提 要: 本文通過(guò)對(duì)深圳地鐵一期工程單洞雙線馬蹄形隧道內(nèi), 連續(xù)2現(xiàn)澆2金屬?gòu)椈筛粽衿魇礁≈冒宓来彩┕すに嚨年U述, 同時(shí)綜合國(guó)內(nèi)外地鐵浮置板式道床施工工藝特點(diǎn), 總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí), 以供類(lèi)似工程施工
借鑒。關(guān)鍵詞: 彈簧隔振器; 浮置板; 工藝
1 引言
隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步, 各大城市對(duì)城市軌道發(fā)展均做了遠(yuǎn)期規(guī)劃, 城市軌道的建設(shè)也相繼開(kāi)始。為了減少對(duì)軌道上部或周?chē)飿I(yè)的干擾, 在特殊區(qū)段設(shè)置減振道床是地鐵設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要措施。深圳地鐵一期工程4 號(hào)線市～ 少區(qū)間, 在單洞雙線馬蹄形隧道內(nèi)設(shè)置了253. 87 m 連續(xù)2現(xiàn)澆2金屬?gòu)椈筛粽衿魇礁≈冒宓来病尉€共7 塊標(biāo)準(zhǔn)浮置板, 2 塊過(guò)渡浮置板, 每塊板長(zhǎng)28. 17m, 寬3. 2m, 軌底板厚0. 6m。該段標(biāo)準(zhǔn)浮置板的無(wú)載豎向固有頻率為6. 1H z, 對(duì)頻率在12. 2H z 以上的振動(dòng)提供了較好的隔離效果。
2 基本原理
浮置板軌道又稱質(zhì)量2彈簧系統(tǒng)。這種軌道的基本原理是在軌道上部建筑和基礎(chǔ)之間插入一個(gè)固有頻率很低的線性諧振器, 防止由鋼軌傳來(lái)的振動(dòng)透入基礎(chǔ)。
本文所述的浮置板軌道隔振系統(tǒng)為彈簧阻尼集成隔振系統(tǒng), 主要是利用彈簧隔振器將軌道道床與周?chē)Y(jié)構(gòu)全部隔離開(kāi); 鋼軌通過(guò)彈條扣件與短軌枕聯(lián)結(jié), 短軌枕與浮置板澆注成整體而構(gòu)成浮置板道床的軌道板。軌道板通過(guò)彈簧隔振器支承在基礎(chǔ)道床上, 軌道板可以提供足夠的慣性質(zhì)量來(lái)平衡車(chē)輛產(chǎn)生的動(dòng)荷載, 只有靜荷載和少量的動(dòng)荷載會(huì)通過(guò)彈簧隔振器傳到基礎(chǔ)道床上。彈簧隔振器的支座部分即是彈簧隔振器的套筒, 施工中將其預(yù)埋在軌道板內(nèi)形成整體。軌道板間采用活動(dòng)連接銷(xiāo)使各板連續(xù)。
3 工程特點(diǎn)
3. 1 彈簧隔振器量該類(lèi)型浮置板結(jié)構(gòu)的重要組成部分
其疲勞壽命長(zhǎng), 容易維護(hù)、調(diào)整, 可在不影響行車(chē)的情況下進(jìn)行更換, 是隔振系統(tǒng)中技術(shù)先進(jìn)、隔振效果最好、成熟的方法, 國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)發(fā)。
3. 2 在基礎(chǔ)道床上需進(jìn)行預(yù)處理
鋪設(shè)隔兩層(鋪設(shè)塑料薄膜), 將軌道板與基礎(chǔ)道床隔離開(kāi)。后續(xù)各工序均在隔離層上施工。若隔離層破壞將使現(xiàn)澆軌道板與基礎(chǔ)道床聯(lián)結(jié), 造成無(wú)法頂升的嚴(yán)重后果, 因此施工中對(duì)隔離層的保護(hù)尤為重要。
3. 3 軌道板在軌排鋪設(shè)完成后現(xiàn)澆施工
