长大盾构区间整体道床快速施工技术

Rapid Construction Technology of Integral Track Bed in Long and Large Shield Section

HUANG Hai-bin

摘要：本文结合石家庄地铁1号线二期工程实际，分别从优化施工组织、测量靠前、缩短前期准备时间，曲线轨排采用任意缩短轨方案，改进混凝土浇筑料斗，铺轨设备长距离供电等方面介绍了穿越滹沱河3.4km盾构区间整体道床快速施工方法，以便对今后类似工程起到借鉴作用。

Abstract： Combining the actual phase II project of Shijiazhuang Metro Line 1， this paper introduced the rapid construction method of the integral track bed of the 3.4km shield section across the Hutuo River from optimization of the construction organization， measurement front， shortening the preparation time， curved rail row adopting any shortened rail scheme， improvement of concrete pouring hopper and long distance power supply for track laying equipment， so as to draw lessons for similar projects in the future.

關键词：长大盾构区间;整体道床;快速施工技术

Key words： long and large shield section;integral track bed;rapid construction technology

中图分类号：U213.7                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）32-0163-03

1  概述

石家庄地铁1号线是中心城区东西向骨干线，二期工程为一期的北延线路，呈南北走向。工程起于洨河大道站（不含），止于东洋站，沿秦岭大街和新城大道敷设，线路全长13.5km/双线，均为地下线，是连接主城区、高新区、正定县的纽带工程。线路途经滹沱河生态风景区、园博园自然景观区、会展中心、商务中心等大型客流点，可有效缓解交通压力，改善市民的出行条件，拓展城市发展空间。对于主城区、高新区和正定新区的交通、人流、物流都有着极大的带动作用。

刷新石家庄地铁地铁最长区间记录的是东庄至会展中心的穿越滹沱河区间，区间长约3.4公里。工程难度大，建设周期长，技术要求高。该区间线路长且下穿滹沱河，采用优化后的机铺施工工法施工，加快了整体道床施工进度，如此长大穿河盾构区间整体道床施工在河北省同类工程中尚属首次。

为了方便群众办事，服务市民出游，最大限度的满足工期要求，千方百计加快施工进度，1号线二期工程建设“挑战不可能”，打破常规，全力攻坚，每日调度，确保24小时施工。经过不懈努力，按期实现了轨通节点目标，为全线运营打下了坚实的基础。

2  施工现状及存在的问题

根据土建工期节点要求，原计划东庄站至会展中心站长大盾构区间整体道床施工由东庄铺轨基地负责。即在东庄铺轨基地生产轨排，设置混凝土溜槽供应混凝土，分左右线同步向会展中心方向进行长大区间整体道床施工。后因工期调整，现有长大区间左右线工作面已无法满足业主下达工期要求。

从洞通到开始铺轨需要经过以下几个环节：隧道清理→导线优化点布设→导线优化点测量→结构断面测量→调线调坡→铺轨综合图设计→控制基标测设→控制基标复测→加密基标测设→应用于轨道铺设。土建单位的洞通仅仅是盾构井刀盘到达接收井位置，距离盾构机吊车还需要10-20天时间才能全部吊出。洞通后需土建单位及时清理隧道，盾构吊出后，及时进行导线优化测量。联络通道、手孔嵌缝，洞门环梁、盾构井回填等施工不能影响测量工作。土建单位在导线优化点的基础上进行断面测量，三方复测无误后提报设计院进行调线调坡。测量密度不够或有数据异常，还需补测或复测。盾构线型控制情况对调线调坡时间有直接影响。根据盾构机推进过程中线型控制情况，调线调坡时间一般为8-25天不等（不包括送审时间），调线调坡成果出来后还需进行铺轨综合图设计，拿到铺轨综合图后，进行导线复测，控制基标测设及加密基标测设。按照上述流程，从洞通到可以铺轨需要大约2-3个月时间，对轨道工期有很大影响。

