钢弹簧浮置板道床施工技术及质量控制研究

朱元剑

（中铁济南工程建设监理有限公司，山东 济南255000）

0 引言

为减少振动和噪音对环境的破坏和居民生活的影响，地铁建设中必须采取各种减振措施，以将影响降到最低。传统的减振措施包括双层弹性垫板扣件，橡胶隔振垫浮置板道床等，是地铁施工中的中等和高等减振措施。在地铁线路经过如密集居民区、医院、实验室、剧院等特殊路段时，采用钢弹簧浮置板道床减振的效果尤为明显，已在全国大量城市中广泛采用。

1 工程概况

杭州地铁4号线首通段起点近江站，终点彭埠站，线路全长9.605km（右线），全部采用地下敷设方式，平均站间距1.015km。共设10座车站，其中换乘站5座，分别与已开通的1号线、2号线联接，网络化运营，对促进和改善杭州市的交通意义重大。按照方案比选和专家论证，设计决定全线在一般地段采用普通整体道床，在减振要求相对较高的地段分别采用双层弹性垫板扣件道床和橡胶隔振垫浮置板道床，在穿越万家花园、杭州广仁医院、万象城、华悦府等环境敏感区域，采用钢弹簧浮置板减振轨道，轨道类型为60kg/m,采用DTVI2型扣件,长度共计1.451km。

2 浮置板轨道结构

2.1 钢弹簧浮置板整体道床轨道主要由浮置板基础、隔振器、钢筋混凝土道床板、钢轨及其扣配件组成。

本标段圆形盾构地段浮置板整体道床圆形盾构地段，示意图如图1。

图1 圆形盾构地段钢弹簧浮置板整体道床示意图

2.2 浮置板基础：隧道仰拱混凝土施工进行回填，为了解决排水，在隧道仰拱回填时，需预留道床中间排水沟。

2.3 隔振器:主要由三部分组成：外套筒（浇注在浮置板里）、螺旋弹簧隔振器（包含螺旋钢弹簧和粘滞阻尼）、弹簧隔振器上的高度调节片。

2.4 剪力铰:为使相邻两浮置板块在接头处变形基本一致，钢轨不额外受剪，在浮置板之间的接头处设置剪

剪力铰和剪力筒分别埋设在两块相邻浮置板中间，纵向可以相对自由伸缩，径向刚度很大，可以传递垂向载荷，这样可以保证相邻浮置板之间协同受力。

3 工艺原理

钢弹簧浮置板减振轨道是将具有一定质量和刚度的混凝土道床板浮置于钢弹簧隔振器上,距离基础垫层顶面30mm或40mm,构成质量-弹簧-隔振系统。隔振器内放有螺旋钢弹簧和粘滞阻尼,钢弹簧隔振器内的粘滞阻尼使钢弹簧具有三维弹性,增加了系统的各向稳定性和安全性,且能抑制和吸收固体声。作用在钢轨上的力传递给浮置于钢弹簧隔振器上的道床板,道床板可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载,只有静荷载和少量残余动荷载会通过弹性支承传递到基础垫层中去。道床板受力后,在惯性作用下将受到的力经过重新分配后传递给固定在基础垫层上的隔振器,再通过隔振器传递到基础垫层,在此过程中由隔振器进行调谐、滤波、吸收能量,达到隔振减振的目的。

4 钢弹簧浮置板整体道床主要技术标准

4.1 圆形地段浮置板板面及基底每5米设置一组直径50mm钢丝软管，将板面水引入基底水沟。排水沟盖板采用3mm厚钢板，宽度450mm，并在盖板上每隔300mm焊接U型HRB400Φ10锚固钢筋，锚固长度不小于200mm。

4.2 浮置板每块道床按设计要求设置检查孔，检查孔尺寸为205*205mm，浮置板基底水沟钢盖板在顶升前开孔，开孔尺寸200×200mm，检查孔顶部加设盖板，防止杂物进入板底。

4.3 圆形隧道浮置板地段线路超高在基底和浮置板上统一设置，按外轨抬高超高值的一半，内轨降低超高值的一半来实现浮置板的超高。

4.4 利用专用液压千斤顶（隔而固公司提供）来推动上支承板向下压缩弹簧，提升道床。隔振器（弹性元件）放在下支承板上，其垂向力由上支承板直接或通过调整垫板传到下座架上，然后传到外套筒上。安全板由螺栓与内筒固定，水平负荷通过水平锁紧系统和下座架传到外套筒上。

4.5 为了确保道床基础同道床混凝土之间的分离，采用厚度为1mm的透明隔离膜，起隔离层的作用。

4.6 浮置板施工的误差及要求

基底顶面高度（隔振器位置）0～-5mm

隔振器外套筒位置公差 ±5mm

剪力铰安装位置公差 ±5mm

每块浮置板的长度 ±12mm

浮置板的宽度 ±5mm

轨下净空 0～+5mm

顶升高程 ±1mm

5 浮置板施工工艺

图2

6 工序质量控制

6.1 测量放线及中心偏移检查

测量组负责测量调线调坡后隧道中线与道床中心的偏离值，每环盾构环测量1个点位（即1.2米测量），将数据进行记录，反馈至基地钢筋加工班。

对于线路中心线同盾构中心线偏差大，可能造成隔振器外套筒同盾构壁相互侵限的地段，要求测量组将测量数据（注意测量数据中标识曲线内侧、曲线外侧）反馈至设计单位，由设计单位提供外套筒安装时的移动量，对于影响钢筋布置的，需对钢筋改加工，将数据一并反馈至设计单位。

