中低速磁浮轨道连续轨排法施工技术

时红军+杜昆+王文飞

【摘 要】北京中低速磁浮交通示范线（S1线）工程，是我国最早设计和施工的完全自主产权的中低速磁浮项目。通过在S1线轨道施工过程中积累总结形成的“连续轨排法”施工技术，能够高质量、高精度满足中低速磁浮轨道施工。

【关键词】中低速磁浮；轨道施工；连续轨排法；精调系统；精调标架

Continuous low - speed maglev track continuous rail construction method

Shi Hong-jun，Du Kun，Wang Wen-fei

（China Railway First Bureau Group Xinyun Engineering Co.， Ltd Xianyang Shaanxi 712000）

【Abstract】Beijing low-speed maglev traffic demonstration line （S1 line） project， is China's earliest design and construction of fully autonomous property of low-speed maglev project. Through the construction of "continuous rail method" construction technology accumulated during the construction of S1 track， the construction of medium and low speed maglev track can be satisfied with high quality and high precision.

【Key words】Medium and low speed maglev；Track construction；Continuous rail method；Fine tuning system；Fine tuning frame

1. 引言

中低速磁浮軌道因其安全、环保（特别是低噪音）、舒适、快捷、低能耗、低成本的鲜明特点被更多的城市所青睐，作为轨道交通的新选择，其发展前景广阔。北京市中低速磁浮交通示范线（S1线）工程的建设，是我国最早开始设计、施工的磁浮工程，

其技术新、工艺新、精度高、施工难度大，且国内无任何成熟施工经验可供借鉴。通过科技查新报告201736000Z08D395进行检索表明，北京市中低速磁浮交通示范线（S1线）轨道工程施工通过自主研发的连续轨排法施工工艺，通过不断实践探索优化，其施工质量、精度等级及轨道平顺度得到了有效控制，完全满足车辆悬浮需求和设计及规范要求。

2. 工程概况

（1）北京市中低速磁浮交通示范线（S1线）工程西起门头沟石门营，分别跨越西六环、永定河、铁路丰沙线后，穿石景山既有京门铁路线，而后线路向东沿京门铁路南侧控制带敷设，至苹果园枢纽，并与既有地铁1号线形成换乘，沿线设8个车站，全部为高架站，正线线路全长10.210Km，其中高架段9.932Km，隧道段0.278Km。在石门营站北侧设车辆段一处，在车辆段内设置备用控制中心一座。全线累计铺轨长度25.806Km。

（2）本工程线路设计左右线并线等高，左线是右线的法线投影，正线最小曲线半径为200m，车辆段最小曲线半径为75m，最大坡度为53‰。

3. 施工方案及特点

3.1 施工方案。

中低速磁浮轨道安装工程采用轨排架轨法进行施工。首先将磁浮轨排、扣件、短轨枕由厂家或临时存料厂运输至施工现场，接着将扣件、短轨枕、钢筋散铺到承轨梁或轨道梁上，并提前放置马凳或磁浮轨排支撑架，然后使用吊车将轨排吊至承轨梁或轨道梁上进行架设、轨道调整、扣件安装，采用吊车将混凝土吊至混凝土布料车上进行承轨台浇筑。

