地铁预制板式道岔整体道床施工技术研究

沈国芳

（中铁一局集团新运工程有限公司，陕西 咸阳 712000）

1 研究背景

预制板式道岔施工工艺技术自2013年在中铁一局集团承建的上海地铁12号线轨道工程Ⅱ标项目科研立项，在上海地铁集团及本公司科技研发中心的大力支持下，在上海12号线虹梅路站预制板式道岔的首组试验成功，并在中铁一局集团有限公司承建的上海17号线轨道工程A标项目首次推广应用。道岔板采用工厂化预制生产，通过汽车运输至铺轨基地，采用吊车或龙门吊将道岔板吊装至轨道平板车上运输至施工作业面，车站内采用叉车配合倒运、铺设作业，采用轨道基础控制网及配套测量系统及工装设备进行道岔板几何位置调整，固定道岔板位置，进行自密实混凝土层的浇筑施工、安装钢轨扣件等作业。

2 施工工艺技术特点

（1）施工过程简单易操作、作业安全性高、施工风险小，用于城市地铁板式道岔整体道床施工（含地下线和高架线）。

（2）研发了适用于地铁板式道岔测量的配套的测量软件，提高板块定位精度，加快施工进度。

（3）改变了传统“架轨铺设”模式，实现“先铺板后铺轨”的工艺流程，施工工艺灵活，减少对铺轨吊装孔的尺寸要求。

（4）消化吸收了高铁板式道岔施工技术，结合地铁施工工况条件及施工特点，提出系统的解决方案，研发出了适用于地铁施工的板式道岔施工配套模板及扣压装置。

（5）道岔板工厂化预制，减少了现场工序，改善了现场施工环境，不仅减少了现场环境污染，而且道床外观干净整洁美观漂亮，提高了道岔几何精确度。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

地铁板式道岔整体道床施工工艺流程如图1所示。

图1 地铁板式道岔整体道床施工工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

3.2.1.1 技术准备

（1）施工图完成后，应对所有进场人员进行技术培训，现场管理人员应熟悉板式道岔施工的程序和方法；技术人员应熟练掌握地铁板式道岔整体道床施工及相关工序的施工方法、技术要求、验收标准并完成对作业人员的技术交底；作业人员应熟练掌握底座施工方法、工序要求、作业标准。

（2）完成自密实混凝土配合比试验及揭板试验，确定配合比。

（3）CPⅢ网测量完成并通过评估。

3.2.1.2 材料准备

（1）完成原材料进场验收，确保原材料各项性能指标符合设计及相关规范、标准的要求。

（2）模板采用定型钢模板，以满足自密实混凝土压力及排气要求。所需模板、连接件、固定件按计划数量准备齐全。

3.2.1.3 板式道岔试组装试验

全线板式道岔整体道床施工前应进行首组道岔铺设施工，道岔首组铺设质量评估合格后，方可进行全线道岔的铺设施工。

3.2.1.4 现场准备

（1）车站底板面验收合格。

（2）配置满足施工技术和工艺参数要求的混凝土搅拌站、混凝土输送车、混凝土输送泵、钢筋加工场等资源。

（3）确保施工便道畅通、施工用水、用电设施到位。

3.2.2 测设板缝、边线

为便于道岔板初步就位、自密实混凝土层钢筋网片绑扎提供基准位置，需进行道岔板位置的测量放线。按照不同板块的形状、位置和尺寸进行放样，9号单开道岔板块划分如图2所示，将每块道岔板4个角相对坐标进行放样。

图2 板式道岔道床块划分图

3.2.3 自密实混凝土层钢筋绑扎

铺设钢筋网片根据道岔板的分块情况，以测量的边线和板缝线为基准，进行钢筋网片的布设。部分钢筋在门形筋位置穿钢筋，按设计要求设置。钢筋保护层垫块按0.5m间距梅花形进行布置，并确保保护层厚度满足设计要求。

3.2.4 道岔板运输及铺设

（1）道岔板的运输。道岔板由有岔车站上部预留的孔吊入地下车站，采用运输及吊装设备进行道岔板的铺设。在吊装运输过程中，要注意对道岔板边角的保护，道岔板长时间临时存储时，需采取措施防止道岔板的翘曲变形。

