城市轨道交通工程铺轨施工技术研究

李建华

（中铁三局集团线桥工程有限公司，河北廊坊 065201）

1 引言

在城市轨道交通工程中，轨道施工是关键环节之一，轨道结构形式和普通铁路轨道基本一致，主要包括基础和上部结构2 部分，基础类型一般与线路所处空间有关，地下线路多采用短枕轨式整体道床，上部结构主要包括钢轨、道岔、连接件以及相关设备。轨道结构不同，所采用的施工方法也不同，目前主要有换轨铺设法和一次铺设法2 种施工方法，由于换轨铺设法施工技术、经验等各方面都相对成熟，因此，应用较为广泛，国内同类型工程建设中基本采用此方法。一次铺设法目前类似施工经验较少，但实际效果较为理想。本项目中经过综合论证分析，拟采用一次铺设法完成铺轨施工。

2 项目概况

本项目轨道交通工程设计最大行车速度为80 km/h。轨道采用60 kg/m 无孔钢轨，材质为U75V，直线地段标准轨长，曲线地段内轨釆用厂制缩短轨，轨距为1 435 mm 标准轨距；一般整体道床采用ZX-2 型扣件及配套预应力混凝土长枕。本项目全程为地下隧道作业，对于地面环境干扰较小，但由于地下隧道空间相对有限，且需要多工种协同施工，因此，可能会出现相互影响、相互制约等情况。

3 城市轨道的结构形式与构造

3.1 结构形式

目前，城市轨道交通工程的轨道形式主要有3 种，分别是橡胶轮胎式、非接触磁悬浮式以及钢轮钢轨式，与铁路轨道形式基本相同。本项目中采用钢轮钢轨式轨道。

3.2 基本构造

钢轮钢轨式主要由道床、轨枕、钢轨、道岔、扣件以及附属设施构成，其中，道床分为无砟与有砟两种形式，地下轨道线路一般采用无砟道床，无砟道床分为短轨枕式整体道床、长轨枕式整体道床以及现浇承轨台式整体道床，本项目中采用的是长轨枕式整体道床[1]。轨枕形式较多，比较常见的有钢材、木材以及混凝土，本项目中采用的是混凝土轨枕，采用扣件与钢轨连接。钢轨采用短轨，采用接头板焊接成长轨条。道岔主要有连接、交叉以及连接与交叉3 种形式，也是轨道施工中的重要构成部分。附属设备主要包括护轨、车挡以及转辙机等。

4 城市轨道交通工程铺轨施工技术

4.1 准备工作

在城市轨道交通工程铺轨施工中，准备环节的主要工作就是确定铺轨基地，为后续施工的开展奠定良好基础。铺轨基地指的是具有铺轨条件的生产场地，包括轨排组装线、材料存储区、卸料区以及相关机具设备。铺轨基地的选择应注意以下方面：（1）铺轨基地所处区域交通要便利，便于运输材料以及成品；（2）铺轨基地所处区域应相对开阔，占地面积至少2 000 m2以上，沿线路长度至少100 m 以上，净高至少15 m以上；（3）轨排吊装井下料井宽度至少5 m，长度至少28 m，两侧10 m 范围内地面荷载至少3.2 t/m2以上。在本项目中，根据工程特点以及线路实际情况，共设置4 个铺轨基地，其中，峨眉山铺轨基地占地面积为3 400 m2，安子站铺轨基地占地面积为4 450 m2，瓦屋庄铺轨基地占地面积为6 000 m2，西青铺轨基地占地面积为3 240 m2，地面均为混凝土地面，设置单口双线下料口，设备包括2 台桥门式起重机，主要负责生产轨排以及材料存储。

4.2 铺轨方式的选择

本项目中轨道结构设计为长轨枕式整体道床结构，因此，主要对长轨枕式整体道床结构施工方法进行对比分析，选择技术性、经济性最佳的施工方法。长轨枕式整体道床结构主要有两种施工方法，分别是换轨铺设法与一次铺设法，其中，换轨铺设法是先利用工具轨完成整体道床铺设，在轨道外将永久轨焊接为长轨后，将其运输至施工段进行换铺。目前，国内很多城市在轨道交通工程施工中均采用换轨铺设法，施工过程中除联合接头以外，钢轨焊接作业均在铺轨基地完成，可以有效保障焊接质量，同时，也能避免焊接作业对隧道空气的污染，减少对其他施工活动的干扰[2]。目前，换轨铺设法已经相当成熟，但也存在一定的不足，即铺设和拆除工具轨不仅需要增加项目投资，而且施工周期也会相对较长。一次铺设法不采用工具轨，一次性铺设无缝线路，采用长度为25 m 的标准钢轨，按照换轨铺设法铺设整体道床，钢轨接头在隧道内部完成焊接。一次铺设法的优势在于施工周期较短，项目投资较低，同时也能有效减少窝工，但由于钢轨接头需要在隧道内部完成焊接，易造成空气污染，并且对其他施工活动的影响较大，施工过程中需要做好组织管理。

