城市軌道交通長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔施工關(guān)鍵技術(shù)探析

1、城市軌道交通長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔施工關(guān)鍵技術(shù)探析李朋謙沈棍王仕瑜（中鐵四局,安徽，合肥，230041）【摘 要】隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市人口規(guī)模不斷擴(kuò)大，為了 解決市民出行交通問題，軌道交通工程在越來越多的城市中開工建設(shè)。城市軌道 交通車輛通行時會產(chǎn)生噪聲與振動，對沿線居民生活造成顯著干擾，工程建設(shè)領(lǐng) 域始終在尋找相應(yīng)的新型結(jié)構(gòu)體系與施工技術(shù)降低這種不良影響。本文以國內(nèi)首 次施工的南昌市軌道交通1號線城市軌道交通長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔施 工為例，分析探討相關(guān)內(nèi)容，旨在填補(bǔ)相關(guān)空白，提供一定的參考與借鑒?！娟P(guān)鍵詞】城市軌道；長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔；施工；關(guān)鍵技術(shù)引言城市軌

2、道交通均穿越繁華市區(qū)，產(chǎn)生的振動和噪?yún)穑瑢Ω浇用裆钤斐捎?響。研究表明，振動和噪音不超過65db,對人的睡眠影響不大，超過69db的振 動和噪?yún)?，會驚醒淺睡的人。通過對城市軌道交通減振降噪的研究，鋼彈簧浮置 板道床減振降噪效果達(dá)2540db,減振效果在眾多減振道床類型中名列前茅，已 被廣泛應(yīng)用于區(qū)間軌道，而對于減振降噪要求更高的道岔，fi前國內(nèi)尚未采取有 效的減振降噪措施。研究分析長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔施工具有重要的現(xiàn)實 意義。1. 工程概況南昌市軌道交通1號線是南昌市軌道交通線網(wǎng)屮一條l形的骨干線，一期工 程起點為雙港站，終點為奧體屮心站，線路長28.843km。為滿足八一起義紀(jì)念

3、館和附近居民對減振降噪的要求，在軌道工程設(shè)計屮，首次將該段的6組道岔設(shè) 計為長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔。目前國內(nèi)僅在深圳等城市應(yīng)用了短枕式鋼彈簧浮置板道床道岔，長枕式鋼彈 簧浮置板道床道岔國內(nèi)尚無施工先例。長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔全長 45.15m,岔前道床寬3.4m,岔尾道床寬6.78m,總平面布置圖見圖1。圖1長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔總平面布置圖長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔較短枕式而言，整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性優(yōu)于短枕式, 但由于長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔岔枕長度長（最長達(dá)4.6m）,道床內(nèi)鋼筋骨 架和鋼彈簧隔振器等組件密集，施工時基底平整度控制和鋼彈簧隔振器放樣定位 精度要求高，道岔內(nèi)密集的鋼

4、筋、長岔枕和鋼彈簧隔振器放樣聯(lián)合控制難度大。2. 長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔減振降噪原理長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔主要由長枕道岔、鋼彈簧隔振器和鋼筋混凝土 組成，從下至上分別為基底、40mm頂升間隙、浮置板面板、鋼彈簧隔振器、長 岔枕和道岔，見圖2。圖2長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔結(jié)構(gòu)圖長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔是將具有一定質(zhì)量和剛度的道岔浮置板面板 通過鋼彈簧隔振器浮置于基底上，構(gòu)成質(zhì)量彈簧隔振系統(tǒng)。地鐵列車運行經(jīng)過 長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔時將作用在鋼軌上的力傳遞給浮置于基底上的浮 置板面板，浮置板面板可以提供足夠的慣性質(zhì)量來抵消車輛產(chǎn)生的動荷載，浮置 板面板受力后，在慣性作用下將受到的力

5、經(jīng)過重新分配后，只有靜荷載和少量殘 余動荷載會通過鋼彈簧隔振器傳遞到基底中去，在此過程中由鋼彈簧隔振器進(jìn)行 調(diào)諧、濾波、吸收能量，達(dá)到減振降噪的目的。3. 長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔施工控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)通過對長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔減振原理和設(shè)計圖紙研究，歸納總結(jié)出 施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)有以下四點：3.1基底平整度精密控制長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔浮置板面板，最終是依靠鋼彈簧支撐懸浮架設(shè) 在基底上，基底平整度直接影響鋼彈簧隔振器受力是否均勻，是否達(dá)到設(shè)計的減 振降噪效果。施工過程中需通過精密控制基底，給鋼彈簧隔振器提供一個平整支 承懸浮面。3.2鋼彈簧隔振器位置精準(zhǔn)定位浮置板面板受力后通過鋼彈簧

