地鐵車站整體道床無縫線路施工技術

隨著城市軌道交通的發展，整個道路床的完美便捷交通結構以其低噪聲、低維護率和高平衡性成為城市軌道交通中軌道結構的首選。一次性鋪設無縫線路的施工工藝在城市軌道施工中逐漸成熟,其中鋼軌接頭焊接、應力放散與鎖定則是整個施工中的關鍵工序,無縫線路應力放散與鎖定的質量直接關系到無縫線路后期的穩定與使用效能。1線路主要技術標準北京地鐵5號線從北四環路以北至終點太平莊北站為高架線及地面線,長度為10.8km,占全線39%,其中地面線810m,路塹過渡段196m,設車站7座,其中高架車站6座,地面車站1座。高架線及地面線均為整體到床,雙線鋪軌長度21.6km,其中無縫線路長度20.5km,有縫線路長度1.1km,接觸軌安裝21km,鋪道岔13組,其中60kg/m-1/9單開道岔12組,3.6m單渡線1組,D=5m交叉渡線1組,單向鋼軌伸縮調節器8組,雙向鋼軌伸縮調節器8組,防脫護軌3.102km。線路主要技術標準如下。正線數目為雙線,列車最高行車速度80km/h,車輛軸重14.1t;最小曲線半徑:正線400m,出入段線和聯絡線180m;軌距:采用1435mm標準軌距,軌底坡1/40;最小線間距3.6m;最大坡度:正線24‰,出入段線和聯絡線34‰;鋼軌:采用60kg/m鋼軌;扣件與軌枕:DTⅦ2型扣件及短軌枕、軌道減振器扣件及短軌枕、DTⅥ2型扣件及短軌枕。2設計特點及施工困難(1)線路施工工藝①軌道工程施工要求一次鋪設無縫線路,驗交行車速度標準為一次達到80km/h,需要線路具有較高的平順性和穩定性,施工工藝要求很高。②改進了原來整體道床施工工藝,混凝土一次性澆筑整體道床,沒有澆筑支墩這一工序。(2)線上線下配合①線路主要在高架橋上,最高處20多米,且處在兩公路、商場、居民區、公路交通十字路口等交通擁擠地段,鋪設線路所需材料和設備均需吊至橋上作業,材料進場和上橋困難,作業面受到限制,橋上倒運工作繁重,橋下安全防護困難。②線下單位施工進度不一致,共有12處施工斷點,且施工斷點長度在200～400m,導致軌道工程施工不能連續作業,只能分段施工后倒運施工工具和機械設備,增大了勞動強度。③采用AMS60移動式接觸焊軌車在線路上直接將25m鋼軌焊成單元軌節,焊軌設備用軌道車和平板車配合,車輛重、坡度大、曲線半徑小,使焊軌操作難度增加。④施工段因有DTⅦ2型扣件及短軌枕、軌道減振器扣件及短軌枕、DTⅥ2型扣件及短軌枕等,在線路上不夠集中,分段較多,造成大量配套工具倒運。⑤因施工時間跨度較長,冬季寒冷施工和夏季高溫施工,混凝土澆筑施工時必須采取不同措施,才能保證施工質量。3道床鋪設、連接為保證施工進度,線路采用多斷面、多工點同時施工,路基驗交一段,施工一段,最后在斷點處連通。整體道床采用“鋼軌支撐架法”進行施工,整體道床進行測設基標、軌枕布設、鋼軌聯接、混凝土澆筑等工序時,采用平行交叉作業,分段分期完成;混凝土枕采用25t吊車從橋下吊至橋面或者用5t電動葫蘆從橋下吊至橋上,鋼軌、道岔、鋼軌伸縮調節器用25t吊車吊至橋面后用自制炮車、單軌車和滾筒共同運輸鋪設;采用移動式AMS60焊軌車在橋上進行鋼軌焊接;采用“滾筒放散法”進行應力放散,“連入法”進行無縫線路鎖定。4主要技術和重要過程的質量控制測設基標、鋼軌聯接、混凝土枕布設、布置鋼筋、立模、線路精調、混凝土澆筑、鋼軌焊接、焊頭檢測、無縫線路鎖定、質量檢查。4.1錨樁基礎測量復核組織測量人員對測設資料和控制樁辦理相關交接手續,利用線路中線點或施工控制導線點和施工控制水準點對有關的控制樁進行測量復核。復核完成后,做鋪軌基標,基標是調整鋼筋高度、確定線路方向的基準。根據測設的梁面高程以及預埋筋是否在設計允許范圍內(梁面高程允許偏差-30mm～+10mm,鋼筋方向和高程允許偏差±10mm),進行鋪軌和鋼筋調整(主要是箍筋高度的調整)。鋪軌基標直線地段一般間距6m,曲線地段一般間距5m。4.2軌溫高差變化大時選擇適宜混凝土澆筑比較容易出問題的是冬季寒冷施工和夏季高溫施工。冬季氣溫低,夏季溫差大,為此搭設了暖棚,內置加熱設備,初春加蓋大面積的工業電熱毯,草墊,采用“蓄熱法”或“暖棚法”施工方案,確保了冬季混凝土施工質量。夏季高溫施工主要是難以控制道床產生裂紋,鋼軌所受的溫度力和軌溫溫差有密切關系,溫差變化較大時施工(一般在6～9月晝夜軌溫溫差大于20℃),需要選好時間段。