彈簧隔振器套筒、連接銷(xiāo)預(yù)埋定位要嚴(yán)格控制。同時(shí), 在軌排支撐架設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)考慮軌底與浮置板頂層鋼筋間的凈空, 并充分利用。
3. 4 增加了過(guò)渡浮置板和彈簧隔振器的數(shù)量
浮置板道床與普通短軌枕式整體道床銜接時(shí), 為減小剛度突變產(chǎn)生的應(yīng)力而設(shè)計(jì)了過(guò)渡浮置板, 在銜接端增加了彈簧隔振器的數(shù)量。
3. 5 軌道板與基礎(chǔ)道床間的彈性間隙小在施工中, 軌道板頂升采用專(zhuān)用的便攜式液壓千斤頂壓入彈性體, 使軌道板緩慢提升。
4 操作要點(diǎn)
4. 1 浮置板軌道建筑高度構(gòu)虛
軌道建筑高度為880 mm, 其中鋼軌與墊板高210 mm , 短軌枕露出浮置板板面30 mm, 軌底處浮置板厚600 mm, 軌道板底與基礎(chǔ)道床間的抬高彈性間隙為40 mm 。浮置板軌道端面見(jiàn)圖1。
圖1 浮置板式道床端面圖
4. 2 基礎(chǔ)道床(隧底回填混凝土) 施工
施工前對(duì)基底進(jìn)行鑿毛處理, 基礎(chǔ)道床與襯砌混凝土聯(lián)結(jié)成整體。基礎(chǔ)道床分塊澆注, 其分塊一般以縱、橫向排水溝為依據(jù)。由于鋪軌基標(biāo)設(shè)置在基礎(chǔ)道床上, 待基礎(chǔ)道床完成后方可測(cè)設(shè), 因此需在縱向水溝內(nèi)設(shè)置基礎(chǔ)道床施工放樣控制樁。基礎(chǔ)道床的標(biāo)高控制尤為重要, 為控制保證彈簧隔振器高度, 其項(xiàng)面標(biāo)高誤差為+0-2mm 。施工前在四角設(shè)標(biāo)高點(diǎn)作為大面平整依據(jù), 混凝土初凝前在彈簧隔振器中心位置設(shè)標(biāo)高控制樁作為最后精平的依據(jù)。隔離層厚度在2mm 以內(nèi), 不宜太薄。鋪設(shè)時(shí)在一塊浮置板下接頭不宜過(guò)多, 接頭處采用透明膠帶粘合。
4. 3 軌排鋪設(shè)
鋪軌基標(biāo)是軌道狀態(tài)調(diào)整的依據(jù), 其距軌道中心的距離應(yīng)根據(jù)軌道板的寬度, 并考慮模板帶木范圍等后確定。軌排鋪設(shè)可分為人工就位架設(shè)和組裝成排后吊運(yùn)鋪設(shè)兩種, 前者在鋼筋綁扎前施工, 其所用機(jī)具較少, 但鋼筋綁扎操作空間小, 施工進(jìn)度相對(duì)較慢, 適用于操作空間小無(wú)法鋪設(shè)吊運(yùn)設(shè)備軌道或裝吊機(jī)械無(wú)法到達(dá)的地段; 后者可在鋼筋綁扎后施工, 鋼筋施工操作空間較大, 需用到裝吊機(jī)具, 同時(shí)鋼筋間距及預(yù)留的軌枕位置準(zhǔn)確度較高, 施工進(jìn)度快, 適用于可進(jìn)行裝吊操作的地段。
軌排支撐架是軌排架設(shè)和狀態(tài)調(diào)整的基礎(chǔ), 普通道床地段的軌排支撐架主要由橫梁、螺柱支腿(可調(diào)整高度)、承軌槽(設(shè)軌底坡可左右滑動(dòng))、承軌槽兩端調(diào)整螺栓等幾部分組成。浮置板軌道軌排支承架的設(shè)計(jì)思路主要為: 沿軌排縱向均勻分布, 其間距在保證有足夠的強(qiáng)度和剛度前提下確定。橫粱的高度要充分考慮軌下凈空, 并考慮拆除承軌槽用4 mm 墊板設(shè)置軌底坡來(lái)增加橫梁高度。同時(shí), 考慮到在橫粱下混凝土內(nèi)留槽和拆除鋼軌的方式來(lái)拆除軌排支撐架。軌排支撐架的長(zhǎng)度若超出軌道板寬度將會(huì)對(duì)側(cè)模高度產(chǎn)生影響, 可考慮將橫梁設(shè)計(jì)成V 字型來(lái)避免, 但需特殊加工。