北京市軌道交通昌平線高架橋無枕式整體道床施工技術

高智鋒，朱勇堅

(中鐵一局集團新運工程有限公司,陜西咸陽 712000)

1 概述

隨著軌道交通建設的進一步發(fā)展和深入,建成運營的線路越來越多,軌道交通網(wǎng)絡也逐步得到了發(fā)展和完善。新建城市主要軌道交通線路已開始向城市周邊延伸,緩解城市公共交通,同時為連接中心城市與周邊城市提供更好的交通通道。

新建北京市軌道交通昌平線是一條連接中心城區(qū)與昌平新城的南北向的軌道交通快速客運線路,線路總長21.35k m,其中高架線15.535 km,地下線2.805 km,地面線3.01 km,設站7座；線路在朱辛莊站與8號線延伸線換乘,在終點與西二旗站換乘。

新建線路在設計上已由以往占絕大部分的地下線轉(zhuǎn)成高架線施工,而在高架線施工過程中,由于橋梁梁面誤差以及橋梁混凝土徐變等影響,尤其是大跨度連續(xù)梁施工誤差對軌道施工過程中造成高程超限,即梁面過高使之軌道高程高于設計時,已無法按照常規(guī)的施工方法組織施工,為不影響軌道正常的施工進度,同時滿足線路要求,實現(xiàn)交通資源共享,則須在適當?shù)牡囟慰紤]道床結構形式的改變,完成軌道施工任務。

高架線無枕式整體道床具有穩(wěn)定性高、剛度均勻性好、結構耐久性強、維修工作量顯著減少等優(yōu)點,在線上的使用從根本上改善了列車走行的基礎條件,實現(xiàn)了列車的平穩(wěn)性、安全性、舒適性要求。鑒于如上特點,針對高架線梁面過高地段在進行軌道施工時采用無枕式整體道床進行施工。

2 高架橋無枕式整體道床施工工藝

北京軌道交通昌平線高架地段整體道床包括多種道床形式,普通整體道床、梯形軌枕道床、無枕式整體道床。高架橋無枕式整體道床施工工藝作為地鐵高架線施工諸多關鍵技術一個很重要的組成部分,在施工前,土建橋梁工后沉降和橋梁收縮徐變應滿足設計要求,確定橋梁高程及施工區(qū)段后,方可進行施工。

高架橋無枕式整體道床施工方法采用“散鋪架軌法”進行施工。橋梁主體完工、工后沉降和橋梁收縮徐變滿足設計要求,確定橋梁高程及施工區(qū)段后,采用汽車由鋪軌基地將25 m鋼軌、短軌枕、扣件、鋼筋等軌道材料及施工機具運至橋下,再由25 t汽車吊沿線吊放至橋面,采用“散鋪架軌法”工藝進行架軌、調(diào)軌、澆筑整體道床混凝土等工序。

其主要由以下工藝組成：施工準備→基標復測→鋼軌架設→掛扣件、調(diào)軌→布筋焊接→道床立模→精調(diào)、隱檢→道床混凝土澆筑→道床軌枕塊整修→抹面、養(yǎng)生→拆模、拆架→質(zhì)量檢查,進入下一循環(huán)。

施工工藝流程見圖1。

圖1 高架橋無枕式整體道床施工工藝流程

2.1 施工準備

2.1.1 機具料散布

施工用的鋼軌、鋼筋、扣件等材料和機具等均從材料場直接利用汽車倒運到高架橋下施工作業(yè)區(qū)附近,利用25 t汽車吊吊卸至施工作業(yè)面進行布設。有條件時鋼軌每200 m堆放32根,前后用炮車倒運,鋼筋和扣件等材料可以用自制小平板車在已鋪好的鋼軌上倒運,在有條件地段盡量均勻堆放,減少搬運距離。

2.1.2 整修支撐架

對施工用支撐架進行整修、螺栓涂油。對軌架支撐彎曲、歪斜的進行校正修理。

2.1.3 梁面處理、劃分道床塊

無枕式整體道床施工前,應對梁面結構底面進行密集鑿毛,鑿毛后再次清掃雜物垃圾,并用高壓水或高壓風沖洗底板。為避免其他地段的污水污染,在端部筑堰排污,做到施工段內(nèi)無積水,無廢渣。