准确定位线路中线位置、隔振器的位置、伸缩缝位置，并将位置标识于盾构壁上，拉设护桩，现场标识清楚，将护桩资料移交浮置板作业队，以便作业队对浮置板和隔振器外套筒位置进行精确控制。

6.2 基底混凝土施工

首先进行基底垃圾、淤泥的清理，符合规定要求后绑扎基底钢筋和水沟钢筋。按照设计要求，隧道曲线地段道床基础设置超高，施工时要求严格控制道床基础的表面平整度，道床基础混凝土收面高度只能出现负误差，不允许出现正误差。在安放隔振器位置的高程公差0～-5mm。对于不满足要求的部位要进行打磨或垫高处理。混凝土施工采用架设混凝土输送管，泵送混凝土方案（当泵送距离无法满足施工要求时，可采用轨道车运输混凝土），浇注混凝土，曲线地段严格控制混凝土的坍落度，不得大于180mm，否则容易造成混凝土向曲线内股流动，外股高度不足。混凝土施工完毕后，对散落于隧道管壁的混凝土及时进行清理。

6.3 恢复线路中心线位置、隔振器基础平整度检查

基础浇注完毕后，对线路中心桩位置进行恢复，对每个安装隔振器的位置的高程进行检查，测量水平度，对于高程差大于0～-5mm，要求进行整体打磨或凿除处理，严禁采用在混凝土表面局部挖深的办法来满足隔振器放置的要求，确保施工符合技术要求。

6.4 隔振器位置放样

浮置板基底浇注完成后，在隔离膜铺设前，根据线路中线位置及隔振器的位置放线，准确定位线路中线位置、隔振器的位置，对每个隔振器的安装位置进行抄平，测量水平度。对于隔振器处高程差大于0～-5mm或水平度误差大于±2mm/m2的，要求进行凿除或打磨处理。处理完成后，测量组对每个隔振器位置进行放样，在基底面清晰标示出隔振器的中心位置。

6.5 铺设隔离膜与水沟盖板

隔离层在基底采用满铺，隔离层搭接宽度不小于6cm，并在搭接处采用胶带密封，防止混凝土进入。隔离层铺设完成后，在水沟上方铺设3mm厚钢板作为水沟盖板，水沟盖板通长焊接，其上每隔300mm焊接U型HRB335Φ10锚固钢筋，锚固长度不小于200mm。焊接时需注意焊接方法，防止局部过热造成盖板严重弯曲不平整。

6.6 隔振器套筒安装

根据基底上标示的隔振器位置摆放隔振器外套筒，，并注意按图纸所示方向（角度）摆放。外套筒采用限位销进行固定，隔振器的外套筒的高度统一为325mm。

6.7 钢轨架设，扣配件、轨枕安装

长轨架设采用下承式支撑架，保证轨底坡为1/40，保证浮置板顶升量为40mm；支撑架直线地段不大于3m设置一个，曲线地段不大于2.5m设置一个；支撑架在直线段应垂直于线路方向，曲线地段应垂直线路切线方向，并将各部螺栓拧紧，不得虚接；扣配件与轨枕的安装结合设计图纸与套筒的实际位置进行安装。

6.8 绑扎钢筋及安装道床排水管

6.8.1 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和安装剪力铰，剪力铰定位要准确。

6.8.2 在隔振器周围绑钢筋时，要注意避免移动外套筒。以防止浇注混凝土时，外套筒移动和浮起，可以把外套筒的焊接钢筋和上部的结构钢筋连接在一起。

6.8.3 在绑扎钢筋前要检查塑料隔离膜，对破损处要做修补处理。

6.8.4 钢筋绑扎质量满足设计和验标等相关规定。

6.8.5 钢筋绑扎完成后，在浮置板板面每5米设置一组直径50mm钢丝软管，将板面水引入基底水沟。

6.9 安装剪力铰及立模板

安装剪力铰及立端模板同时进行。

根据设计图纸绑扎钢筋和安装剪力铰，剪力铰定位要准确。在每处板缝处布置剪力铰，具体布置尺寸、位置及数量以施工图为准，剪力铰安装位置公差±5mm。

模板应稳固牢靠，满足混凝土施工的需要，几何尺寸满足规范要求。

6.10 轨道几何尺寸调整

通过钢轨支承架支腿螺旋依据铺轨基标精调轨道几何状态，用万能道尺、方尺、L型尺、锤球等工具，按设计和规范要求调整轨道的轨距、水平、高程、方向等几何尺寸。曲线地段还须增加对曲线外股正矢的调整及检查（利用10m或20m弦线）。具体轨道调整做法是：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，其精度必须符合无碴轨道铺设的技术标准要求。施工中严格按照“三步控制”的措施确保轨道的几何状态。