（2）道岔板的铺设及初步就位。按照设计不同道岔板的先后布置顺序，进行道岔板铺设。道岔板铺设前，应预先在基底表面放置支撑垫木，垫木位置应放在道岔板板端位置，放置4块垫木做临时支撑，垫木高度按90mm厚度加工（大于自密实混凝土层厚度，道床板自密实混凝土厚度80mm）。

3.2.5 道岔板粗调

（1）精调作业前对道岔板进行粗调。轨道板根据放样边线进行粗调，并在4个角位置安装精调制作。

（2）支座安装妥当之后，4个支座同步转动竖向调节螺杆，使轨道板慢慢升起，取出初步就位施放的垫木，并确认道岔板下无其他废弃物，再慢慢落下。

（3）落板时，接近混凝土支撑层时必须降低下降速度，防止损坏道岔板。

（4）道岔板粗铺精度控制：纵向、高程±5mm，横向5mm。

3.2.6 道岔板精调

3.2.6.1 全站仪设站定向

根据建立的轨道基础控制网进行设站定向，全站仪设站严禁设在不稳定的道岔板上。设站的误差及要求满足测量精度要求。设站的位置满足轨道板测量距离的要求。

3.2.6.2 道岔板三维调整

（1）道岔板初步铺设后，四角安装三向调节器，注意调节器底部设置支撑垫木（采用硬杂木），为了避免一步调节不到位造成拆卸调节器重新精调，首先将高程调节螺栓调节处于最低位置，左右前后调节螺栓调节处于中间位置。注意安装调节器前，需将两侧封边模板临时安装到位（调节器临近轨道板，安装完毕后两侧模板无法安装）。

（2）精调过程中应注意四角步调一致，避免单点受力过大造成道岔板吊装孔处边角破损。

（3）道岔板上利用扣件尼龙套管作为棱镜定位孔，全站仪实时测量同棱镜交换数据，指挥人工利用三向调节器进行道岔板的精调。轨道板精调注意搭接测量，避免产生累积偏差。严格控制道岔板的前后位置（沿线路方向），尤其转辙机安装位置的道岔板。具体精调定位允许偏差如表1所示。

表1 道岔板精调定位允许偏差

3.2.6.3 固定道岔板

轨道板精调完毕后，应检查四角位置的调节器是否均处于受力状态（可能存在精调器三点受力状态，造成轨道板固定不牢固）。

3.2.7 封边、安装扣压装置安装

（1）道岔板封边模板的安装。四周封边模板需安装牢固并粘贴无纺布密封良好，防止混凝土在间隙位置漏浆。四周封边模板在单块道岔板四角设置排气孔槽，确保板底浇筑的密实性。

（2）测量位移百分表的安装。道岔板精调完毕后，安装高程位移、侧向位移的百分表，用于测量道岔板在后期施工中的位移变化情况。

（3）扣压装置安装。道岔板精调完毕后，安装轨道板防上浮支架，防止道岔板在浇筑过程中上浮， 每块道岔板安装3～5道防上浮压板装置，单道左右对称设置，曲线地段还需安装防侧向位移支架。

3.2.8 自密实混凝土的浇筑

（1）自密实混凝土浇筑准备及检查

①浇筑前需对道岔板状态进行检查，调节器无松动，四周封边装置固定牢靠密封良好，防上浮压板装置的螺杆是否紧固。

②每块道岔板设计两处浇筑孔，合理选择浇筑孔的位置，选择道岔板一处孔作为浇筑口，另一处孔为观察排气孔。防溢管采用PVC管安装于板面预留的浇筑孔内。板面浇筑孔周围铺设土工布遮盖，防止污染。防溢管高于板面 350mm。

③浇筑前3h对道岔板底进行湿润，湿润过程中注意土工布及凹槽处无积水、明水。

（2）自密实混凝土拌制及运输

自密实混凝土浇筑前应注意检查道岔板的平面及高程位置，保证道岔板位置无变化，同时注意钢筋网片的位置、保护层垫块的数量及扣压装置的扣压力，道岔板四周及横向边缝的密封情况，计算每单块道岔板使用的自密实混凝土方量，按照浇筑板的数量确定拌制方量，并稍有富余。每块道岔板必须一次浇筑完成，严禁二次浇筑，其技术指标如表2所示。

