地鐵軌道施工概述教育課件

1、地鐵軌道施工概述PPT講座一、地鐵的發(fā)展1863年1月10日，用明挖法施工的世界上第一條地鐵在倫敦建成通車，列車用蒸汽汽車牽引，線路全長6.4km。1890年12月8日倫敦首次用盾構法施工，建成用電氣機車牽引5.2km的另一條線路。從此，城市交通進入軌道交通時代，因此可以說城市軌道交通的歷史比汽車的歷史還悠久。城市軌道交通的發(fā)展經歷了曲折的過程，大致分為以下幾個階段：初步發(fā)展階段（18631924年） 在這一階段，歐美的城市軌道交通發(fā)展較快，期間13個城市建成了地鐵，還有許多城市建成了有軌電車。20世紀20年代，美國、日本、印度和中國的有軌電車有了很大的發(fā)展。2停滯萎縮階段（19241949）

2、 第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)和汽車工業(yè)的發(fā)展，促使了城市交通的停滯和萎縮。汽車的靈活、便捷和可達性，一度成為城市交通的寵兒，得到飛速發(fā)展。而軌道交通因投資大、建設周期長，一度失寵。這一階段只有五個城市發(fā)展了地鐵。3.高速發(fā)展階段（1970年至今）世界各國城市化的趨勢，導致人口高度集中，要求軌道交通高速發(fā)展以適應日益增加的客流運輸、各種技術的發(fā)展也為軌道交通奠定了良好的基礎。俄羅斯地鐵站法國里爾地鐵無人駕駛的全自動列車新加坡地鐵東京地鐵線路圖二、我國地鐵發(fā)展1969年，北京開通了我國第一條地鐵線路，此后停頓了20多年，到1995年上海才建成地鐵一號線。目前，我國已成為世界上最大的軌道交通市場。根據(jù)我國

3、“十一五城市軌道交通發(fā)展規(guī)劃，北京、上海、廣州、南京、重慶、武漢、沈陽、西安、成都、杭州、蘇州等15個大城市，在未來的10年里，規(guī)劃建設軌道交通線路55條，總長度約1700公里，投資額6000億元。我國進入軌道交通大發(fā)展時期。三、軌道結構的形式 最常見的鋼輪鋼軌系統(tǒng)由鋼輪輪緣和鋼軌之間的作用里來提供導向力。軌道是鐵路線路的組成部分，這里所指的軌道包括鋼軌、軌枕、聯(lián)結零件、道床、防爬設備和道岔等。作為一個整體性工程結構，軌道鋪設在路基之上，起著列車運行的導向作用，直接承受機車車輛及其荷載的巨大壓力。在列車運行的動力作用下，它的各個組成部分必須具有足夠的強度和穩(wěn)定性，保證列車按照規(guī)定的最高速度，安

4、全、平穩(wěn)和不間斷地運行。 鋼輪鋼軌系統(tǒng) 輪緣是有高度h和坡度的，鋼軌頂面也是由圓弧組成，保證鋼輪向中間靠。2、軌道結構的組成軌道結構的組成：鋼軌軌枕道床連接部分（扣件）道岔附屬設備2-1鋼軌 （1）鋼軌鋼軌的化學成分鋼軌的主要成分為鐵（Fe），其次是碳（C),含碳量增加，抗拉強度、耐磨性及硬度都增加，但是含碳量越高，會使延伸率、沖擊性越差，所以含碳量一般不超過0.82%其他成分還有錳、硅、磷、硫等。錳能夠提高強度和韌性，一般低碳鋼含錳為0.6%1.0%，對含錳超過1.2%的稱為中錳鋼，屬于低合金鋼，鋼軌類型鋼軌的類型和強度以kg/m來表示。每米鋼軌的質量越重，它所承受的荷載越大。世界上第一條鐵

5、路的鋼軌為18kg/m，最重的鋼軌在美國，重達77kg/m。我國現(xiàn)行的鋼軌標準有50kg/m、60kg/m、75kg/m、43kg/m四種。接頭和軌縫接頭軌道上鋼軌和鋼軌之間用夾板和螺栓連接，稱為鋼軌接頭。接頭處的輪軌動力很大，接頭時軌道結構的薄弱環(huán)節(jié)。軌縫為適應鋼軌熱脹冷縮的需要及便于更換鋼軌，需要在街頭處預留軌縫預留軌縫的條件：（1）當軌溫達到當?shù)刈罡哕壍罍囟葧r，軌縫應大于或等于零，使軌端不受擠壓力，以防止溫度壓力太大而脹軌跑到。（2）當軌溫達到當?shù)刈畹蛙壍罍囟葧r，軌縫應小于或等于構造軌縫，使接頭螺栓不受剪力，以防止接頭螺栓拉彎或者拉斷。（構造軌縫是指受鋼軌，接頭夾板和螺栓尺寸限制，在構造

