阅读次数：145
地铁轨道工程铺轨基标的测设方法 【摘要】本文结合广州地铁二号线轨道工程，介绍了怎样保证地铁轨道工程铺轨基标(控制基标、加密基标和道岔铺轨基标）测设精度的作业方法、流程和注意问题等。
【关键词】地铁轨道工程 控制导线 控制基标 加密基标 1 引言
地铁已成为现代城市公共交通的一种重要形式。由于地铁在建筑物稠密、地下管网繁多的的城市环境中建设，同时工程自身与环境的安全、稳定在施工和运营期间极为重要；城市地铁又作为公共交通，要求乘坐的舒适性和结构坚固耐久。我国当前地铁采用的是混凝土现浇整体道床，其钢轨位臵的可调整量极有限。地铁轨道的精度要求远远高于一般铁路铺轨工程的精度。本文结合广州地铁二号线轨道工程的实际情况，介绍怎样保证地铁铺轨控制基标、加密基标和道岔铺轨基标的测设精度和作业方法、流程以及需要注意的一些问题。
2铺轨基标测设前的基础准备工作
铁路铺轨精度没有特别的要求，按线路施工复测的精度要求：距离(纵向)为1／2000、曲线横向闭合差10cm。2000年6月实施的《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》对地铁中线名相邻点间纵、横向中误差规定直线上：纵向应小于〒1Omm，横向应小于〒5mm；曲线上：纵向应小于〒5mm，曲线段小60m时横向应小于〒3mm、大于60m时应小于〒5mm。地铁铺轨基标(包括控制基标、加密基标和道岔铺轨基标)的测设，是根据铺轨综合设计图，利用调整好的线路中线点或施工控制导线点和水准点测设(其精度要求在后面有详细说明）。由于轨道工程要铺设330—550mm厚的混凝土道床，中线只能与铺轨基—并定出，因此铺轨基标—般是根据施工控制导线和水准点来测设的。因为测设精度要求高，用铁路线路测量方法已不能满足其测量精度要求，而需要对测量所用的仪器、作业方法和流程都要严格控制。下面就广州地铁二号线施测的方法、流程和注意问题做—介绍，供地铁铺轨工程测量人员参考。
2．1 测量仪器的检校
要保证所需的测量精度，首先要使测量仪器(全站仪和水准仪)处于正常可靠的工作状态。除了定期检校外，在使用过程中还要经常做以下常规检校工作：全站仪的圆水准器、长水准器、2c、指标差、光学对中器等的检校；反射镜基座圆水准器、长水准器、光学对中器、觇标、对中杆圆水准器等的检校；水准仪的圆水准器、i角误差、水准尺的圆水准器等的检校。 2．2 洞内施工控制导线和水准的检测或复测
在测设铺轨基标前，首先要对业主方交付的洞内施工控制导线和水准点，以一至二个区间为单元进行检测或复测，确认点位无误和精度是否满足要求。为满足放样点点位精度，洞内控制导线应按四等导线检测，角度按方向观测四测回(J2全站仪)，检测角与原有角度差值一般应小于〒3．5”，限差应小于〒7”；边长测量(2mm+2ppm全站仪)应加入仪器加、乘常数改正和气象(温度、气压)改正,往返测取其平均值检测长度与原有长度的差值应
小于〒7mm；对附和导线(两端闭合到施工时的陀螺仪定向边)的方位角闭合差应小于〒5\"√n（n为导线角的个数)，全长相对闭合差<1／35000。对水准点的复测，高差闭合差应小于84√L（L为水准点间的长度，以km计)。对超出限差的导线点或水准点，应在核实后及时报甲方认定并做调整，调整方法是选定两端确认可靠的陀螺定向边、和起始点用《铁路工程施工测量自动化处理系统》软件对中间点整体严密平差，重新计算其坐标。表1是广州地铁二号线某区间部分控制导线点的角度、边长检测结果。从表1中角度和边长的差值可见，边长相差较小，都在限差之内；导线角相差较大，有的远远超过了限差，若不加以调整，将无法实现铺轨基标和中线的应有精度。表明检测的必要性和重要性。
附表1 广州地铁某区间部分导线控制点的角度、连长检测结果
导线点间的距离，一般控制在120-150m为宜，对过长、过短的地方可增加或去掉个别控制点，按四等导线测量纳入控制网整体严密平差，计算出新设控制点坐标。注意在左右线间有渡线的地方和联络线处，需将其相邻的控制点联系测量后作整体平差处理。如图1中左9与占4-2之间为渡线、KO与右4之间为地铁一号线和二号线的联络线，原控制导线是左右相对独立的两条导线，检测结果见表1，差值较大，如不经上述处理，放出的控制基标是不可能满足其精度要求的。
图1 检测图
2．3铺轨基标资料计算
铺轨基标分为控制基标、加密基标和道岔铺轨基标。铺轨基标一般设臵在线路中线上(也可设臵在线路中线的右侧)，道岔铺轨基标一般设臵在直股和曲股的两侧。控制基标在直线上每120设臵--个，曲线上曲线元素点设臵控制基标外，还应每60m设臵一个；加密基标在直线上每隔6m、曲线上每隔5m设臵一个；道岔铺轨基标应包括单开道岔、交分道岔、交叉渡线道岔
的铺轨基标。然后分别根据铺轨综合设计图、道岔铺轨设计图计算出各铺轨墓标的平面坐标和桩顶高程资料。桩顶高程H基的确定：当采用矩形及马蹄形隧道时，为对应轨顶高程减去255mm；当采用圆形隧道弹性短轨枕道床时，为对应轨顶高程减去420mm，普通短轨枕道床时，为对应轨顶高程减去380mm。对于基标设在中线外的情况，可参考基标距线路中线的距离：弹性短轨枕道床为1．35m，普通短轨枕道床为1．30m，浮臵板道床为1．45m计算其平面坐标(这样铺好整体道床后可露8-10mm高的铜标，方便后期铺轨拨轨使用)。为后续的放桩工作准备好基础数据。 3铺轨基标的测设、方法、流程及限差要求
图2铺轨基标测设流程圈 3．1 初放铺轨基标桩位
根据洞内控制导线点、计算出的基标平面高程资料，放出基标桩位，测出其相应的地面高程，按\"H基-H地-15mm(15mm为考虑铜标高度和预留司调整量而设)计算出基标埋桩高度，埋好桩供后面使用。此步测量用对中杆即可满足，并可提高作业效率。 3．2 测设基标铜标埋设位臵 在埋好基标桩后，根据洞内控制导线点、和平面资料用极坐标放样的方法精确测出铜标埋设位臵(铜标直径1cm，要保证后面所放点位不会下桩)，并画出铜标中心十字线，钴眼埋好铜标。铜标露出高度12～15mm为宜。 3．3精确调整使铜标达到设计高程
铜标埋好后，依次测定其桩顶高程(两端附合到施工控制水准点上，通过严密平差计算出各点高程)，根据玎，算出各点调整量进行调整，然后再测定—次，对不满足要求的个别点再次调整即可。固定铜标，供后面放点之用。
3．4精确测设控制基标平面位臵
在基标铜标埋设好且标高精确调到位的情况下即可进行控制基标的平面精确定位。定位的方法采用极坐标放样的方法。臵镜、后视检测合格的导线点，用盘左、盘右两次所定方向取中，再测距、移点即可得到所放点位；重复以上步骤逐个测设控制基际。需注意的是每次拨角都要重新后视，以保证放样精度；放样边长一般尽量不超过该处两控制点间长度的2／3，在臵镜下一控制点时，对相邻的最后一个放样点重新测设一次，取两次分中结果，以保证很好的搭接。
3．5 加密基标和道岔铺轨基标的测设
加密基标和道岔铺轨基标的测设是在控制基标检测合格的基础上进行的。测设方法同控制基标，只是其测设除了可依据导线点外，还可以依据控
制基标。