第一步：粗调。钢轨架设时按照中桩及标高资料初步调整轨道，初步调整完毕后，安装钢筋，支立模板；

第二步：精调。对轨道几何状态精确进行调整，目视及弦量的方法进行调整；

第三步：灰后检查。混凝土施工中可能对轨道几何尺寸产生影响，要求在混凝土浇注完毕后，混凝土尚未凝固前，立即安排人员进行检查及调整。其精度应符合下列规定：轨道中心线距基标中心线允许偏差±2mm，轨道方向直线段用10m弦量，允许偏差1mm。曲线段用20m弦量。

6.11 浇注道床混凝土

6.11.1 圆形隧道地段有凸台的道床板混凝土施工，因考虑到轨架的影响，道床施工计划采用二次浇注的施工方案进行施工。要求两次施工的施工缝严格按照施工技术要求施工。第一次浇注高度为外套筒的设计高度（短轨枕顶面下30mm），注意浮置板顶面坡度；二次将凸台部分浇注完毕。前层混凝土的强度不得小于1.2MPa。

施工浮置板底层混凝土时，要求底层混凝土施工表面进行拉毛处理，拉毛处理在混凝土浇注完毕1小时内施工完毕。

施工缝处的混凝土松动石子或松弱混凝土层应凿除，并应用水冲洗、湿润，清理彻底干净，并不得存在积水。

二次浇注凸台混凝土前，注意新旧混凝土的结合，满足施工及设计规范要求。

6.11.2 浮置板的混凝土应浇注到外套筒的上边缘。混凝土等级为C40。每块浮置板板块在底层及凸台浇注范围内要求一次浇注完成，浇注混凝土时不要中断，以避免冷接缝而消弱浮置板的强度。

6.11.3 混凝土浇注必须满足《铁路混凝土工程施工质量验收标准》及《地下铁道工程施工及验收规范》要求。

6.12 浮置板顶升

6.12.1 当混凝土浇筑28天后，且达到设计强度，用GERB提供的专用液压千斤顶从浮置板支承基础上抬起浮置板。浮置板顶升达到设计顶升高度，允许误差±1mm。

6.12.2 为了测量浮置板水平和静变形，在每块浮置板上要布置8个测量点，测量浮置板的水平。

6.12.3 考虑到浮置板和剪力铰的受力，浮置板至少要分3至4步顶升，最后达到设计的顶升高度。每一步的顶升高度，要通过放置在下支架和上支承板之间的调平钢板来控制。调平钢板的形状和上支承板的形状一致，最终调平钢板的总厚度要达到38mm，由3×10mm+5mm+3mm+2mm不同厚度组成。为减小调平钢板和下支架之间的缝隙，把力传递到外套筒上，调平钢板和和上支承板之间的接触面必须水平。最后测量浮置板顶升高度，检查是否达到设计要求。

6.12.4 根据轨道几何尺寸，如需要进行高度调整，可以通过调平钢板对浮置板高度进行调整。

6.12.5 安装调平完毕后，要把调平钢板用螺栓固定到内筒上支承板上面，防止调平钢板移动。最后盖上外套筒盖板，以保护隔振器，以避免隔振器被破坏和杂物的进入。

6.13 浮置板施工状态检验

6.13.1 浮置板道床检验

隔振器外套筒位置公差 ±5mm

剪力铰安装位置公差 ±5mm

每块浮置板的长度 ±12mm

每块浮置板的宽度 ±5mm

轨下净空 +0～+5mm

6.13.2 浮置板轨道几何形态按普通轨道要求执行。

7 结束语

浮置板结构较复杂，在根据设计图纸安装的同时，及时联系供货商技术人员现场指导施工，随时配合承包商完成铺设。再就是浮置板道床的线路中心线、轨道中心线、隔振器中心线的控制是质量控制的关键，根据计算偏心量进行调整，确保“三心”符合要求。另外，浮置板轨道需安排测量人员超前进行浮置板的测量，尤其对盾构中心线同调线调坡测量后的线路中心线偏离尺寸较大的，影响钢筋笼布置、影响外套筒布置的及时同设计单位联系，确保浮置板施工的顺利进行。

总之，通过科学合理的安排和严格的工序质量控制，首通段钢弹簧浮置板轨道满足了设计意图，减振、降噪效果明显，对环境的破坏和居民生活的影响降到了最低，实现了“以人为本，和谐发展”的精神，做到了城市轨道交通建设的可持续发展。

［1］CJJ/T191-2012浮置板轨道技术规范[S].中国建筑工业出版社,2013,3.

［2］《钢弹簧浮置板道床设计图》HD4-1-S-TSY-03-GD-01[Z].中铁第四勘察设计院,2014,5.

［3］GB50308-2008城市轨道交通工程测量规范[S].中国建筑工业出版社,2008,6.

［4］GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范（2003版）[S].中国铁道出版社,2011.