长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工法

2020年8月29日00:00:41 评论 26 5501字阅读18分20秒
摘要

我国采用长轨条铺设无缝线路主要是针对地面铁路而进行的,经验比较成熟。其施工线路曲线半径大(一般在1000m 以上),施工方法主要是“散铺法”。在国铁中采用长轨排法铺设无缝线路施工方法(线路通过小半径曲线、S型曲线)也只是做过可行性研究,并没有付诸实施。

国内整体道床无缝线路施工方法是随着国内大中城市的城市轨道交通建设而发展起来的,是借鉴国铁中长轨条铺设无缝线路的经验,以往主要采用的是“散铺法”和“换轨法”。

随着施工经验的不断成熟,目前整体道体无缝线路铺设施工中主要采用“换轨法”和“线上焊轨法”。

借鉴高速铁路中长轨排-次铺设无缝线路的施工方法,结合以往短轨排法的施工经验,开发了本工法,并成功应用于南京地铁一号线轨道工程施工中。

本工法既可不用工具轨,又可确保轨道施工的质量、安全和进度要求,同时也提供作业人员良好的施工环境。

一、工法特点

1.对施工环境污染小。

2.长轨排运输及钢轨焊接对道床施工干扰小。

3.施工工期短。

4.钢轨焊接质量有保证。

5.焊接接头不会置于轨枕上。

6.曲线线路圆顺。

二、工艺原理

在铺轨基地内设接触焊焊轨场,将25m 的定尺钢轨焊成125m 的长钢轨。然后依据轨节表,将长钢轨、短轨枕、扣件和两端带饺的长钢枕组成长轨排。

用8台龙门吊将长轨排吊装到长轨排运输列车上,在列车中部的平板车上安装具有纵、横向限位的钢轨固定支座,而在其余平板车上安装仅有横向限位但可容许纵向移动的左右股分别设置的钢轨活动支座。

当长轨排运输到作业面附近后,由8台铺轨龙门吊将长轨排同步吊起运送到已成型道床钢轨接头前端的活动滚道上,采用小型气压焊机焊接联合接头,经正火、打磨和探伤检测等合格后,在轨排上安装调轨支撑架,对轨道状态进行方向、水平、高低、轨距及正矢等方面的调整。再灌注混凝土支墩,将调整到位的轨排固定,最后灌注道床混凝土。当一个单元轨区段(道岔与道岔之间或两缓冲区之间)整体道床施工完毕后,若混凝土灌注时的轨温不在设计锁定范围内,应放散应力,将钢轨在设计锁定轨温下重新锁定,完成整体道床和无缝线路施工。

三、适用范围

适应于城市轨道交通短轨枕式整体道床无缝线路。

四、施工工艺

1.施工工艺流程图(见图1)

长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工法

2.施工流程

( 1)施工作业面的清理。

根据施工设计要求,施工作业面的各种建筑垃圾进行清除,清除积水和浮渣,使作业面保持干燥、干净,对结构底板进行凿毛处理。凿毛后的底板要用高压风或高压水进行吹扫或清洗,确保结构底板不留浮渣和污物和水。凿毛清理干净后及时施工混凝土垫层。

(2)基标测设。

在清扫干净的底板上或者施工完的垫层上,依据设计技术要求交底移交的、经复核符合要求的线路施工导线点或控制基桩进行测设线路控制基标。并在曲线的直缓点、缓圆点、曲中点、圆缓点、缓直点加点布置。

对侧放的各种基标,要严格保护,严防撞击。对被扰动过的基标要按规定重新进行复核。满足精度要求后交付施工使用。

( 3)临时走行轨的铺设。

铺设临时走行轨,其目的是为了使铺轨小龙门吊运送轨排和混凝土以及各种周转材料,以满足整体道床施工有序地向前推进。临时走行轨铺设在道床的两侧,般用P38kg/m 的小钢轨来做临时轨道,小钢轨用临时支撑架支撑固定在隧道墙壁的底部或侧部,用膨胀螺栓牢固固定。其轨距一般为3.1~3.2m,临时走行轨轨面高度基本和整体道床轨面高度相近。