3．6铺轨基标的的检测和限差要求 控制基标的检测：可臵镜控制基标或导线点对两个或两个以上的控制基标用方向观测法测四测回进行夹角检测(或其左、右角各测二测回)，距离检测应加仪器加、乘常数改正和气象(温度、气压)改正。各项限差应满足： (1)控制基标：直线段控制基标间的夹角与180度较差应小于8”，实测距离与设计距离较差应小于10mm；曲线段控制基标间的夹角与设计值较差计算出的线路横向偏差应小于2mm，弦长测量值与设计值较差应小于5mm。在施工控制水准点间，应布设附合水准路线测定每个控制基标高程，其实测值与设计值较差应小于2mm。满足各项限差要求后，基标桩进行永久性固定。 (2)加密基标：①直线加密基标应满足纵向6m〒5mm，横向上加密基标偏离两控制基标间的方向线应小于2mm，高程上相邻加密基标实测高差与设计高差较差应小于1mm，每个加密基标的实测高程与设计高程较差应小于2m。②曲线加密基平面上应满足纵向5m〒5mm，横向上加密基标相对于控制基标的横向偏距应小于2mm，高程上要求同直线加密基标。
(3)道岔铺轨基标：道岔铺轨基标与线路的距离和设计值较差应小于2mm，相邻道岔铺轨基标间距离与设计值较差应小于2mm，相邻道岔铺轨基标间的高差与设计值较差应小于1mm，其高程与设计值较差应小于2mm。以上铺轨基标经检测满足各项限差要求后，进行永久性固定，计算出对应处混凝土整体道床的灌筑厚度、拨道、起道量等数据，交付施工和后期运营使用。 4 结束语
由于控制导线和水准点在整个中线和铺轨基标测设过程中的基础作用，这就要求甲方业主所提交的洞内控制导线和水准点，应配合轨道工程施工中铺轨基标的测设精度，满足《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》规定的精密导线和精密水准要求，特别是车站、竖井下的已知点和陀螺定向方位的准确度和可靠度显得尤为重要；铺轨施工前对洞内控制导线和水准点的检查复测，从本文前面可以看到它的重要性和必要性，以减少不必要的返工。总之，地铁铺轨工程中，铺轨基标的测设点多、精度要求高、作业程序复杂，环环相扣只有合理组织，对测量作业过程的每一个环节、测量过程中使用的仪器、作业方法和流程都要严格控制，才能满足所需测量精度要求，提高工作效率。
深圳地铁一期工程福民站南风道围护结构加固技术 摘 要 介绍深圳地铁一期工程福民站南风道围护结构加固方案的比选、参数的选取及计算分析,达到了设计要求。 关键词 围护结构 加固 计算
1 工程概况
深圳地铁一期工程福民站位于深圳市金田路与福民路交叉路口处、金田路下,有南、北两个风道,其中南风道临近正在施工中的高层建筑福民佳园(带两层地下室) 基坑。南风道与福民佳园基坑的平面位臵关系如图1 所示。处亦无场地另做基坑支护,因此,福民佳园施工方提出利用已施工完成的南风道东端地下墙作为其局部基坑围护结构,其余部分采用<1200 人工挖孔桩加锚杆作为围护结构。这样,导致福民站南风道东侧地下连续墙的受力模式完全改变,原基坑侧变为迎土侧,需对南风道围护结构重新验算,并采取适当的措施,以确保基坑安全。 2 南风道围护结构加固方案
(1) 福民佳园施工方建议南风道东侧地下墙采用竖向2 道锚杆支撑,墙顶冠梁处设臵1 道,以下4 m 左右设臵1 道。本方案设计上不存在问题,关键是施工工序较复杂; 锚杆的存在对风道基坑开挖影响较大;如采用可卸式锚杆,风道基坑开挖前将锚杆拆除,不仅施工难度大,而且费用亦较高,不经济。
(2)经综合考虑决定采用以下方案(图1):南风道东侧地下墙顶冠梁适当加大断面尺寸(800 mm 〓1 300 mm 1 —1 剖面),以增加平面内刚度;施工地下墙
图1 基坑平面(单位: mm)
福民佳园基坑开挖深度为8 m 左右,围护结构采用<1 200 人工挖孔桩加锚杆;福民站南风道基坑开挖深度约16 m ,围护结构采用800 mm 厚地下连续墙加内支撑(钢管撑)。
由于种种原因,福民站工期调整,福民佳园基坑开挖时,南风道围护结构(地下墙) 已施工完成,但墙顶冠梁尚未施工;且受施工场地等因素的制约,南风道无
法与福民佳园基坑同时开挖。福民佳园与南风道相临加围护结构的整体性;45°方向加混凝土支撑1 (800 mm 〓800 mm),同高程处加钢支撑2 (<609 壁厚12 mm)。采取以上措施后,地下墙顶水平面内形成了平面刚架体系,给风道东侧地下墙顶提供了刚度较大的水平约束。 3 计算模式
地下墙与冠梁、支撑组成空间结构,福民佳园基坑开挖面以下土体用土弹簧模拟; 因福民站主体施工降水影响,实测地下水位高程为1. 4 m , 土压力采用朗金土压力公式计算,粘性土层采用水土合算,砂性土层采用水土分算。计算程序采用SAP84 。南风道处地质状况如图2 所示。
图2 地质断面 4 计算结果及分析
(1) 福民佳园基坑浅于福民站南风道基坑,根据南风道基坑的计算结果,当基坑挖深只有8 m 时,该处围护结构的整体稳定性、抗倾覆、基坑抗隆起等均能满足要求,不需再行验算。
(2) 根据SAP84 计算结果,地下墙体最大位移为10 mm ,基坑面最大墙身弯矩标准值为470 kN 〃m ,最大位移及弯矩位臵均靠近福民佳园基坑底部。最大位移小于2.5 ‰h(h为基坑深度),满足基坑环境保护要求; 按最大弯矩计算,已施工完成的地下墙该断面处计算裂缝宽度<0.3 mm ,原配筋面积满足要求,墙身不需做其他加固措施。
(3)福民佳园基坑底以下2 m 左右为淤泥层,地基容许承载力[fk] =40 kPa ,土质较差,需验算地基承载力。福民佳园施工方拟采用高压旋喷桩加固该层土体, 不仅费用高,且增加了其基坑开挖的难度。根据SAP84 计算结果,淤泥层范围内最大土体位移δ =7.8 mm , 相应位臵处土弹簧刚度系数K=30 600 kPa ,故该处地下墙对土体的压力P= K〓δ =238.7 kPa ,地基所能提供的最大反力Pf =[fk]〓A=240 kPa (土弹簧竖向间距1 m ,地下墙幅宽6 m),由上述计算可知P < Pf, 地基承载力满足要求。淤泥层以下为砾砂及砾质粘性土层,地基容许承载力较高,均能满足要求。根据计算结果,福民佳园坑底被动区淤泥层土体能够满足受力要求,且因为基坑开挖过程中采用坑内降水,相当于疏干加固了被动区土体,在一定程度上提高了被动区土体强度,故我方建议福民佳园施工方在基坑开挖过程中,加强对福民站南风道地下墙的变形监测,如有异常,在坑底跟踪注浆,无采用旋喷桩加固的必要性,建议福民佳园施工方取消。 5 结语
在福民站南风道地下墙顶冠梁及混凝土支撑1 施工完成并达到设计强度,
钢支撑安装完成后,福民佳园基坑按期开挖。基坑开挖到设计高程后,实测地下墙最大水平位移为12 mm , 变形速率亦在控制值范围内; 被动区土体未产生隆起现象,说明土体承载力满足要求,故不必再进行注浆加固。实测结果与计算结果较吻合,达到了设计要求,较好地实现了设计者的意图。南风道先行施工的墙顶冠梁及支撑,可用作南风道基坑开挖时的支撑,对南风道围护结构来说,未增加额外工程量及费用。通过采用本方案,不仅降低了工程风险和施工难度,且节省了投资,为福民佳园的顺利施工提供了便利条件。
地铁隧道工程整体道床施工技术
摘 要:整体道床近年来在石质隧道、桥梁、高架桥和地下铁道等工程中得到广泛应用,取代了传统的道碴层,具有稳定性好,维修工作量小的特点,以北京地铁工程整体道床施工为依托,全面详细地介绍了此项技术,
对同类施工起到了一定的借鉴作用。 关键词:地铁工程;整体道床;施工
1. QZ 、YH 、HZ 及道岔起止点等处设臵为控制基标;在控制基标的基础直线上每6m 、曲线上每5m 设点为加密基标。基标应采用与道床同级混凝土埋设牢固,按距离方向在钢筋桩上锯划十字线,并编号和标志。
整体道床轨道施工流程:道床基面→ 基标设臵→(支撑块预制) 架轨(器材运输) →初步调整→安装支撑块→精确调整→支撑墩→拆除支架→接触轨支撑块→ 道床砼(接触轨) → 调整锁定→ 工程验收→通车试验。
