、水平与短枕及模板的位置,若发现超标,立即调整,整改合格后方可继续浇筑。

(3)振捣完成后混凝土表面要进行抹面处理,为防止产生收缩裂缝,应及时进行养护。抹面允许偏差为平整度3 mm/m,高程0、-5 mm。

(4)在混凝土泵送过程中,应连续施工,如图6所示。混凝土浇筑完毕12 h内,采用喷洒养护剂的方法进行养护。

图6 混凝土浇筑、振捣

(5)混凝土浇筑必须满足《钢筋混凝土施工及验收规范》及《混凝土结构工程施工及验收规范》要求,并经监理工程师认可。

(6)浇筑结束混凝土初凝前,对轨道几何尺寸、道床尺寸进行检查,发现轨道变化和跑模立即进行处理。

2.8.3 冬期施工保温措施

冬期施工时混凝土浇筑、养护要求按照《冬期施工方案》有关规定实施。

2.9 道床轨枕块整修

混凝土浇筑完成后,在初凝前对道床轨枕块进行整修,如图7，图8所示。使其和有枕整体道床基本一致,达到整体的统一性、协调性、美观性。

图7 混凝土整修

图8 混凝土轨枕块整修

整修时机一般根据混凝土现场实际情况而定,通常在初凝前完成,具体施工方法为：

(1)准备整修用材料,如木条(按有枕道床轨枕实际尺寸测量而定)、平刀等；

(2)混凝土抹面,使其达到标准要求；

(3)利用加工好的木条在混凝土表面将混凝土按一定标准要求进行隔离,即将混凝土整修出轨枕形状；

(4)待混凝土初凝完成后,将木条取出,用平刀进行混凝土整修。

(5)混凝土养生、质量检查。

2.10 道床混凝土抹面、养生

混凝土初凝前应及时进行面层的抹面,并将钢轨、扣件、支撑架等表面粘有灰浆的地方立即清理干净。初凝后终凝前进行第二次抹面,以保证混凝土表面的平整度及混凝土外观质量,避免混凝土表面皱裂、起皮,并及时进行覆盖。

混凝土浇筑12 h后,采用喷洒养护剂的方法进行养护,要保持混凝土处于湿润状态。如图9所示。

图9 混凝土养护

2.11 拆模、拆除支撑架

在混凝土强度大于5 MPa(根据混凝土试块确定)要求后,将模板进行拆除,拆除时应注意保护成品混凝土的完整性。拆除完毕后的模板应进行清洗并分类摆放、回收。

在混凝土强度达到5 MPa后,对支撑架进行拆除、清洗和涂油。

2.12 质量检查

(1)混凝土强度应符合设计规定,整体道床表面应无“蜂窝”、“麻面”，表面清洁,平整度允许偏差3 mm/m。

(2)无枕扣件安装、预埋件位置按设计要求设置正确。

(3)轨道扣件、接头夹板螺栓应拧紧并涂油。

(4)混凝土浇筑之前检查扣件各部件是否安装齐全,扣件是否达到设计扭矩。

(5)质量检查不合格应进行凿除,重新浇筑。成型的无枕式整体道床如图10所示。

图10 成型的无枕式整体道床

3 高架线无枕式整体道床施工质量控制

当高架线无枕式整体道床施工一切都准备就绪后,为了使轨道精度及各项指标达到验收标准,在施工过程中的质量控制就显得尤为重要,质量控制不好施工中所做的一切都是“零”；以下分别从基标复测、混凝土供应运输、混凝土浇筑、材料质量控制、隐蔽工程质量保证措施等几个方面简单阐述一下施工中的质量控制。

3.1 基标复测

铺轨基标是轨道铺设平面和高程的基准,基标测设质量的好坏,将直接影响轨道铺设质量和线路运输限界,为此基标测设必须准确,以确保轨道铺设的质量,为列车平稳安全运行奠定基础。

轨道施工前,依据《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》,以监理机构提供的原始资料为依据配合基标测设单位进行线路复测。将复测成果以书面形式,报告业主、设计院及监理工程师审核。确认无误后,会同基标测设单位进行轨道控制基标和加密基标的测设。

