不变跨情况下地铁延长线铺轨施工技术与应用效果

朱茂胜

（中铁十六局集团铁运工程有限公司，河北 沧州 061100）

0 引言

城市交通拥堵日益严重，如何改变传统交通形式，促进城市健康发展成为亟待解决的问题。地铁的出现给人们带来了希望，其具有地下通行的优势，能够疏散城区人口密度，缓解交通堵塞的问题，对于提升城市中心地位具有重要作用[1]。长时间以来，地铁发展速度不断加快，一、二、三、四等地铁线路全线开通试运营，以地铁出行代替公交、私家车出行的人数不断增加，仅2022年，全国轨道交通完成客运量就达194.0亿人次，轨道交通已成为城市第一交通出行工具[2]。轨道作为地铁运行的重要设备，直接承受地铁列车的重力，整体列车的荷载相对较大，需要较高的轨道质量，确保地铁运行条件。本文针对在不变跨的情况下，基于轨道质量的控制探讨地铁延长线铺轨施工技术。

1 不变跨情况下的地铁延长线铺轨施工技术

不变跨情况下的地铁延长线铺轨施工技术涉及3个方面：铺设不变跨钢弹簧浮置板，预制组装弹性短轨枕整体道床，安装铺轨门吊走行轨。

1.1 铺设不变跨钢弹簧浮置板

在铺轨施工之前，铺设不变跨钢弹簧浮置板。浮置板的板面较大，能够将整体道床与基础结构分离开来，仅余少量的静荷载与残余动荷载传递到基础结构上，从而确保铺轨分布支承效果。浮置板的6个面均采用钢模板，并将钢模板的接缝焊接严密。浮置板混凝土的强度等级为C30，骨料采用5～31.5mm碎石与中粗砂，确保钢模板的强度与刚度能够满足设计要求[3]。在浮置板侧壁混凝土施工时，根据地铁延长线路长度，调整浮置板吊装区域。将纵向减振支座摆放在浆池内，用丙酮清洗基面，在环氧树脂砂浆浆液凝固之后，将浮置板放在环氧树脂上，避免外力作用下浮置板产生滑移现象。在浮置板侧向支座处拧紧螺栓，并在地铁牵引轨道车运行一段时间后，稍松开支座螺栓，确保浮置板的橡胶弹性[4]。浮置板断面如图1所示。

图1 浮置板断面图

如图1所示，在不变跨钢弹簧浮置板中，包含了垫层、浮置板、剪力铰等施工内容，图1中的隔振器、基底混凝土、钢盖板、间隙则是浮置板断面结构。将外套筒浇筑在浮置板内，并用钢盖板密封住，防止其他杂质影响隔震效果。弹性元件垂直的力通过上支承板传送到下座架上，再传送到外套筒上。浮置板轨道的钢轨不是固定在轨枕上，而是间接固定在整体道床上，根据振动力学得出，浮置板的振动固有频率为：

式中：

fn——浮置板的振动固有频率；

k——支座刚度；

m——浮置板与轨道上部结构的等效质量。

当地铁车辆通过时，浮置板处于悬浮的状态，能够减小列车通行冲击力，达成减小振动、降低噪声的目的。为了将轨道板与道床分隔开，在道床与轨道板中间铺设隔离层，一旦隔离层被破坏，就会出现轨道板与基础道床直接连接的情况。因此，只有充分利用轨底与浮置板顶层钢筋的净空，严格控制隔振器套筒与连接销的位置，最大程度上缩小轨道板与道床之间的弹性间隙，才能为轨道的正常运行提供前提条件。

1.2 预制组装弹性短轨枕整体道床

对于地铁延长线铺轨施工而言，弹性短轨枕整体道床具有残余形变小、动弹性损失小的优势。在轨枕下加工预制成蜂窝结构，最大限度地为延长线轨道提供所需弹性，从而弥补无砟轨道刚性大的缺陷。整体道床的垂直方向支承刚度约为20kN∕mm，短轨枕能够在工厂批量预制生产，制造成本相对较低[5]。整体道床是由支承块、套靴、橡胶垫、扣件等组成。在橡胶垫板处理之后，蜂窝状结构受压实现弹性形变，地铁列车产生的振动，则通过扣件消耗掉部分能量，与浮置板一同达到减振的效果。受到隧道施工空间的限制，短轨道岔区域施工较为困难。于是采用架轨的方式，连接道岔各部位，调整道岔几何尺寸，使其满足设计需求。弹性短轨枕整体道床结构如图2所示。

图2 弹性短轨枕整体道床结构图

从图2可知，通过精确测量仪器，对铺轨道岔岔位与高程进行标记，并设定基础点，确定短轨枕的水平偏差[6]。再利用L尺确定高程，使整个道岔铺设符合规范要求。在整体道床预制的过程中，采用钢模板，加工时不同尺寸模板加工一套，预制组装成功之后，再批量生产。采用C50强度的半干硬混凝土，整体道床为平整、棱角直顺的情况。在作业台完成轨排组装，弹条与扣件挂在钢轨上，组成轨弦，多个轨弦形成轨排。弹性短轨的尺寸为600mm×290mm，橡胶包套内侧长600mm，清扫轨枕地面与侧面的杂质之后，将短轨枕朝下铺设，并放上橡胶垫板。将橡胶包套压在轨枕底面，敲击轨枕底部排除空气，并密封短轨与包套之间的孔隙，确保整个道床预制质量[7]。