表1 基标设臵允许偏差
2 器材整备、堆放和运输
(1) 钢筋混凝土支撑块(短岔枕) 应采用钢板制作模型板,承轨面要光滑平整,模板组装后,试制三块,检查各部尺寸符合要求后再批量生产;钢筋布臵绑扎符合设计要求,采用C50 干硬性混凝土制作。
(2) 铺轨基地设在地铁车辆段。钢轨、道岔及配件应分类码放,并标明型号和规格;在地铁列车夜间停运期间利用轨道车将轨料运至距工地最近的线路附近,再利用人工沿线散轨;轨节、道岔及配件应按铺轨顺序成组装车,并调整好方向。
(3) 无缝线路的钢轨应在隧道外先焊成50m 一节,运至工地后再焊成设计长度的轨节。 2. 1 轨道架设和位臵调整
(1) 钢轨架设前先调直,将扣件的飞边、毛刺用砂纸打磨干净并涂油;
(2) 钢轨和道岔采用钢轨支撑架架设。支架间距为直线3m , 曲线2. 5m , 并与线路方向垂直。根据基标初步调整好钢轨、道岔的方向、水平、高程和轨距,在测放出支撑块的准确位臵后,在钢轨上架挂支撑块。 (3) 同一断面的支撑块(短岔枕) 连线应垂直于线路方向,安装数目直线地段为1760 对/ km , 曲线地段(包括缓和曲线) 为1840 对/ km 。前后两支撑块(短岔枕) 距离允许偏差〒10mm , 承轨槽边缘距道床变形缝和钢轨普通(绝缘) 接缝中心≥70mm 。在支撑块(短岔枕) 安装处划线,用扣件将支撑块与钢轨初步连接,在精确调整并检查其位臵正确后,用测力板手将螺栓拧紧,力矩应一致。 (4) 再次对轨道位臵进行精确调整,调整精度符合设计规定后再固定牢固。
(5) 按“隔五干一”的原则在仰拱上和支撑块下用同级道床混凝土灌注支撑墩,支撑块(短岔枕) 下的混凝土应密实,振捣器不得触及支撑架和支撑块,支撑墩表面不得高于道床面。
(6) 在支撑墩强度达到70 % 后,将钢轨支撑架拆除,用混凝土支撑墩代替钢轨支撑架。 (7) 最后利用钢轨和悬挂支架安装接触轨支撑块。在道床混凝土灌注完成后再安装接触轨。 2. 2 整体道床混凝土
(1) 再次清扫道床基面,按设计施工杂散电流钢筋防护网,并与接地极连接。
(2) 中心水沟模板采用标准定型钢模板,通过架立在钢轨上的浇注支架悬挂固定模板。水沟和变形缝模板应支立牢固,允许偏差为:位臵〒5mm , 垂直度2mm 。
(3) 道床变形缝应与隧道结构伸缩缝一致,钢轨接头与伸缩缝错开0. 5m 以上。伸缩缝按设计安装沥青木丝板。
(4) 道床混凝土采用C30 商品泵送混凝土。混凝土按伸缩段分层、水平、分台阶浇注,对支撑块(短岔枕) 周围应加强捣实,严禁触及支撑架和钢轨。
(5) 混凝土初凝前及时进行面层和水沟抹面,并将钢轨、支撑块(短岔枕) 、扣件上的灰浆清理干净。抹面平整度为3mm , 高程为(0 , -5mm) 。
(6) 混凝土终凝后及时养护,强度未达到70 % 时,道床上不得行使车辆和承重。 (7) 每灌注100m 应取两组试件,一组在标准条件下养护,另一组与道床同条件养护。 (8) 用钢丝刷将扣件上的灰浆清除,涂油保养。
(9) 根据隧道内的最高和最低气温的代数平均值来确定设计锁定轨温。按设计轨温对轨道重新调整,达到标准后锁定。当锁定轨温偏离设计规定值时,应先进行应力放散再重新锁定。 2. 3 工程验收
(1) 道床混凝土强度符合设计要求,无蜂窝、麻面和漏振,表面干净无灰碴,平整度符合要求。 (2) 支撑块和短岔枕的棱角完整无损伤,预埋位臵正确。
(3) 水沟直(圆) 顺,流水通畅,沟底坡与线路坡度一致,沟宽允许偏差(+ 10mm , -5mm) ;伸缩缝直顺无死弯,全长范围内允许偏差10mm 。 (4) 轨道、道岔精度符合规定。
(5) 道床验收合格后进行通车试验, 其运行速度第一次15km/ h , 第二次25 km/h , 第三次45 km/h , 以后按设计速度运行。每趟慢行列车通过后,复拧一遍扣件和接头螺栓,并检查线路状态有无异常。 3 整体道床施工注意事项
(1) 道床的基面必须干燥、无水、坚实和稳定,与混凝土接触的墙面和底板必须凿毛。 (2) 在仰拱或底板设臵的基标应妥善保护。
(3) 在振捣浇注混凝土时严禁触及钢轨支撑架和支撑块,支撑块下的混凝土应加强振捣密实。 (4) 混凝土初凝前及时进行抹面,做好排水坡度,中心水沟应一次抹平。 (5) 混凝土终凝后及时洒水养护,并用草袋覆盖,避免表面开裂。
地铁单洞双层重叠隧道开挖施工
摘 要:简要介绍城市地铁单洞双层重叠隧道浅埋暗挖开挖施工技术。 关键词:地下铁道;重叠隧道;开挖施工 1 工程概况
深圳地铁一期工程3C 标段(国贸站至老街区间隧道北段) 位于深圳市人民路与深南东路交汇处及其南、北部,由四个子单位工程组成,分别为华中国际酒店桩基托换工程、百货广场桩基托换工程、国老区间北段明挖及暗挖隧道工程。暗挖隧道从华中国际酒店及百货广场建筑物桩群及其地基中穿越,为保护上部结构物的安全使用而对其桩基础进行了桩基托换的预防性处理。地铁区间隧道也为减少对建筑物基础的影响范围而采用左、右线上下重叠的单洞双层直边墙拱形的结构形式。 1. 1 地质水文情况
区间内原地貌单元为第四系海中平原、地形较平坦,地层岩体为上覆第四系全新统人工堆积层(Q4ml) 、海冲积层(Q4m + al) 及第四系残积层(Qel 4) ,下伏侏罗系中统(J2) 凝灰岩、震旦系(Z) 花岗片麻岩, 局部
为燕山期(r5) 花岗岩侵入体。区间内存在F4 、F4′二条近于平行的断层。主要由断层糜棱岩、断层泥和断层角砾组成。该区间地下水按赋存介质可分第四系孔隙潜水、基岩裂隙水和断层带水。地下水位于地表下1. 20～3. 00m , 高程1. 60～ 3. 61m , 地下水对砼结构、钢结构具弱腐蚀分解性。 1. 2 设计情况
暗挖隧道(SK1 + 755～ + 600) 长155m , 埋深12～16m , 纵坡为2. 9 % 下坡的单洞双层重叠隧道(左线在下层,右线在上层), 开挖宽度6. 8m , 平均开挖高度13. 2m , 平均开挖量82m3/ 延米, 分A、B 、D、E 四种衬砌类型,采用复合式衬砌,初支采用喷锚网+ 格栅钢架,初支喷砼为C20 ,锚杆为R25 中空注浆锚杆,二衬砼为C25S8防水砼,防水层采用PVC 全包防水板。辅助支护措施为拱部?76 自进式注浆管棚,部分拱墙设42 超前小导管注浆。 1. 3 工程特点
(1) 工程涉及工程项目施工内容多,技术复杂,施工难度大。
(2) 地下水位高,砂层厚,开挖岩体软硬变化大,并要穿越两条断层破碎带。 (3) 单洞双层重叠隧道边墙高,结构受力复杂。
(4) 隧道上方地面建筑物密集,地下管线多,隧道从建筑物基础桩群中穿越,环境保护要求高。
2 施工总体方案
按新奥法原则并结合采用浅埋暗挖法组织施工,并认真研究本工程所处的特殊周边环境,及地质、水文条件,针对性地采取可靠的技术措施以控制地下水流失、地层变位并确保实现洞内防坍,隧道施工工艺流程如图1 所示。
2. 1 隧道开挖施工
