混凝土短軌枕式整體道床施工工藝及其改進(jìn)

摘要：通過對(duì)混凝土短軌枕式整體道床的施工方法總結(jié)，改進(jìn)了混凝土灌注過程中存在的不足之處，設(shè)計(jì)出一種一次性澆注混凝土道床、不設(shè)邊模板、一次性鋼軌鋪設(shè)的施工工藝。該工藝在保證較高工程質(zhì)量和施工安全的情況下，能有效地降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，較大幅度地提高施工進(jìn)度；同時(shí)在復(fù)雜環(huán)境中具有更廣的適用性。

關(guān)鍵詞：地鐵；短軌枕式；整體道床；施工工藝

國際上,地鐵隧道內(nèi)的線路構(gòu)造大多采用整體道床及無縫線路。常用的整體道床有短軌枕式,長軌枕式,以后又發(fā)展有整體灌注式、承軌臺(tái)式、浮置板和軌道板等多種型式。其中短軌枕式整體道床的施工工藝經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)積累,已有多種。合理地選擇和改進(jìn)施工工藝,揚(yáng)長避短,可縮短施工工期并能節(jié)約工程造價(jià)。本文通過對(duì)短軌枕式整體道床施工方法的總結(jié),改進(jìn)了混凝土灌注過程中存在的不足,設(shè)計(jì)出一種新的施工工藝。新工藝在保證較高工程質(zhì)量和施工安全的情況下,能有效地降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度,較大幅度地提高施工進(jìn)度,同時(shí)在復(fù)雜環(huán)境中也具有更廣的適用性。

1短軌枕式整體道床施工的作業(yè)流程

短軌枕式整體道床的施工工藝因采用的作業(yè)步驟不同而使施工方法有所不同,但作業(yè)流程都大同小異。其作業(yè)流程為:道床基底清理、鑿毛→鋪軌基標(biāo)測設(shè)→鋪設(shè)道床內(nèi)部鋼筋網(wǎng)→軌道鋪裝用料運(yùn)輸?shù)轿?rarr;安裝軌排→安裝軌排支撐架→軌排初調(diào)、精調(diào)到位→灌注混凝土道床→拆除模板、軌排支撐架→混凝土道床、水溝修整→鋼軌接頭焊接→應(yīng)力放散及鎖定。

2現(xiàn)行混凝土灌注的輸送方法分析

2.1泵送法

泵送法是指先將鋼軌鋪設(shè)到位,組裝扣件并將短軌枕按照基標(biāo)懸掛到位,經(jīng)過調(diào)軌、復(fù)檢后,固定好模板;然后采用混凝土輸送泵機(jī)或混凝土輸送泵車將混凝土泵送到澆注區(qū)。泵送法需將泵管接到待灌注區(qū)最遠(yuǎn)的位置,按照泵管接頭長度分為若干灌注段進(jìn)行灌注;當(dāng)?shù)来仓付ㄎ恢眠_(dá)到灌注量后,解開一段泵管,使泵管出口到達(dá)下一個(gè)灌注段。依次類推。

泵送法的優(yōu)點(diǎn)是:

1)施工作業(yè)略去混凝土運(yùn)輸這一環(huán)節(jié)，可直接將混凝土泵送到灌注區(qū)，作業(yè)速度快、周期短,和其他作業(yè)步驟交叉少，便于施工組織和軌道運(yùn)輸設(shè)備的組織。

2)對(duì)施工機(jī)械依賴較小，待水溝模板設(shè)立后，不用鋪軌門吊配合，即可進(jìn)行混凝土道床的灌注，施工方法簡單，便于操作。

3)可一次性灌注,施工后續(xù)工作少。

4)灌注的作業(yè)段長，若施工條件具備,一次性作業(yè)可灌注300m左右的道床。

泵送法存在的不足是:

1)勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境惡劣。道床作業(yè)縱向距離長、剖面小，泵管及配件需人工搬運(yùn)；且作業(yè)面都需灌注混凝土，作業(yè)人員需負(fù)重作業(yè),對(duì)作業(yè)人員的體能消耗很大。

2)通信不便,灌注量難以掌握。泵機(jī)(車)距施工現(xiàn)場較遠(yuǎn),混凝土輸送機(jī)或輸送車旁噪聲較大,尤其是地下線,對(duì)通信設(shè)備的依賴性較大。

3)泵管橫向移動(dòng)能力差,需要?jiǎng)趧?dòng)力較多。泵管為剛性連接,橫向移動(dòng)時(shí)需有一個(gè)較大的緩和長度,泵管放置在軌排支撐架上易受擋礙,混凝土難以均勻地泵在灌注區(qū)內(nèi)。

4)作業(yè)環(huán)境對(duì)施工作業(yè)影響嚴(yán)重。受泵送距離和泵送高程的限制,有些施工現(xiàn)場無法實(shí)現(xiàn)泵送作業(yè)。

5)施工噪聲嚴(yán)重，不利于環(huán)境保護(hù)。泵機(jī)(車)自身噪聲較大，即使制定相關(guān)的防噪方案，也難以達(dá)到理想的效果，尤其是夜間施工，更易擾民。

