南京地鐵東線南延線軌道工程整體道床無縫線路設(shè)計(jì)

南京地鐵東線南延線軌道工程整體道床無縫線路設(shè)計(jì)

隨著城市軌道交通的發(fā)展，整個(gè)道路床的完美便捷交通結(jié)構(gòu)以其低噪聲、低維護(hù)率和高平衡性成為城市軌道交通中軌道結(jié)構(gòu)的首選。一次性鋪設(shè)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(yīng)力放散與鎖定則是整個(gè)施工中的關(guān)鍵工序,無縫線路應(yīng)力放散與鎖定的質(zhì)量直接關(guān)系到無縫線路后期的穩(wěn)定與使用效能。1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)南京地鐵一號(hào)線南延線軌道工程(D1S-TA17標(biāo))工程包含南京地鐵一號(hào)線南延線工程、一號(hào)線南延線大學(xué)城段工程、大學(xué)城停車場工程、小行車輛段(續(xù)建)工程等四部分的軌道工程施工,包含道床施工、鋪軌鋪岔、無縫線路施工等相關(guān)工作內(nèi)容。本工程由地面線、地下段和高架段三部分組成,按設(shè)計(jì),本工程(除大學(xué)城停車場工程、小行車輛段(續(xù)建)工程)全線鋪設(shè)60kg/m軌整體道床無縫線路,其中高架橋左右線鋪軌長度22.201km,其中無縫線路長度21.184km,有縫線路長度0.786km,鋪道岔12組,其中60kg/m-1/9單開道岔11組,D=5m交叉渡線1組,單向鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器4組,防脫護(hù)軌3.644km。線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下:正線數(shù)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;軌距:采用1435mm標(biāo)準(zhǔn)軌距,軌底坡1/40;最小線間距3.7m;最大坡度:正線35‰;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。2設(shè)計(jì)特點(diǎn)及施工困難2.1線路施工工藝⑴軌道工程施工要求一次鋪設(shè)無縫線路,驗(yàn)交行車速度標(biāo)準(zhǔn)為一次達(dá)到80km/h,需要線路具有較高的平順性和穩(wěn)定性,施工工藝要求很高。⑵改進(jìn)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。2.2線上線下配合⑴線路在高架橋上,最高處30多米,且處在兩公路、商場、居民區(qū)、公路交通十字路口等交通擁擠地段,鋪設(shè)線路所需材料和設(shè)備均需吊至橋上作業(yè),材料進(jìn)場和上橋困難,作業(yè)面受到限制,橋上倒運(yùn)工作繁重,橋下安全防護(hù)困難。⑵線下單位施工進(jìn)度不一致,共有3處施工斷點(diǎn),且施工斷點(diǎn)長度在100～500m,導(dǎo)致軌道工程施工不能連續(xù)作業(yè),只能分段施工后倒運(yùn)施工工具和機(jī)械設(shè)備,增大了勞動(dòng)強(qiáng)度。⑶采用LR120移動(dòng)式接觸焊軌機(jī)在線路上直接將25m鋼軌焊成單元軌節(jié),焊軌設(shè)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。⑷施工段因有DTⅦ2型扣件及短軌枕、軌道減振器扣件及短軌枕等,在線路上不夠集中,分段較多,造成大量配套工具倒運(yùn)。⑸因施工時(shí)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(shí)必須采取不同措施,才能保證施工質(zhì)量。