在進行梁面處理之前,以鋪設基標為基準點,實測梁面高程。根據(jù)梁面實測高程和設計高程對比,進行鋼筋尺寸高度調(diào)整。先將豎向鋼筋扶正,并將位于道床塊縫隙間的豎向鋼筋鉤去掉。若預埋連接筋的埋設有偏差,妨礙無枕扣件鋪設時,可采取適當?shù)拇胧┨幚?保證扣件正常就位。并能保證道床鋼筋與橋面預埋連接筋不能相碰。

利用基標點按照技術交底劃分道床塊,彈出道床塊模板邊墨線,每塊道床彈出4條縱向模板線,再彈出模板橫向線,劃分出每個道床塊。每跨(聯(lián))梁上整體道床分塊布置,一般情況下道床塊長6.25 m或6 m,道床塊之間設寬150 mm的橫向縫以便于梁面排水,梁縫處道床橫向縫寬200 mm,排水下坡梁端(橋梁設泄水孔一側(cè))道床塊只含3個無枕扣件,實際長度為1.75 m左右。道床塊長度可根據(jù)梁跨、過軌管線布置等實際情況進行調(diào)整,道床塊長度調(diào)整時,鋼筋長度可作適當調(diào)整。曲線地段內(nèi)外側(cè)的道床長度在道床塊間的空間內(nèi)調(diào)整。

2.2 基標復測

對城勘院提供的測設資料和控制樁辦理相關手續(xù)交接,并及時組織測量人員利用施工控制導線點和施工控制水準點對基標進行測量復核,基標成果表與城勘院提供資料吻合后,將測量數(shù)據(jù)形成測量成果報告,對于測量數(shù)據(jù)(特別是過程中原始記錄數(shù)據(jù),計算數(shù)據(jù))應保存且經(jīng)測量監(jiān)理工程師確認合格后方可供鋪軌使用?；鶚藦蜏y工藝流程見圖2。

2.3 鋼軌架設

使用吊車和炮車將鋼軌調(diào)運至工作面,鋼軌擺放好以后,用無孔連接器將鋼軌連接起來,使用壓機從軌頭位置開始將鋼軌抬起,將墊木或鋼軌支承架安裝在鋼軌下方將鋼軌墊起,倒換壓機依次將鋼軌架起,鋼軌架設起來以后,以基標為基準點實測軌面高程和坐標。根據(jù)軌面實測與設計值之差,利用豎向支腿架和斜向支撐粗調(diào)高程和軌向。

2.4 掛扣件、調(diào)軌

按設計和規(guī)范要求對其幾何狀態(tài)進行粗調(diào),并測放出無枕扣件安裝位置,按設計要求組裝扣件,安裝無枕扣件及預埋套管,要求兩股鋼軌上無枕扣件中心線與線路中線垂直安裝,距離允許偏差≯10 mm。并注意加長無枕扣件的布置及預留,鐵墊板、軌距塊安裝要求。如圖3所示。無枕扣件間距一般為625 mm,局部地段遇各種預埋管線、排水橫溝等需調(diào)整間距時,扣件間距可在550～650 mm間調(diào)整。一般情況下每安裝6對無枕扣件預留一對接觸軌用扣件。

圖3 掛扣件

2.5 鋼筋布置

(1)鋼筋網(wǎng)采取在基地集中加工,施工現(xiàn)場綁扎焊接的作業(yè)方式布設。鋼筋應捆綁成束,布設時由小平板車運至鋪設地段。散布前,根據(jù)設計鋼筋網(wǎng)格間距在橋面上確定位置并彈出墨線；然后,人工抬運鋼筋按照梁面上墨線進行布設、綁扎固定,如圖4所示。按規(guī)定要求在鋼筋網(wǎng)下設置混凝土保護層砂漿墊塊,以確保保護層厚度不小于30 mm。鋼筋網(wǎng)嚴格按照設計要求進行焊接,應注意雜散電流專業(yè)的要求,每段道床塊兩端的第一根橫向鋼筋為50 mm×8 mm的扁鋼。扁鋼及道床塊中部一根橫向鋼筋與所有縱向鋼筋焊接,并保證各縱向鋼筋的電氣連續(xù)。

