地鐵預(yù)制板式道岔整體道床施工技術(shù)研究

沈國芳

（中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司，陜西 咸陽 712000）

1 研究背景

預(yù)制板式道岔施工工藝技術(shù)自2013年在中鐵一局集團(tuán)承建的上海地鐵12號線軌道工程Ⅱ標(biāo)項(xiàng)目科研立項(xiàng)，在上海地鐵集團(tuán)及本公司科技研發(fā)中心的大力支持下，在上海12號線虹梅路站預(yù)制板式道岔的首組試驗(yàn)成功，并在中鐵一局集團(tuán)有限公司承建的上海17號線軌道工程A標(biāo)項(xiàng)目首次推廣應(yīng)用。道岔板采用工廠化預(yù)制生產(chǎn)，通過汽車運(yùn)輸至鋪軌基地，采用吊車或龍門吊將道岔板吊裝至軌道平板車上運(yùn)輸至施工作業(yè)面，車站內(nèi)采用叉車配合倒運(yùn)、鋪設(shè)作業(yè)，采用軌道基礎(chǔ)控制網(wǎng)及配套測量系統(tǒng)及工裝設(shè)備進(jìn)行道岔板幾何位置調(diào)整，固定道岔板位置，進(jìn)行自密實(shí)混凝土層的澆筑施工、安裝鋼軌扣件等作業(yè)。

2 施工工藝技術(shù)特點(diǎn)

（1）施工過程簡單易操作、作業(yè)安全性高、施工風(fēng)險小，用于城市地鐵板式道岔整體道床施工（含地下線和高架線）。

（2）研發(fā)了適用于地鐵板式道岔測量的配套的測量軟件，提高板塊定位精度，加快施工進(jìn)度。

（3）改變了傳統(tǒng)“架軌鋪設(shè)”模式，實(shí)現(xiàn)“先鋪板后鋪軌”的工藝流程，施工工藝靈活，減少對鋪軌吊裝孔的尺寸要求。

（4）消化吸收了高鐵板式道岔施工技術(shù)，結(jié)合地鐵施工工況條件及施工特點(diǎn)，提出系統(tǒng)的解決方案，研發(fā)出了適用于地鐵施工的板式道岔施工配套模板及扣壓裝置。

（5）道岔板工廠化預(yù)制，減少了現(xiàn)場工序，改善了現(xiàn)場施工環(huán)境，不僅減少了現(xiàn)場環(huán)境污染，而且道床外觀干凈整潔美觀漂亮，提高了道岔幾何精確度。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

地鐵板式道岔整體道床施工工藝流程如圖1所示。

圖1 地鐵板式道岔整體道床施工工藝流程

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

3.2.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）施工圖完成后，應(yīng)對所有進(jìn)場人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，現(xiàn)場管理人員應(yīng)熟悉板式道岔施工的程序和方法；技術(shù)人員應(yīng)熟練掌握地鐵板式道岔整體道床施工及相關(guān)工序的施工方法、技術(shù)要求、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)并完成對作業(yè)人員的技術(shù)交底；作業(yè)人員應(yīng)熟練掌握底座施工方法、工序要求、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）完成自密實(shí)混凝土配合比試驗(yàn)及揭板試驗(yàn)，確定配合比。

（3）CPⅢ網(wǎng)測量完成并通過評估。

3.2.1.2 材料準(zhǔn)備

（1）完成原材料進(jìn)場驗(yàn)收，確保原材料各項(xiàng)性能指標(biāo)符合設(shè)計及相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）模板采用定型鋼模板，以滿足自密實(shí)混凝土壓力及排氣要求。所需模板、連接件、固定件按計劃數(shù)量準(zhǔn)備齊全。

3.2.1.3 板式道岔試組裝試驗(yàn)

全線板式道岔整體道床施工前應(yīng)進(jìn)行首組道岔鋪設(shè)施工，道岔首組鋪設(shè)質(zhì)量評估合格后，方可進(jìn)行全線道岔的鋪設(shè)施工。