根据本隧道的结构尺寸,隧道开挖划分为四个台阶,即左、右线隧道分别采用两个台阶进行开挖。四个台阶以第一台阶开挖为主,各台阶在保证台阶长度一定的前提下,按平行作业分头组织施工,每次进尺为0. 5m 或0. 75m 。采用预留核心土微台阶法进行施工,第一、二、三、四台阶微台阶长度控制在1. 5～2. 0m , 在实际开挖施工中,将根据暗挖实际揭示水文地质情况及施工监测信息反馈,适时调整并优化各台阶长度,第一、二、三台阶采用人工配备风镐进行开挖,采用人力架子车运碴,第四台阶采用小型反铲挖掘机配合人工进行开挖。采用机动小翻斗车运碴。隧道开挖遇中风化岩层尽量采用人工开挖,必要时采用微振控制爆破技术进行开挖,施工中要充分利用围岩的自稳时间,快速开挖、快速封闭,确保隧道安全,掌子面开挖后,及时进行掌子面初支面初喷砼和排水,避免岩石风化、潮解而降低强度,初支结构及时封闭,根据监控量测情况,必要时台阶设立临时仰拱,控制变形发展。爆破施工,要进行爆破参数以及爆破振动效应试验进行爆破噪声监测,根据实际情况不断调整钻爆参数。 2. 2 隧道支护
2. 2. 1 隧道超前支护本隧道主要超前注浆管棚为拱部76 长8m 的超前注浆管棚,及百货广场、华中国际酒店处的隧道拱、边墙 42 超前注浆小导管。 超前注浆管棚具体布置详见表1 。
(1) 自进式T76N 迈式中空注浆锚杆。T76N 迈式中空注浆管棚布置在拱部,环向间距为0. 3m , 纵向间距为6. 0m , 每根长度为8. 0m , 自进式T76N 超前注浆管棚,采用钻机直接顶进施工, 纵向每6m 进行一环施工,管棚最后钻进时,采用1. 5～2m 的连接钻杆将管棚送进到位;管棚打设时,采用两侧对称打设,或分段打设管棚,以便能够及时进行注浆。采用前进式分段注浆工艺, 分段分序进行注浆施工,先施工单序号孔,后施工双序号孔;采用水泥、水玻璃双液浆进行注浆,每次注浆长度为50cm , 注浆压力控制在1. 0MPa 以下。根据量测结果,采用单根钻进、注浆,或钻孔多根后再分根进行注浆;
(2) 42 小导管超前注浆。超前小导管采用42 普通钢管, 管长4. 5m , 搭接1. 5m , 实用长度3m , 注浆管一端做成尖形,另一端焊上铁箍( 6 钢筋),管身在距铁箍端1. 5m 处开始钻孔,钻孔沿管壁间隔300mm 呈梅花形布设,孔径 6～8mm 。钻孔后,将小导管沿孔打入;地层松软用游锤或手持风钻直接将小导管打入,岩层较硬时先钻套孔,后用风镐顶进。掌子面喷5cm 厚混凝土封闭后冲清管内积物后再注浆,注浆顺序由下向上,采用1∶1 的单液水泥浆进行注浆,注浆压力采用0. 5MPa 左右,先施工单序号孔,后施工双序号孔,单根注浆量控制在60L , 当注浆压力增加比较快,且> 1. 0MPa 时,或注浆量达到设计注浆量的1. 2 倍时,结束注浆。根据地质情况,特殊地段采用水泥—水玻璃双液进行施工。 2. 2. 2 临时支撑安设
为确保重叠隧道开挖初支阶段侧墙的稳定,暗挖隧道上下台阶间共设置三道横向支撑,支撑采用I18 工字钢。第一道为每榀格栅钢架均设置横向支撑,并喷20cm 厚C20 砼,其起到临时横向支撑及临时仰拱作用;第二、第三道均为隔榀格栅钢架设置一道,仅起临时支撑作用,每道支撑处设纵向槽钢梁,每道支撑均采用螺栓与格栅钢架上垫钢板进行连接,采用螺栓将纵向槽钢梁与上下两单元钢架拱脚角钢进行连接,以保证下台阶施工时,初支受力良好,避免初支处于悬空状态,防止初支下沉过大。根据监控量测变形情况,必要时,考虑加大横撑尺寸,或加密横撑,将横向支撑与临时仰拱结合考虑,喷砼封闭等,以便能及时形成初支的闭合系统,控制初支下沉变形。 2. 2. 3 隧道系统支护
(1) R25 中空注浆锚杆。暗挖隧道系统锚杆采用R25 中空注浆锚杆,长3. 5m 或5. 0m , 间距为750 ×800 梅花形布置,注浆采用水泥注浆,分布里程为SK1 + 600～ + 755 , 其中SK1 + 600～ + 640 、SK1 + 695～ + 755 段拱部锚杆长3. 5m , 边墙部分锚杆长5. 0m , 其余部分锚杆长均为3. 5m , 、锚杆安设在砼喷层达到15cm 后再进行安设,以便及时进行初支,且复喷后砼能够将锚杆头覆盖,不影响后期防水板的施工。锚杆采用风头直接钻进。锚杆注浆要达到孔口返浆,才能停止注浆。浆液凝固后,再扭紧螺帽,施加一定的预应力,发挥锚杆的加固作用。
(2) 格栅钢拱架安设。暗挖隧道格栅钢架统一采用主筋为4 ?28 的钢筋格栅钢架,首榀格栅钢拱架加工后进行试拼,经检验合格后进行批量生产,开挖轮廓检查无误后,对开挖面进行初喷5cm 厚砼封闭岩层,拱架底脚处虚碴清理完毕,用喷浆料调平后, 开始安装钢拱架。钢架与初喷砼之间应尽量接近,并留间隙作为保护层。钢筋格栅组装后应在同一平面内,并垂直线路中线,钢筋格栅与壁面应楔紧,每片钢筋格栅节点及相邻格栅纵向必须分别连接牢固。
(3) 喷射混凝土施工。隧道内喷砼采用分三次施工,第一次先初喷5cm , 封闭开挖面,拱架安装后,再喷至厚度达15cm , 侧向锚杆安设完毕后,再复喷15cm 至设计厚度。喷砼采用HPJ-1 砼喷射机进行喷射作业,自落式搅拌机拌制混合料。喷射作业分段、分片、分层,由下而上,依次进行。
2. 3 隧道施工运输
暗挖隧道在与明挖连接段设竖井,竖井设置提升系统。竖井提升系统采用桁吊配合吊斗,在施工竖井架设一个固定式桁吊, 配备2 个10t 电动葫芦提升吊斗转载出碴及材料运输。
隧道洞内出渣采用无轨运输,第一、二、三层土石方采用人力架子车、第四层配备2 台小型机动运输车水平运输至竖井底料斗,再由架立于井口的提升系统垂直吊运土斗至临时弃土场集中外弃。
其他施工材料通过竖井口电动葫芦吊运至各施工台阶层, 人工运至工作地点,喷浆料通过输料管输送至运输车内,然后再运至施工地点。 2. 4 沉降控制
根据在城市地下空间采用矿山法施工经验以及设计要求, 我们采用以下技术措施来控制地表以及周围建筑物沉降。
2. 4. 1 地表沉降控制
(1) 小导管超前预注浆以加固地层。该措施不仅能改善围岩力学参数,而且还能减少工作面地层失水引起的压缩变形。
(2) 采用短台阶法开挖,台阶长度控制在1. 0～2. 0D(D 为洞径) 左右,并尽快施作仰拱,封闭成环,保证支护系统及时发挥作用。
(3) 上半断面环形开挖,预留核心土,以保证掌子面稳定,开挖后及时架设锚杆、挂网、喷射砼。 (4) 加强上半断面支护强度。
对于弱地层,往往由于上半断面支护结构强度不够,或拱脚处承载力不够,产生过大变位引起隧道上方土体产生二次沉降, 因此往往采取有效措施加固。视地层情况,可依次选择:拱脚设锁脚注浆锚管→纵向槽钢托梁→ 上半断面增设临时仰拱,及时进行初支背后充填注浆。
(5) 缩短循环进尺,目的是及早进行支护。根据地层情况确定每循环进尺控制在0. 7～0. 75m 。 (6) 必要时进行全断面注浆,防止地下水流失及掌子面失稳, 特别是断层带。 2. 4. 2 地面建筑物及地下管线沉降控制
(1) 对重要建筑物,需进行保护的建筑物进行检测、录像、登记、造册等,严重者将对其基础进行加固,除进行地面建筑物沉降、倾斜监测外,还派专人对建筑物进行定时巡查,若遇有裂缝将对其长宽、发展方向进行量测,并登记编号监控。
(2) 地下管线的保护。将查清地下管线的准确埋设位置及走向,并在其正上方布设监测测点进行监测,计算其纵向沉降槽曲率,以管线接口处的曲率作为比判基准。接近控制标准者,将进行停工处理,如对管线进行悬挂、注浆抬升等技术措施。 3 结束语
城市地铁单洞双层重叠隧道,设计和施工都是国内首例,同单线隧道的施工相比,其砌衬施工、防水施工、监控量测等工艺都更为复杂,由于篇幅所限,在此仅讨论了开挖阶段的施工工艺,该工程的开挖施工顺利完成,为今后同类工程提供了成功的范例, 对今后同类地下工程的设计选线、选址、施工有一定的参考价值。
参考文献:
[ 1 ] 关宝树,国兆林. 隧道及地下工程[ M ] . 成都:西南交通大学出版社, 2000.