3“支撐架法”的施工為保證施工進(jìn)度,線路采用多斷面、多工點(diǎn)同時(shí)施工,路基驗(yàn)交一段,施工一段,最后在斷點(diǎn)處連通。整體道床采用“鋼軌支撐架法”進(jìn)行施工,整體道床進(jìn)行測設(shè)基標(biāo)、軌枕布設(shè)、鋼軌聯(lián)接、混凝土澆筑等工序時(shí),采用平行交叉作業(yè),分段分期完成;混凝土枕采用25t吊車從橋下吊至橋面,鋼軌、道岔、鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器用25t吊車吊至橋面后用單軌車和滾筒共同運(yùn)輸鋪設(shè);采用移動(dòng)式LR120焊軌機(jī)在橋上進(jìn)行鋼軌焊接;采用“滾筒放散法”進(jìn)行應(yīng)力放散,“連入法”進(jìn)行無縫線路鎖定。4主要技術(shù)和重要過程的質(zhì)量控制測設(shè)基標(biāo)、鋼軌聯(lián)接、混凝土枕布設(shè)、安裝鋼筋、立模、線路精調(diào)、混凝土澆筑、鋼軌焊接、焊頭檢測、無縫線路鎖定、質(zhì)量檢查。4.1確定鋼筋高度組織測量人員對(duì)測設(shè)資料和控制樁辦理相關(guān)交接手續(xù),利用線路中線點(diǎn)或施工控制導(dǎo)線點(diǎn)和施工控制水準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)有關(guān)的控制樁進(jìn)行測量復(fù)核。復(fù)核完成后,做鋪軌基標(biāo),基標(biāo)是調(diào)整鋼筋高度、確定線路方向的基準(zhǔn)。根據(jù)測設(shè)的梁面高程以及預(yù)埋筋是否在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)(梁面高程允許偏差-30mm～+10mm,鋼筋方向和高程允許偏差±10mm),進(jìn)行鋪軌和鋼筋調(diào)整(主要是箍筋高度的調(diào)整)。鋪軌基標(biāo)直線地段一般間距6m,曲線地段一般間距5m。4.2軌溫高差不同時(shí)期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,為此在初春時(shí)加蓋大面積的草墊,采用“蓄熱法”施工方案,確保冬季混凝土施工質(zhì)量。夏季高溫施工主要是難以控制道床產(chǎn)生裂紋,鋼軌所受的溫度力和軌溫溫差有密切關(guān)系,溫差變化較大時(shí)施工(一般在6～9月晝夜軌溫溫差大于20℃),需要選好時(shí)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(shí)間段(晚上零點(diǎn)至第二天上午8點(diǎn)前),最好是在晚上10點(diǎn)之前施工完混凝土,第二天上午8點(diǎn)前混凝土已達(dá)到初凝強(qiáng)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(jié)后,松開接頭魚尾板和扣件并灑水養(yǎng)護(hù)。若初凝期間不在這個(gè)時(shí)間段,軌溫變化較大時(shí),需要用濕草簾蓋住鋼軌以保整鋼軌軌溫變化不大。達(dá)到初凝后,應(yīng)及時(shí)松扣件或者及時(shí)向鋼軌覆蓋,保持鋼軌軌溫溫差變化幅度較小,經(jīng)過施工過程中測量軌溫,軌溫溫差在20℃之內(nèi)時(shí),混凝土表面短枕兩側(cè)基本不產(chǎn)生裂紋。4.3焊接鋼軌機(jī)構(gòu)全線無縫線路鋼軌焊接采用LR120型移動(dòng)式接觸焊軌設(shè)備,在已鋪線路上將25m標(biāo)準(zhǔn)鋼軌焊接成無縫線路長軌條。整個(gè)焊接過程均由LR120裝置實(shí)施計(jì)算機(jī)程序控制,自動(dòng)化程度較高。整機(jī)沿軌道運(yùn)行至施工現(xiàn)場后,吊臂系統(tǒng)使焊機(jī)從平板車上向前移動(dòng)、提升、旋轉(zhuǎn),通過鋼軌工作表面進(jìn)行自動(dòng)精確定位,所用扣件無高腳螺栓,焊機(jī)直接在承軌槽內(nèi)焊接鋼軌。