6、隔振器傳遞到基底上，在此過程中彈簧隔振器 進(jìn)行調(diào)諧、濾波、吸收能量，達(dá)到減振降噪的目的，設(shè)計每個鋼彈簧隔振器的位 置都是通過計算受力情況確定的，鋼彈簧隔振器位置決定降噪減振效果。施工過 程中需要對鋼彈簧隔振器精準(zhǔn)放樣定位。3.3鋼筋、長岔枕和隔振器外套筒聯(lián)合定位控制一組長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔平面面積為219.8m2,體積為87.92m3o 單組長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔鋼筋使用量為305t、隔振器外套筒67個，長 岔枕82根，最長達(dá)4.6m,現(xiàn)場放樣交錯干擾大，各組成部件精度的聯(lián)合控制難 度大。3.4逐級往復(fù)頂升，聯(lián)合控制單組長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔由2塊浮置板組成，且與前后線路軌道浮

7、置板道床相接，道岔浮置板面板之間、道岔浮置板面板與前后線路軌道浮置板道 床之間通過剪力較和鋼軌連接，浮置板道岔面板頂升過程中，容易因鋼軌、浮置 板和剪力較的受力不均勻產(chǎn)生變形。采取正確的頂升方法，確保頂升的整體質(zhì)量 是關(guān)鍵。4長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)分解探析4.1施工流程長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔采用“原位分塊組裝澆筑法”進(jìn)行施工，施工 工藝流程見圖3。圖3長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔施工工藝流程圖4.2關(guān)鍵施工步驟及方法解析(1) 布設(shè)scp精密控制網(wǎng)工程創(chuàng)新布設(shè)scp精密測量軌道控制網(wǎng)進(jìn)行精密測控。scp精測控制網(wǎng)是在 消化吸收高鐵軌道控制模式的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)的城市軌道交通軌

8、道精密測量控 制系統(tǒng)，主要分兩級控制，第一級為建立首級平面控制網(wǎng)(scps),主要為軌道 施工提供控制基準(zhǔn)，第二級為軌道控制網(wǎng)，主要為軌道鋪設(shè)和運營維護(hù)提供控制 基準(zhǔn)?？刂茦恫荚O(shè)在兩側(cè)的隧道壁上，每隔3040米布設(shè)一對，設(shè)計院將地面上的 控制點引入隧道內(nèi)，然后每隔200m-300m布設(shè)一個的隧道內(nèi)導(dǎo)線控制點(scps), 根據(jù)導(dǎo)線控制點測設(shè)scp測量控制點，采用自由測站邊角交會法測設(shè)。圖4 scp控制網(wǎng)平面位置圖(2) 布設(shè)鋼筋控制樁在岔位底板范圍內(nèi)植入鋼筋控制樁，進(jìn)行整組岔位范圍的基底精密控制，鋼 筋控制樁長15cm,采用電鉆植入5cm,植入數(shù)量平均為1個/冊，利用scp控制 網(wǎng)對鋼筋控制樁

9、進(jìn)行復(fù)測、標(biāo)識。混凝土澆筑前，試驗計算混凝土收縮量，計算 基地混凝土頂面澆筑標(biāo)高。將基底混凝上澆筑標(biāo)高標(biāo)記在鋼筋控制樁及模板上， 根據(jù)標(biāo)記高度控制基底澆筑頂面。(3) 基底施工基底大體積混凝土澆筑，現(xiàn)場引入公路罐車運輸設(shè)備，改造為輪軌運輸，并 自主研發(fā)地鐵混凝土布料設(shè)備，解決了地鐵狹長作業(yè)空間內(nèi)人體積混凝土運輸澆 筑困難，離析嚴(yán)重的難題。施工人員根據(jù)鋼筋控制樁及模板上標(biāo)記高度控制基底頂面，基底混凝土澆注 一次成型，采用平板振搗器振搗密實，混凝土澆筑完成后對基底面標(biāo)高和平整度 進(jìn)行復(fù)測，標(biāo)高允許偏差應(yīng)為5omm范圍內(nèi)，表面平整度允許偏差為2mm/m2o(4) 隔振器外套筒定位隔振器外套筒是浮置板

10、面板與鋼彈簧隔振器之間力的傳遞裝置，圓柱形筒體, 澆注在浮置板混凝土里。單組長枕式鋼彈簧浮置板道床道岔設(shè)置67個鋼彈簧隔 振器，即需設(shè)置67個隔振器外套筒。施工前，根據(jù)設(shè)計圖紙將鋼彈簧隔振器位 置轉(zhuǎn)換為scp控制網(wǎng)坐標(biāo)，在鋪設(shè)隔離膜前預(yù)先在施工完成的基底上采用全站儀 放出每個鋼彈簧隔振器的中心點，再根據(jù)鋼彈簧隔振器中心點精準(zhǔn)定位并固定隔 振器外套筒，位置允許偏差控制在±5mm內(nèi)。(5) 道岔組裝架立在鋪軌基地組裝整組道岔，對各部分分組編號后，組合試拼接。試拼合格確 認(rèn)無誤后，在每根鋼軌軌頂用白油漆標(biāo)出岔枕中心位置，再利用龍門吊通過軌排 井口將岔軌、長岔枕和扌ii配件吊運至