3.2 施工特点。

（1）采用自制的轨排吊架实现了磁浮轨排整体吊装、整体架设，避免轨排吊装过程中产生变形，降低了轨排吊装风险。

（2）采用自主研发的轨排支撑架支承轨排的同时可配合精调对轨排方向、高程、里程进行调整，简便实用，同时提高了精调作业精度。

（3）通过自主研发的磁浮轨道精调标架配合中低速磁浮轨道精调系统实现了中低速磁浮轨道数字化精调，确保了施工质量。

（4）采用自主研发的混凝土布料车，缩短了混凝土浇筑时间，解决了中低速磁浮承轨台尺寸小，数量多，振捣困难、浇筑缓慢等问题，提高了施工效率，保证了施工质量。

（5）采用自主研发的中低速磁浮轨道磁极面检测仪，解决了轨排进场验收时磁极面共面度无法检测的难题，操作简单，使用便捷，能够有效检测轨排进场合格性。

（6）采用自主研发的中低速磁浮轨道用中线和方向测量仪，实现了磁浮轨排架设的高精度控制，提高了轨排架设施工效率的同时减少了轨道粗调的工作量。

（7）采用自主研发的中低速磁浮轨道轨缝调整装置，实现了中低速磁浮轨排轨缝精确控制，有效解决轨排伸缩量随温度变化的问题。

4. 施工工艺及施工方法

4.1 工艺流程。

中低速磁浮轨道安装施工工艺流程见图1。

4.2 操作要点。

4.2.1 施工准备。

4.2.1.1 轨排验收。

（1）验收平台搭建。

基地轨排验收在铺轨基地验收平台上进行。验收平台长12米，宽3米。用C40混凝土硬化场地，硬化厚度20cm。预埋长12000mm，宽400mm，高200mm的两根工字钢，两根工字钢间距1000mm，用全站仪放样工字钢位置，工字钢表面用精密水准仪测量控制，确保工字钢上表面处于同一水平面，平整度满足1mm/4m的规范要求（验收平台见图2）。endprint

（2）轨排外观验收。

用30m卷尺检测轨排的长度；眼观检查F轨是否有明显磕碰及变形、感应板是否有磕碰变形；用卡尺检查轨枕间距、并对出厂相关合格证书进行查验、存档。

（3）轨排内部尺寸验收。

利用中低速磁浮轨道中线和方向测量仪在轨排验收平台上检测轨排的轨距，利用中低速磁浮轨道磁极面检测仪检测轨排水平及磁极共面度等（见图3）

4.2.1.2 軌排储存、运输。

在铺轨基地内设置轨排存储平台。存储平台长1米，宽3米。用C40混凝土硬化场地，硬化厚度20mm。预埋五个长2000mm，宽400mm，高200mm的工字钢，工字钢间距根据轨排钢轨枕间距设置，用全站仪放样工字钢位置，工字钢表面用精密水准仪测量控制，确保工字钢上表面处于同一水平面，堆码层间放置相同厚度的垫木（长400mm，宽200mm，高80mm），垫木支撑在轨枕上并靠近导轨，且在同一垂直面上，轨排堆放需整齐，堆码层数不超过6层。轨排通过汽车倒运至施工现场。轨排车运输见图4。

4.2.1.3 CPⅢ控制网及加密基标测设。

对业主提供的原始基准点，及时组织测量人员进行复核，复核完成后，根据复测资料，进行导线点精度等图5级评定，合格后平差导线点，布设CPⅢ控制网（在两线线路中线上每隔30～60m设置一对控制基桩），联测CPⅢ控制网，精度评定，合格后放样加密基标。控制基桩见图5。

4.2.1.4 搭建作业平台及临边防护。

单线梁及库外股道施工空间狭小，施工前搭建单线轨道梁组合式作业平台及临边防护。单线轨道梁组合式作业平台及临边防护见图6。

4.2.2 承轨梁表面处理。

（1）预埋钢筋处理。

在轨排安装工程施工之前，结合设计及施工规范要求，对承轨梁梁面预埋钢筋歪斜的进行扶正；对伸出梁面过长的钢筋进行裁剪或弯折处理。

（2）基底凿毛。

对承轨梁或轨道梁与承轨台结合部分混凝土表面浮渣进行凿毛处理，凿毛深度5～10mm，间距5～10cm；并清理其表面，不得有浮渣及油污，以确保承轨台和承轨梁或轨道梁能联接为一体。基底凿毛见图7。

4.2.3 散布箍筋及短轨枕。

（1）钢筋加工。

在铺轨基地钢筋加工棚加工钢筋，进场钢筋在加工前进行检查，钢筋表面要清洁、无损伤、油污、铁锈等。发现有油污采用洗衣粉清洗干净，表面有陈锈的盘条钢筋通过钢筋调直机将HPB30010盘条钢筋调直，用钢筋切断机截断成1528mm，用钢筋弯曲机将钢筋弯曲成长400mm，宽300mm的长方形，每22个捆绑成束。钢筋加工见图8。

