城市轨道交通新型装配式无砟轨道施工技术研究

李浩宇 王青蕊 马瑞华

(中铁十七局集团有限公司 山西太原 030006)

1 引言

目前，传统的城市轨道交通无砟轨道形式一般为现浇式整体道床结构。现场施工时混凝土的浇筑工作量较大，混凝土结构有一定的养生周期，施工周期较长。道床钢筋绑扎、混凝土浇筑、道床结构养生等质量与作业人员整体素质密切相关，如操作不当道床结构易出现开裂、翻浆冒泥等现象。目前现浇式整体道床结构施工技术通常采用轨排法，主要依靠人工及小型机具，施工精度受人为及环境因素影响比较大。基于此研发了城市轨道交通新型装配式无砟轨道结构。

新型装配式轨道板采用非预应力框架结构，如图1所示。其轨道结构采用标准短板通过装配形成一定长度的轨道板，通常每块标准板板长设计为2.4 m，5块板通过板端伸出的钢筋连接为一体，即形成长12 m的轨道板，如图2所示。由于单块轨道板重量轻，施工运输方便，后期养护简便，需要对轨道换板维修时，解锁已装配的长板即可完成对短板的更换调整。因此，此新型装配式无砟轨道结构对于我国城市轨道交通无砟轨道的发展具有重要的意义。

图1 新型装配式轨道板

图2 由5块轨道板装配后形成的12 m轨道板

2 新型装配式无砟轨道结构

2.1 结构组成

城市轨道交通新型装配式无砟轨道主要由60 kg/m钢轨、DTV12型扣件、预制非预应力框架板、板间装配结构、后浇筑连接结构、自密实混凝土填充层、底座等部分组成，如图3所示。其设计新颖、理念独特，将轨道结构分为预制轨道板、自密实混凝土层和钢筋混凝土回填层三部分[1]，并且在有高等减振需求时，可在自密实混凝土层下部设置橡胶或聚氨酯减振垫层。对于连续结构的无砟轨道来说，受温度荷载影响明显，危害较大。而分块结构的设计避免了温度荷载的危害，在有温度变化时，轨道板两端可以伸缩，释放温度应力。此轨道板采用框架结构，明显降低了轨道板混凝土及钢筋用量，有利于轨道板的运输与精调施工，降低了运输与精调成本。通过装配式连接形成长板单元，在轨道板装配时可以同时设置限位结构，方便后期更换维修。考虑减振需求时，可选择平板结构，并适当增加轨道板厚度，增加参振质量，同时可以增加轨道板浇筑连接长度，进一步提升减振效果。

图3 新型装配式无砟轨道结构

2.2 结构特点

城市轨道交通新型装配式无砟轨道结构先进、构成合理，特点突出，有利于提高其施工性和维护性。主要表现在单元轨道板通过底面两排“门”型钢筋与带钢筋网片的自密实混凝土层连接，形成复合结构[2]。可有效控制轨道板离缝和填充层开裂等现象，还可起到弥补线下施工误差的作用，提高了轨道质量。此外，单元轨道板外形尺寸更加合理，单元轨道板为框架板，底座设中心明沟时，便于检修，并可降低轨道结构高度；由于单元轨道板长度短，能够更好地适应线路条件，便于运输和施工；形成长板后，通过植筋与下部基础连接，现浇混凝土，可以起纵横向限位作用。而且长轨道板具有更大的轨下质量，轨道平顺性和稳定性显著提高，在减振地段减振效果得到改善。

3 施工关键技术

城市轨道交通新型装配式无砟轨道铺设施工工序为:施工准备→线下沉降评估→轨道精测网测设→隧道基底清理→底座板施工→隔离层铺设→钢筋网安装→轨道板布设→轨道板轨排组装→轨道板轨排粗调→轨道板纵向连接→轨道板精调→自密实混凝土模板安装→防上浮和侧移装置安装→自密实混凝土灌注→混凝土养护。

3.1 施工准备

城市轨道交通新型装配式无砟轨道施工前，要评估隧道土建工程(盾构区间)沉降观测情况是否符合规范要求。对于评估结果符合轨道铺设标准的，即可开始轨道工程施工。利用区间测量控制网测设轨道精密控制网，轨道精密控制网一般间隔60 m，成对布置于盾构区间两侧管片上。在轨道工程施工前，要组织轨道精密控制网的测评，合格后即可进行后续施工。

3.2 底座板施工

轨道底座施工前要彻底清理已安装好的隧道盾构管片，确保无残渣、积水等。根据测设合格的轨道精密控制网，采用配套仪器放样管片上底座边线，并用颜色显著的涂料画出底座边线，底座模板按画出的边线进行布置。按施工图纸要求放置底座钢筋网片，其各类辅助钢筋也要符合施工要求。按照隧道管片上已画出的模板边线，对模板进行精确组装。模板安置时要牢固可靠，两块模板接缝处要处理妥当，避免浆液流出，报检合格后灌注混凝土。浇筑混凝土前再次清理其范围内的杂物，并对隧道内管片进行适量洒水湿润，并再次检查确认模板、钢筋的位置状态，满足设计要求后方可进行混凝土施工[3]。混凝土浇筑使用泵送方式，底座应振捣密实，表面应抹平，施工中应严格控制底座标高[4-5]。底座混凝土施工完成后，要根据现场条件采取相应的养护措施，通常不少于7 d。

