利用地鐵運營線進行延長線鋪軌的施工技術(shù)研究

房 斌 柏成林

(1.青島地鐵集團有限公司,266021,青島； 2.中鐵三局集團有限公司線橋工程公司,065200,三河//第一作者,工程師)

目前，為加快城市軌道交通工程建設(shè)步伐，避免單個節(jié)點問題影響整個工程進展，越來越多的城市軌道交通工程項目采取了分段施工和開通模式。分段施工和開通模式雖能使部分線路早日投入運營,但同時也給后期軌道安裝工程的施工組織帶來了很大的難題。其主要體現(xiàn)在:后期軌道鋪裝施工無軌排井可用，軌料運輸距離長，施工工效折減大，施工配合量增加，以及施工協(xié)調(diào)工作量大等諸多方面。如何在無軌排井條件下，充分利用運營線的運輸天窗，有效組織資源，加強施工協(xié)調(diào)，在合理工期內(nèi)安全、優(yōu)質(zhì)、高效地完成后期軌道鋪裝施工任務(wù)，成為解決后期線路開通運營的關(guān)鍵問題。

本文以青島地鐵3號線錯埠嶺站—清江路站區(qū)間的軌道鋪裝工程為例,論證在無軌排井條件下,利用已開通運營的車輛段作為臨時基地,通過運營線路進行軌道運送的施工方案和管理重點。

1 工程概況

青島地鐵一期工程(3號線)正線線路全長24.9 km，全部為地下線路，線路北側(cè)盡頭設(shè)有1處車輛段。青島地鐵3號線北段(清江路站至車輛段區(qū)間)于2015年12月16日率先開通試運營，全線于2016年12月18日開通試運營。青島3號線北段開通后，南段仍處于鋪軌階段，其中錯埠嶺站—清江路站區(qū)間位于線路中間地段。該區(qū)間大里程方向連接至已開通的運營線路，小里程方向連接至尚未施工的錯埠嶺車站，無法與前方鋪軌基地形成貫通條件(見圖1)，鋪軌施工難度較大。

圖1 軌道施工區(qū)段示意圖

清江路站—錯埠嶺站區(qū)間的鋪軌長度為3.124 km，其中鋼彈簧浮置板道床段長1.140 km，預(yù)應(yīng)力長軌枕整體道床段長1.984 km(其中0.76 km采用DTVI型扣件,1.224 km采用減振器扣件)。軌道施工期間錯埠嶺站尚未施工，且該區(qū)段內(nèi)無長大軌料的吊裝條件。

2 施工方案

軌道施工區(qū)段無軌排井可利用，不具備軌排吊裝條件，無法采用常規(guī)機械鋪軌施工。整個施工區(qū)段無滿足長大軌件下料的下料口，也不具備采用常規(guī)人工散鋪的施工條件。

綜合以上現(xiàn)場條件，分析發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場唯一可以進行長大軌件運送的通道只有已經(jīng)開通運營的線路。因此，擬采用既有車輛段材料線(股道)及卸車場作為臨時軌料存料場和裝卸場,利用夜間運營線路的施工天窗，運送軌料到達施工現(xiàn)場。

鋪軌施工方法如下：在已成型軌道上搭設(shè)簡易平臺，完成材料裝卸，軌排組裝，倒運就位，軌排架設(shè)。鋼彈簧浮置板鋼筋籠的施工充分利用馬蹄形隧道斷面空間大的特點，在澆筑完成的墊層上綁扎鋼筋籠，然后進行吊裝倒運就位。利用區(qū)間原有的兩處施工豎井運送混凝土，洞內(nèi)輔以混凝土罐車進行混凝土運送和澆筑[1]。

道床施工完成后，移動式閃光接觸焊軌機利用已開通運營線路進入施工區(qū)段，進行焊軌作業(yè)。

3 施工組織

3.1 場地規(guī)劃管理

場地規(guī)劃分地面材料存放加工區(qū)規(guī)劃、隧道內(nèi)存料和生產(chǎn)區(qū)規(guī)劃兩部分。

地面部分選擇車輛段內(nèi)材料堆場進行軌料存放，場地面積必須達到50 m×30 m以上，劃分鋼軌、軌枕、扣件存放區(qū)、鋼筋加工存放區(qū)，同時預(yù)留2臺25 t吊車同時作業(yè)區(qū)域。鋼軌存放應(yīng)沿線路方向，以方便裝車需要(見表1)。

表1 地面材料堆場區(qū)域方案

隧道內(nèi)存料和生產(chǎn)區(qū)域以滿足生產(chǎn)和減少二次倒運為原則，以成型的道床為載體，循環(huán)向前推進。場地布置以50～75 m長度為宜。由于短軌枕和扣件等零碎料較多，在布置時宜鋪設(shè)可循環(huán)使用的木板。隧道內(nèi)存料和生產(chǎn)區(qū)布置見圖2。

生產(chǎn)區(qū)按工序先后、材料規(guī)格和數(shù)量進行規(guī)劃，應(yīng)滿足施工程序要求(先進場鋼軌、軌枕等大件材料，后進場扣件、輔助材料等小件材料)。實施過程中，嚴格按照設(shè)計數(shù)量倒運物資和工裝，最大限度降低生產(chǎn)區(qū)物資存量。