(4)底层钢筋及防迷流钢筋的铺设。

在已测设完毕铺轨基标的地段,铺设底层钢筋网。钢筋网和结构底板间用混凝土预制块支垫,确保钢筋位置的正确。另外在结构缝和道床伸缩缝的地方把纵向钢筋断开,断开部位按防迷流要求焊接排流引出钢(铜)板。在一个道床伸缩段的中部按要求把纵向钢筋和横向钢筋进行焊接。

(5)钢轨的地面接触焊接。

钢轨地面焊接是在铺轨基地内进行的。铺轨基地内建有小型焊轨场。根据轨排长度125m 的要求,焊轨场的长度在170m左右。焊轨场由待焊钢轨堆放区、钢轨配检轨区、接头焊轨区、接头正火区、接头打磨区、接头检查和探伤区、长钢轨条存放区组成。在焊轨场内布置8~10台龙门起重机,负责钢轨的焊接和堆码。钢轨焊接用固定式接触焊机或移动式接触焊机对钢轨进行接头焊接。钢轨焊接按GB 1632—91焊接标准进行。首先按配轨表要求对焊接钢轨进行配轨,对选好的钢轨进行外观检查,对轨头两端有弯曲的部位进行校直,然后对钢轨夹钳导电部位进行打磨、除锈。一切完毕后,可进人焊机下进行焊接。焊接、推瘤
结束后,接头进行正火处理。接头正火处理完毕后,可进行粗打磨和精打磨。然后进行接头内部探伤检查和外观检查。合格后的钢轨条进人存轨区待用。

(6)长轨排的组装。

长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工法

在轨节场建有长轨排组装台座。按照无缝线路设计和铺轨综合图要求编制配轨表。依据配轨表组装长轨排。长轨排长度125m。组装好后的长轨排两钢轨间,用特制的活动钢支撑架按1435轨距连接起来。确保两长轨之间相对位置不便。用8~10台龙门吊把长轨排平稳的吊装到运轨排列车上待运(见图2)。

(7)轨排运输。

轨排运输是由轨道牵引车牵引长轨排运输列车来实现的。轨排吊装到轨排列车上后,在列车的中部平板车上安装一个具有支撑和固定作用的支撑架,其余平板车上安装具有支撑作用并确保钢轨纵向可运动且左右股之间能横向移动的支撑架,整个长轨排形成以轨排中部为固定不动点,左右股钢轨前后自由串动的状态,确保列车顺利通过小半径曲线地段(见图2)。把轨排和托架进行连接,以确保列车的安全运行。轨道车顶推着长轨排列车把轨排缓缓送至施工作业面道床强度已满足要求的地段待卸。

(8)轨排的搭接运输。

长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工法

轨排的搭接运输是用铺轨龙门吊机组来完成的。龙门吊机组由8~10台铺轨同步小龙门吊组成(见图3)。龙门吊机组走行在临时走行轨道上。当龙门吊机组进入轨排列车范围后,解除轨排和托架的联结。龙门吊机组把轨排列车上的长轨排吊起后缓缓运送到设计安装位置的临时托架上待下一道工序一联合接头的焊接。

(9)联合接头焊接。

长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工法

钢轨联合接头的焊接有两种方法,一是气压焊接;二是铝热焊接(本.工程按业主要求采用气压焊接)。初步到位的轨排,根据接头位置的要求,对接头进行方正处理。处理完毕后的钢轨,把其中一根用临时夹板和前根钢轨进行联结,解除轨排两钢轨间的连接,顺直接头两侧各20m范围内的钢轨,对钢轨两焊接端面进行打磨处理,符合要求后对接头进行焊接。焊接完毕后,以同样的方法焊接另一个接头。然后对接头进行正火处理,打磨和探伤。