11、洞內(nèi)，利用叉車倒運至鋪設(shè)現(xiàn)場，最后人工 倒運至鋪設(shè)位置進(jìn)行組裝。人工初裝岔枕、岔軌，架立道岔。道岔架立采用特制道岔支承架，每隔5根岔枕布置一套。道岔粗調(diào)先調(diào)整直 線基本軌，再調(diào)整曲線基本軌，逐漸向內(nèi)調(diào)整好其他各部分，使道岔幾何狀態(tài)達(dá) 到設(shè)計要求，再根據(jù)道岔基樁用直角道尺和萬能道尺調(diào)整水平。用支距控制曲股 基本軌位置，調(diào)整就位后用道尺控制水平及中線，定出側(cè)股的準(zhǔn)確位置。為固定 軌距和加強(qiáng)道岔的整體性，岔軌組裝完成吋在適當(dāng)位置加裝特制軌距拉桿。道岔組裝架立完成后開始對道岔的方向和標(biāo)高進(jìn)行粗調(diào)，方向和標(biāo)高偏差控 制在±5mm范圍內(nèi)，減少鋼筋骨架綁扎完成后的調(diào)整量。道岔支撐架及軌

12、距拉桿在混凝土強(qiáng)度達(dá)到5mpa后方可拆除。(6) 排列綁扎中層和上層鋼筋道岔架立并粗調(diào)完成后開始綁扎中層鋼筋，中層鋼筋和底層鋼筋之間的高度 通過架立筋控制，中層鋼筋綁扎吋隔振器外套筒周圍鋼筋應(yīng)加強(qiáng)綁扎，并把隔振 器外套筒的吊耳和結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎牢固，然后開始排列并綁扎上層鋼筋。鋼筋網(wǎng)格間距調(diào)整完成后開始防迷流焊接，臨近每根鋼軌下方分別選2根縱 向貫通鋼筋與所有的橫向鋼筋焊接；在每個板塊內(nèi)，每隔5m選1根橫向鋼筋與 所交叉的所有縱向鋼筋焊接，并在道床的兩側(cè)引出連接端子。鋼筋焊接過程中在 焊接位置下面加墊石棉板，防止焊渣燒壞隔離膜。(7) 鋼筋、長岔枕和隔振器外套筒位置聯(lián)合定位調(diào)整施工過程中現(xiàn)場放樣采

13、取先整體放樣再局部控制，先固定關(guān)鍵部位再微調(diào)普 通部位，反復(fù)協(xié)調(diào)，道床混凝土澆筑前，再依據(jù)scp控制網(wǎng)采用精調(diào)小車對整組 道岔進(jìn)行精調(diào)控制就位。該方法避免了長枕式鋼彈簧浮置板道岔整體道床內(nèi)密集 的鋼筋、長岔枕和隔振器外套筒相互干擾、重疊占位及偏移超標(biāo)現(xiàn)象，確保了各 組成部件的聯(lián)合精準(zhǔn)就位。(8) 道岔幾何尺寸精調(diào)道岔精調(diào)依據(jù)scp精密控制網(wǎng)采用精調(diào)小車對整組道岔進(jìn)行精確調(diào)整。混凝 土澆筑施工過程中需隨時檢查道岔和混凝土軌枕的位置，道岔各部的幾何狀態(tài), 發(fā)現(xiàn)超標(biāo)立即調(diào)整。道岔幾何尺寸鋪設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定：里程位置偏差為 ±15mm；軌頂水平道岔全長范圍內(nèi)高低差不應(yīng)大于2mm,

14、高程偏差為 ±lmm；查照間隔1391mm,允許偏差為+20mm；護(hù)背距離1348mm, 容許誤差為01mm；軌面應(yīng)平順，滑床板在同一平面內(nèi)，軌撐與基本軌密貼， 其間隙不應(yīng)大于0.5mm；道岔范圍內(nèi)各接頭以及與軌道連接處軌面無錯臺，軌 頭內(nèi)側(cè)應(yīng)直順無錯牙，其允許誤差為0.5mm；軌縫：允許偏差為0(9) 面板混凝土澆筑浮置板面板混凝土采用商品混凝土，混凝土強(qiáng)度等級為c40?；炷凉嘧⑦^ 程中注意不碰撞岔軌，振搗棒嚴(yán)禁碰撞隔振器外套筒和鋼筋，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。 混凝土振搗吋軌枕四周加強(qiáng)搗固，混凝土澆筑根據(jù)試驗確定初凝時間，對浮置板 表面進(jìn)行多次壓光抹平，確保表面平整。在自然