北京城铁正线碎石道床轨道工程施工技术
【摘要】针对北京城市铁路碎石道床轨道工程的特点,提出适合于城市铁路施工的方案,据此圆满地完成了北京城铁轨道工程的施工,证明施工方案快速高效、经济合理。【关键词】城市铁路 碎石道床 大型机械化养路 无缝线路
随着城市现代化建设的不断发展,城市人口数量的日益激增,交通问题已经成为制约城市经济和社会发展的重要问题之一。城市轨道交通以低污染、低能耗、大容量及安全、快速等优点而成为解决城市交通问题的首选方案。在北京城市轨道交通的轨道工程中, 首次采用“ 一次铺设无缝线路”的施工方案。在施工中,我们以科研为先导,努力攻克难关,不断改进完善, 研究出快速高效、经济合理的先进施工工艺和机具配备方案,圆满地完成了北京城市轨道交通工程的施工, 为我国城市铁路轨道施工积
累了宝贵的经验。 1 工程概况
北京城市铁路(西直门—东直门) 以西直门车站西侧为起点( K0 + 004.17) ,沿西直门至清河段、东北内环线、望京至和平里铁路支线既有铁路走廊延伸,终止东直门地铁站( K40 + 914) ,设16 个车站和1 个车辆段, 其中5 个高架车站,1 个地下车站,11 个地面车站。线路环北京市西北、北、东北部呈倒“U”字形,双线全长81.7 km , 由地下线、地面线及高架线三部分组成。
2 碎石道床地段的主要工程数量
碎石道床地段的正线轨道工程铺轨47.28 km , 铺道岔28 组,其中60 kg/m 钢轨1/9 单开道岔23 组, D = 5 m 交叉渡线5 组。铺道碴121 409 m3 ( 面碴为81 150 m3 ,底碴为40 259 m3) 。 3 施工总体方案 3.1 工程特点及难点
(1) 采用了新材料、新设备。在应力放散作业中, 使用聚四氟乙烯板代替传统的滚筒。适合于城市轨道交通施工的PG216 轻型铺轨机在北京城铁首次投入施工。
(2) 施工难度大。① 按轻型荷载设计的高架桥在施工中使用国铁施工的常规设备受到限制; ② 与国铁无法接轨,路料运输和设备进场相当困难; ③ 临时平交道口多,连续施工受到限制; ④ 该工程在市区建设,环保要求高,制约施工的因素多; ⑤ 在冬季进行现场联合接头焊接难度大。
(3) 工艺要求高。该工程要求一次铺设无缝线路, 轨道工程验交运行速度为80 km/h , 线路要有较高的平顺性和稳定性,因而要求有高水平的施工工艺。
3.2 针对工程特点采取的主要技术措施
(1) 根据北京城铁设计轴重为140 kN 的特点,研制出适用于城市轨道交通施工的PG216 轻型铺轨机。这种铺轨机不仅轴重轻,而且针对城市施工的特点,为降低噪声和减少污染,对发动机部分进行了改
进,增设了消音设备和尾气排放的净化装置,经环保部门检测, 符合北京市环保要求。原国家大型铁路施工所用的K13 风动卸碴车满载后的轴重也超过了设计要求,根据北京城铁设计轴重为140 kN 的特点,经过详细计算论证,将原来的装载量降低为27 m3 ,并用红线在K13 风动卸碴车内标注,施工中严禁超载。
(2) 北京城铁铺轨的方法是,先铺设25 m 无孔过渡轨排再换铺长钢轨。25 m 钢轨接头的连接方法是根据直线和不同的曲线半径,分别采用231 、271 、331 mm 的短轨头,按照螺栓孔的间距,在其中部钻两个螺栓孔,再用夹板连接。长钢轨的连接是采用自行研制的无孔连接器加以连接。
(3) 在应力放散施工中,用新型材料聚四氟乙烯板来替代传统的滚筒。经过试验,钢对钢的滚动摩擦系数为0.1 , 而聚四氟乙烯的滑动摩擦系数为0.05 , 从而大大提高了应力放散的质量。
聚四氟乙烯板的厚度为10 mm , 两块叠在一起为20 mm , 比预埋铁座的高度27 mm 低7 mm , 从而解决了小半径曲线拉伸时钢轨出槽的问题。同时由于聚四氟乙烯板重量轻、体积小、携带方便,降低了劳动强度,提高了工效。
(4) 路基和桥台相衔接的部分一直是施工的薄弱环节,北京城铁采用灌筑混凝土垫层的方法取得了较好的效果。即在路桥过渡段分别灌筑厚度为390 mm 和290 mm 的混凝土,长度均为6.25 m , 从而克服了桥头路基下沉的现象,减少了线路维修的工作量。
(5) 经过现场勘测和铁路部门的大力协作,在回龙观车站通过与国铁的两次拨接,顺利地将大型设备运进了铺轨基地。
(6) 右线铺设过渡轨排后,在右线进行大型养路机械养护、长轨拉卸等作业的同时,将左线的混凝土枕通过右线轨道卸至路基上,采用人工铺轨、左右线同时施工、人机配合等措施,大大缩短了工期。 4 施工技术 4.1 施工工艺流程
主要施工工艺流程为: ① 摊铺底层道碴; ② 机械铺设右线的正式轨排、过渡轨排; ③ 换铺长
钢轨和回收过渡轨; ④ 右线有碴轨道进行大型养路机械养路作业,待达到设计标高并符合设计标准后,左右线长钢轨同时拉卸至道心,将左线长钢轨拨至左线,进行人工铺轨; ⑤ 右线焊联成单元轨节,并换铺长轨及回收过渡轨; ⑥ 进行左线有碴轨道机养及长钢轨焊联; ⑦ 进行应力放散和线路锁定; ⑧ 提前预铺碎石道床的道岔。
按照成熟的钢轨接触焊焊接工艺,采用乌克兰进口的K900 焊机,试焊并经检验合格后,依据配轨表将25 m 待焊轨焊接成124177 m 的长钢轨。焊接完成后, 按照《钢轨焊接接头技术条件》(TBΠ1632 —91) 的规定, 对每个焊头进行全断面超声波探伤和外观检验,经检验合格后方可出厂。 4.2 底层道碴摊铺
底层道碴厚度200 mm , 采用自卸汽车运输,人工配合推土机、压路机进行整平压实。 4.3 轨排铺设
对正式轨排和过渡轨排,采用不同的方法铺设。
(1) 正式轨排的铺设:在地面线有碴轨道普通线路地段铺设正式轨排,其钢轨、轨枕、接头夹板、扣件及轨枕间距均按设计标准铺设。
(2) 过渡轨排的铺设:在地面线有碴轨道无缝线路地段铺设过渡轨排,其钢轨采用与设计同类型的25 m 无孔待焊钢轨,轨枕、扣件及轨枕间距均按设计标准进行铺设,接头用短轨头外加夹板进行连结。采用PG216 轻型铺轨机先铺设右线(除有碴有缝线路的正式轨排、有碴无缝线路的过渡轨排外),铺通右线后,再铺左线的有碴线路轨道。 4.4 大型机械化养路机组( MD Z) 作业
碎石道床的密实度、纵向阻力、横向阻力以及轨道的方向、高低等参数能否达标直接关系到工程质量的好坏,直接影响到列车能否高速、平稳地运行。事实证明,人工养路已很难达到精度要求,所以碎石道床大型机械化养路机组(MDZ) 的作业至关重要,而且要求有适用于碎石道床的施工工序。主要作业内容为整形、配碴、起道、拨道、捣固、稳定。道床状态参数必须满足规定要求:枕下道床密度≥
1170 g/cm3 、枕下道床支承刚度73～80 kN/mm 、道床横向阻力≥8 kN/枕。轨道几何形态允许偏差:轨距-2 mm ; 水平±5 mm ; 轨向(静态+ 4 测量弦长:直线10 m 、曲线20 m ; 动态管理波长40～50 m) ±5 mm ; 高低±5 mm ; 扭曲(三角坑)1 ‰(每3 m 测量基线);曲线正矢符合设计要求。 4.4.1 工艺流程
根据该线施工特点及施工安排,机械养护作业流程为:4 遍配碴整形,3 次捣固,4 次动力稳定。 (1) 配碴整形主要为均碴、拢碴、整形。第一、二遍作业速度控制在5 kmΠh 以内,第三、四遍作业速度控制在3 km/h 以内。最后检查碴肩堆高是否合格。 (2) 起、拨道捣固作业(见表1) 表1 起、拨道捣固作业指标
(3) 动力稳定指标(见表2) 表2 动力稳定指标
4.4.2 设备的配置
大型养路机械养路的设备由配碴整形车(SPZ2200 型) 、08232 型起、拨道捣固车及WD2320 型
线路动力稳定车组成。 4.4.3 作业人员的组织
大型养路机械养路作业人员的组织见表3 。 表3 大型养路机械养路作业人员的组织
曲线表、线路纵断面图、起道量表等技术资料,要求资料齐全、准确。
4.4.5 大型养路机械施工方法
配套的养路机械在养路中能进行起、拨、捣固,道床配碴、整形及道床稳定等连续作业。新铺的道床经大型养路车组3～4 遍作业后,可使线路方向、水平、高低的误差控制在允许范围以内。经科研单位的检测, 其施工质量完全符合要求。 4.5 长钢轨拉卸
右线铺轨(轨排) 后,用城铁长轨运输车,根据轨条设计布置图,先拉卸左线整体道床的长钢轨,然后依次拉卸右线长钢轨,最后拉卸左线有碴线路的长钢轨。左线整体道床与碎石道床结构分界点处的长钢轨根据其实际长度在场内焊接,然后在现场合拢。