圖4 鋼筋綁扎

(2)鋼筋綁扎前,再次清理道床基底雜物、灰塵等。

(3)縱向鋼筋在接觸軌加長枕處斷開。道床鋼筋與橋面預埋鋼筋用交叉形塑料絕緣卡絕緣。

(4)設計圖紙給出的鋼筋尺寸為超高等于零和120 mm時的尺寸,各種道床塊鋼筋在不同超高時的尺寸計算方法為超高等于0和120 mm的內(nèi)插值。

(5)綁扎要求

①綁扎鋼筋,雙排鋼筋,其排與排間距的局部偏差為-5～+5 mm。

②同一排中受力鋼筋間距的局部偏差為+20～-20 mm。

③分布鋼筋間距綁扎偏差為+20～-20 mm。

④箍筋間距綁扎偏差為+20～-20 mm。

⑤道床下層混凝土保護層厚度與設計偏差為-5～5 mm,道床上層與四周混凝土保護層厚度與設計偏差為+10～-10 mm。

2.6 道床立模

2.6.1 模板整形

模板選取時,應注意材質(zhì)硬度,以防成型后翹曲變形,模板支立前應清理干凈基底并潤濕,且所有模板應先均勻涂抹脫模劑,鋪設應牢固、平整,接縫嚴密不漏漿。應分清模板類型,正確安裝。

2.6.2 立模

支立模板時,應嚴格按墨線位置支立,模板斜支撐應支立牢固,位置偏差不大于±3 mm。模板工作面應保證垂直,不垂直度不大于±2 mm,表面不平整度不大于±3 mm/m,高程誤差不大于0、-5 mm。

2.7 精調(diào)、隱檢

模板立完后按設計和規(guī)范要求對軌道幾何狀態(tài)進行粗調(diào)、細調(diào)、精調(diào)。具體做法是：先調(diào)水平,后調(diào)軌距；先調(diào)基標部位；后調(diào)基標之間；先粗后精,反復調(diào)整。經(jīng)過精調(diào)后,其精度必須符合無砟軌道鋪設完成后精度要求,見表1和表2。并經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理檢查確認符合要求后,方可進行混凝土澆筑作業(yè)。

表1 軌道幾何形態(tài)的允許偏差

表2 曲線正矢容許誤差

2.8 道床混凝土澆筑

施工用混凝土為商品混凝土,混凝土供應商資質(zhì)由監(jiān)理審批。要求混凝土供應商攪拌站提前2周進行混凝土配合比設計,混凝土配合比設計報告由監(jiān)理認證方可按配合比供應混凝土?；炷翝仓皯M行坍落度、含氣量、入模溫度等各項性能指標的檢測,對不合格的混凝土不能進行澆筑。

高架線無枕式整體道床混凝土澆筑采用泵送法進行施工,同時在混凝土澆筑前用彩條布覆蓋鋼軌和扣件,防止混凝土污染扣件；混凝土在澆筑施工時應嚴格按照標準留置混凝土試塊。

2.8.1 混凝土泵送

(1)澆筑混凝土前,先自檢合格后再報請監(jiān)理組織設計、軌道、供電、信號、排迷流等專業(yè)進行聯(lián)合隱檢(基底處理、鋼筋綁扎焊接、預埋管線、軌道幾何尺寸),認定符合要求后方可澆筑混凝土。

(2)混凝土運輸采用混凝土罐車運輸,當混凝土運至現(xiàn)場時直接泵送,如圖5所示。泵送施工時,嚴格按照泵送操作規(guī)程進行,混凝土坍落度按照環(huán)境溫度及相關要求確定,偏差值為±20 mm。

圖5 泵送混凝土

(3)混凝土泵啟動后,先泵送適量同強度等級水泥砂漿,以濕潤混凝土泵的料斗及輸送管的內(nèi)壁等直接與混凝土接觸部位。潤管用的水泥砂漿應做垃圾處理,不得使用。

2.8.2 混凝土澆筑、振搗

(1)對每車混凝土進行坍落度試驗,保證符合施工要求。

(2)混凝土灌注時采用插入式振搗棒振搗,振搗棒φ40 mm的振搗棒,振動棒移動間距宜為400 mm左右,振搗時間為15～30 s。嚴禁振搗器觸及軌枕支撐架及模板,并及時檢查鋼軌的方向、軌距、水平與短枕及模板的位置,若發(fā)現(xiàn)超標,立即調(diào)整,整改合格后方可繼續(xù)澆筑。

(3)振搗完成后混凝土表面要進行抹面處理,為防止產(chǎn)生收縮裂縫,應及時進行養(yǎng)護。抹面允許偏差為平整度3 mm/m,高程0、-5 mm。

(4)在混凝土泵送過程中,應連續(xù)施工,如圖6所示?；炷翝仓戤?2 h內(nèi),采用噴灑養(yǎng)護劑的方法進行養(yǎng)護。

圖6 混凝土澆筑、振搗

(5)混凝土澆筑必須滿足《鋼筋混凝土施工及驗收規(guī)范》及《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》要求,并經(jīng)監(jiān)理工程師認可。

