城市轨道交通快速横移变跨铺轨机新技术

陈付平 韩建东 李 围

(1.中铁上海工程局集团华海工程有限公司，上海 201101；2.中国中铁城市轨道工程技术研发中心，江苏苏州 215231；3.上海应用技术大学轨道交通学院，上海 201418)

目前，我国关于城市轨道交通铺轨机的研究较少，尹卫研制了可以进行桥梁上和隧道内及小曲线半径线路铺轨的城市轻轨铺轨机[13]，该设备既可以配合倒装龙门架、机动平车，也可推动滚轮列车组进行作业。薛淑红设计制造了新型长征Ⅳ型铺轨机[14]，其结构简单、造价低、性能优良，既能完成标准轨的铺设任务，稍加改动，又可满足城轨铺设的要求。但是，城市轨道交通铺轨不可避免地需要变跨，而变跨速度的高低直接影响到铺轨的工期。传统先解体再重新组装的铺轨机变跨时间为24 h，且存在安全隐患[15]。因此，研发城市轨道交通区间与车站间铺轨机快速横移变跨新技术十分必要。

1 传统变跨技术不足

城市轨道交通建设包括征地拆迁、车站区间土建施工、轨道铺设、装饰装修和机电安装、试运营等几个环节，而轨道铺设一般前置或同步于装饰装修和机电安装工程，工期相对紧张。

目前，国内地铁铺轨施工过程中从盾构区间向车站变跨的方法主要有：铺轨机主要部件解体重新组装变跨；吊挂铺轨机移动两侧支腿框架变跨；顶升铺轨机移动两侧支腿框架变跨。以上变跨方法存在诸多不足及缺陷：

(1)铺轨机主要部件解体重新组装需在盾构区间隧道内进行，起吊设备无法进入，铺轨机解体及装配作业难度较大，费工费时。

(2)无论是利用盾构隧道顶部吊挂变跨，还是用支架支撑上横梁顶升变跨，均需铺轨机整机脱离轨面悬空后，才能移动两侧支腿框架，再整机降落至轨面完成变跨，整个工序较为复杂。

(3)在悬空状态下，极易因两侧支腿框架移动距离的偏差造成铺轨机失稳，并产生摆动或倾覆，导致铺轨机损坏甚至无法进行施工。

(4)现有盾构区间内铺轨机变跨方法劳动强度高，变跨效率低。

2 快速横移变跨新技术

2.1 技术原理

在走行梁加长段下方，利用手动液压千斤顶低位顶升铺轨机至临时横移轨道上，铺轨机上部的驱动装置驱动导套沿上横梁的导柱滑移，带动支腿框架的走行梁加长段底部横移轮移动。其结构如图1所示。

图1 快速横移变跨结构

2.2 关键技术

①采用大行程导柱型上横梁和导套滑移机构；②导套与上横梁的导柱间设置定位承力销轴，导套与支腿框架采用螺栓连接；③采用长距离丝杠丝母驱动装置，分别连接导柱型上横梁及支腿框架；④走行梁两端各设计一节加长段，每节走行梁加长段下方设置横移轮。

2.3 快速横移变跨步骤

(1)在走行梁加长段下方，利用手动液压千斤顶低位顶升铺轨机，铺轨机整机落于临时横移轨道上，并由四套横移轮支撑，如图2(a)所示。

(2)拆除导套与导柱间定位承力销轴，旋动导柱型上横梁与支腿框架间丝杠丝母驱动装置，支腿框架沿上横梁的导柱及支腿框架上的导套滑移，支腿框架下部走行梁横移轮沿临时横移轨道运动。

(3)支腿框架移动到位后，用手动液压千斤顶在走行梁加长段下方顶升铺轨机，然后拆除临时横移轨道，调节液压千斤顶，使铺轨机降落在走行轨道上。

(4)安装导套与导柱间定位承力销轴，完成铺轨机变跨，如图2(b)所示。

图2 从盾构区间到车站进行的变跨

3 铺轨机现场应用

3.1 工程概况

深圳地铁7号线1标工程范围：从西丽站-车公庙

站，共十站九区间(含深云车辆段出入段线、安托山停车场出入段线)，正线长约13.51 km。

施工内容为道床浇筑(包括普通整体道床、隔离式减震垫整体道床和钢弹簧浮置板整体道床)、轨道铺设、道岔铺设、短轨焊接、无缝线路放散锁定；碎石道床的轨道铺设、道岔铺设、上砟整道以及轨道线路的附属设施(线路信号标志、平交道口、车档)安装等。