目前，虽然国内城市轨道交通工程中采用一次铺设法的相对较少，但也有相关成功经验，因此，结合本工程特点以及施工现场实际情况，本项目采用一次铺设法完成铺轨施工。

4.3 一次铺设施工手段

一次铺设施工主要有4 种方式，分别是长轨运输法、长轨排运输法、短轨排运输法以及综合法，下面对其中3 种方式进行对比分析。

4.3.1 长轨运输法

在铺轨基地将钢轨焊接为125 m 的长轨条，采用运输车将长轨条运输至道床两侧；在隧道内部完成长轨条组装，然后安装扣件、悬挂轨枕；采用钢轨支撑架架设轨排；整轨道；浇筑道床混凝土；焊接联合接头；锁定无缝线路。这种施工方式可以确保钢轨焊接质量，但由于钢轨条长度较大，在隧道内组装、铺设难度较大，因此，施工效率相对较低[3]。

4.3.2 长轨排运输法

在铺轨基地完成钢轨焊接、长轨排组装、扣件安装、轨枕悬挂等工序，然后采用运输车将长轨排运输至隧道内部；采用龙门吊将长轨排吊至施工路段，浇筑道床混凝土、焊接钢轨接头、锁定无缝线路。这种施工方式将大部分工序在铺轨基地完成，效率相对较高，同时，对隧道内部影响较小，但是长轨排运输难度较大。

4.3.3 短轨排运输法

短轨排运输法与长轨排运输法比较接近，采用的是长度为25 m 的标准钢轨，首先，在铺轨基地完成钢轨焊接，长轨排组装，扣件安装，轨枕悬挂等工序；其次，采用运输车将短轨排运输到待铺设路段，采用特制夹具将短轨排连接，然后浇筑道床混凝土，焊接长轨条，锁定无缝线路[4]。这种施工方式大部分工序也是在铺轨基地完成，效率相对较高，短轨排运输难度也较小，但焊接作业需要在隧道内部完成，因此，对隧道内部空气污染较大，对施工活动影响较大。

通过对比分析，在3 种施工方式中短轨排运输法相对更为理想，大部分工序在地面铺轨基地完成，作业环境好、干扰小，可以使施工人员作业条件得到明显改善，虽然，焊接作业需要在隧道内部完成，可能会产生一定影响，但是相较于长轨运输法与长轨排运输法而言，整个施工过程整体难度较小。

4.4 长轨枕式整体道床施工工艺

长轨枕式整体道床施工工艺流程如下：（1）道床基底清理、凿毛；（2）测设轨道基标；（3）铺设龙门吊走行轨；（4）铺设底部钢筋；（5）组装轨排；（6）轨排初调精调正位；（7）浇筑轨排支撑墩；（8）浇筑道床混凝土；（9）拆除小龙门吊走行轨；（10）浇筑水沟混凝土[5]。下面对其中重点环节进行阐述。

4.4.1 基标设置

根据项目施工设计图纸、线路调坡、调线等相关资料设置好控制基标与加密基标。本项目中，控制基标曲线60 m、直线120 m、曲线起止点、圆缓点、道岔起止点以及缓原点各设置1 个，要求高程误差不超过2 mm；角度误差不超过6″；曲线段距离为1/10 000；直线段距离为1/5 000。加密基标曲线5 m、直线6 m 各设置1 个，要求高程误差不超过2 mm，方向误差不超过1 mm；曲线距离误差不超过3 mm；直线距离误差不超过5 mm。

4.4.2 安装轨道支撑架

轨道支撑架是铺轨施工的重要辅助设施，必须借助支撑架才能完成钢轨和道岔架设。在本项目中，直线施工段轨道支撑架布设间距要求控制在3 m，曲线施工段轨道支撑架布设间距要求控制在2.15 m。直线施工段轨道支撑架应与线路保持垂直，而曲线施工段轨道支撑架应在线路切线方向。架设钢轨、道岔时，要求调整好道床位置、轨距、高程、轨底坡以及钢轨水平方向[6]，同时，测量轨枕悬挂位置，确保各项参数符合铺轨施工标准以及GB/T 50299—2018《地下铁道施工及验收规范》中相关要求。完成调整后，要对于钢轨或者道岔进行固定，然后开始浇筑道床混凝土。

4.4.3 道床混凝土浇筑

道床混凝土浇筑施工流程如下：（1）钢筋绑扎。（2）立水沟模板与伸缩缝；要求模板安装必须牢固，垂直度误差不超过2 mm，位置偏差不超过5 mm。（3）进行混凝土浇筑作业。（4）振捣，注意应适度振捣，确保混凝土密实即可，防止振捣器与支撑架、钢轨碰触。（5）混凝土面层、水沟抹平处理。在混凝土完成初凝前，施工人员需要对水沟以及混凝土面层进行抹平，要求平整度误差不超过3 mm，高程误差不超过5 mm。（6）混凝土养护。混凝土终凝后，施工人员要及时做好养护措施，覆盖混凝土表面，并洒水养护，养护时间不低于14 d，待混凝土强度达到5 MPa 时开始拆除轨道支撑架。需要注意的是在混凝土强度未达到设计强度的70%前，道床上严禁行人、行车。

5 结语

当下，城市轨道交通在城市发展中发挥着重要作用，尤其是在解决城市交通拥堵方面效果显著，因此，城市轨道交通工程项目越来越多。在城市轨道交通工程铺轨施工中，为确保施工质量，应结合工程具体情况选择恰当施工方法，并严格按照施工工艺流程与要求施工。本项目中采用的一次铺设法施工，不仅契合工程实际情况，同时也为类似工程施工积累了经验，可以为城市轨道交通工程施工提供一定参考。