推薦使用普通道床用的長(zhǎng)2 270 mm 軌排支撐架, 將螺柱支腿套入硬塑管(壁厚5 mm 左右) 埋置在混凝土內(nèi), 若支腿高度不夠可在硬塑管底預(yù)制混凝土柱, 并將調(diào)整螺栓加高后設(shè)置在軌腰處。軌排支撐架設(shè)計(jì)如圖2 所示。軌排架設(shè)到位后, 依據(jù)基標(biāo)利用直角道尺調(diào)整軌道狀態(tài), 并精調(diào)到位。
4. 4 鋼筋施工
鋼筋施工前將彈簧隔振器定位后用樹(shù)脂膠粘接在隔離層上, 同時(shí)復(fù)核彈簧隔振器頂面的標(biāo)高。該種浮置板道床的鋼筋部分由國(guó)外設(shè)計(jì), 引進(jìn)的施工圖紙中鋼筋間距并未做標(biāo)注, 只有鋼筋的數(shù)量和圖示的位置。現(xiàn)場(chǎng)工程師需依據(jù)板中心、短軌枕中心、彈簧隔振器中心對(duì)稱布置的原則確定主筋和箍筋的間距位置, 以便指導(dǎo)施工。
鋼筋設(shè)計(jì)按綁扎接頭進(jìn)行驗(yàn)算, 均設(shè)計(jì)為綁扎接頭。其設(shè)計(jì)思路主要為避免在隔離層上焊接施工, 同時(shí)因采用先鋪軌后綁鋼筋的工序, 軌下操作空間小而將箍筋拆分成上下兩層進(jìn)行綁扎。若在單洞單線隧道內(nèi)施工此種思路很好地解決了施工干擾問(wèn)題。當(dāng)浮置板兩側(cè)有足夠的操作空間時(shí), 可將箍筋連接成整體從側(cè)向穿入軌下, 加快了施工進(jìn)度, 減少了在隔離層上的操作時(shí)間。
圖2 短軌排支撐架
浮置板主筋沿板周均勻布置, 中層在隔振器兩側(cè)沿板縱向和橫向設(shè)加強(qiáng)鋼筋。板端頭設(shè)置了連接銷(xiāo)加強(qiáng)鋼筋, 連接銷(xiāo)套筒綁扎固定在鋼筋上或利用吊架固定。
鋼筋施工過(guò)程中僅有縱向雜散電流防護(hù)鋼筋與各箍筋點(diǎn)焊連接, 每塊板端頭設(shè)置1 對(duì)連接端子短銅排, 與防護(hù)鋼筋焊接。
4. 5 模板及現(xiàn)澆混凝土施工
施工中根據(jù)混凝土數(shù)量、勞動(dòng)強(qiáng)度、軌道板總數(shù)及材料周轉(zhuǎn)情況, 確定每相鄰的三塊板為一施工循環(huán)。模板采用300 mm ×1 500 mm 的建筑鋼模, 根據(jù)一個(gè)循環(huán)浮置板長(zhǎng)度配好模數(shù)( 56 mm × 1500 mm + 510 mm ), 靠近端頭的側(cè)模用鋼模加工而成, 每個(gè)循環(huán)的端頭模板采用木板加工。中間伸縮縫處模板采用兩塊10mm 膠合板中間夾塑料泡沫板(厚10 mm ) 設(shè)置, 澆注時(shí)兩側(cè)對(duì)稱少量入料搗固。
模板支撐采用<48 腳手鋼管, 在每塊鋼模豎向接縫處設(shè)三角支撐架, 縱向用鋼管將三角架相互連接成整體。三角架拼裝成定型構(gòu)件, 以方便多次倒用。立模時(shí)用12 號(hào)鐵絲在底部、中部、上部將鋼模與支撐連接, 并在鋼模與支撐間設(shè)調(diào)整木契, 在基礎(chǔ)道床上打插膨脹螺栓固定模板支撐。靠近隧道襯砌側(cè)的支撐需根據(jù)凈空適當(dāng)調(diào)整。混凝土采用泵送, 在兩鋼軌上擱置方木等架設(shè)混凝土輸送管, 逐段澆注。
4. 6 伸縮縫的設(shè)置
軌道板四周均有隔離縫, 不填充任何物體, 混凝土施工中設(shè)置的模板均需拆除清理。頂升完成后板間伸縮縫頂設(shè)置橡膠封條。
4. 7 軌道板頂升施工
