地铁区间分离式隧道狭窄空间内整体道床浇筑逆作法施工技术

马瑞华

摘要：通过对地铁单洞单线隧道整体道床普遍采用的轨排推进法施工工艺的研究，提出了在隧道底板上铺设正式轨排，作为轨道平板车运输的临时轨道，由远及近浇筑道床混凝土的新方法，即逆作法；并研发了轨行式混凝土泵管托架、轨行式三点布料漏斗、临时砂枕等实用工装，有效地解决了狭小空间物流组织困难、易损伤未达龄期道床、施工工效低、作业环境差、产生垃圾多等以往轨排推进法施工中存在的不足，在单线单洞隧道整体道床施工领域具有一定的推广价值，亦可用于高速铁路、轻轨等物流组织困难地段的施工。

Abstract： Through the study of the construction technology of the track pushing method commonly used in the monolithic track bed of the single hole single track tunnel of the subway， this paper puts forward a new method for the construction of a temporary track for the transportation of a track plate vehicle， which is a new method of building the concrete of the track bed from far and near， that is， the reversed construction method. The practical tooling of rail type concrete pump tube bracket， rail line type three point cloth funnel and temporary sand pillow has been developed， which effectively solved the shortcomings in the construction of narrow space logistics organization， easily damaged unage bed， low construction efficiency， poor working environment and more garbage. It has certain popularization value in the construction of monolithic track bed for single track and single tunnel，it can also be used for the construction of the difficult parts of the logistics organization of high-speed railway and light rail.

關键词：单洞单线；整体道床；永临结合轨道；砂枕；泵管托架；逆作法

Key words： the single hole single track；monolithic track bed；permanent and impending track；sand pillow；pump tube bracket；reversed construction method

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）30-0134-03

0 引言

随着我国经济的不断发展和城市化水平的进一步推进，城市面临着越来越大的交通压力，交通拥堵日益严重，因城市轨道交通（地铁）自身具有的快捷性和便利性，使得地铁成为最现代化和最舒适环保的出行方式之一。

整体道床具有轨道平顺性好、整体稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强、使用寿命长和养护维修工作量少等优点，已经成为国内外城市轨道交通的轨道结构主要形式。

目前，地铁隧道内整体无砟道床的施工方法普遍采用的技术为轨排法推进式施工[1]。由于城市地铁隧道内的施工作业空间狭小，大型机械设备无法运作，施工物流组织困难。多年来，普遍采用人工配合小型机械施工方式，导致了人工用量大、作业工效低、施工精度低、作业成本高、作业环境差等突出问题。随着我国建设规模扩大和建设速度加快，工期矛盾日益突出，在保证工程质量的前提下如何提高作业工效、改善作业环境、提高机械化作业程度是摆在工程技术人员面前的一道迫切需要解决的问题。

本文依托石家庄地铁、合肥地铁轨道工程项目，针对上述问题，利用技术改进优化和工装设备研发等手段，提高城市地铁狭小空间内轨道整体道床施工的综合技术水平，对推动城市地铁轨道施工技术进步具有重要的现实意义。

1 目前施工现状及存在的问题

分离式地铁隧道空间狭小，施工物流组织十分困难，轨道整体道床施工大都采用轨排法推进式施工，即自车站内开始由近及远逐段向前推进施工，完成一段向前推进一段，直至进入下一个车站内。具体为：在铺轨基地用扣件将标准轨与轨枕组成轨排（标准轨排长25m），用龙门吊通过车站内预留的轨排下料口吊运至轨道平板车上，然后用轨道平板车（行走在浇筑完成的整体道床上）将轨排运到前方铺设点[3]，再用小型铺轨机组（两台联动的小型龙门吊）辅助轨排调运和就位，绑扎结构钢筋，用钢轨支承架将轨排架起，利用精密测量手段配合调节装置进行轨排空间位置调整，安装模板后用小型龙门+料斗吊运（或长距离泵送）混凝土工艺浇筑整体道床混凝土，而后焊接轨缝形成无缝线路。轨排推进法施工存在的问题如下：