3.2.1.4 現(xiàn)場準(zhǔn)備

（1）車站底板面驗(yàn)收合格。

（2）配置滿足施工技術(shù)和工藝參數(shù)要求的混凝土攪拌站、混凝土輸送車、混凝土輸送泵、鋼筋加工場等資源。

（3）確保施工便道暢通、施工用水、用電設(shè)施到位。

3.2.2 測設(shè)板縫、邊線

為便于道岔板初步就位、自密實(shí)混凝土層鋼筋網(wǎng)片綁扎提供基準(zhǔn)位置，需進(jìn)行道岔板位置的測量放線。按照不同板塊的形狀、位置和尺寸進(jìn)行放樣，9號單開道岔板塊劃分如圖2所示，將每塊道岔板4個角相對坐標(biāo)進(jìn)行放樣。

圖2 板式道岔道床塊劃分圖

3.2.3 自密實(shí)混凝土層鋼筋綁扎

鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片根據(jù)道岔板的分塊情況，以測量的邊線和板縫線為基準(zhǔn)，進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片的布設(shè)。部分鋼筋在門形筋位置穿鋼筋，按設(shè)計要求設(shè)置。鋼筋保護(hù)層墊塊按0.5m間距梅花形進(jìn)行布置，并確保保護(hù)層厚度滿足設(shè)計要求。

3.2.4 道岔板運(yùn)輸及鋪設(shè)

（1）道岔板的運(yùn)輸。道岔板由有岔車站上部預(yù)留的孔吊入地下車站，采用運(yùn)輸及吊裝設(shè)備進(jìn)行道岔板的鋪設(shè)。在吊裝運(yùn)輸過程中，要注意對道岔板邊角的保護(hù)，道岔板長時間臨時存儲時，需采取措施防止道岔板的翹曲變形。

（2）道岔板的鋪設(shè)及初步就位。按照設(shè)計不同道岔板的先后布置順序，進(jìn)行道岔板鋪設(shè)。道岔板鋪設(shè)前，應(yīng)預(yù)先在基底表面放置支撐墊木，墊木位置應(yīng)放在道岔板板端位置，放置4塊墊木做臨時支撐，墊木高度按90mm厚度加工（大于自密實(shí)混凝土層厚度，道床板自密實(shí)混凝土厚度80mm）。

3.2.5 道岔板粗調(diào)

（1）精調(diào)作業(yè)前對道岔板進(jìn)行粗調(diào)。軌道板根據(jù)放樣邊線進(jìn)行粗調(diào)，并在4個角位置安裝精調(diào)制作。

（2）支座安裝妥當(dāng)之后，4個支座同步轉(zhuǎn)動豎向調(diào)節(jié)螺桿，使軌道板慢慢升起，取出初步就位施放的墊木，并確認(rèn)道岔板下無其他廢棄物，再慢慢落下。

（3）落板時，接近混凝土支撐層時必須降低下降速度，防止損壞道岔板。

（4）道岔板粗鋪精度控制：縱向、高程±5mm，橫向5mm。

3.2.6 道岔板精調(diào)

3.2.6.1 全站儀設(shè)站定向

根據(jù)建立的軌道基礎(chǔ)控制網(wǎng)進(jìn)行設(shè)站定向，全站儀設(shè)站嚴(yán)禁設(shè)在不穩(wěn)定的道岔板上。設(shè)站的誤差及要求滿足測量精度要求。設(shè)站的位置滿足軌道板測量距離的要求。

3.2.6.2 道岔板三維調(diào)整

（1）道岔板初步鋪設(shè)后，四角安裝三向調(diào)節(jié)器，注意調(diào)節(jié)器底部設(shè)置支撐墊木（采用硬雜木），為了避免一步調(diào)節(jié)不到位造成拆卸調(diào)節(jié)器重新精調(diào)，首先將高程調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)處于最低位置，左右前后調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)處于中間位置。注意安裝調(diào)節(jié)器前，需將兩側(cè)封邊模板臨時安裝到位（調(diào)節(jié)器臨近軌道板，安裝完畢后兩側(cè)模板無法安裝）。