頂升前拆除鋼軌, 并將軌道板清理干凈。混凝土經(jīng)過(guò)28 d 養(yǎng)護(hù)后, 打開(kāi)隔振器套筒的蓋板, 依次放入防上蓋, 利用小液壓頂下壓彈簧組頂升, 然后放入鋼墊片定位。頂升設(shè)備采用總控液壓頂升設(shè)備, 每塊浮置板布置4 個(gè)小液壓頂, 各頂?shù)膭?dòng)程相同。
左右線各9 塊浮置板, 頂升時(shí)9 塊同時(shí)進(jìn)行。頂升高度依次遞減, 即40 mm 、30 mm 、20 mm 、10 mm, 浮置板下頂升完成后的彈性空間為40 mm 。頂升施工根據(jù)頂升高度分五輪進(jìn)行; 第一輪頂升至浮置板剛剛脫離基礎(chǔ)道床(回填混凝土), 然后分四輪, 每輪頂升高度為10 mm , 依次完成施工。頂升時(shí)的高度控制, 可在靠近隔振器處的板側(cè)丈量。若為單線隧道周?chē)鸁o(wú)空間丈量, 可在隔振器附近預(yù)留<20 mm 丈量孔。
5 工藝流程
具體工藝流程如圖3 所示。
6 材料
軌道類(lèi)型: 60 kg/m PD3 鋼軌, 彈條? 型分開(kāi)式扣件,C50 鋼筋混凝土短軌枕。鋼筋: HRB 400 軌道板混凝土標(biāo)號(hào): C40 彈簧隔振器: 組合彈簧的豎向靜剛度m, 橫向靜剛度4. 9M N 6. 56M N /m。單個(gè)隔振器在6. 1～ 102. 3 kN, 頻率4. 1Hz 的疲勞荷載作用下疲勞壽命應(yīng)不低于300 萬(wàn)次。
7 勞動(dòng)力組織
施工時(shí)勞動(dòng)力組織如表1 所示。
表1 勞力組織表
滑墊板、彈簧套筒(內(nèi)置阻力劑)、內(nèi)外彈簧、彈簧套筒
8 安全和質(zhì)量控制要求
(1) 鑿毛時(shí)在隧道回填混凝土上的鑿毛點(diǎn)布置一般為: 間距150 mm 梅花型布置, 鑿毛點(diǎn)深10 mm 。
(2) 基礎(chǔ)道床平整度允許誤差為-2, + 0mm 。
(3) 軌道板長(zhǎng)度允許誤差為±12 mm , 寬度允許誤差為±2 mm , 高度允許誤差為±2 mm 。
(4) 隔振器縱向和橫向中心距允許誤差為±2 mm 。
(5) 施工中各工序應(yīng)嚴(yán)格按照《地下鐵路工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》施工。
(6) 在施工前召開(kāi)專(zhuān)門(mén)的技術(shù)交底會(huì), 講解施工控制要求和注意事項(xiàng), 貫徹技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 提高職工的安全質(zhì)量意識(shí)。
(7) 對(duì)各工序施工進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底, 并設(shè)專(zhuān)人在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督執(zhí)行, 嚴(yán)格執(zhí)行安全質(zhì)量技術(shù)措施。
9 結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)列車(chē)運(yùn)行震動(dòng)對(duì)沿線建筑物等有影響的城市軌道而言, 采用彈簧阻尼系統(tǒng)浮置板式道床, 深圳地鐵的結(jié)構(gòu)型式與施工方法在國(guó)內(nèi)尚屬首次。文中所述的浮置板施工方法, 同類(lèi)似的其它工藝相比較, 具有施工簡(jiǎn)便、工程成本投入較少的優(yōu)點(diǎn), 建圖3 浮置板施工工藝流程圖議讀者根據(jù)工程特點(diǎn)靈活運(yùn)用。