3.3 隔离层铺设

在隔离层铺设前，要检测底座混凝土强度，确保其满足要求后便可铺设隔离层[6]。根据隧道底座形式铺设隔离层土工布，由于底座中间有排水沟，土工布在铺设时应分别在排水沟两侧进行，内侧应与自密实混凝土对齐，外侧宜宽出自密实混凝土5 cm左右，待自密实混凝土外侧模板拆除后切除宽出部分。对于隔离层土工布的裁剪利用自主研发的电热剪刀装置，裁剪效果良好，裁剪质量有保证，方便快捷。此工装已获国家发明专利授权(专利号ZL201410357813.6)[7]。土工布隔离层按施工要求铺设完成并检测合格后，采用自主研制的临时压紧装置将土工布压紧，以防错位。该装置压紧效果良好，重复利用率高。此工装已获国家实用新型专利授权(专利号ZL201420413593.X)[8]。

3.4 钢筋网片安装

根据隧道底座形式定制相应的自密实混凝土钢筋网片，在底座中心排水沟两侧分别铺设绑扎有支撑垫块的、预制的钢筋网片，其铺设空间位置要满足施工要求。

3.5 轨道板运输

新型装配式框架板通过后置式随车起重机进行运输，运输至存板场后采用立式存放。为确保轨道板在运输过程中板垛的稳定，不溜滑晃动，板间采用2根与轨道板同等宽度的15×15 cm的方木支垫，并且在运输行驶过程当中，汽车要保持匀速，严禁急转弯。

3.6 轨道板铺设

根据布设合格的轨道精密控制网及配套设备测设出每块轨道板的位置，并做好标志。在两侧的盾构管片上标出标高线，以便提高轨道板的初次铺设精度。轨道板在工作井处，利用龙门吊配合专用吊具垂直吊运至隧道进口或出口处，吊装前应仔细检查起吊设备的状态，合格后方可进行吊装。轨道板在盾构区间内采用跨线龙门吊及专用吊具吊运至铺设作业面进行铺设。轨道板粗铺前应查对好轨道板型号及表观质量，并将轨道板表面清理干净。按事先测设的轨道板位置安放于隔离层上，轨道板的中线(预制时已标志)要与底座上的线路中线点重合。在铺设时，轨道板放置在提前摆好的支撑垫木上，垫木高度宜低于自密实混凝土厚度1 cm，以便施工时容易取出。轨道板粗铺结束后，将25 m新轨铺于上面，并用扣件与轨道板连接，每个扣件的扣紧状态应一致。最后，在每两块轨道板间(间隔为4个轨枕间距)架设支撑横梁用于调整轨道板空间位置。

3.7 轨道板粗调及纵向连接

利用底座板上测设的中线点、盾构管片上标注的标高点以及预制轨道板上的中线点，通过调节支撑横梁的螺杆丝杠来调整轨道板空间位置，使其基本位于设计位置。粗调的中线误差不大于10 mm，水平误差不大于5 mm。粗调完成后，将5块轨道板板端伸出的钢筋用连接套筒连接，并用自主研制的专用工具锁紧，使每一联(5块)轨道板形成一个整体，如图4所示。

图4 轨道板纵连

3.8 轨道板精调

采用测设的轨道精密控制网，通过配套仪器设备来精密调整轨道的空间位置。精调前，对测量系统进行检校，确认无误后方可开始精调[9]。精调时，通过调整支撑丝杆和防侧移装置，精确调整轨道的平面及高程，使其处于误差允许范围值以内。轨道板精调结束后，应放置防护标志，防止人员踩踏。对已精调好而又未浇筑自密实混凝土长时间放置的轨道板，或其它原因可能造成轨道板空间位置发生改变时，要重新进行精调测量，直至其精度满足要求后，才可进行自密实混凝土灌注施工。

3.9 自密实混凝土侧模、防上浮装置安装

精调完成后，安装自密实混凝土内侧模板。内侧模板采用自主研发的内模，该内模可完全密贴于底座板和轨道板间，防止自密实混凝土灌注过程中漏浆。自密实混凝土外侧模板则用钢模制成，并贴有模板布，外模板高度宜高于轨道板底面3～5 cm。外侧模板安装时应密贴轨道板侧面，并支撑牢固，防止自密实混凝土层出现外凸或内陷。而且要避免碰撞轨道的支撑系统，以免破坏精调成果，影响施工精度。自密实混凝土侧模安装完成后，要对轨道再次进行复测，以防止模板安装过程中影响轨道的精度。为了避免轨道板精调后受到外部扰动和自密实混凝土灌注时轨道板上浮或侧移超限，轨道板精调定位后应及时安装轨道板限位装置。

3.10 自密实混凝土灌注

自密实混凝土灌注前要确认轨道板几何形位满足施工要求，检查顶紧工装的受力情况是否满足要求，确定封边模具安装安全可靠。检测混凝土的拌合物温度、坍落扩展度、T500、泌水率和含气量[10]。当拌合物性能指标符合要求时方可灌注。采用轨道运输车将自密实混凝土料斗运送至已完成的施工段落，用跨线小型龙门吊运输至灌注现场。自密实混凝土灌注需采用漏斗进行，由每两联板端的后浇带处灌入，在另一端的后浇带处观察[11]。当自密实混凝土灌注至一端的端板处时，应降低灌注速度，直至充满轨道板下空隙后浇筑完成。自密实混凝土施工完成后应及时保湿养护，养护时间不得少于14 d[12]。

4 结论

新型装配式无砟轨道结构由我国自主研发，能够满足我国城市轨道交通工程的远期输送能力要求。其装配式框架轨道板预制标准化、进度可控化，并且环境影响小，提升了轨道交通的施工工艺水准和轨道工程施工的机械化水平，提高了工程文明施工质量。并且，此轨道结构能够保证列车运行安全、平稳，旅客乘坐舒适，而且结构构造简单、施工方便、维修少，部件结构通用性和互换性强，是城市轨道交通轨道结构发展的趋势，具有广阔的发展前景。