（2）散布箍筋、扣件及短轨枕。

使用吊车将箍筋、短轨枕及扣件吊至桥上后人工抬运将短轨枕和扣配件散布到每一个承轨台处，将短轨枕放置于承轨梁承轨台预埋钢筋笼内。

4.2.4 散布马凳。

在垂直线路方向的承轨梁承轨台预埋钢筋中间提前摆放好马凳，马凳布置间距3m。

4.2.5 轨排吊装、铺设。

4.2.5.1 吊装。

轨排进场后，根据轨排重量及现场情况，采用满足吨位要求的吊车，通过钢丝绳将专用轨排吊架吊起，摆放于轨排上，用吊架下方的吊带与钢轨枕连接，确保吊架与轨排牢固连接后，再将轨排吊起，由专人指挥，轨排吊装见图9。

4.2.5.2 铺设。

（1）轨道粗调人员将轨排扶住缓缓降落至梁面摆放的马凳上，使用弦线、“L”尺及中低速磁浮轨道中线和方向测量仪对轨排进行初步定位，使轨排前后、左右位置误差控制在10mm范围内。轨排铺设见图10。

（2）轨排铺设时应使用中低速磁浮轨缝控制装置对轨缝进行控制。量取实时轨温根据轨缝计算公式计算出轨缝值后将轨缝控制装置调整到相应的轨缝值，将其放置在轨排感应板上，与前节轨排密贴，推动后节轨排与装置密贴后停止，误差控制在2mm以内（见图11）。

（3）在车站、隧道、跨河、无施工便道的地段及车辆段库内股道先用吊车将轨排吊至吊车可到达位置的轨道梁上，再用专用铺轨门吊将轨排吊至安装部位进行施工。

4.2.6 轨排粗调。

（1）安装轨排支撑架。

轨道粗调前，安装轨排支撑架（见图12），调节轨排支撑架上竖向千斤顶使其受力，然后检查轨排支撑架是否全部受力，确认无误后，撤出马凳。

（2）中线调整。

轨排中心线用中低速磁浮轨道中线和方向测量仪控制。中低速磁浮轨道中线和方向测量仪上自带红外线，当测量仪两端卡住轨排F型导轨内侧时，红外线中心与轨排中心重合，将红外线投影到承轨梁面，比较投影点与加密基标横向偏差，利用轨排支撑架上横向调节螺杆调整轨排横向移动，直至投影点与加密基标重合。

（3）水平、超高调整。

中低速磁浮轨道中线和方向测量仪自带角度仪控制轨道水平及超高。测量仪电子显示屏会自动显示轨道水平或超高值，利用轨排支撑架上竖向千斤顶调整轨排水平及超高，直至达到设计值。

（4）里程、高程控制。

轨排里程和轨排高程用L尺控制。加密基标与轨排第一节钢轨枕或倒数第一节钢轨枕的里程差值为300mm，根据加密基标高程及轨道高程提前计算出加密基标与钢轨枕的高程差值作为粗调起道量，L尺立杆对准加密基标，横杆搭在第一节或倒数第一节钢轨枕中心，横杆读取里程差值与300mm相比较，利用斜向千斤顶调整轨排里程位置，直至横杆读取差值为300mm，竖杆读取高程差值与起道量比较，利用轨排支撑架竖向千斤顶调整轨排竖向移动直至到达设计高程位置。

（5）粗调精度允许偏差。

粗调完成后，轨排里程误差控制在±5mm，中线误差控制在±5mm，高程误差控制在±5mm以内。轨道粗调见图13。endprint

4.2.7 安装扣件及短轨枕。

根据设计要求，提前将锚固螺栓涂抹黄油，然后将短轨枕的螺栓孔与钢轨枕上预留的螺栓孔对齐，将套好平垫圈和弹性垫圈的锚固螺栓拧入螺栓孔，用专用扳手拧紧螺栓，螺栓扭矩需达到设计标准要求。安装扣件及短轨枕见图14。