(6)澆筑結束混凝土初凝前,對軌道幾何尺寸、道床尺寸進行檢查,發(fā)現(xiàn)軌道變化和跑模立即進行處理。

2.8.3 冬期施工保溫措施

冬期施工時混凝土澆筑、養(yǎng)護要求按照《冬期施工方案》有關規(guī)定實施。

2.9 道床軌枕塊整修

混凝土澆筑完成后,在初凝前對道床軌枕塊進行整修,如圖7，圖8所示。使其和有枕整體道床基本一致,達到整體的統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、美觀性。

圖7 混凝土整修

圖8 混凝土軌枕塊整修

整修時機一般根據(jù)混凝土現(xiàn)場實際情況而定,通常在初凝前完成,具體施工方法為：

(1)準備整修用材料,如木條(按有枕道床軌枕實際尺寸測量而定)、平刀等；

(2)混凝土抹面,使其達到標準要求；

(3)利用加工好的木條在混凝土表面將混凝土按一定標準要求進行隔離,即將混凝土整修出軌枕形狀；

(4)待混凝土初凝完成后,將木條取出,用平刀進行混凝土整修。

(5)混凝土養(yǎng)生、質(zhì)量檢查。

2.10 道床混凝土抹面、養(yǎng)生

混凝土初凝前應及時進行面層的抹面,并將鋼軌、扣件、支撐架等表面粘有灰漿的地方立即清理干凈。初凝后終凝前進行第二次抹面,以保證混凝土表面的平整度及混凝土外觀質(zhì)量,避免混凝土表面皺裂、起皮,并及時進行覆蓋。

混凝土澆筑12 h后,采用噴灑養(yǎng)護劑的方法進行養(yǎng)護,要保持混凝土處于濕潤狀態(tài)。如圖9所示。

圖9 混凝土養(yǎng)護

2.11 拆模、拆除支撐架

在混凝土強度大于5 MPa(根據(jù)混凝土試塊確定)要求后,將模板進行拆除,拆除時應注意保護成品混凝土的完整性。拆除完畢后的模板應進行清洗并分類擺放、回收。

在混凝土強度達到5 MPa后,對支撐架進行拆除、清洗和涂油。

2.12 質(zhì)量檢查

(1)混凝土強度應符合設計規(guī)定,整體道床表面應無“蜂窩”、“麻面”，表面清潔,平整度允許偏差3 mm/m。

(2)無枕扣件安裝、預埋件位置按設計要求設置正確。

(3)軌道扣件、接頭夾板螺栓應擰緊并涂油。

(4)混凝土澆筑之前檢查扣件各部件是否安裝齊全,扣件是否達到設計扭矩。

(5)質(zhì)量檢查不合格應進行鑿除,重新澆筑。成型的無枕式整體道床如圖10所示。

圖10 成型的無枕式整體道床

3 高架線無枕式整體道床施工質(zhì)量控制

當高架線無枕式整體道床施工一切都準備就緒后,為了使軌道精度及各項指標達到驗收標準,在施工過程中的質(zhì)量控制就顯得尤為重要,質(zhì)量控制不好施工中所做的一切都是“零”；以下分別從基標復測、混凝土供應運輸、混凝土澆筑、材料質(zhì)量控制、隱蔽工程質(zhì)量保證措施等幾個方面簡單闡述一下施工中的質(zhì)量控制。

3.1 基標復測

鋪軌基標是軌道鋪設平面和高程的基準,基標測設質(zhì)量的好壞,將直接影響軌道鋪設質(zhì)量和線路運輸限界,為此基標測設必須準確,以確保軌道鋪設的質(zhì)量,為列車平穩(wěn)安全運行奠定基礎。

軌道施工前,依據(jù)《地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范》,以監(jiān)理機構提供的原始資料為依據(jù)配合基標測設單位進行線路復測。將復測成果以書面形式,報告業(yè)主、設計院及監(jiān)理工程師審核。確認無誤后,會同基標測設單位進行軌道控制基標和加密基標的測設。

3.2 混凝土供應、運輸

(1)施工前考察商品混凝土站生產(chǎn)能力,選定重合同、守信用的商品混凝土站。

(2)每月25日以前將下個月混凝土使用計劃提交商品混凝土站,以保證商品混凝土站有足夠的時間安排。提前12 h向混凝土站傳真聯(lián)系混凝土澆筑計劃,報清楚混凝土方量、強度等級、摻加劑、坍落度等技術要求及澆筑里程位置及需要泵車數(shù)量。