（2）精調(diào)過程中應(yīng)注意四角步調(diào)一致，避免單點(diǎn)受力過大造成道岔板吊裝孔處邊角破損。

（3）道岔板上利用扣件尼龍?zhí)坠茏鳛槔忡R定位孔，全站儀實(shí)時測量同棱鏡交換數(shù)據(jù)，指揮人工利用三向調(diào)節(jié)器進(jìn)行道岔板的精調(diào)。軌道板精調(diào)注意搭接測量，避免產(chǎn)生累積偏差。嚴(yán)格控制道岔板的前后位置（沿線路方向），尤其轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝位置的道岔板。具體精調(diào)定位允許偏差如表1所示。

表1 道岔板精調(diào)定位允許偏差

3.2.6.3 固定道岔板

軌道板精調(diào)完畢后，應(yīng)檢查四角位置的調(diào)節(jié)器是否均處于受力狀態(tài)（可能存在精調(diào)器三點(diǎn)受力狀態(tài)，造成軌道板固定不牢固）。

3.2.7 封邊、安裝扣壓裝置安裝

（1）道岔板封邊模板的安裝。四周封邊模板需安裝牢固并粘貼無紡布密封良好，防止混凝土在間隙位置漏漿。四周封邊模板在單塊道岔板四角設(shè)置排氣孔槽，確保板底澆筑的密實(shí)性。

（2）測量位移百分表的安裝。道岔板精調(diào)完畢后，安裝高程位移、側(cè)向位移的百分表，用于測量道岔板在后期施工中的位移變化情況。

（3）扣壓裝置安裝。道岔板精調(diào)完畢后，安裝軌道板防上浮支架，防止道岔板在澆筑過程中上浮， 每塊道岔板安裝3～5道防上浮壓板裝置，單道左右對稱設(shè)置，曲線地段還需安裝防側(cè)向位移支架。

3.2.8 自密實(shí)混凝土的澆筑

（1）自密實(shí)混凝土澆筑準(zhǔn)備及檢查

①澆筑前需對道岔板狀態(tài)進(jìn)行檢查，調(diào)節(jié)器無松動，四周封邊裝置固定牢靠密封良好，防上浮壓板裝置的螺桿是否緊固。

②每塊道岔板設(shè)計兩處澆筑孔，合理選擇澆筑孔的位置，選擇道岔板一處孔作為澆筑口，另一處孔為觀察排氣孔。防溢管采用PVC管安裝于板面預(yù)留的澆筑孔內(nèi)。板面澆筑孔周圍鋪設(shè)土工布遮蓋，防止污染。防溢管高于板面 350mm。

③澆筑前3h對道岔板底進(jìn)行濕潤，濕潤過程中注意土工布及凹槽處無積水、明水。

（2）自密實(shí)混凝土拌制及運(yùn)輸

自密實(shí)混凝土澆筑前應(yīng)注意檢查道岔板的平面及高程位置，保證道岔板位置無變化，同時注意鋼筋網(wǎng)片的位置、保護(hù)層墊塊的數(shù)量及扣壓裝置的扣壓力，道岔板四周及橫向邊縫的密封情況，計算每單塊道岔板使用的自密實(shí)混凝土方量，按照澆筑板的數(shù)量確定拌制方量，并稍有富余。每塊道岔板必須一次澆筑完成，嚴(yán)禁二次澆筑，其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2 自密實(shí)混凝土生產(chǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目

自密實(shí)混凝土入模前，應(yīng)檢測混凝土拌合物的溫度、坍落擴(kuò)展度和T500填充比和含氣量，澆筑宜從道床板單側(cè)澆筑，澆筑時應(yīng)通過漏斗或溜槽流入，自由傾落高度不宜大于1m，自密實(shí)混凝土澆筑速度不宜過快，應(yīng)保證下料的連續(xù)性和混凝土拌合物在道岔板下連續(xù)流動。

（3）自密實(shí)混凝土澆筑

①運(yùn)輸施工現(xiàn)場的自密實(shí)混凝土倒運(yùn)至澆筑料斗內(nèi)，吊運(yùn)澆筑料斗至澆筑位置，當(dāng)澆筑料斗運(yùn)距過長或停滯時間過長時，自密實(shí)混凝土可能產(chǎn)生離析，需澆筑前采用攪拌葉片進(jìn)行混凝土的再次攪拌。