4.6 工地长钢轨的焊接
钢轨的型号检验合格后,采用已成熟的小型气压焊焊接工艺,将125 m 长钢轨焊联为900～1 200 m 的单元轨节。 4.7 长轨的换铺
人工将有碴轨道无缝线路地段过渡轨排扣件拆除,将短轨拨至道心,换铺成单元轨节,然后上好扣件, 用无孔连接器连接单元轨节。 4.8 应力放散与线路锁定
按照轨条设计布置图,拆开扣件,每隔8 m 在轨下垫入一对聚四氟乙烯板,用撞轨器撞轨,以放散单元轨节内的应力,然后再采用连入法,在设计锁定轨温范围内将线路锁定。若应力放散后的轨温仍低于设计锁定轨温,则采用拉伸器将钢轨拉伸至设计锁定轨温再锁定线路。长钢轨的现场焊接采用成熟的小型移动式气压焊来完成。 4.9 无缝线路应力放散和拉伸锁定
无缝线路采用“ 连入法”施工,即将相邻单元轨节钢轨依次焊联并放散应力或拉伸后锁定成无缝线路。
(1) 当锁定作业轨温处于设计锁定轨温范围内时, 采用滚筒配合撞轨器撞轨进行应力放散后再锁定线路,称为“ 滚筒法”放散应力锁定无缝线路。
(2) 当锁定作业轨温低于设计锁定轨温时,采用滚筒配合撞轨器撞轨进行应力放散后,再用拉伸器均匀拉伸单元轨节钢轨,使其达到设计锁定轨温应有的长度后再锁定线路,称为“ 拉伸器滚筒法”放散应力后拉伸锁定无缝线路。 5 结束语
钢弹簧浮置板有内置式和侧置式两种形式,空间紧凑,既可预制,也可现浇,可以做得较长,接头少,动力特性好,施工方便,容易检查维修,而且寿命很长,可对地基不均匀沉降进行调整而不影响运营,隔
振效果又好,技术优势明显,值得推广应用。
文章来源： 《铁道建筑》原作者：李显实 杨 震 曾大庆
北京城铁整体道床施工工艺与机具研究
【摘要】介绍北京城铁整体道床施工方法—墩架法及其主要施工机具,简要分析无缝线路冬季和夏季施工时整体道床裂纹增多的原因并提出相应解决办法。 【关键词】整体道床 墩架法 无缝线路 冬季施工 1 整体道床施工工艺流程
北京城铁(西直门—东直门) 整体道床轨道部分主要分布在隧道、车站及高架桥上。全线共有两处地下隧道、16 个车站、9 座高架桥共22156 km(单线延长) 。高架桥线间距为316 m , 轨道形式主要为超长无缝线路。高架桥上整体道床的施工必须考虑以下问题: ① 降低工程成本; ② 提高工程质量; ③ 施工场地狭窄; ④ 冬季施工; ⑤ 施工方法选择。经过多方论证以及结合复八线的施工经验,决定采用墩架法施工。 工艺流程: ① 用轨道车联挂平板车,将轨料运送至施工地点。② 待钢轨拨到位后,做好铺轨基标。③ 采用人工方法按基标进行架轨、安装混凝土短轨枕、调轨。④ 检查铺轨质量达到铺轨精度后灌注支承墩。⑤ 人工拆除钢轨支撑架并安装接触轨底座。⑥ 再一次检查铺轨质量,各种设备安装准确后灌注道床混凝土并养生。⑦ 轨道车联挂平板车放置轨料并配合人工安装接触轨。⑧ 全线无缝线路进行应力放散,采用人工的方法对铺设的线路进行全面质量检查。 2 整体道床施工的关键技术
(1) 施工机具:因隧道空间较小,高架桥上线间距也只有316 m , 施工场地狭窄, 不适合用大型施工机具,所以需自行设计适用于工作面极狭窄时使用的钢轨支撑架、三轨吊架及L 尺进行施工。无缝线路应力放散时
采用聚四氟乙烯块,聚四氟乙烯块与钢轨的磨擦系数小,可减少无缝线路放散时的拉力。
(2) 施工程序:无缝线路整体道床地段施工采取先中间后两头,减少因为气温的变化致使钢轨伸缩而拉裂混凝土支承墩。
(3) 支承墩位置:直线地段采用每隔3 m 设一对支承墩,曲线地段每隔215 m 设一对支承墩,支承墩要求相对布置,紧靠吊轨支撑架,普通线路地段应尽量保证钢轨接头处布置支承墩。 3 工程实例
采用该施工方法施工的城铁西线现已通车运营, 现以八达岭高架桥整体道床施工为例对本方法进行阐述。
3.1 工程概况及天气情况
八达岭高架桥长度为1.214 km , 与长度为1.615 km 的隧道及路堑相连,全长为21829 km , 全部为整体道床无缝线路。用轨道车把厂制长轨条运送至施工现场,现场用小型气压焊把厂制长轨条焊接成设计要求的长度,只有整体道床与碎石道床交界处没有焊接, (待整体道床混凝土养生完毕后在现场用铝热焊焊接) 。整体道床架轨施工时间从12 月份开始贯穿整个冬季。白天与晚上的温度变化大,总长度为21829 km 的长轨条伸缩变化量较大。 3.2 轨道铺设施工机具的选用
自行设计钢轨支撑架,用于支撑钢轨、全部联接零件、扣件, 还能够调整轨道的几何尺寸。自行设计L 尺,用于根据基标调整轨道几何尺寸。自行设计三轨吊架,用于调整三轨安装时的三轨几何尺寸。利用支撑架和L 尺能保证轨道在灌注混凝土支承墩前达到设计要求。其余所需工具采用铁路现有施工机具即可。3.3 施工方法的比选
钢轨支撑架能起到支撑钢轨及所有联接零件的作用,同时能保证轨道的轨距、方向、水平等几何状态。而L 尺能使线路轨道的高程保证±1 mm 的精度。由于曲线部份是整个轨道铺设调轨的关键工程,特别介绍如下。
3.3.1 曲线部位轨道铺设调轨介绍
(1) 以基准股为基准,参照铺轨图进行线路粗调:
① 接收基标后应检查基标的完好性。② 把控制基标用油漆引出,标在灌注混凝土后不被掩埋处,同时用油漆标于钢轨外侧。③ 将加密基标点高程用石笔标于相应钢轨面上。④ 调整轨道的大致方向、水平。 (2) 粗调钢轨后可以进行铁垫板及短轨枕的安装。 (3) 方正钢轨接头,进行锯轨。
(4) 短轨枕安装完后进行第一次精调: ① 按照铺轨综合图将曲线相对应的基标点处的超高用石笔标于钢轨底部。② 以基准股为基准,按照基标将线路的方向调整到位。③ 以基准股为基准,在曲线下股道尺处垫上与超高值等高的垫块。④ 以基准股为基准,根据铺轨综合图设置超高。 (5) 按照设计用绳正法整正曲线进行第二次精调:
① 将曲线的正矢点用油漆(白底红三角) 标在曲线上股外侧。② 将各正矢点的正矢标于轨腰上(白底红字) 。③ 按照标准整正曲线。
(6) 综合曲线超高、方向整正,进行第三次精调。 (7) 精调完毕后用目测整正线路的死弯、碎弯、小坑。 (8) 检查轨道几何尺寸,发现问题及时整正。 (9) 填好轨道几何尺寸及相应原始记录,上报隐 检。图1 、图2 为用L 尺和道尺调整轨道算法图示:
图1 道尺、L 尺调整轨道计算方法图
图2 道尺、
L 尺调整轨道计算方法图 以设计超高120 mm 为例,见图2 :
第一步,按设计h = 120 mma(2040 -263) = b263 , 即a = 6.757 b 。按设计a = 120 , 求得b = 17.76 , 左股降120 mm , h = 120 -17.76 = 102.24(mm) 。第二步,按图1 , 同样以设计超高120 mm 为例,兼顾图2 可得: b = 17. 76 a263 = bΠ1777 即b = 6.757 a 求得a = 2163 右股抬17.76 mm h = 102. 24 + 17. 76 -2. 63 = 117.37(mm)
a = 2.63 b = 0.39 左股降2.63 mm h = 117.37 + 2.63 -0.39 = 119.61(mm)
据此调整高程即可。道尺调整方法与此种方法类似,但施工效率低,延误工期。我们建议采用L 尺调整曲线。 3.3.2 冬季施工需注意事项
八达岭高架桥整体道床左线架轨是从两头向中间施工,导致长轨条在中部地段出现严重的胀轨跑道现象(未灌注混凝土支承墩) 。轨道偏离中心线最大达1.15 m 。最后只好把此处锯开重新铺设,然后用铝热焊焊接。左线两头部分支承墩出现了裂缝。为了减少混凝土支承墩的裂缝产生及减少现场铝热焊焊头,在清河高架桥上我们曾采用松开支承墩扣件使钢轨自由伸缩以避免拉裂混凝土支承墩,但这种方法在灌注混凝土道床时轨道几何尺寸变化较大,全线要进行一次整治,影响施工进度。右线施工时我们采用从长轨条中间向两端分段施工:先把线路分成三段从中间开始施工,待中部整体道床混凝土灌注完毕后再进行两端的施工,由于中间线路长度要比两端长度长,这样便克服了施工中遇到的问题。此后剩余线路中全部采用这种方法施工。 3.4 施工方法优点
