长钢轨直铺法施工无砟道床技术应用

赵 轲

(中交二公局铁路工程有限公司,710065,西安∥工程师)



长钢轨直铺法施工无砟道床技术应用

赵 轲

(中交二公局铁路工程有限公司,710065,西安∥工程师)

结合吉隆坡Ampang轻轨项目特点,对传统的无砟道床施工技术进行对比分析,提出了一种新型的长钢轨直铺法施工无砟道床技术。详细介绍了采用该技术需要投入的特殊设备(钢轨支撑调整系统)及组装的流程,从工序及设备投入方面与传统的无砟道床施工工艺进行比较，分析了该技术的优点。长钢轨一次铺设无砟道床施工技术尤其适合道床断面复杂、曲线半径小且施工环境条件困难的城市轨道交通工程。

轨道交通； 无砟道床施工; 长钢轨直铺法

Author′s address CCCC SHEC Railway Engineering Co.,Ltd.,710065, Xi′an,China

无砟轨道施工主要包括预制板式无砟轨道施工和现浇板式无砟轨道施工。传统的现浇板式无砟轨道施工主要包括轨排框架法、标准轨直铺法及长轨排直铺法。其中，轨排框架法多用于铁路铺轨,需要换铺长钢轨;标准轨直铺法多用于城市轨道交通工程,无需换铺长钢轨,直接在施工完成的道床上采用移动闪光焊焊接为长钢轨;长轨排直铺法为近几年城市轨道交通工程中较常用的方法,需要在铺轨基地组装长钢轨轨排,通过大型轨道运输设备运输至现场,精调后浇筑道床混凝土[1]。

1 工程概况

吉隆坡Ampang轻轨项目全线位于高架桥上,其无砟道床与国内道床形式有所不同,在道床两侧有竖向L形挡墙,类似护轮轨起防脱轨作用;扣件采用德国Vossloh DFF21型扣件。该扣件系统主要包括弹条、螺旋道钉、平垫圈、轨距挡板、橡胶垫及基板。基板可直接现浇埋入道床板中,无需采用轨枕或支撑块。道床断面与扣件系统如图1所示。钢轨采用25 m定尺钢轨，现场焊接为250 m长钢轨,采用铝热焊锁定。

线路特点:曲线半径小,正线最小曲线半径为133 m,车辆段最小曲线半径仅50 m,曲线半径小于150 m的地段钢轨需要预弯;道床断面复杂,除L形道床断面这一特点外,由于桥梁无超高,道床板无底座,线路超高全部通过道床实现,给模板设计带来一定难度。

图1 道床断面图

现场环境:项目地处吉隆坡卫星城Puchong地区中心,商业繁华,人口密集,不具备建设铺轨基地的条件。车辆段位于线路终点,为高架站,根据线下移交计划,该车辆段待正线全部完工后才能移交,因此也不具备作为铺轨基地的条件。

2 方案比选

(1) 轨排框架法。该方案需在工厂提前加工轨排框架,采用移动式龙门吊铺设短轨排并浇筑混凝土,道床施工完成后,换铺长钢轨并现场焊接无缝线路。采用该方案除需投入龙门吊外,在换铺长钢轨时需用运输列车将长钢轨运至施工现场,并采用铺轨机进行铺设。此外，还需设置铺轨基地,成本投入大。更为重要的是,轨排框架法工具轨较短,不适用于该小曲线半径项目。

(2) 标准轨直铺法。该方案采用25 m标准轨现场组装轨排,采用轨排调整系统进行轨道几何参数的调整,浇筑混凝土后采用移动闪光焊现场焊接无缝线路[2-4]。若采用该方案,后期需投入轨道车及平板车等轨道运输设备进行移动闪光焊焊接。特别是,该项目道床有L形竖向挡墙,在工地移动闪光焊焊接时,焊机机头操作空间不够,焊接困难。因此，标准轨直铺法不适合本项目。

(3) 长轨排直铺法。该技术为近几年城市轨道交通施工中较常见的方法,需要设置铺轨基地,在铺轨基地内组装长轨排,通过轨道运输设备运输至施工现场并定位,浇筑混凝土。由于项目现场不具备设置铺轨基地条件,因此该方案不适合。