正线、辅助线、联络线、出入线轨道共35.447 km，其中，中等减振双层非线性减振扣件普通整体道床2.562 km，高等减振隔离式减振垫浮置板整体道床4.812 km，特殊减振钢弹簧浮置板整体道床2.89 km；深云车辆段轨道13.221 km，其中，有砟道床5.266 km，无砟道床7.955 km，部分区段设置有减振道床；安托山停车场轨道10.233 km，其中，有砟道床3.494 km，无砟道床6.739 km，部分区段设置有减振道床；前海车辆段预留轨道1.965 km，其中，有砟道床0.705 km，无砟道床1.26 km。

正线铺设60 kg/m钢轨9单开道岔21组，60 kg/m钢轨9号交叉渡线4组(其中高等减振道床道岔10组，高等减振道床交叉渡线2组)；车场内60 kg/m钢轨9号单开道岔1组，50 kg/m钢轨7号单开道岔58组，50 kg/m钢轨7号交叉渡线5组。

3.2 铺轨机从正线走行轨变跨至区间走行轨

采用该铺轨机在深圳地铁7号线轨道工程1标进行了试验，铺轨机从正线走行轨变跨至区间走行轨(如图3所示)，其变跨过程如下：

图3 正线走行轨变跨至区间走行轨

(1)铺轨机进入区间作业面，首先拆除上横梁导套导柱连接销轴，然后用千斤顶同步顶升铺轨机，当横移轮最低点超过区间走行轨轨面约11 cm时，在前后两端横移轮下方铺设横向临时横移轨道，中间设支承墩，并用道钉固定。

(2)下落千斤顶，将整机降落在横移轮上，调整横移丝杠，驱动上横梁导套，带动支腿在临时横移轨道上向跨外移动，左右同步运行至区间走行轨正上方后停止。

(3)用千斤顶同步顶升整机，拆除临时横移轨道及支墩，下落千斤顶，将整机降落于区间走行轨上。调整横移丝杠并安装上横梁导套导柱的连接销轴。拆除临时横移轨道及支墩。

(4)调整支腿顶升丝杠，拆除支腿连接销轴，将铺轨机顶升至作业高度，并安装支腿连接销轴。

(5)铺轨机进入区间铺轨作业状态。

3.3 区间铺轨

区间铺轨过程如下：

(1)轨道车到达区间作业面位置。

(2)两台铺轨机运行至预吊轨排上方，依次降落剪刀型吊具。

(3)在轨排上装载调轨支架，确认安全可靠后，吊运轨排至安装位置。

(4)同步降落轨排至就位上方10 cm处，搬运调轨支架至调轨位置，调整轨排接缝并安装临时夹板。

(5)运行单台铺轨机至调轨支架处，依次起吊并调整轨排的中心位置及高程。

3.4 铺轨机从区间走行轨变跨至站台走行轨

铺轨机从区间隧道走行轨变跨至站台走行轨施工过程如下：

(1)铺轨机进入站台作业面，在铺轨机进站台变跨区域5 m范围内，铺设轨距为3 800 mm和3 000 mm的两条临时走行轨，并调整其处于同一高程。

(2)拆除上横梁导套导柱连接销轴，然后用液压千斤顶同步顶升铺轨机，在前后两端横移轮下方铺设临时横移轨道，中间用枕木支承支墩，并用道钉固定。

(3)下落千斤顶，将整机降落在横移轮上，同步调整横移丝杠，驱动上横梁导套，带动支腿向跨内收缩运动400 mm，左右同步运行至站台走行轨正上方后停止。

(4)用千斤顶同步顶升整机，拆除临时横移轨道及支墩，下落千斤顶，将整机降落于站台走行轨上。调整横移丝杠，安装上横梁导套导柱连接销轴，完成3 800 mm区间走行轨至3 000 mm站台走行轨的变跨作业，铺轨机进入站台铺轨状态。

4 结论

(1)铺轨机快速横移变跨新技术适用于车站和区间隧道的铺轨作业，走行轨距的变跨范围为1 435～3 800 mm，也适用于高架区间的变跨铺轨作业。

(2)铺轨机快速横移变跨新技术无需吊装与拆装，实现了整机2h变跨、4h过站的快速横移变跨目标。