地铁设计速度一般为80km/h，考虑地下线轨温变化较小，环保及噪音控制要求高等原因，地铁一般设计为区间无缝线路。为尽可能减少因曲线造成轨枕不方正及轨头相错量过大的问题，曲线地段需考虑使用缩短轨。由于地铁线路个别曲线半径比较小，采用标准厂制缩短轨，轨头相错量依然比较大，造成对轨调轨费时费力，匀枕现象依然存在，且会有大轨缝影响行车安全，尤其是在长大区间整体道床铺设时，因缩短轨选用不合适对施工进度和行车安全的影响很大。

目前轨道整体道床施工用混凝土料斗普遍采用锥形料斗。这种料斗存在问题是混凝土极易粘附在锥形下底处，清理困难，影响混凝土浇筑速度。尤其对于长大区间隧道整体道床施工，混凝土运输距离远，塌落度损失较大，浇筑和清理料斗的时间就更长，对混凝土浇筑速度有较大影响。

地铁整体道床轨道铺设现场采用3台电力铺轨门吊来完成。铺轨门吊供电需要从车站向区间敷设临时供电系统。供电线路越长，压降损失越大，压降损失过大将导致铺轨门吊无法正常工作。对于长大盾构区间隧道铺轨必须采取一定的措施，保证供电系统压降在合理范围，才能保证设备正常运转，整体道床施工顺利进行。

3  长大盾构区间整体道床快速施工关键技术

3.1 优化组织，长大盾构区间双洞对铺施工技术（图1）

施工筹划阶段，计划从东庄向会展方向铺轨，直到会展中心站与北四站先期已铺轨地段相接。实际实施阶段，由于工期调整，东庄铺轨基地场地有限，东庄至会展长大区间整体道床铺轨仅在东庄安排2个作业面已无法满足工期要求。

经过研究讨论，决定采取增加工作面，双洞对铺施工作业。即在原计划东庄向会展方向2作业面施工的作业组织下，利用3.8km以外的天元湖铺轨基地进行轨排生产，利用轨道车进行轨排长距离运输就位，在会展中心站增设临时混凝土下料口的措施，增加会展向东庄方向铺轨2个作业面。此举确保了工程的顺利推进，保证了工期节点要求。

3.2 测量工作靠前组织，缩短前期准备时间，加快施工进度。

测量工作是施工的前提和基础。按照以往的步骤和流程进行已无法满足工期要求。

导线复测、控制基标布点、测设、必须跟随土建单位导线优化和断面测量同步进行，避免后期干扰。加密基标布点、测设需在调线调坡期间测设完毕。调线调坡资料拿到后，计算铺轨基标数据。

施工过程中，编制了土建施工进展情况调查表，洞通后同步进行导线复测及基标测设;跟进土建单位和三方提交断面测量数据情况，加强和设计单位沟通协调，确保第一时间拿到调线调坡资料，进行基标数据计算，为道床施工争取时间。

3.3 曲线轨排表按任意缩短轨方案进行编制

考虑地铁区间为无缝线路，故在本次长大区间隧道轨排表曲线轨排编制过程中，采用了任意缩短轨方案。即根据轨排进入曲线的长度，计算内股缩短量，按计算出的缩短量对内股钢轨进行锯切，不受厂制标准缩短轨缩短量的限制。此举的优点是控制了大轨缝，减少了方枕工作量，加快了对轨及调轨速度，节约了劳动力。

曲线各位置缩短量计算参照如下公式，列入Excel表格进行计算。

①圆曲线里股缩短量计算（ΔLy）：

②一端缓和曲线里股缩短量计算（ΔLh）：

③曲线总缩短量计算（ΔLz）：

如果两端缓和曲线长相等，即Lh1=Lh2=Lh，则：

④第一缓和曲线里股内任意点缩短量的计算（ΔLhi）：

⑤从缓和曲线起点到圆曲线里股内任意点缩短量计算（ΔLyi）

⑥第二缓和曲线上任意点的里股缩短量计算（ΔLh2i）：

式中S——两股钢轨中心距（1500mm）;

Lz——曲线总长即两条缓和曲线与圆曲线长度之和;

Ly——圆曲线长（m）;

Lh——一端缓和曲线长（m）;