1.3 安装铺轨门吊走行轨

将短轨枕放在规定位置之后，在其上放置垫板，再将铸铁底板放在垫板上，由此确定钢轨的横向位置。根据地铁线路坡道与吊走平衡安全需求，选用合适的吊走行轨，确保地铁延长线铺轨施工稳定性。该施工技术投入ZMQ-1 型铺轨门吊，完全满足地铁线路50‰大坡道与100m小曲线半径吊走平衡的施工需求。根据铺轨门吊吊重的轴重，选用24kg∕m的钢轨，支承点间距为1.2m。根据道床曲线要素计算行轨正矢，公式如下：

式中：

fc——道床圆曲线段正矢；

L——短轨弦长；

R——曲线半径。

正矢递增率计算公式如下：

式中：

fs——正矢递增率；

n——缓和曲线分段数。

该工程根据fc、fs变化情况，固定螺栓打眼，钢支墩间距按照1.2m布设。架设P24走行轨，并根据技术要求调整轨距与标高。吊走行轨布置在超前钢筋网处，利用不同型号的膨胀螺丝固定钢支墩，不断调整钢支墩的位置，直至其满足高度基标需求。在地铁延长线上每2.5m设一个钢支墩，沿着地铁延长线的中心点，形成左右对称的铺装结构。采用转角钢模拼装支墩，并将结构底板清理干净，确保轨枕与钢支墩的有效粘结。在铺轨施工全部完成之后，在道床表面涂抹混凝土，并将轨道进行覆盖养护[8]，混凝土强度达到设计规范拆除养护模板。养护强度达到80%之后，在铺设的钢轨上载重地铁车辆。在施工的过程中，选用一次性钢轨支撑架，节省成本投入与施工环节，最大程度上提升地铁延长线铺轨施工质量。

2 实例分析

2.1 工程概况

为了验证铺轨施工技术是否满足地铁延长线施工需求，本文以X地铁站为例，对上述技术进行实例分析。X地铁站延长线铺轨段为YAK11+614.7～YDK024+950，前期准备铺设为整体道床、无缝线路、道岔、附属设备等方面。在X地铁站的道岔形式为60kg∕m的9号、12号道岔，以及60kg∕m的交叉道岔，在YDKO+045～YDKO+000段铺设PD3 60kg∕m的钢轨，直线地段轨长约25m，曲线段则预制短轨。在YCK0+000～EYCKl+850段铺设轨枕，轨枕长度约为2.1m，每公里铺设1600根，确保X地铁站的铺轨有效性。

X地铁站铺轨施工平面布置情况如图3所示，该工程充分考虑到合同段50‰大坡道对运输设备的制约，并采用一次性接触焊焊接长钢轨，使各个机械发挥出最大的效率。由起点YAK11+614.7开始到延长线铺轨基地的全体线路是本次铺轨施工的线路，I标起点、二号线铺轨起点均为其他跨线路。在铺轨基底处理完成之后，在基础顶面中心线处设置Ф150mm的排水沟，去除铺轨段表面积水。在YDKO+045～YDKO+000 段的基底铺设钢筋网，保护层达到50mm后泵送回填土。在铺轨施工完成之后，对YCK0+000～EYCKl+850段的轨道直线方向正向、车场线的允许偏差进行分析，多次检查之后，确认没有问题才能进入下一道工序的施工。本文在不变跨的情况下，对YAK11+614.7～YDK024+950段进行铺轨施工，并对该段的铺轨偏差进行分析，确保X地铁延长线铺轨施工效果。

图3 X地铁站铺轨施工平面布置图

2.2 应用结果

在X地铁延长线上进行水准施工时选用牵引定数较高的轨道车，轨距约为1435mm，功率为448kW（609Ps），轮径约为915mm，能够整备56t的重量，以液力传动的形式，完成牵引。轨道车的外形尺寸为14500mm×2740mm×3500mm，最高运行速度约为45km∕h，启动牵引力在63.3～154.9kN的范围内，持续牵引力为28.0～69.4kN，能够满足X地铁延长线铺轨牵引需求。在其他条件均一致的情况下，对X 地铁延长线铺轨施工偏差进行分析，YAK11+614.7～YDK024+950段的铺轨质量结果如表1所示。

表1 应用结果

对X地铁延长线铺轨施工偏差进行测量时，偏差测量仪为电子水准仪。与之配套的有2m瓦条码水准尺及重量不小于2.5kg的尺垫，测量等级为二等水准，每千米水准测量偶然误差≤1.0mm，可以满足偏差测量需求。从表1可知，实际铺轨偏差在允许偏差范围内，偏差越小，铺轨施工效果越佳[9]。该项目的实践证明，不变跨情况下的地铁延长线铺轨施工技术能确保实际偏差均在允许偏差范围之内，并且实际偏差较小，铺轨施工效果属于合格标准，符合项目研究目的。

3 结束语

近些年来，地铁建设迅速崛起，有效地缓解了城市堵车的问题，为人们提供了舒适便捷的出行方式。地铁建设过程中，往往面临着铺轨施工问题，铺轨基地洞口水平向尺寸较大，铺轨施工指标偏差随之增加，整个结构面临坍塌形变的风险，影响地铁铺轨施工安全性。因此，本文对不变跨情况下地铁延长线铺轨施工技术进行了分析，从浮置板、整体道床、吊走行轨等方面，完成地铁延长线的铺轨施工。且在X地铁延长线上进行了实践，取得了预期效果：施工偏差较小，施工质量较高，对于提升地铁铺轨施工安全性具有重要作用。