4.2.8 轨排精调。

（1）依据CPⅢ轨道控制网，采用全站仪、磁浮轨道精调标架和精调系统进行轨排数字化精调，高程、方向、高低等精度控制在1mm以内。

（2）采用自主研发的中低速磁浮轨道精調系统进行施工，中低速磁浮轨道精调系统包括中低速磁浮轨道精调软件、手簿、全站仪、中低速磁浮轨道精调标架以及配合调整的轨排支撑架组成。

轨道精调施工时首先将全站仪在施工区域自由设站，接着对轨排里程进行定位，并利用轨缝调整装置调整轨排轨缝，然后将精调标架安装在待精调轨排F型导轨上，将球形棱镜安装在精调标架上，通过手簿向全站仪发出测量指令，精调软件计算出偏差量后利用轨排支撑架进行轨道调整。

4.2.9 钢筋绑扎。

（1）用汽车将加工好的钢筋运输至施工地段高架桥下，用吊车将钢筋吊至承轨梁梁面，人工抬运钢筋进行布设、绑扎固定。

（2）钢筋绑扎要求：下层混凝土保护层厚度与设计偏差±5mm，上层与四周混凝土保护层厚度与设计偏差±10mm；绑扎时，轨枕外露钢筋与承轨台钢筋不能相碰，当二者相碰时，可适当调整钢筋绑扎间距；绑扎采用反8字绑扎，绑扎牢固。钢筋绑扎完毕后对绑扎点进行检查，防止漏绑。钢筋绑扎见图15。

4.2.10 模板支立。

（1）模板加工。

根据承轨台尺寸特点，模板采用U形对拼组合，长500mm，宽400mm，高220mm，模板材料选用ABS材质。

（2） 放样。

支立模板前根据加密基标对模板位置放样，线路中线外偏300mm、500mm为模板两长边位置，模板中心位置与钢轨枕中心对应，模板中心位置沿线路方向各外偏250mm为模板两宽边位置。

（3）模板支立。

模板从钢轨枕下部穿入对拼，并用螺栓连接两块模板，确保模板组合密贴无缝隙，模板对位后用木楔将模板与钢轨枕夹紧，起到固定模板的作用。考虑土建承轨梁标高施工误差，在模板加工时，顶部肋上预留了圆孔，如果模板高度不够时，可以在模板上面采用高20mm、30mm的加高模板加高，加高模板上自带插销，可直接插入原模板进行对接以达到满足施工要求的目的。

（4）模板安装完成后允许偏差：位置±5mm，垂直度2mm。模板支立见图16。

4.2.11 隐蔽工程验收。

承轨台浇筑前施工班组对已完工序进行自检、交接检，填写自检表格，施工班组通知技术人员进行检查，检查无误后施工技术负责人通知监理，会同质检人员、作业队负责人、施工班组长进行隐蔽工程验收，检查的项目有：承轨梁表面处理、钢筋布置、伸缩节设置、模板尺寸、模板是否有歪斜、轨道几何尺寸、扣件扭矩是否符合设计或相关要求，作业班组必须安排作业人员随同整改，检查无误后在隐检记录表上签字，自检完毕之后，报请监理进行验收，并填写隐蔽工程检查记录表。隐蔽工程验收见图17。

4.2.12 承轨台浇筑。

（1）混凝土由搅拌站采用混凝土搅拌车运至施工现场，浇筑前对混凝土进行坍落度试验，试验数据应符合设计要求。

（2）混凝土浇筑前应将模板内的杂物和钢筋上的油污等清除干净，并对模板及钢筋骨架尺寸及位置加以检查，对于不符合设计要求的应及时处理。

（3）在施工桥梁下方支立吊车，通过料斗将商品混凝土运送至浇筑部位，使用自主研发的混凝土布料装置进行承轨台浇筑，浇筑时使用插入式振捣器加强短轨枕底部及周围混凝土的捣固，振捣时间应在20S～30S之间，振捣时不得碰撞轨排、短轨枕和模板。布料平台上设置4个布料口，可同时进行4处承轨台浇筑，浇筑完成后推送至下个浇筑地点。