1.1 物流组织困难、工效低

地铁地下线路大部分采用单洞单线形式，隧道的作业空间狭小，无法开辟独立的平行物流通道，限制了一些施工设备的使用。《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999（2003））规定：“混凝土未达到设计强度的70%时，道床上不得行驶车辆和承重[2]”； 根据以往经验混凝土强度达到设计强度的70%，至少需养护7d，在未达到强度的整体道床区段、待浇筑区域、前方施工准备段落只能采用小型龙门吊进行纵向物流[4]，采用小型龙门吊运输距离为日浇筑道床的7～10倍（按日进度50～80m），轨排、混凝土、模板、支承架等周转材料只能通过轨道平板车运送至施工作业点外400～800m处，再由小型龙门吊转运至作业面，小型龙门吊的走行速度仅为20m/min，往返一趟需耗时40～80min，施工物料及周转性材料的运量需求却很大，从而造成物流组织困难、施工工效低。

1.2 施工进度慢、成本高

鉴于以上提到的物流组织困难，且交叉作业多，容易形成施工工序的交叉重叠和相互制约，从而影响施工进度，施工进度约为每天单线50～80m。造成施工进度慢、成本高。

1.3 成品保护差、易损伤

目前施工方法最大的缺陷是，物流车辆必须行走在浇筑完的道床轨道上，《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999（2003））规定：“混凝土未达到设计强度的70%时，道床上不得行驶车辆和承重”，为此，必须等待新浇筑道床混凝土强度满足方可进行轨排运输，因此每次运送物料重量需加以严格限制，严重影响施工进度；当工期紧迫时，往往在道床混凝土强度尚未达到要求提前承受荷载，存在着道床混凝土开裂的隐患，从而影响整体道床的耐久性和使用寿命，导致整体道床质量风险大。

1.4 作业环境差，垃圾多

为减少混凝土运输对龙门吊的依赖，通常采用长距离泵送混凝土工艺进行道床浇筑，泵管长达数百米，浇筑前润滑泵管、完成后清洗泵管、过程中清理堵管等造成现场污染严重[5]，加之施工场地空间狭小，废弃物清理十分不便，甚至造成废弃混凝土（砂浆）的硬化，增大了清理用工量和施工成本。

2 狭窄空间内整体道床浇筑逆作法施工关键技术研究

为了提高施工效率、杜绝道床混凝土因过早承重引起的开裂隐患、节能降耗、改善作业环境，开发了一种推进式铺设轨排、倒退式浇筑道床混凝土的“地铁整体道床逆作施工法”，与原有推进法的最大区别是：由近（轨排组装所在车站下料口）及远铺设轨排直至下一车站，再由远及近浇筑道床混凝土，利用新铺设轨道最大限度地为施工物流服务，同时避免浇筑后道床过早承受荷载作用。

2.1 工艺流程

地铁整体道床逆作法工艺流程见图1。

2.2 关键技术

①在铺轨基地完成组装轨排，并经车站预留的轨排下料口吊装在轨道运输车上；

②轨道运输车将轨排推送至铺轨作业面，因走行在“荒道”上，可适当加大一次运输量，从而提高了物流组织效率；

③利用铺轨机组（两台联动的小型龙门吊）辅助铺设轨排就位，形成纵向临时物流通道；铺设荒道时，在轨枕对应钢轨位置下方按照一定间距铺垫砂枕，利用“砂枕”的柔性，可有效防止轨枕与下部结构接触点应力集中造成轨枕压溃或下部结构表面不平整造成轨枕中部表面受拉开裂等损伤（见图2），同时可通过调整砂枕内的砂量或扎口位置调整临时轨道的高程，使临时轨道平顺，满足轨道平板车通行的条件；采用标准夹板和“U”形卡将25m无孔钢轨连接器纵联牢固（见图3），保证线路基本平顺，保证运输车辆通行安全；

④重复以上步骤，直至铺设轨排至下一车站内；

⑤由远及近逐段起道（抽出砂枕），绑扎轨道结构钢筋，安装预埋件进行轨道初调作业；

⑥安装模板和横向伸缩缝沥青木板，进行轨排精调作业；

⑦利用运输平板车运送混凝土至浇筑作业点附近；轨行式混凝土泵安设在平板运输车前端，布设泵管至浇筑布料点，在轨道上设置若干轨行式甭管托架支撑泵管，借助铺轨机组将置于平板运输车后端的混凝土料斗吊装至混凝土泵上方喂料（或采用皮带机喂料）；利用平板运输车在轨道上的移动功能改变泵管布料位置。见图4。