城铁整体道床的施工方法克服了现场工作面狭窄、长距离施工问题,由于减少现场铝热焊接头而减少了整体道床裂缝,缩短了工期,提高了铺轨质量。开发了新的施工机具,降低了施工成本,较传统方法迈进了一大
步。 4 结论
整体道床的施工工艺经过几十年的发展,从理论基础、施工机具和工程施工等多方面都取得了极大的发展。北京地铁已研制出一套完整的、适用城铁施工特点的施工机具,逐步形成了一套较完整的、实际操作性强的施工工艺和施工技术,为将来隧道及高架桥无缝线路整体道床施工探索出安全、经济、实用的施工方法。
北京轻轨浅埋暗挖地下工程中框架结构的施工方法
摘 要 根据以往地铁施工经验,制定出浅埋暗挖地下工程中框架结构的施工程序及采取的措施,以指导本工程的施工。关键词 城市轻轨 浅埋暗挖 框架结构 施工方法 1 概述
在城市浅埋暗挖地下工程中,通常采用拱形结构, 与框架结构相比,有助于充分利用围岩的自成拱能力, 降低围护结构的受力,但也存在着空间利用率低的弊端。在北京市城市快速轨道交通东直门地下折返线工程中,3 号风井风道DD 、D′ D′和EE 各断面均采用浅埋框架结构。如何组织框架结构的施工,成为施工前亟需解决的新课题。
2 工程概况
风道全长L= 58 m , 分DD 、D′ D′、E E 3 种断面形式。本工程位于永定河冲积扇的中部, 根据地质勘察报告, 其结构顶部为粉质粘土、粘质粉土, 洞身及洞底主要为粉细砂层、中粗砂, 局部围岩为圆砾层。隧道围岩分级及土石可挖性均为Ⅴ 级, 结构下部位于潜水层中。现以EE 断面为例介绍矩形框架结构的施工。
该断面长22. 7 m , 位于东直门外东中街下,其开挖断面较大(11. 6 m) ,地面下有污水管、上水管、电力管、热力管、电信管,共计23 条;地面以上为高层建筑, 施工中要确保这些管线和建筑的安全。
初期支护采用350 mm 厚C20 格栅网喷混凝土,二次衬砌为400 mm 厚防水钢筋混凝土,防水等级为二级,抗震设防烈度为8 度。
3 施工方法
3. 1 中洞法施工采用中洞法施工,主要步骤如表1 所示。施工中要严格控制施工进尺、上下台阶距离,以便 能尽快地封闭工作面,及时控制围岩的初始位移,减小岩体内塑性区的发展。
3. 2 主要施工技术 3. 2. 1 超前小导管技术
(1) 小导管布置及形式(图1 、图2)
图1 E -E 断面小导管布置铁道标准设计RAILWAYSTANDARD DES IGN 2003(3)
图2 小导管加工形式示意(单位:m) 小导管采用<42 钢管; 溢浆孔采用<6、<8 孔, 呈梅花形布置, 纵向四等分圆。封闭工作面后,沿开挖轮廓线依小导管布置图要求打入小导管,外插角控制在5°～10°,而后注入浆液固结土体。 (2) 浆液的选择与配制
根据地下工程的施工经验及北京地区的地质条件,选用水玻璃浆液。将工业用98 % 浓H2SO4 稀释成10 % 的稀H2SO4 ,水玻璃40～45 Be′稀释成18～20 Be′。根据现场地质及施工情况,依经验配制成pH 值为2. 5 ～4. 0 的混合浆液必须先加入稀H2SO4 ,后加入水玻璃液,一般体积比为2∶1 。依以往地铁施工中注浆经验, pH 值越大,凝固时间则越短:pH 值等于2. 5 时,凝固时间约需2～3 h ;pH 值等于4. 0 时,一般3～5 min 即可凝固。同时,在中粗砂地层中浆液凝固快,细砂层中浆液凝固慢,注浆时要根据实际情况随时调整浆液的配合比。 (3) 注浆顺序
注浆要从拱脚开始向拱顶,由下至上两侧同时对称注浆。 (4) 注浆效果
注浆时要有实验人员现场值班,随时控制注浆压力,检查注浆效果,不合格者及时进行补浆,凝固后即进行土体开挖。土体开挖依初衬开挖平面施工顺序图进行。
3. 2. 2 钢格栅支撑施工技术 (1) 格栅的制作及质量要求
钢筋在加工厂弯制成设计形状后,根据规范要求焊接成骨架,分段之间采用角钢螺栓连接,试拼合格后运至现场进行组装。钢筋厂设厂长、质检员各1 名,电焊工10 名～12 名,钢筋工2 名～3 名;高峰时期电焊机达到6 台,昼夜加工。 格栅的质量要求:
① 下料尺寸要准确,弧形要圆顺;
② 格栅焊接要满足规范要求,不允许有裂缝、夹渣、气泡产生,焊缝必须饱满、焊渣要敲除; ③ 连接板孔眼位置要准确,保证螺栓能够上紧; ④ 试拼时应无平面翘曲、扭曲。
(2) 格栅的安装
① 格栅应架立在与隧道轴线垂直的平面内,其允许偏差为垂直线路方向30 mm , 垂直度不大于5 % 。 ② 格栅骨架安设正确后, 用<18 纵向连接筋与前一榀格栅焊接牢固, 其内外两层敷设网片, 网片采用<6 钢筋, 编制成150 mm ×150 mm 的网格状。
3. 2. 3 喷射混凝土技术格栅架设好后即喷射混凝土,喷射混凝土应能保证设计主筋净保护层内侧30 mm 、外侧50 mm 的要求。本段初期支护为350 mm 厚喷射混凝土,采用42. 5 级普通硅酸盐水泥,实验室配合比为1∶1. 94 。施2. 1. 94∶工过程中由现场实验员依实际砂、石含水率换算施工配合比,冬季施工要有冬施混凝土配合比。喷射混凝土采用罐式喷射机湿喷工艺,其工艺流程如图3 所示。
图3 喷射混凝土工艺流程 喷射混凝土的工艺要求如下。
(1) 喷射混凝土的作业应满足相关规范的要求。
(2) 混合料应随拌随用,放置不允许超过2 h , 搅拌采用强制式搅拌机,搅拌时间不少于3 min 。原材料的称量误差为:水泥±1 % , 速凝剂±1 % , 砂石±3 % 。
(3) 喷射机具能够满足均匀送料、连续喷射的要求。喷射前要检查受喷面是否有泥土、断面尺寸是否能满足设计要求,受喷面要均匀、密实;喷头要垂直受喷面,距离以0. 6～1. 2 m 为宜,喷头运行轨迹为螺旋状。一次喷射厚度依喷射部位和设计厚度而定,拱部宜为5～6 cm , 边墙为7～10 cm , 后喷一层应在先喷一层凝固后进行,正常情况下混凝土的回弹量边墙不大于15 % , 拱部不大于25 % 。
(4) 喷射混凝土终凝2 h 后开始洒水养护,洒水次数以保证混凝土具有足够的湿润状态为度,养护时间不得少于14 d 。
(5) 喷射混凝土表面应密实、平整,无裂缝、脱落、漏喷、空鼓、渗漏水等现象,平整度允许偏差为±3 cm 。
3. 2. 4 防水层施工技术
本段防水等级为二级,即围护结构不允许漏水,只可以有少量偶见的湿渍,其防水原则为“ 以防为主、防排结合、多道防线、刚柔结合、因地制宜、综合治理”;其夹层防水层包括ECB 防水卷材和PE 泡沫塑料垫层。 (1) 在喷射混凝土达到设计强度、基面符合要求后方可铺设泡沫缓冲层,对基面的要求如下。 ① 基面不得有明显积水,否则应采取堵或引排等措施。
② 平整度要求:边墙D/ L ≤1/6 ,拱顶D/ L ≤ 1/8 ,否则采用1 ∶2.5 水泥砂浆顺平。底板要求平整,无大的明显的凹凸起伏,其中L 为喷混凝土相邻两凸面间的距离;D 为喷混凝土相邻两凸面间凹进去的深度。 ③ 不得有钢筋、铁丝和钢管等尖锐突出物,否则应从根部割除,并在割除部位用水泥砂浆抹成圆曲面, 在断面变化或转弯时的阴阳角应抹成R ≤50 mm 的圆弧或50 mm ×50 mm 的钝角。 (2)E E 断面防水的施工
① 待3 跨导洞的初期施工完毕后,拆除中洞中间的临时支撑,并施工中洞顶、底的防水层,两端留槎头约1 m , 不与临时隔墙固定。 ② 拆除临时支撑和隔墙。
③ 从中间防水层向两端延续,从上至下,与底板防水层相连。 (3) 缓冲层施工
① 缓冲层采用4 mm 厚R PE 闭孔泡沫塑料衬垫,采用塑料圆垫片、膨胀螺栓或水泥钉呈梅花形固定于混凝土基面上。固定点之间的间距为: 拱顶500～ 800 mm , 边墙800～1 000 mm , 底板1 500～2 000 mm 。
② 缓冲层之间的搭接宽度为50 mm , 搭接部位采用热风焊枪进行焊接。铺设缓冲层时沿隧道环向进行铺设,不得拉得过紧,以免影响防水卷材的铺设;同时, 在分段铺设的缓冲层连接部位应预留不少于200 mm 的搭接余量。
(4) 防水卷材的检查和防护
① 防水层铺设完毕后,对双焊缝进行冲气检查,冲气压力为0. 12 ～ 0. 15 MPa , 保持压力时间不少于5 min , 允许压力下降20 % , 否则进行补焊,直至达到要求为止。每1 000 卷抽检1 次,每天每台热合机至少抽查1 个试样。