6、上能實現(xiàn)的軌端最大的縫隙值）。鋼軌連接現(xiàn)場（2）無縫線路Long welded rail鋼和鋼是同種材料，可以通過焊接的方式將其焊接成長鋼軌。焊接長鋼軌線路就是無縫線路。一般而言，焊接長鋼軌的無縫線路長為12km，目前技術上已可能做到全路段的超長無縫線路。無縫線路技術無縫線路是把標準長度的鋼軌焊接而成的長鋼軌線路，又稱焊接長鋼軌線路。它是當今軌道結構的一項重要新技術，世界各國競相發(fā)展。 在普通線路上，鋼軌接頭是軌道的薄弱環(huán)節(jié)之一，由于接縫的存在，列車通過是發(fā)生沖擊和振動，并伴隨有打擊噪聲，沖擊力可達到非接頭區(qū)的三倍以上。接頭沖擊力影響行車的平穩(wěn)和旅客的舒適，并促使道床破壞、線路狀況惡化、鋼軌及

7、連接零件的使用壽命縮短、維修勞動費用的增加。養(yǎng)護線路接頭區(qū)的費用占養(yǎng)護總經費的35%以上；鋼軌因軌端損壞而抽換的數(shù)量較其他部位大2-3倍；重傷鋼軌60%發(fā)生在接頭區(qū)。隨著列車軸重、行車速度和密度的不斷增長,上述缺點更加突出，更不能適應現(xiàn)代高速重載運輸?shù)男枰?。為了改善鋼軌接頭的工作狀態(tài)，人們從本世紀三十年代開始至今，一直致力于這方面的研究與實踐,采用各種方法將鋼軌焊接起來構成無縫線路。這中間首先遇到了接頭焊接質量問題；其次就是長軌在列車動力和溫度力共同作用下的強度和穩(wěn)定問題；還有無縫線路設計、長軌逐步解運輸、鋪設施工、養(yǎng)護維修等一系列理論和技術問題。隨著上述一系列問題的決，無縫線路在世界各國得到

8、了廣泛的運用?？p線路由于消滅了大量的接頭，因而具有行車平穩(wěn)、旅客舒適，同時機車車輛和軌道的維修費用減少,使用壽命延長等一系列優(yōu)點。有資料表明，從節(jié)約勞動力和延長設備壽命方面計算，無縫線路比有縫線路可節(jié)約維修費用30%70%。在橋梁上鋪設無縫線路，可以減輕列車車論對橋梁的沖擊，改善列車和橋梁的運營條件，延長設備使用壽命，減少養(yǎng)護維修工作量。這些優(yōu)點在行車速度提高時尤為顯著。 無縫線路原理無縫線路的特點是軌條長，當軌溫變化時，鋼軌要發(fā)生伸縮，但由于有約束作用，不能自由伸縮，在鋼軌內部要產生很大的軸向溫度力。為保證無縫線路的強度和穩(wěn)定，需要了解長軌條內溫度力及其變化規(guī)律。為此首先要分析溫度力、伸縮位

9、移與軌溫變化及阻力之間的關系。 一根長度為l可自由伸縮的鋼軌，當軌溫變化t時，其伸縮量為 L=Lt (5-1) 式中 -鋼軌的線膨脹系數(shù)，取11.810-6/； L -鋼軌長度(mm)； t-軌溫變化幅度（）。如果鋼軌兩端完全被固定，不能隨軌溫變化而自由伸縮，則將在鋼軌內部產生溫度應力。根據(jù)虎克定律，溫度應力t為 t =Et =Et (5-2)式中 E鋼的彈性模量，E=2.1105Mpa； t鋼的溫度應變。將E、之值帶入式（5-2），則溫度應力為：t=2.110511.810-6=2.48t （5-3）一根鋼軌所受的溫度力Pt為：Pt=tF=2.48tF （5-4）式中 F-鋼軌斷面積(mm)