2.3 工艺优点

采用“轨道运送+泵送抵近+精确入模混凝土浇筑”的整体道床浇筑逆作法施工工艺，同传统的推进法施工工艺相比，具有以下优点：

①借助“荒道”将混凝土运送至浇筑作业面前方，实现混凝土抵近浇筑；利用皮带输送机直接为混凝土输送泵供料；利用混凝土泵可将混凝土短距离泵送至浇筑点直接入模。与原长距离泵送工艺相比缩短泵送距离，一方面保证了混凝土的性能，另一方面减少了堵管现象的发生几率；与原龙门吊+料斗工艺相比不需龙門吊配合，节省龙门吊提吊料斗和走行时间，提高了机械化作业程度和工效。

②采用自主研发的轨行式混凝土泵管托架，并与轨道平板运输车连挂成整体，可利用机车随时移动，避免了现场拆除泵管、浇筑对位、人工匀料的麻烦；由于泵管较短，也不容易造成泵管堵塞；节省了大量时间，提高工效显著。“地铁隧道内整体道床现浇施工用轨行式混凝土泵管托架”已获得国家知识产权局实用新型专利（证书号：ZL 2017 2 1182463.X）。

③采用自主研发的“三点式布料漏斗”，并与作业车连挂成一体随时移动，依靠自身遥控电动推杆的伸缩功能，可实现下料的精确入模，避免了轨枕、钢轨及扣件被混凝土污染，节省了清理工作量。“地铁隧道内整体道床现浇用轨行式三点布料漏斗”已获得国家知识产权局实用新型专利（证书号：ZL 2017 2 1181315.6）。

④将小型牵引机车、平板车、混凝土泵、泵管托架、布料漏斗连挂后，整体作业车移动方便，在车站内集中进行泵管的砂浆湿润、泵管堵塞的清理、混凝土料斗和混凝土泵及泵管的清洗等，避免隧道内造成的污染，改变了洞内施工作业环境。

⑤采用“轨道运送+泵送抵近精确入模混凝土浇筑”工艺后，不需龙门吊辅助浇筑混凝土，节省了龙门吊走行轨道的装拆费用；实现精确入模，节省了人工匀料和清理废弃物的费用；集中在车站内润管、清理堵管、清洗料斗及泵管等，节省洞内污染清理及向洞外运输等费用，降低施工成本显著。

地铁区间分离式隧道内整体道床浇筑逆作式施工方法已获得国家知识产权局发明专利受理（受理号：201710830135.4）。

3 结论

在分离式地铁隧道区间狭小空间内采用逆作法进行整体道床浇筑的施工方法，利用“荒道”作为施工物流通道，以消除道床过早承受物流荷载导致道床开裂的风险，适当加大运载量，减少运输次数，从而降低物流运输成本；采用轨道运输方法将混凝土送抵浇筑地点附近，缩短混凝土泵送距离，减少施工污染。因此，此种施工方法具有避免轨枕和道床损伤、缩短工期、提高工效、减少污染、降低成本的显著效果，适用于地铁区间狭小空间的轨道施工作业，亦可用于高速铁路、城市轻轨等工程施工物流组织极度困难场合。

参考文献：

[1]薛朝振.浅谈城市地铁轨道施工重点及应对措施[J].建筑工程技术与设计，2016（22）：1542.

[2]北京城建集团有限责任公司，上海地下铁道总公司，北京市地下铁道总公司，铁道科学研究院.GB50299-1999（2003）地下铁道工程施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，1999：177.

[3]荣祥磊.城市轨道施工技术要点研究[J].信息化建设，2016，06：232.

[4]臧熙玮.城市地铁轨道施工工艺解析[J].江西建材，2015，07：190-195.

[5]张萌.城市地铁轨道施工工艺的研究[J].科技与企业，2013，16：203.

[6]刘道通，杨宝峰.地铁轨道施工常见问题及解决方案[J].铁道工程学报，2010，04：97-100.