(3)商品混凝土運輸時,要避開城市交通高峰期。

3.3 混凝土澆筑

(1)混凝土作業(yè),按卸料、入模、振搗及收面進行分工,定人定崗,建立崗位責任制?；炷磷鳂I(yè)班組組建時,選擇有豐富混凝土施工經(jīng)驗的技術工人。對組建后的班組人員不定期進行混凝土澆筑技術質(zhì)量培訓,考核合格者上崗。混凝土澆筑實行質(zhì)檢工程師現(xiàn)場監(jiān)督制。

(2)嚴格按照施工圖施工,合理劃分施工段。

(3)盡量不安排在天氣寒冷的情況下澆筑混凝土,溫度較低時要注意混凝土的保溫,冬期施工注意事項應參照《冬期施工方案》要求執(zhí)行。

(4)采取措施保證混凝土自由傾落高度達到設計要求,最前端設置水平溜槽,防止混凝土產(chǎn)生離析。

(5)混凝土采用插入式振搗棒振搗,振搗時間不小于30 s并達到3個條件(混凝土表層開始泛漿；不再冒泡；混凝土表面不再下沉)結束振搗。

(6)混凝土澆筑應連續(xù)進行,間歇不超過規(guī)范規(guī)定的時間(對于不摻外加劑的混凝土,其允許間歇時間不應超過2 h,當溫度高達30 ℃時,不應超過1.5 h,當溫度低至10 ℃左右時,可延長至2.5 h)。

3.4 材料質(zhì)量控制

物資采購訂貨要依據(jù)物資需要量計劃,組織分部物資人員參與市場調(diào)查,在保證材料質(zhì)量的前提下,分析料費和運雜費,合理選擇貨源,簽訂采購合同,保證材料供應。對采購的材料應全面檢查其外觀質(zhì)量,并核對規(guī)格，型號和檢驗、試驗單，合格證及有關證明物資質(zhì)量的文件是否齊全,主要材料要按規(guī)定的要求進行復檢和再試驗,不合格的不得使用,所有進場材料必須填寫《進場材料檢驗單》,且必須經(jīng)過監(jiān)理工程師審核簽字。直接進入現(xiàn)場的材料均按規(guī)定要求進行送樣檢驗和試驗,并做好記錄,不同的材料可以有不同的檢驗方式。保證進入現(xiàn)場的材料在未經(jīng)檢驗和試驗符合要求前不投入使用。

3.5 隱蔽工程質(zhì)量保證措施

(1)隱蔽工程檢查采用班組檢查與專業(yè)相結合的方式,即施工班組在每道工序完工之后,首先進行自檢,自檢不符合質(zhì)量要求的予以糾正,然后再由專業(yè)檢查人員進行檢查。

(2)各工序完成后,由施工管理人員、質(zhì)量檢查工程師會同各工班長,按技術規(guī)范進行檢驗,凡不符合質(zhì)量標準的,堅決予以返工處理,直到再次驗收合格。

(3)工序中間交接時,必須有明確的質(zhì)量合格交接意見,每個工班在進行工序施工時,都應當嚴格執(zhí)行“三工序”制度,即檢查上工序,作好本工序,服務下工序。

(4)隱蔽工程在完成上述工作后,報請現(xiàn)場監(jiān)理工程師檢查驗收,并作好驗收記錄、簽認及資料整理工作；檢查未獲監(jiān)理工程師驗收通過的,必須返工重做,否則不得進行下道工序的施工。

(5)隱蔽工程必須有嚴格的施工記錄,將檢查項目、施工技術要求及檢查部位等填寫清楚,記錄表必須有技術負責人、質(zhì)量檢查人簽字。

4 結語

總體來講,高架橋無枕式整體道床施工在城市軌道交通建設中屬于一種特殊施工,因施工技術還不成熟,尚無施工經(jīng)驗和技術積累,因此在以后的施工中應不斷地進行總結和創(chuàng)新，同時借鑒一些先進的施工工藝和理念,形成一套適合城市軌道交通整體道床施工的技術管理系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]張希海，馬德勝，史萬成.北京地鐵5號線高架橋整體道床一次性鋪設無縫線路施工工藝[J].鐵道標準設計，2007(10)：86-88.

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