焊機(jī)夾持鉗口和導(dǎo)電鉗口各自獨(dú)立,夾持力作用于軌腰中部區(qū)域,使頂鍛段過程中機(jī)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(jī)易于調(diào)整起拱量,對(duì)于調(diào)好的起拱量,鋼軌冷卻以后正好落在所要求的公差范圍內(nèi),不需要對(duì)鋼軌進(jìn)行焊后調(diào)直工作。推凸機(jī)構(gòu)集成機(jī)床內(nèi),根據(jù)軌型自動(dòng)推凸。焊接完成后立即推凸,鋼軌外形面全部自動(dòng)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(tǒng)控制。焊接后對(duì)焊縫進(jìn)行打磨,打磨后的焊接接頭應(yīng)保證焊縫兩側(cè)各500mm范圍內(nèi)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(zhì)量控制是施工過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),正確分析影響施工質(zhì)量的各種因素,并采取相對(duì)應(yīng)的措施,是施工質(zhì)量控制的根本,對(duì)影響應(yīng)力放散的因素做具體分析,并采取相應(yīng)的解決措施。4.4.1應(yīng)力集中,留所存隱患應(yīng)力放散過程中長軌條與滾筒、鐵墊板鐵座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(nèi)部的應(yīng)力釋放,在長軌內(nèi)部出現(xiàn)局部應(yīng)力集中,從而留下隱患。在應(yīng)力放散前,將扣件松開并將軌距墊板拿開,與長軌接觸的雜物清理干凈,并每隔10根軌枕一個(gè)滾筒,并使長軌不與承軌槽上膠墊、鐵墊板鐵座、雜物等接觸;在放散過程中加強(qiáng)觀察,發(fā)現(xiàn)上述情況應(yīng)立即處理,使摩擦力降至最低。曲線半徑愈小,應(yīng)力放散愈不充分,采取在曲線內(nèi)側(cè)的鐵墊板鐵座上涂油,以減少鐵座與鋼軌間的摩擦;并在曲線地段加強(qiáng)撞軌等方式來保障應(yīng)力充分釋放。4.4.2抗縮性能撞軌方式是通過撞軌器(用兩根3m鋼軌焊制成的帶有滾輪的器械)撞擊安裝在長軌上的支座,使長軌得以自由伸縮,從而使長軌內(nèi)部應(yīng)力自由釋放且分布均勻。在施工中為使應(yīng)力充分釋放且均勻,一般至少要撞軌4次,每次撞軌要達(dá)到各位移觀測點(diǎn)的位移不再變化并出現(xiàn)反彈時(shí),從而來保證施工質(zhì)量。4.4.3鎖定軌溫技術(shù)的應(yīng)用施工中的所有測量器具在施工前都須經(jīng)過檢測、校核,檢定合格后方能使用。鎖定軌溫是無縫線路中的一個(gè)很重要的技術(shù)數(shù)據(jù),它對(duì)無縫線路的穩(wěn)定性與以后的維修作業(yè)都有重要意義。為了正確測量軌溫,施工中采取多個(gè)軌溫計(jì)多點(diǎn)測量,然后取平均值的方法來達(dá)到鎖定軌溫的準(zhǔn)確性。5后序施工安排南京地鐵1號(hào)線南延線高架橋軌道施工,技術(shù)含量和工藝要求高、施工組織困難、施工環(huán)境制約因素多。筆者在此高架段的軌道結(jié)構(gòu)實(shí)施中,有如下幾點(diǎn)體會(huì):⑴軌道工程能否如期貫通,將直接影響到接觸網(wǎng)、通信信號(hào)、電纜等工程的施工進(jìn)度。軌道工程能否及時(shí)貫通,又取決于橋梁與車站土建工程的同步完成。為使后序工程能順利進(jìn)行,前期土建工程的施工安排應(yīng)先難后易,先繁后簡。使土建完成后橋梁與車站的沉降、徐變?cè)诨鞠嗤臅r(shí)間內(nèi)趨于穩(wěn)定,以免沉降不均,引起軌道異變。這樣不僅有利于軌道結(jié)構(gòu)道床的實(shí)施,而且也