10、。公式（5-1、5-2、5-4）即為無縫線路溫度應力和溫度力計算的基本公式。由此可知：1在兩端固定的鋼軌中所產生的溫度力，僅與軌溫變化有關，而與鋼軌本身長度無關。因此，從理論上講，鋼軌可以焊成任意長，且對軌內溫度力沒有影響，控制溫度力大小的關鍵是如何控制軌溫變化幅度t。2對于不同類型的鋼軌，同一軌溫變化幅度產生的溫度力大小不同。如軌溫變化1所產生的溫度力。對于75、60、50kg/m軌分別是23.6、19.2、16.3kN。3無縫線路鋼軌伸長量與軌溫變化幅度t，軌長l有關，與鋼軌斷面積無關。為降低長軌條內的溫度力，需選擇一個適宜的鎖定軌溫，又稱零應力狀態(tài)的軌溫。在鋪設無縫線路中，將長軌條始終端

11、落槽就位時的平均軌溫稱為施工鎖定軌溫。施工鎖定軌溫應在設計鎖定軌溫允許變化范圍之內。鎖定軌溫是決定鋼軌溫度力水平的基準，因此根據(jù)強度、穩(wěn)定條件確定鎖定軌溫是無縫線路設計的主要內容。鋼軌溫度不同于氣溫。影響軌溫的因素比較復雜，它與氣候變化、風力大小、日照強度、線路走向和所取部位等有密切關系。根據(jù)多年觀測，最高軌溫Tmax要比當?shù)刈罡邭鉁馗?825，最低軌溫Tmin比當?shù)氐淖畹蜌鉁氐?3。計算時通常取最高軌溫等于當?shù)刈罡邭鉁丶?0，最低軌溫等于最低氣溫。軌枕軌枕既要支承鋼軌，又要保持鋼軌的位置，還要把鋼軌傳遞來的巨大壓力再傳遞給道床。它必須具備一定的柔韌性和彈性，硬了不行，軟了也不行。列車經過時，

12、它可以適當變形以緩沖壓力，但列車過后還得盡可能恢復原狀軌枕按照其制造材料的不同分為木枕，混凝土枕和混合寬枕。木枕主要優(yōu)點是彈性好，可緩和列車的動力沖擊。與鋼軌的鏈接較簡單。木枕缺點是容易腐朽、磨損、開裂、使用壽命短。混凝土枕能保證軌枕的尺寸，提高了軌道的穩(wěn)定性，且不易受環(huán)境的影響，使用壽命長?；炷淋壵淼奶攸c是自重大，剛度大，軌道動力坡度小?；炷琳淼娜秉c是列車通過不平順的混凝土枕時，軌道的附加動力增大，線路的抗震能力需要提高（1）木枕 木枕的彈性是最好的，結構是最簡單的。由于資源有限，在我國除了橋上、道岔上很少使用。（2）砼（混凝土）軌枕砼軌枕2-3 道床有渣道床無渣道床 整體道床 板式道床

13、整體道床在城市軌道交通中為了免維修、減少工作量，在某些軌道結構中為了加強軌道結構強度，使用了整體道床、板式軌道將軌枕和道床澆筑成一體的軌道結構?，F(xiàn)澆承軌臺式整體道床整體道床2-4 扣件鋼軌和軌下基礎是不同材料的兩種構件，它們之間的連接需要可靠、簡單，但是要滿足足夠的扣壓力、又要有一定的彈性。以保持軌距、組織鋼軌相對于軌下基礎的縱、橫向位移。木枕依靠道釘、鐵墊板與鋼軌相連。砼軌枕與鋼軌之間的連接則有不同的扣件形式可采用。 扣件鑄鋼底板扣件橡膠軌下墊板潘德羅扣件2-5 道 岔道岔是軌道部件重要的部分道岔分成 連接、交叉和交叉與連接三種類型（1）道岔的類型單開道岔的組成左開單開道岔有害空間尖軌轍岔與

14、護軌轍岔與護軌電動轉轍機鋪軌方法1.鋪軌方法的選擇 短軌枕式整體道床施工方法可分為兩種,一是換軌鋪設法,即首先用工具軌鋪設整體道床,永久軌在隧道外焊接成長軌后,再運至隧道內換鋪;二是一次鋪設法, 不用工具軌,一次鋪設無縫線路,即用25 m 標準長度鋼軌,按換軌鋪設法用工具軌鋪設整體道床施工工藝要求,鋪設整體道床,所有鋼軌接頭在隧道內進行焊接。換軌鋪設法施工。該方法鋼軌焊接除聯(lián)合接頭外均在鋪軌基地進行,焊接質量易保證; 同時避免了隧道內的空氣污染,減少了施工干擾,各施工單位均有成熟經驗;但工具軌的鋪設與拆除需增加工程投資,施工周期相對較長。一次鋪設法,在隧道內焊接鋼軌易造成空氣污染,施工干擾大,