2.2普通輸送法

普通輸送法是指先將鋼軌鋪設(shè)到位，組裝扣件并將短軌枕按照基標(biāo)懸掛到位，進(jìn)過調(diào)軌、復(fù)檢后，固定好模板；然后將混凝土裝到專用的混凝土輸送箱內(nèi)，采用動(dòng)力設(shè)備將混凝土牽引到混凝土待灌注區(qū)前方已成型道床，再由鋪軌門吊運(yùn)至混凝土灌注區(qū)進(jìn)行灌注。

普通輸送法的優(yōu)點(diǎn):

1)勞動(dòng)強(qiáng)度較小、機(jī)械化程度高,易于施工作業(yè)?；炷劣绍壍佬≤嚭弯佨夐T吊配合運(yùn)至待鋪地段,主要作業(yè)量由機(jī)械承擔(dān)。

2)對(duì)施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng),適合復(fù)雜環(huán)境作業(yè)?；炷料铝峡谂c待鋪地段的距離較遠(yuǎn)時(shí)也可以滿足施工要求。

3)物料、設(shè)備搬運(yùn)方便,也可以依靠鋪軌門吊吊運(yùn),施工條件便利。

4)灌注時(shí)只需混凝土振搗器配合作業(yè),作業(yè)人員輕裝上陣,作業(yè)條件相對(duì)較好。

5)灌注量可根據(jù)灌注區(qū)截面計(jì)算出來,灌注量便于把握,施工作業(yè)便于組織。

6)施工作業(yè)便于程序化、系統(tǒng)化,作業(yè)分工較細(xì),施工進(jìn)度易于保證。

普通輸送法的缺點(diǎn):

1)混凝土需要軌道運(yùn)輸設(shè)備和鋪軌門吊配合運(yùn)輸,對(duì)機(jī)械設(shè)備依賴性較高,機(jī)械設(shè)備的投資增加了工程造價(jià)。

2)鋪軌門吊走行軌道和灌注道床有沖突,尤其對(duì)水溝設(shè)在道床中間的整體道床。現(xiàn)行作業(yè)辦法都采用混凝土二次灌注法,即將混凝土道床兩側(cè)需安裝鋪軌門吊走行軌的部分用模板隔離,先對(duì)混凝土道床主體進(jìn)行灌注;待鋪軌門吊走行軌拆除后,再對(duì)其所占用的空間進(jìn)行二次灌注。其作業(yè)程序較為繁瑣。

3)邊模板占工程總模板數(shù)約1/2,增加了工程造價(jià);設(shè)立、拆除邊模板增加了施工作業(yè)量。

4)邊模板影響混凝土道床鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè),給施工造成不便。

5)采用二次灌注,混凝土道床有結(jié)合縫,易影響工程質(zhì)量和成品外觀。

6)為避免混凝土初凝影響工程質(zhì)量,需及時(shí)將混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn),故要求合理組織軌道運(yùn)輸作業(yè)。

3混凝土灌注方法的改進(jìn)

為降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高施工進(jìn)度及在復(fù)雜環(huán)境中具有更廣的適用性,根據(jù)以上短軌枕式整體道床兩種混凝土灌注方法的優(yōu)缺點(diǎn),宜選擇普通輸送法。針對(duì)其存在的不足,經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn),采用以下方法對(duì)其灌注工藝進(jìn)行改進(jìn)。

3.1混凝土灌注方法的改進(jìn)思路

混凝土普通輸送法采用鋪軌門吊配合吊運(yùn)混凝土,鋪軌門吊走行軌(以下簡稱“走行軌”)基礎(chǔ)為鋼支墩底座,它位于正式軌道兩側(cè)。設(shè)立邊模板的作用在于使鋼支墩不被澆注在混凝土道床內(nèi)。現(xiàn)使用的鋼支墩下部設(shè)法蘭盤,用于和道床基底固定,屬于螺栓外置式?，F(xiàn)將混凝土支墩改造為螺栓內(nèi)置式,將鋼支墩改為密封式,并使鋼支墩外部形成光滑的表面,一次性澆注混凝土道床;并將鋼支墩灌注在混凝土道床內(nèi),在走行軌拆除后將鋼支墩從成型道床上拔出,最后對(duì)道床進(jìn)行填補(bǔ)即可。

3.2鋼支墩設(shè)計(jì)

鋼支墩可按施工現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。本案將鋼支墩設(shè)計(jì)成底座部分和互換部分,整體采用倒梯型結(jié)構(gòu)。底座部分分為三類,即矩形底座、梯形Ⅰ底座和梯形Ⅱ底座,分別適用于矩形、馬蹄形和盾構(gòu)斷面隧道;互換部分可以通用;兩部分使用螺栓連接成整體,支墩4個(gè)側(cè)面斜率均為30/1。支墩兩側(cè)設(shè)有螺栓。拔除時(shí)將螺栓向下擰動(dòng)至道床面,即可將鋼支墩由道床頂出。

3.3混凝土灌注方法改進(jìn)前后的施工圖示

1)原施工工藝需兩次灌注,道床鋼筋網(wǎng)受邊模板影響,不能放置到設(shè)計(jì)位置,見圖1~3。