Lh1、Lh2——分别为第一缓和曲线长和第二缓和曲线长（m）;

ai——第一缓和曲线内从始点至计算点的距离（m）;

bi——圆曲线内从圆曲线始点至计算点的距离（m）;

ci——第二缓和曲线内从曲线终点至计算点的距离（m）;

R——曲线半径（m）。

3.4 混凝土料斗工装改进

目前普遍采用的混凝土锥形料斗如图2所示，存在对混凝土流动性要求高，清理困难，影响浇筑速度的问题。

经过研究和探讨，将料斗改为直上直下的矩形料斗，并在侧边开设放料口。改进料斗如图3。施工时先通过料斗侧边的插板式卸料口实现混凝土限流浇筑;待浇筑到四分之一左右，将底门打开，卸出全部混凝土。

此料斗优点在于前期可实现浇筑混凝土量的精确控制，料斗壁垂直，粘附的混凝土较少，清理快捷，降低了工人的劳动强度，提高了浇筑效率。综合比较，采用此卸料浇筑时间比用锥形料斗节约25分钟。

3.5 铺轨设备长距离供电技术

地铁整体道床轨道铺设现场采用3台电力铺轨门吊来完成。本标段采用的铺轨门吊电路设计由华东电力设计院上海稳压器厂共同研制，在施工标段超过1.2公里时需配备稳压系统。稳压设备选型通过以下计算确定。

K1为施工用电设备同时使用系数，取0.7;K3为电焊设备同时使用使用系数，取0.4;∑P1为施工用电全部设备总额定用量;cosφ取0.75，用电安全系数取1.1。

Pj=1.1×（K1 ∑P1+K2 ∑P2+K 3∑P1）

=1.1×（0.6×（32）+0.4×20）

=1.1×（19.2+8）

=29.92kW

P變=（1.1×Pj）÷cosφ

=43.88KVA

I=1000Pj÷■·U·cosφ=29920÷■·380×0.75=29920÷493=61A

现场选用YJV— 3×50+2×35铝芯电缆供电。

根据配电导线的电压降公式计算

s=ΣP·L÷C·S≤[e]=5%×380

s——导线电压降;

ΣP——各线段负荷计算功率（kW）即计算用量ΣP;

L——各段线路长度（m）;

M——负荷距（kW·m）即ΣP·L乘积;

C——材料内部系数，三线五线制铜线77，铝线46.3;

S——导线截面（mm2）;

[e]——导线允许电压降，对工地临时网络取5%。

代入公式为：

s=49.61×L÷（46.3×50）≤[e]=5%×380=19

计算得到保证设备正常运转的最大供电距离L为1470m，本次要施工的穿河隧道长3.4公里，即使采用双向供电，单侧供电距离为1.7公里，压降过大，已无法保证设备正常运转，经研究讨论，经过计算验证，确定在干燥的隧道管壁上加装SJW-45KVA高精度全自动交流稳压器。

根据稳压器外形尺寸，参考盾构区间限界图，利用特殊支架将其固定盾构区间安装疏散平台侧不影响轨道车运行的位置。

4  结论

本文结合石家庄地铁1号线二期工程实际，在穿越滹沱河3.4km盾构区间整体道床施工中，分别从优化施工组织、测量靠前、缩短前期准备时间，曲线轨排表编制采用任意缩短轨方案，改进混凝土浇筑料斗，铺轨设备长距离供电等方面入手，使长大区间整体道床施工效率提高了25%，加快了施工进度，将不可能变为可能，经过不懈努力，按期实现了长大区间轨通节点目标，赢得了业主单位的赞扬和肯定，实现了长大盾构区间整体道床快速施工技术在同类工程中的突破，取得了良好的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]张克智.单线铁路长大隧道整体道床快速施工技术[J].铁道建筑技术，2017（7）：115-118.

[2]陈知辉.铁路曲线轨道[M].北京：中国铁道出版社，2009，11.

[3]沈阳建筑大学，中国建筑业协会建筑安全分会，上海市建设安全协会等.JGJ 46-2005，施工现场临时用电安全技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2005：51.

作者简介：黄海斌（1987-），男，山西太原人，毕业于西南交通大学，研究方向为轨道工程施工与科研。