15、氣溫條件下覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，及吋 清理鋼軌支承架、鋼軌、扣件及隔振器外套筒蓋板上的混凝土殘渣，混凝土強(qiáng)度 達(dá)到5mpa吋拆除模板，同吋拆除道岔支承架。(10) 鋼彈簧隔振器安裝、浮置板頂升當(dāng)混凝土澆筑28天且達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，采用廠家設(shè)計提供的專用液壓千斤 頂從浮置板基底將浮置板面板頂升40mm到設(shè)計標(biāo)高。頂升前準(zhǔn)備工作：頂升前應(yīng)將浮置板面板和兩側(cè)擋墻間及伸縮縫處的模板、 泡沫板、垃圾全部清除，用橡膠密封條將所有浮置板周圍的縫隙密封，確保頂升 后雜物無法進(jìn)入頂升間隙。浮置板頂升時，為了測量浮置板的頂升高度和均勻變 形，在每塊浮置板上至少要布置8個測量點，測量浮置板的標(biāo)高。打開外套筒上 的蓋，檢查外套

16、筒內(nèi)是否干凈，并切除鋼彈簧隔振器外套筒內(nèi)的隔離膜。根據(jù)設(shè) 計要求，在需要安裝固定銷的鋼彈簧隔振器基礎(chǔ)環(huán)中心鉆孔，壓入限位銷。水平 限位銷按設(shè)計要求布置。安裝鋼彈簧隔振器：利用安裝桿，把彈簧組放到外套筒里直到落座在浮置板 支承基礎(chǔ)上。這吋水平限位銷已安裝，并被蓋住。支撐板與外套筒之間有足夠的 空隙，旋轉(zhuǎn)彈簧組使三角形狀的上支撐板的三個角和焊在外套筒內(nèi)壁上的下支架 相平，去掉安裝桿。浮置板頂升：每組鋼彈簧浮置板道岔道床分段設(shè)置，共由兩段道岔浮置板組 成，u與前后線路軌道浮置板道床相接，道岔浮置板面板之間、道岔浮置板面板 與前后線路軌道浮置板道床之間通過剪力較和鋼軌連接，浮置板道岔面板頂升過 程中，

17、容易因鋼軌、浮置板和剪力較的受力不均勻產(chǎn)生變形。頂升吋釆取分段頂 升，綜合考慮鋼軌、浮置板和剪力較的受力及變形，聯(lián)合道岔前后各4塊(100m) 浮置板道床進(jìn)行頂升控制，每段浮置板一次頂升量不超過15mm,總頂升量40mm 分3至4步頂升，其中第一步、第二步共頂升30mm,第三步、第四步共頂升 lommo采用便攜式千斤頂分段依次往復(fù)逐步頂升到位，先從岔前向岔尾依次完 成每段板的首輪頂升，然后從岔尾往岔前方向進(jìn)行第二輪頂升。往復(fù)完成浮置板 道岔的三至四輪頂升。頂升時前后4塊浮置板道床同時進(jìn)行，靠近道岔的第1 塊浮置板與道岔同步頂升4輪，依次往后向第4塊浮置板逐步遞減。圖5浮置板頂升布置示意圖每一步

18、的頂升高度，要通過放置在下支架和上支承板之間的調(diào)平鋼板來控制。 為減小調(diào)平鋼板和下支架之間的縫隙，把力傳遞到外套筒上，調(diào)平鋼板和下支架 和上支承板之間的接觸面必須接觸密實。每輪頂升完成之后，對布設(shè)在每塊面板上的8個測量點高程和方向進(jìn)行復(fù)測, 測量結(jié)果均需進(jìn)行詳細(xì)記錄。將所有測量點的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，并將測量點的位移 差進(jìn)行對比，分析測量點間高程、方向差之間存在的誤差，依據(jù)數(shù)據(jù)分析，檢查 是否達(dá)到設(shè)計要求，調(diào)整掌握頂升的整體質(zhì)量，最后整體達(dá)到設(shè)計的頂升高度及 平順度，浮置板頂升高度允許誤差為±lmmy5.結(jié)語綜上所述，在南昌地鐵軌道交通1號線上應(yīng)用的該項長枕式鋼彈簧浮置板道 床道岔施工技術(shù)，能夠有效提升工程質(zhì)量，在基底平整度控制，鋼彈簧隔振器精 準(zhǔn)定位，鋼筋龍骨、長岔枕及隔振器外套筒聯(lián)合精準(zhǔn)放樣，頂升控制方面均進(jìn)行 了優(yōu)化和提高，減少了勞動力投入、提高了施工工效,施工質(zhì)量得到了有效控制。 經(jīng)國際查新，該技術(shù)