长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工法

合格后转下一道工序(钢轨接头现场小型气压焊接示意图见图4、图5)。

( 10)轨排调整。

接头焊接完成后,在轨排上安装调轨支撑架(见图6)。依据铺轨基标和铺轨综合要求对轨道状态进行方向、水平、高低和轨距及正矢等方面的调整。使轨道状态满足施工规范要求。

长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工法

即可以按施工标桩为依据,借助于特制的直角道尺和万能道尺,通过调轨支撑架的调整使轨道精确就位。

直角道尺是配合施工标桩使用的专用道尺,道尺顶部设有水准泡,其一端装有可水平移动的滑块,另一端固定连接可伸缩调节高度并带刻度的垂直立柱。轨排调整时,用直角道尺控制与标桩同侧的钢轨,先将直角道尺立柱的高度调节到与标桩与轨面高差相适应,并将道尺立柱底的对准器对准标桩的中心,道尺的滑块架在同侧的钢轨上,同时将万能道尺紧挨直角道尺,架在两股钢轨上,控制另一侧钢轨并检查轨距。

首先调整临近标桩的钢轨支撑架,先调水平后调中线,旋转支撑架立柱,使钢轨升高或降低,当直角道尺水准泡居中时表示同侧钢轨已调至设计标高,当万能道尺(若曲线时内轨顶加超高值)的水准泡同时居中时,表示另一侧钢轨也调至所需高度。然后旋转钢轨支撑调整架上的轨卡螺栓,先松一侧再紧另一侧,使钢轨左右移动,先调与标桩同侧钢轨,再调另一侧钢轨,直至直角道尺水平滑块指针读数为“0”。万能道尺读数为“1435mm”(如曲线地段要求加宽时按1435+加宽值记)时,再用目测观察配合万能道尺和10m长弦线量测,旋转离标桩较远的支撑架的立柱和轨卡螺栓,使钢轨平直圆顺。

(11)轨排的临时固定。

轨排调整到位后,把道床内的剩余未绑扎的钢筋进行绑扎。绑扎完毕后,把轨排的支撑块每隔3~4块立一支墩摸,用整体道床同级的混凝土进行支墩灌注。灌注时要加强支撑块下混凝土的捣固,以免出现不密实的现象而影响道床混凝土质量。支墩混凝土强度达到5MPa后,拆除调轨支撑架和支墩摸板,清除散落的混凝土,待下一步工序。

( 12)立道床模板,灌注道床混凝土。

轨排状态符合要求后,根据道床形式支立道床摸板。摸板立好后,对线路状态再一次进行检查,无误后,对道床实施混凝土灌注。混凝土的运输是用混凝土斗配合铺轨龙门吊来进行的。龙门吊走行范围一般在400m左右,超出该范围后就需要轨道车牵引平板车来进行运输。当平板车从混凝土下料口用混凝土斗装载后运输到铺轨龙门吊作业范围内,然后由铺轨龙门吊搭接运输到需灌注混凝土的地方,进行混凝土的灌注。混凝土灌注时,要加强支撑块下前后、左右的振捣,确保道床混凝土的内实。道床表面要抹平,并按规定抹出散水坡,确保隧道墙体渗水汇集到水沟内。在道床混凝土灌注时要做好当时的轨温记录,以待后期无缝线路锁定时使用。

(13)工序转移。

道床混凝土灌注完毕后,其强度达到设计强度的70%以上时,全部工序转下一个循环。拆除临时走行轨道。把调轨支撑架、临时走行轨、摸板等周转材料运往下一个施工.作业面。

清理扣件、钢轨、支撑块上的污物,清扫道床,垃圾装外运。对道床混凝土进行养护。下一个作业循环同上一个工作内容一样。以流水形式进行。通过循环作业完成整体道床施工。

(14)长钢轨无缝线路锁定。

当一个无缝线路区段整体道床施工完毕后,根据施工现场实际情况和气温以及轨温的要求,可对该段长钢轨进行锁定。首先依据道床灌注时的轨温记录,比照设计锁定轨温和当时的实际轨温,对该区段进行调查。根据调查资料设计该区段的应力调整和放散方案。按方案要求拆除不符合锁定轨温要求区段的扣件(把该区段向两侧延长400~ 50Om,作为应力调整区段),利用震动或车辆碾压的方式,使钢轨应力调整均匀满足设计锁定时,立即对该区段进行锁定,并记录好锁定时的轨温。锁定后整理扣配件,安装防爬观察标志,做好记号。按要求进行防爬观察。