表2 自密实混凝土生产检验项目

自密实混凝土入模前，应检测混凝土拌合物的温度、坍落扩展度和T500填充比和含气量，浇筑宜从道床板单侧浇筑，浇筑时应通过漏斗或溜槽流入，自由倾落高度不宜大于1m，自密实混凝土浇筑速度不宜过快，应保证下料的连续性和混凝土拌合物在道岔板下连续流动。

（3）自密实混凝土浇筑

①运输施工现场的自密实混凝土倒运至浇筑料斗内，吊运浇筑料斗至浇筑位置，当浇筑料斗运距过长或停滞时间过长时，自密实混凝土可能产生离析，需浇筑前采用搅拌叶片进行混凝土的再次搅拌。

②根据计算的每块道岔板的自密实混凝土数量，确定浇筑板的浇筑漏斗集料数量，并稍有富余，以确保单块板实现一次性连续浇筑。漏斗置于道岔板预留孔，另一孔作为观察、排气孔。

③浇筑时，宜采用“慢-快-慢”方式，一次性完成单块板的浇筑，单块板浇筑时间宜控制在10～15 min。通过控制浇筑料斗的控制阀，确保漏斗中混凝土不中断，同时确保漏斗内混凝土充足，不宜出现漩涡状，避免空气卷入 板底。

3.2.9 工装设备的拆除及自密实混凝土养护

（1）防溢管在自密实混凝土浇筑完成3h后拔除，并在板面预留孔位置插入“S”型钩筋，进行混凝土收面。

（2）调节器及压板装置应在自密实混凝土终凝后拆除。

（3）轨道板浇筑后及时对混凝土进行养护，带模养护不得少于3d，拆模后应对自密实混凝土采取土工布包裹保湿养护，不得少于14d。

（4）道岔板上堆积重物及承受振动冲击荷载时，需注意混凝土龄期同强度的关系，必要时做抗压强度试压，合理确定承受荷载时间。

3.2.10 道岔板的精度复核

道岔板精调后经过封边压板、灌浇筑自密实混凝土等工序后，其位置精度可能受到扰动。在上述情况下应抽查复测道岔的位置精度。复测后道岔板位置精度应满足表3 要求。

表3 道岔板浇筑后复测精度

3.2.11 道岔及配件安装及精调

（1）道岔扣件及钢轨组装及轨道几何尺寸的检查

严格按照道岔铺设图进行道岔组装，组装道岔时严格控制道岔钢轨同已成型道岔板的相对位置。道岔组装完毕后，对道岔的轨道几何尺寸进行检查。

（2）道岔轨道几何尺寸精调

板式道岔安装完毕后，先利用道尺、弦线、支距尺等对轨道几何尺寸误差进行检查，然后利用轨道几何状态仪进行检查及精调，精调后道岔各部件允许偏差满足《地下铁道工程施工质量验收标准》（GB50299）对应轨道几何尺寸要求及施工图要求。

4 工艺技术效益评价

（1）采用CPⅢ技术进行道岔板的精调，减低了质量缺陷出现的概率。

（2）提高施工效率、减低劳动作业强度，降低劳动力约30%，避免了人的因素、环境因素、管理因素对工程质量、施工安全的影响。

（3）地铁预制板式道岔整体道床较传统施工工效提高约50%。

（4）减少后期运营维修工作量，有效地降低后期运营维护成本，确保实体工程质量的提高，降低运行事故出现的概率。

5 结语

通过对预制板式道岔工艺技术研究，与同传统工艺比较，减低劳动力使用约30%，施工工效提高50%，有效提高了道岔施工质量，填补了国内地铁预制板式道岔整体道床施工的空白，推动了建筑工业化模式及PC技术在地铁上的应用，为国内地铁板式道岔整体道床施工积累了宝贵经验，具有广泛的推广应用价值。