②根據(jù)計算的每塊道岔板的自密實(shí)混凝土數(shù)量，確定澆筑板的澆筑漏斗集料數(shù)量，并稍有富余，以確保單塊板實(shí)現(xiàn)一次性連續(xù)澆筑。漏斗置于道岔板預(yù)留孔，另一孔作為觀察、排氣孔。

③澆筑時，宜采用“慢-快-慢”方式，一次性完成單塊板的澆筑，單塊板澆筑時間宜控制在10～15 min。通過控制澆筑料斗的控制閥，確保漏斗中混凝土不中斷，同時確保漏斗內(nèi)混凝土充足，不宜出現(xiàn)漩渦狀，避免空氣卷入 板底。

3.2.9 工裝設(shè)備的拆除及自密實(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)

（1）防溢管在自密實(shí)混凝土澆筑完成3h后拔除，并在板面預(yù)留孔位置插入“S”型鉤筋，進(jìn)行混凝土收面。

（2）調(diào)節(jié)器及壓板裝置應(yīng)在自密實(shí)混凝土終凝后拆除。

（3）軌道板澆筑后及時對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，帶模養(yǎng)護(hù)不得少于3d，拆模后應(yīng)對自密實(shí)混凝土采取土工布包裹保濕養(yǎng)護(hù)，不得少于14d。

（4）道岔板上堆積重物及承受振動沖擊荷載時，需注意混凝土齡期同強(qiáng)度的關(guān)系，必要時做抗壓強(qiáng)度試壓，合理確定承受荷載時間。

3.2.10 道岔板的精度復(fù)核

道岔板精調(diào)后經(jīng)過封邊壓板、灌澆筑自密實(shí)混凝土等工序后，其位置精度可能受到擾動。在上述情況下應(yīng)抽查復(fù)測道岔的位置精度。復(fù)測后道岔板位置精度應(yīng)滿足表3 要求。

表3 道岔板澆筑后復(fù)測精度

3.2.11 道岔及配件安裝及精調(diào)

（1）道岔扣件及鋼軌組裝及軌道幾何尺寸的檢查

嚴(yán)格按照道岔鋪設(shè)圖進(jìn)行道岔組裝，組裝道岔時嚴(yán)格控制道岔鋼軌同已成型道岔板的相對位置。道岔組裝完畢后，對道岔的軌道幾何尺寸進(jìn)行檢查。

（2）道岔軌道幾何尺寸精調(diào)

板式道岔安裝完畢后，先利用道尺、弦線、支距尺等對軌道幾何尺寸誤差進(jìn)行檢查，然后利用軌道幾何狀態(tài)儀進(jìn)行檢查及精調(diào)，精調(diào)后道岔各部件允許偏差滿足《地下鐵道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB50299）對應(yīng)軌道幾何尺寸要求及施工圖要求。

4 工藝技術(shù)效益評價

（1）采用CPⅢ技術(shù)進(jìn)行道岔板的精調(diào)，減低了質(zhì)量缺陷出現(xiàn)的概率。

（2）提高施工效率、減低勞動作業(yè)強(qiáng)度，降低勞動力約30%，避免了人的因素、環(huán)境因素、管理因素對工程質(zhì)量、施工安全的影響。

（3）地鐵預(yù)制板式道岔整體道床較傳統(tǒng)施工工效提高約50%。

（4）減少后期運(yùn)營維修工作量，有效地降低后期運(yùn)營維護(hù)成本，確保實(shí)體工程質(zhì)量的提高，降低運(yùn)行事故出現(xiàn)的概率。

5 結(jié)語

通過對預(yù)制板式道岔工藝技術(shù)研究，與同傳統(tǒng)工藝比較，減低勞動力使用約30%，施工工效提高50%，有效提高了道岔施工質(zhì)量，填補(bǔ)了國內(nèi)地鐵預(yù)制板式道岔整體道床施工的空白，推動了建筑工業(yè)化模式及PC技術(shù)在地鐵上的應(yīng)用，為國內(nèi)地鐵板式道岔整體道床施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。