混凝土施工后到初凝期間,盡量選在軌溫溫差變化不大的時間段(晚上零點至第二天上午8點前),最好是在晚上10點之前施工完混凝土,第二天上午8點前混凝土已達到初凝強度。在施工前將鋼軌灑水濕潤以便降溫,使軌溫溫差在混凝土施工后到初凝期間變化不大,混凝土凝結后,松開接頭魚尾板和扣件并灑水養護。若初凝期間不在這個時間段,軌溫變化較大時,需要用濕草簾蓋住鋼軌以保整鋼軌軌溫變化不大。達到初凝后,應及時松扣件或者及時向鋼軌覆蓋,保持鋼軌軌溫溫差變化幅度較小,經過施工過程中測量軌溫,軌溫溫差在20℃之內時,混凝土表面短枕墩兩側基本不產生裂紋。4.3平板車自動焊接鋼軌全線無縫線路鋼軌焊接采用經改裝后的AMS60型移動式接觸焊軌設備,在已鋪線路上將25m標準鋼軌焊接成無縫線路長軌條。整個焊接過程均由SWEP06裝置實施計算機程序控制,自動化程度較高。整機沿軌道運行至施工現場后,吊臂系統使焊機從平板車上向前移動、提升、旋轉,通過鋼軌工作表面進行自動精確定位,所用扣件無高腳螺栓,焊機直接在承軌槽內焊接鋼軌。焊機夾持鉗口和導電鉗口各自獨立,夾持力作用于軌腰中部區域,使頂鍛段過程中機體不變形,防止鋼軌在焊接過程中打滑而形成不充分軌縫。焊機易于調整起拱量,對于調好的起拱量,鋼軌冷卻以后正好落在所要求的公差范圍內,不需要對鋼軌進行焊后調直工作。推凸機構集成機床內,根據軌型自動推凸。焊接完成后立即推凸,鋼軌外形面全部自動除瘤,推凸殘余量小。焊縫處理過程由最新一代的閉式回路伺服系統控制。焊接后對焊縫進行打磨,打磨后的焊接接頭應保證焊縫兩側各500mm范圍內軌頭軌頂面及作用面的直線度為軌頂面及其圓弧面0.3mm/m,軌底凸出量不得超過1mm,打磨深度不大于0.5mm。4.4分析因素及其解決措施施工中的質量控制是施工過程中的一個重要環節,正確分析影響施工質量的各種因素,并采取相對應的措施,是施工質量控制的根本,對影響應力放散的因素做具體分析,并采取相應的解決措施。(1)減輕負荷、放散鐵座圖4應力放散過程中長軌條與滾筒、預埋鐵座、承軌槽、碎石道床上的道碴等接觸物之間的摩擦力直接影響長軌條的自由伸縮,延緩長軌內部的應力釋放,在長軌內部出現局部應力集中,從而留下隱患。在應力放散前,將扣件松開并將軌距墊板拿開,與長軌接觸的雜物與石碴清理干凈,并每隔12根軌枕疊放兩塊聚四氟乙烯,并使長軌不與承軌槽上膠墊、軌枕預埋鐵座(整體道床為鐵墊板鐵座)、石碴、雜物等接觸;在放散過程中加強觀察,發現上述情況應立即處理,使摩擦力降至最低。曲線半徑愈小,應力放散愈不充分,采取在曲線內側預埋鐵座和曲線卡上涂油,以減少鐵座和曲線卡與鋼軌間的摩擦;并在曲線地段加強撞軌等方式來保障應力充分釋放。經測定,滾筒與鋼軌之間的滾動摩擦系數為0.1,而聚四氟乙烯之間的滑動摩擦系數僅為0.05,采用兩塊聚四氟乙烯疊放代替滾筒,從而大大降低摩擦力,高放散質量。(2)長軌上的成裝撞軌方式一般有兩種,一種是固定式,它是通過撞軌器(用兩根2.5m鋼軌焊制成的帶有滾輪的器械)撞擊安裝在長軌上的支座;一種是移動式,它是使用道釘錘均勻敲擊軌腰。兩種撞軌方式各有特點,固定式作用力大,能使長軌自由伸縮,移動式能使長軌內部應力分部均勻,兩種方式相結合,可使長軌內部應力自由釋放且分布均勻。在施工中為使應力充分釋放且均勻,一般至少要撞軌4次,每次撞軌要達到各位移觀測點的位移不再變化并出現反彈時,從而來保證施工質量。(3)鎖定軌溫技術的應用施工中的所有測量器具在施工前都須經過檢測、校核,合格后方能使用。鎖定軌溫是無縫線路中的一個很重要的技術數據,它對無縫線路的穩定性與以后的維修作業都有重要意義。為了正確測量軌溫,施工中采取多個軌溫計多點測量,然后取平均值的方法來達到鎖定軌溫的準確性。(4)自由端扣件上齊50m時施工過程中的鎖定環節所用時間愈少,長軌的軌溫變化就愈小,鎖定質量就愈好。應力放散與鎖定組織得當可明顯提高施工質量。通過論證,當長軌的自由端扣件上齊50m時,扣件的阻力就可使長軌的長度不再發生變化,也就是說此時長軌已處于鎖定狀態。在此理論下,在單元軌節的自由端加強力量,使下令鎖定后能迅速上齊50m扣件,中間各組采取隔三上一的形式,可以在15min內(經測定軌溫一般在20min內變化不會大于1℃)完成自由端連續50m、中間隔三上一的工作量,從而使長軌完全