（4）混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不应超过规范规定的时间（对于不掺外加剂的混凝土，其允许间歇时间不应超过2小时，当温度高达30℃时，不应超过1.5小时，当温度低至10℃左右时，可延长到2.5小时）。使用布料车浇筑混凝土见图18。浇筑后应及时对钢轨枕及扣件进行清理，避免污染钢轨枕及扣件。

（5）混凝土初凝前应进行抹面，抹面允许偏差为：平整度±3mm， -5mm≤高程≤0mm。抹面时灰面为短轨枕顶面下20mm。承轨台抹面见图19。

（6）混凝土抗压试件留置组数，同一配合比每浇筑100m（不足100m者按100m计）应取二组试件，一组在标准条件下养护，另一组与承轨台同条件下养护。

（7）承轨台浇筑完成后，应立即检查方向、水平、高低等几何尺寸，如轨道几何尺寸变化超出限界范围应在混凝土初凝前及时调整。

4.2.13 承轨台养生。

承轨台浇筑完成后应及时进行养生，采用洒水方式对承轨台养生，洒水次数应能保持混凝土处于湿润状态，养护天数不少于7天。承轨台养生见图20。

4.2.14 模板及工装拆除、倒运。

在强度达到5MPa后拆除模板。拆模时注意保护承轨台的边角，模板需轻拿轻放，以免将模板损坏；拆除的模板将混凝土清理干净后，将模板上的螺栓原样安装，防止遗失，并进行涂油处理。待承轨台强度达到设计要求后拆除轨排支撑架，拆除的轨排支撑架应及时重新组装，以免丢失零配件。作业时要轻拿轻放，防止损坏内部结构。拆除模板见图21。

4.2.15 质量检查。

承轨台施工完成后对轨排几何尺寸、承轨台外观进行检查，做好检查记录，如有不符合设计要求，应及时整改。

5. 中低速磁浮轨道几何尺寸允许偏差

中低速磁浮轨道施工完成后轨道几何尺寸必须达到表1要求。

6. 施工安全技术措施

（1）施工中合理安排各道工序，各道工序应保持适当间隔，并有机衔接与配合，避免同较大危险的作业同步交叉施工。

（2）起重吊装前应检查吊具、吊钩和钢丝绳有无损伤，并应绑扎牢固。

（3）施工材料随运随用，施工过程中应采取防止散落的措施，现场应及时清理。

（4）进入施工现场必须爱护安全设施，不准乱动、乱拆、破坏安全设施。

（5）未经批准不得任意在设备、结构、墙板上开孔或焊接临时结构。

7. 中低速磁浮轨道施工分析

（1）连续轨排法施工技术，有效解决了中低速磁浮轨道施工问题，采用人工散铺的方式，可以充分发挥分段施工、跳跃式施工的灵活性，大大提高施工效率，节省人员、材料和设备的投入。

（2）本技术中应用的轨排支撑架、混凝土布料车、单线梁组合式临边防护及作业平台等配套研发工具，均可以进行循环使用，施工质量有保障，施工安全风险低，而且施工安装、拆卸简单易操作，施工调整精度高，大幅度降低了成本投入。

（3）经过对现场应用的测算，采用连续轨排法施工可达到平均90m/天·面，且可根据路基施工进度，灵活安排轨道施工，节省工期。

8. 结束语

“连续轨排法”在国内施工的首次成功应用，能高质量、高精度、高效率、安全、低成本满足中低速磁浮轨道施工，确保了北京中低速磁浮交通示范线（S1线）在2017年12月28日顺利开通运营，且在2017年6月20日磁浮列车首次上线后直接满足高速运行要求，保证了磁浮列车平稳安全运营，说明了其技术的可靠性。因其可直接对轨排作业面进行控制测量，从而减少了轨排制造的加工工作量，更进一步的降低了工程造价。endprint