五、质量控制

整体道床施工标准按现行地下铁道施工规范和铁路施工规范要求执行,混凝土施工按混凝土施工规范要求执行。钢轨焊接按GB 1632—91标准执行,无缝线路施工按国铁无缝线路施工及养护标准执行。

1.施工中的非标结构以及模板等设计,须经检算确定,具有足够的强度、刚度及安全系数、试验数据。并保证结构尺寸和预留孔位的准确。

2.整体道床施工前,先检查底板有否渗漏水,尺寸和质量符合设计标准后,进行凿毛、清理,按有关规范要求做好隐蔽工程检查,填写检查记录;道床基标埋设以前,对建筑限界、净空尺寸进行检测,中线水平贯通测量并调整误差,满足要求以后方能布设,基标埋设的误差应在规范规定的范围内﹔对轨排的精调要严格检查、验收。在浇筑混凝土过程中,要采取有效的防护措施,保证不碰撞钢轨支撑架,并指定专人经常检查中线、标高、轨距、水平,保证结构尺寸的准确无误。

3.焊长轨前,严格按TB/T 1632-91标准,做好钢轨焊接接头的型式验和周期性试验,获得合理的工艺参数。

4.在检查结构底板质量和尺寸符合设计后,进行凿毛处理,用高压水清理道床基础,并排干基底积水,保证道床混凝土与基底紧密结合。

5.道床混凝土应分层浇筑,分层振捣,每层厚度不超过300 ~ 400mm,相邻两层浇筑时间间隔不超过2h,确保上下层混凝土在初凝前结合好,不形成施工缝,浇筑混凝土的自由落差不超过2.0m,否则使用串筒、溜槽等工具进行浇筑。

混凝土结构内的预埋件、管道、密集群管、钢筋稠密处以及结构的后浇缝部位,均为可能导致渗漏水的薄弱之处,为混凝土浇筑的关键部位,要仔细施工,确保混凝土的浇筑质量。

六、安全控制

1.焊机操作人员、龙门吊司机、轨道车司机需要经培训,持证上岗。

2.车辆运行速度,应控制在15km/h之内,以确保龙门吊同步。

3.吊轨排小龙门吊走行,要有专门指挥人员,应充分注意附近工作人员的安全。启动、停止时都要响铃警示。联动龙门吊步调要到致,轨排走行前方,人员必须撤离。长轨列车上的钢轨,必须严格检查并紧固锁定,避免其通过曲线、道岔、长大坡道等地段时轨条串动或弹出车外,运行中尽量避免紧急刹车。

七、机具设备(见表1)

长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工法

表1 设备配备按一个施工作业面配备表

八、劳动力组织( 见表2)

长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工法

表2 劳动力配备按一个作业面配备表

九、经济及社会效益

本工法解决了城市轨道交通施工中,场地小、环境复杂等难题;施工技术中解决了长轨排在小曲线半径、长大坡道上运输、现场焊接多、质量又难保证等难题。减少了投入、缩短了工期、提高了质量,取得了良好的经济和社会效益。

长轨排法施工短支撑块式整体道床和无缝线路轨道工程,是对地铁和城市轨道交通施的一次变革,以其独特的优点将会得到城市建设者和设计者的青睐。

十、工程实例

本工法于2003年7月~2004年5月南京地铁一号线南北左线、右线、西延伸线。在施工过程中,设计单位、业主和轨道监理对各工序以及接头焊接质量进行了施工监测,完全符合设计要求。

由于采用了本施工工艺,南京地铁一号线在区间结构交接滞后的情况下均按期完成。

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