结合L形道床断面、钢轨无法现场移动焊接且曲线半径非常小这一实际特点,提出了长钢轨直铺法施工无砟道床技术：在道床施工前,先在现场离道床施工起点一定距离处设置临时焊轨生产线(保证焊轨与道床施工能同时进行),并采用长钢轨运输拖拉机将长钢轨提前散布到位；道床施工时,采用25个小型门吊框架,将长钢轨吊装到钢轨支撑调整系统上,然后安装模板浇筑混凝土。该技术无需投入大型轨道设备,无需设置铺轨基地,亦无需换铺长钢轨,遇到小曲线半径时,可有选择性地设置长钢轨的长度,将单元焊焊接接头避开小曲线,满足小曲线半径施工条件,提高施工工效的同时也节省了施工成本。

3 施工机具设备

长钢轨直铺法施工需要的设备主要包括小型门吊框架、钢轨支撑调整系统、可调模板系统,以及传统的混凝土施工机具。其中，小型门吊框架用于250 m长钢轨的吊装;钢轨支撑调整系统用于长轨排的现场组装及轨道几何尺寸的调整;模板系统采用可调模板,以适用于该项目道床断面不断变化的特点。

钢轨支撑调整系统主要包括中托架及其支撑杆、钢轨托盘、侧托架、支腿、轨向撑杆等。其中,钢轨托盘带有1/40的轨底坡；支腿用以长钢轨高程调节；轨向撑杆用以长钢轨方向调节；中托架、侧托架上带有调整螺栓,用以实现轨距的调节。如图2所示。

图2 钢轨支撑调整系统

4 长钢轨直铺施工无砟道床工艺

该技术主要包括现场钢筋绑扎、钢轨支撑调整系统安装、长钢轨吊装、扣件安装、模板安装、长轨排调整、接地端子焊接、混凝土浇筑等工序。本文仅详细介绍钢轨支撑调整系统的组装及长钢轨的现场安装技术,其他工序与传统道床施工技术相同。

4.1 钢轨支撑调整系统组装

钢轨支撑调整系统每隔2.5 m设置一套,主要包括摆放中托架及其支撑杆、组装侧托架及支腿、侧托架及中托架联接等步骤。

首先,按照间距要求,将中托架摆放在中托架支撑杆上,同时将侧托架、托盘及支腿进行组装,然后将组装好的侧托架与中托架通过托盘上的螺栓联接。如图3所示。

图3 钢轨支撑调整系统组装

4.2 长钢轨吊装

首先按照10 m的间距要求固定小型门吊框架,以便于长钢轨的吊装。吊装时,各小型门吊要由专人统一指挥,统一起吊、统一就位。

由于长钢轨存放于两线间,吊装时,先起吊线路内侧长钢轨,作为基本轨固定在钢轨托盘上;然后起吊另一股长钢轨至托盘上,调整轨距后固定,保证轨距符合要求;最后安装轨向撑杆,长轨排组装完成。长轨排组装流程如图4所示。

图4 长轨排组装流程

4.3 其他工序

轨排组装完成后,按照扣件设计间距要求,在长钢轨上标示出扣件位置,并紧固扣件。需要注意的是,由于该扣件系统无轨枕,浇筑混凝土过程中极容易污染,导致后续清理工作量大,因此,需加工塑料罩子,并采用双面胶带将罩子粘贴在扣件基板周围,保证混凝土不从四周涌入;此外,由于钢轨轨底距道床表面仅30 mm,为不影响后续应力放散,需对整根钢轨采用薄膜进行包裹。如图5所示。然后经钢筋笼绑扎、模板安装、轨排粗调及精调、接地端子焊接等工序后,浇筑混凝土。以上工序与传统工艺相同,不再展开描述。图6所示为待浇筑混凝土。

5 优点分析

(1) 工序比较:轨排框架法在道床施工完成后,需增加铺设长钢轨工序；标准轨直铺法在道床施工完成后,若不换铺长钢轨,需采用移动闪光焊在线路上进行焊接；长轨排直铺法需要建设铺轨基地,在基地内组装长轨排,并通过轨道运输设备运输至现场；长钢轨直铺法由于采用长钢轨直铺,无需换铺,同时,由于长钢轨在道床施工前及施工时同时焊接,无需在铺轨后进行移动闪光焊焊接。