圖2 隧道內(nèi)存料和生產(chǎn)區(qū)布置示意圖

3.2 測量控制

由于施工區(qū)段整體尚未貫通，無法滿足兩站一區(qū)間測量要求。為滿足施工進度要求，利用中間兩個豎井，將線路分為3個區(qū)段，每段長度約500 m。采用分段測量、限界確認和軌行區(qū)作業(yè)面移交工作方式,盡量匹配土建施工和軌道施工關(guān)系，保證整體施工進度[2]。

3.3 軌料運送安全管理

由于所有軌料均需從運營線路運送至施工現(xiàn)場，因此,利用運營線路運送軌料的過程是整個施工的關(guān)鍵，運送過程的安全性直接影響現(xiàn)場施工進度。為保證既有線運送工作的安全,需采取以下措施：

(1)利用限界車做為運送工具,運送過程中必須防止軌料超限，損壞運營線路設(shè)備(見圖3 a))。

(2)制定軌料加固措施，對平板車進行改裝，增加綁扎連接點。根據(jù)軌料屬性，可分別采用導(dǎo)鏈、吊帶或鋼絲進行加固(見圖3 b))。

a) 限界車

b) 加固方式圖3 軌料運送與加固實景

(3)加強和運營設(shè)備管理部門的對接，排定運送計劃。聯(lián)合運營設(shè)備管理單位,共同對裝車加固后的軌料進行確認，確保裝車牢固且不侵限。同時,在經(jīng)過運營線路區(qū)段,由熟悉線路狀況的引導(dǎo)司機跟車隨行，確保既有線運送工作安全可靠。

(4)根據(jù)現(xiàn)場施工情況建立合理的物料消耗計算模型，測算軌料運送數(shù)量，保證軌料運送與現(xiàn)場施工之間相匹配。物料運送順序、每車次運送數(shù)量和加固形式見表2。

表2 每車次軌料運送數(shù)量及加固方式

3.4 工作面管控

運營線路的維修天窗每天只有3 h，為保證軌料運送工作順利完成，運送作業(yè)必須嚴格按照計劃執(zhí)行。需提前聯(lián)系場調(diào)、行調(diào)、隨車司機和車站值班員，確保整個運送環(huán)節(jié)暢通[3]。

由于隧道內(nèi)作業(yè)面狹窄，無富余空間進行軌料堆碼，因此,施工現(xiàn)場必須嚴格按照既定施工計劃組織施工，保證現(xiàn)場軌料及時消耗，騰空堆放區(qū)域，保證軌料存儲需要。同時，充分利用返空軌道車，及時清理施工廢料，保證施工作業(yè)面整潔有序。工作面管控應(yīng)著重加強過程管控，嚴格控制施工質(zhì)量。

3.5 施工過程協(xié)調(diào)

利用既有運營線路參與施工組織需要協(xié)調(diào)的對象較多，隧道內(nèi)施工進度也要與既有線運輸計劃相匹配。需建立定期協(xié)調(diào)機制，通過定期對施工各相關(guān)部門的調(diào)度協(xié)調(diào)，搭建信息溝通平臺，及時準確地反饋土建交付計劃、軌料運送計劃及現(xiàn)場施工動態(tài),快速有效地調(diào)配資源，確保施工生產(chǎn)的順利開展。

4 施工效果

由于在施工前已制定了工作面分段交接和分段測量計劃，保證了施工的順利推進。

通過合理的軌料加固方式，嚴格的軌料運送計劃，以及軌料運送過程的協(xié)調(diào)和安全控制，保證了整個施工過程安全順暢。

由于嚴格按照物料消耗模型組織軌料進場和施工，減小了隧道狹窄空間的影響，最大限度地發(fā)揮了生產(chǎn)效能，加快了施工進度，因此得以短期內(nèi)實現(xiàn)了工程目標。不同施工方式與本段施工速度的對比見表3。

表3 施工速度對比

本文提出的施工方案統(tǒng)籌保障了后期土建工程的施工，同時為后續(xù)的供電與設(shè)備分段施工提供了作業(yè)條件，保證了整體工程的順利推進。

5 結(jié)論

通過場地規(guī)劃管理、測量控制、安全管理及工作面管控等5個方面的措施，在青島地鐵3號線錯埠嶺站—清江路站區(qū)間成功實施了利用地鐵運營線路進行鋪軌作業(yè)的施工方案，為利用既有運營線進行鋪軌施工積累了寶貴的工程經(jīng)驗，也可為國內(nèi)類似工程建設(shè)提供參考。主要結(jié)論如下：

(1)通過施工統(tǒng)計，建立合理的物料消耗計算模型，匹配工作面移交、軌料運送、現(xiàn)場施工之間的動態(tài)關(guān)系，有效保證了鋪軌作業(yè)的順利實施。

(2)提出了循環(huán)利用施工成型軌道作為生產(chǎn)運輸平臺的施工方案，有效克服了隧道內(nèi)空間狹窄、工序銜接不暢、生產(chǎn)工效降低等難題，保證了施工進度。

(3)建立了既有運營線運送軌料的管控機制，在軌料運送裝卸加固方式、運送行車速度、運送計劃的編制、施工與運營配合方式、應(yīng)急措施等方面積累了寶貴經(jīng)驗。在保證既有線運輸安全的基礎(chǔ)上，為現(xiàn)場散鋪施工創(chuàng)造了條件。