15、需做好施工組織設計,減少窩工,減少工程投資,施工周期相對較短。需要的機具設備施工工藝1.土建結構移交工程部測量和技術人員及相關機電人員要參與洞內的土建移交，同時做好混凝土下料口、隧道內止排水情況、預埋件、預留管道、水電接口等施工情況調查。發(fā)現(xiàn)問題要以報告的形式上報監(jiān)理，及時反映現(xiàn)場情況，并提前做好各種施工的技術方案及機械設備、水電準備工作。如有問題，必須及時提供相應的施工解決方案，上報經理部領導，及時解決，并做好相應的技術交底。同時還要做好施工技術資料的準備工作，保證各種技術資料能及時到達各領工區(qū)和作業(yè)人員手中。2.基標測設基標測設的依據(jù)為上道工序提供的基樁（導線點及水準點），基樁移交后及時進

16、行標示和防護。及時對上道工序提供的導線點及水準點進行復測，導線測量的閉合差和水準測量的誤差應滿足設計要求及規(guī)范的精度要求。復測成果通過后進行控制基標和加密基標測設。3.基底鑿毛在進行整體道床施工前，要對隧道底板或者回填層進行鑿毛、沖洗，疏干積水，并除去混凝土碎屑。鑿毛可采用風鎬和鋼釬將基底鑿成寬度和深度都為5mm，縱橫距離不大于100mm的凹凸面，以保證道床和基底良好銜接。鑿出的垃圾要及時清掃干凈并袋裝，用軌道車和龍門吊搬運出隧道，統(tǒng)一運走。4.鋪設洞內龍門吊走行線洞內龍門吊走行線采用長度為12.5m的22kg/m的鋼軌，兩股鋼軌的中心距為3.1m，其中心線須與線路中心線一致，其軌頂標高應高于

17、道床面標高，確保龍門吊走行時不會沖撞基標。軌下采用鋼制支撐架，其間距按1.5m左右布置，用膨脹螺栓固定在隧道底板上。兩相鄰支撐架中間采用槽鋼支腿加固，以防產生過大的變形而影響龍門吊的走行。支架和支腿均采用螺栓和扣板將鋼軌固定鋼支架根據(jù)不同的隧道截面尺寸而制。龍門吊走行線的鋪設必須及時并超前鋪軌長度50米進行，以利轉運鋼筋和袋裝垃圾，龍門吊走行線轉運和安裝時，要特別注意安全和對已鋪鋼筋網(wǎng)以及基標的保護，杜絕野蠻施工和違章作業(yè)。鋼筋綁扎鋼筋在鋪軌基地加工，嚴格按照圖紙截斷和彎制。成品鋼筋利用軌道車從下料口運至各作業(yè)面進行綁扎、焊接。扎。綁扎采用0.7mm的鐵絲進行跳扎。綁扎牢固，不漏綁。綁扎鋼筋時

18、，鋼筋的間距和外形必須符合設計要求。6.軌排組裝以軌節(jié)表為軌排拼裝的依據(jù)，軌排拼裝在拼裝臺座上進行。先依據(jù)曲線資料（超高調整和扣件偏移表）安裝好鐵墊板及調高墊板等，然后在鐵墊板鋪設鋼軌并安裝扣件，再安裝鋼軌支撐架，7洞內軌排鋪設及調試利用軌道車牽引特制平車運送軌排至作業(yè)區(qū)，再用洞內的兩臺鋪軌龍門吊將軌排吊至作業(yè)面安裝。依據(jù)線路加密基標控制其中線和方向，并用魚尾板和螺栓將其與已鋪設定位的軌排連接，利用人工、起道機及側向支撐初步調整軌道幾何尺寸，將軌排初步就位。軌排初步就位后，按照線路基標，用萬能道尺、直角尺并通過上承式鋼軌支撐架調整軌排高低，采用鋼制螺旋頂桿調整軌道方向。每隔45根軌枕設置一根鋼軌支撐架。由于鋼軌支撐架的位置與線路基標不在同一橫截面上，以及調軌時鋼軌的牽連移動，故調軌工作實際上是按趨近法進行的，需重復多次才能完成支模板、澆筑混凝土采用從基地軌排井下料，料斗盛裝軌道車運輸， 型支撐塊灌注用洞內小車吊料斗從側面布料，采用分層布料，第一層以中間水溝側到標