图5 防污染装置安装

图6 轨排组装完成

(2) 设备投入少：轨排框架法需投入可移动式龙门吊、轨排框架等周转机具，以及轨道车、长钢轨运输列车、铺轨机等大型设备；标准轨直铺法需投入轨道车、平板车等大型轨道设备,用于长钢轨移动焊接；长轨排直铺法需投入轨道车、轨排运输列车等大型轨道运输设备；长钢轨直铺法除增加小型门吊框架及钢轨支撑调整系统外,无需大型轨道运输设备。

通过以上分析可以看出,采用长钢轨直铺法施工无砟道床,可以使焊轨、铺轨及道床施工同时进行,具有工序简便、设备投入少、工效较高等优点,且无需铺轨基地建设,在提高施工工效的同时,也能大大节约施工成本。

6 应用条件

长钢轨直铺施工无砟道床工艺采用长钢轨作工具轨直接浇筑无砟道床,使用Vossloh DFF 21型扣件系统,无轨枕、无支撑块。由于钢轨支撑调整系统设计时,已充分考虑了轨排架系统的稳定性和适用性,因此该工艺也适用于国内其它型号的扣件系统，包括减振型扣件系统[5-6]。

有所区别的是,本项目采用扣件系统中的基板自带挡肩,可省去轨枕或支撑块,但针对无挡肩的扣件系统,需配合轨枕或支撑块使用;对于采用双弹性垫层设计的减振扣件,由于垫板下设有减振橡胶垫,也需配合轨枕或支撑块。

同样,该工艺在结合道床实际断面尺寸对钢轨支撑调整系统中的支腿及轨向支撑尺寸调整后,也适用于弹簧浮置板等特殊道床形式[7]。只需将长钢轨改为工具轨优先施工,待其它地段采用该工艺施工至弹簧浮置板地段时,进行换铺即可。

此外,该工艺尤其适用于小半径曲线多的项目施工。其采用现场提前焊接长钢轨,且长钢轨长度可控,焊轨时可将锁定焊焊头设置到小半径曲线范围之外,保证小半径曲线范围内接头均提前采用单元焊焊接,避免了小半径曲线处钢轨端部需预弯这一缺点。

采用该工艺需要现场设置临时焊轨生产线,并采用运输拖拉机运输长钢轨到位,因此该工艺更适用于施工环境较为开阔的高架桥上。

7 结语

结合吉隆坡Ampang轻轨项目实际特点,对传统的无砟道床施工进行了分析,提出了一种新型的长钢轨直铺法施工无砟道床技术,并简要介绍了其与传统无砟道床施工工序的不同之处。从工序及设备投入方面与传统的无砟道床施工工艺进行对比,分析了该技术的优点及其适用条件,为长钢轨直铺法在城市轨道交通工程尤其是高架桥上无砟轨道施工提供参考。

[1] 牛建成.长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工艺[J].山西建筑,2007 (4):269.

[2] 张希海,马德胜.北京地铁5号线高架桥整体道床一次性铺设无缝线路施工工艺[J].铁道标准设计,2007(10):86.

[3] 周厚联,李金良,丁淑霞.北京地铁5号线宋家庄停车场轨道铺装施工技术[J].铁道标准设计,2007(10):95.

[4] 杨宝锋,车彦海.混凝土短轨枕式道床施工工艺及其改进[J].城市轨道交通研究,2007(6):60.

[5] 赵悦,肖新标,关庆华,等.铁路及城市轨道交通减震措施研究综述[J].声学与震动,2013(1):20.

[6] 焦金红,张苏,耿传智,等.轨道结构的减振降噪措施[J].城市轨道交通研究,2002(1)：61.

[7] 温玉君.城市轨道交通系统的减振降噪措施[J].城市轨道交通研究,2005(6)：77.

Application of Ballastless Track Bed Construction in Long Welded Rail Direct Laying

ZHAO Ke

Based on the characteristics of China Harbor light rail extension project at Ampang of Kuala Lumpur, the traditional construction technology of ballastless track bed is comparatively analyzed, a new construction technology of ballastless track bed in long welded rail direct laying is put forward. The special equipment (rail support adjustment system) and assemble procedure of this technology are described in detail, which are compared with the traditional technology of ballastless track bed construction and the technical advantages are analyzed. This technology is specialy suitable for urban rail transit with complex cross sections, small curve and difficult construction environment.

rail transit; ballastless track bed; direct laying of long welded rail

U 215.5+4；U 213.2+44

10.16037/j.1007-869x.2016.04.023

2015-01-18)