② 验收合格后,应注意严加保护,底板防水层作好后应及时施作混凝土保护层,并尽快浇筑二衬混凝土。 ③ 在未设保护层处(如顶部、侧墙) 绑扎钢筋时不得扎破防水层,焊接钢筋时必须用防火板进行遮挡,以免溅
出火花烧坏防水层。
④ 作好技术交底工作,加强对施工人员的教育,提高作业人员的防护意识。
3. 2. 5 排水盲管施工技术
因本段区域地下水较丰富,防水层介于初衬和二衬之间,和结构不直接密贴,且本工程工况复杂,防水层的预留搭接较多,结构的施工缝较多;而且,在施工阶段对防水卷材极可能造成破坏,为确保区间在无渗漏情况下运营, 在防水层与二衬之间设置盲管排水系统。
(1) 排水盲管材料为塑料盲沟材料MF7 隧道专用型,盲管之间的连接使用订书机状的钉勾嵌入,钉勾由<3 ～ <5 的不锈钢丝制成,排水盲管固定见图4 。
图4 排水盲管固定方法示意
(2) 在底部,初衬与二衬之间沿纵向设置中心排水透水管,每20 m 设一检查井,将进入初衬的水引入最低点的泵房处。
(3) 在顶板与侧墙的施工缝处,侧墙与底板的施工缝处,初衬与二衬之间同时设置纵向排水塑料盲管。 (4) 在侧墙上沿纵向每12 m 设置竖向排水塑料盲管,并与上下纵向排水系统相连。
(5) 排水盲管设置在夹层防水层的防水卷材上,用定制的铁件固定,铁件要与结构钢筋焊接牢固。
(6) 底部的纵向中心排水管采用碎石作为保护层。 3. 2. 6 二衬混凝土施工技术
二衬混凝土在防水层验收合格后进行灌筑,混凝土施工采用钢拱架作为支护体系,拱架在加工厂加工成
型试拼合格后,运至现场安装,检查断面尺寸合格后灌筑混凝土。
(1) 防水混凝土采用CEA B 多功能复合剂,水泥采用32. 5 级普通硅酸盐水泥。防水混凝土的性能指标为:坍落度≥12 cm ; 限制膨胀率≥2 ×10-4; 自应力值≥0. 2 MPa ; 抗渗等级≥P8 。 (2) CEA B 加入量为10 % , 按内掺计算,误差小于5 % 。
(3) 防水混凝土采用强制式搅拌机,搅拌时间比普通混凝土延长30 s 以上,所用的砂、石应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》和《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的规定。
(4) 防水混凝土要求振捣密实, 不得漏捣,二衬混凝土表面要求平整、光滑,无蜂窝、麻面现象。 4 监控量测
在喷锚支护的衬砌结构中,现仍采用工程类比的设计方法。因此,喷锚支护的设计与现场测试技术是不可分割的,监控量测不仅可以指导和控制施工,同时也可以为以后类似工程的设计提供依据和信息。主要监测项目见表2 。 5 结语
本工程风道的开挖支护部分现已全部完毕,经最近一段时间的监控观测,最大沉降值控制在30 mm 以内, 结构收敛最大值控制在2 mm 以内。在施工过程
表2 主要监测项目
中未发生塌方等质量事故,确保了施工安全。经过北京地铁几年的施工验证,本施工方法是行之有效的。
地铁隧道工程整体道床施工技术
摘 要:整体道床近年来在石质隧道、桥梁、高架桥和地下铁道等工程中得到广泛应用,取代了传统的道碴层,具有稳定性好,维修工作量小的特点,以北京地铁工程整体道床施工为依托,全面详细地介绍了此项技术,对同类施工起到了一定的借鉴作用。 关键词:地铁工程;整体道床;施工
1. QZ 、YH 、HZ 及道岔起止点等处设臵为控制基标;在控制基标的基础直线上每6m 、曲线上每5m 设点为加密基标。基标应采用与道床同级混凝土埋设牢固,按距离方向在钢筋桩上锯划十字线,并编号和标志。
整体道床轨道施工流程:道床基面→ 基标设臵→(支撑块预制) 架轨(器材运输) →初步调整→安装支撑块→精确调整→支撑墩→拆除支架→接触轨支撑块→ 道床砼(接触轨) → 调整锁定→ 工程验收→通车试验。
表1 基标设臵允许偏差
2 器材整备、堆放和运输
(1) 钢筋混凝土支撑块(短岔枕) 应采用钢板制作模型板,承轨面要光滑平整,模板组装后,试制三块,检查各部尺寸符合要求后再批量生产;钢筋布臵绑扎符合设计要求,采用C50 干硬性混凝土制作。 (2) 铺轨基地设在地铁车辆段。钢轨、道岔及配件应分类码放,并标明型号和规格;在地铁列车夜间停运期间利用轨道车将轨料运至距工
地最近的线路附近,再利用人工沿线散轨;轨节、道岔及配件应按铺轨顺序成组装车,并调整好方向。
(3) 无缝线路的钢轨应在隧道外先焊成50m 一节,运至工地后再焊成设计长度的轨节。
2. 1 轨道架设和位臵调整
(1) 钢轨架设前先调直,将扣件的飞边、毛刺用砂纸打磨干净并涂油; (2) 钢轨和道岔采用钢轨支撑架架设。支架间距为直线3m , 曲线2. 5m , 并与线路方向垂直。根据基标初步调整好钢轨、道岔的方向、水平、高程和轨距,在测放出支撑块的准确位臵后,在钢轨上架挂支撑块。
(3) 同一断面的支撑块(短岔枕) 连线应垂直于线路方向,安装数目直线地段为1760 对/ km , 曲线地段(包括缓和曲线) 为1840 对/ km 。前后两支撑块(短岔枕) 距离允许偏差〒10mm , 承轨槽边缘距道床变形缝和钢轨普通(绝缘) 接缝中心≥70mm 。在支撑块(短岔枕) 安装处划线,用扣件将支撑块与钢轨初步连接,在精确调整并检查其位臵正确后,用测力板手将螺栓拧紧,力矩应一致。
(4) 再次对轨道位臵进行精确调整,调整精度符合设计规定后再固定牢固。
(5) 按“隔五干一”的原则在仰拱上和支撑块下用同级道床混凝土灌注支撑墩,支撑块(短岔枕) 下的混凝土应密实,振捣器不得触及支撑架和支撑块,支撑墩表面不得高于道床面。
(6) 在支撑墩强度达到70 % 后,将钢轨支撑架拆除,用混凝土支撑墩
代替钢轨支撑架。
(7) 最后利用钢轨和悬挂支架安装接触轨支撑块。在道床混凝土灌注完成后再安装接触轨。 2. 2 整体道床混凝土
(1) 再次清扫道床基面,按设计施工杂散电流钢筋防护网,并与接地极连接。
(2) 中心水沟模板采用标准定型钢模板,通过架立在钢轨上的浇注支架悬挂固定模板。水沟和变形缝模板应支立牢固,允许偏差为:位臵〒5mm , 垂直度2mm 。
(3) 道床变形缝应与隧道结构伸缩缝一致,钢轨接头与伸缩缝错开0. 5m 以上。伸缩缝按设计安装沥青木丝板。
(4) 道床混凝土采用C30 商品泵送混凝土。混凝土按伸缩段分层、水平、分台阶浇注,对支撑块(短岔枕) 周围应加强捣实,严禁触及支撑架和钢轨。
(5) 混凝土初凝前及时进行面层和水沟抹面,并将钢轨、支撑块(短岔枕) 、扣件上的灰浆清理干净。抹面平整度为3mm , 高程为(0 , -5mm) 。
(6) 混凝土终凝后及时养护,强度未达到70 % 时,道床上不得行使车辆和承重。
(7) 每灌注100m 应取两组试件,一组在标准条件下养护,另一组与道床同条件养护。
(8) 用钢丝刷将扣件上的灰浆清除,涂油保养。
(9) 根据隧道内的最高和最低气温的代数平均值来确定设计锁定轨温。按设计轨温对轨道重新调整,达到标准后锁定。当锁定轨温偏离设计规定值时,应先进行应力放散再重新锁定。 2. 3 工程验收
(1) 道床混凝土强度符合设计要求,无蜂窝、麻面和漏振,表面干净无灰碴,平整度符合要求。
(2) 支撑块和短岔枕的棱角完整无损伤,预埋位臵正确。
(3) 水沟直(圆) 顺,流水通畅,沟底坡与线路坡度一致,沟宽允许偏差(+ 10mm , -5mm) ;伸缩缝直顺无死弯,全长范围内允许偏差10mm 。 (4) 轨道、道岔精度符合规定。
(5) 道床验收合格后进行通车试验, 其运行速度第一次15km/ h , 第二次25 km/h , 第三次45 km/h , 以后按设计速度运行。每趟慢行列车通过后,复拧一遍扣件和接头螺栓,并检查线路状态有无异常。 3 整体道床施工注意事项
(1) 道床的基面必须干燥、无水、坚实和稳定,与混凝土接触的墙面和底板必须凿毛。
(2) 在仰拱或底板设臵的基标应妥善保护。
(3) 在振捣浇注混凝土时严禁触及钢轨支撑架和支撑块,支撑块下的混凝土应加强振捣密实。
(4) 混凝土初凝前及时进行抹面,做好排水坡度,中心水沟应一次抹
平。
(5) 混凝土终凝后及时洒水养护,并用草袋覆盖,避免表面开裂。
.......中国专业监理人才网采编
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容