3.2 混凝土供应、运输

(1)施工前考察商品混凝土站生产能力,选定重合同、守信用的商品混凝土站。

(2)每月25日以前将下个月混凝土使用计划提交商品混凝土站,以保证商品混凝土站有足够的时间安排。提前12 h向混凝土站传真联系混凝土浇筑计划,报清楚混凝土方量、强度等级、掺加剂、坍落度等技术要求及浇筑里程位置及需要泵车数量。

(3)商品混凝土运输时,要避开城市交通高峰期。

3.3 混凝土浇筑

(1)混凝土作业,按卸料、入模、振捣及收面进行分工,定人定岗,建立岗位责任制。混凝土作业班组组建时,选择有丰富混凝土施工经验的技术工人。对组建后的班组人员不定期进行混凝土浇筑技术质量培训,考核合格者上岗。混凝土浇筑实行质检工程师现场监督制。

(2)严格按照施工图施工,合理划分施工段。

(3)尽量不安排在天气寒冷的情况下浇筑混凝土,温度较低时要注意混凝土的保温,冬期施工注意事项应参照《冬期施工方案》要求执行。

(4)采取措施保证混凝土自由倾落高度达到设计要求,最前端设置水平溜槽,防止混凝土产生离析。

(5)混凝土采用插入式振捣棒振捣,振捣时间不小于30 s并达到3个条件(混凝土表层开始泛浆；不再冒泡；混凝土表面不再下沉)结束振捣。

(6)混凝土浇筑应连续进行,间歇不超过规范规定的时间(对于不掺外加剂的混凝土,其允许间歇时间不应超过2 h,当温度高达30 ℃时,不应超过1.5 h,当温度低至10 ℃左右时,可延长至2.5 h)。

3.4 材料质量控制

物资采购订货要依据物资需要量计划,组织分部物资人员参与市场调查,在保证材料质量的前提下,分析料费和运杂费,合理选择货源,签订采购合同,保证材料供应。对采购的材料应全面检查其外观质量,并核对规格，型号和检验、试验单，合格证及有关证明物资质量的文件是否齐全,主要材料要按规定的要求进行复检和再试验,不合格的不得使用,所有进场材料必须填写《进场材料检验单》,且必须经过监理工程师审核签字。直接进入现场的材料均按规定要求进行送样检验和试验,并做好记录,不同的材料可以有不同的检验方式。保证进入现场的材料在未经检验和试验符合要求前不投入使用。

3.5 隐蔽工程质量保证措施

(1)隐蔽工程检查采用班组检查与专业相结合的方式,即施工班组在每道工序完工之后,首先进行自检,自检不符合质量要求的予以纠正,然后再由专业检查人员进行检查。

(2)各工序完成后,由施工管理人员、质量检查工程师会同各工班长,按技术规范进行检验,凡不符合质量标准的,坚决予以返工处理,直到再次验收合格。

(3)工序中间交接时,必须有明确的质量合格交接意见,每个工班在进行工序施工时,都应当严格执行“三工序”制度,即检查上工序,作好本工序,服务下工序。

(4)隐蔽工程在完成上述工作后,报请现场监理工程师检查验收,并作好验收记录、签认及资料整理工作；检查未获监理工程师验收通过的,必须返工重做,否则不得进行下道工序的施工。

(5)隐蔽工程必须有严格的施工记录,将检查项目、施工技术要求及检查部位等填写清楚,记录表必须有技术负责人、质量检查人签字。

4 结语

总体来讲,高架桥无枕式整体道床施工在城市轨道交通建设中属于一种特殊施工,因施工技术还不成熟,尚无施工经验和技术积累,因此在以后的施工中应不断地进行总结和创新，同时借鉴一些先进的施工工艺和理念,形成一套适合城市轨道交通整体道床施工的技术管理系统。

参考文献：

[1]张希海，马德胜，史万成.北京地铁5号线高架桥整体道床一次性铺设无缝线路施工工艺[J].铁道标准设计，2007(10)：86-88.

[2]于春华.城市轨道交通工程施工方法和施工工艺[J].铁道标准设计，2003(12)：7-9.