張倉海

摘要:經(jīng)過借鑒德國和其它一些國家的地鐵減振軌道結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗,提高我國地鐵建設(shè)和地下結(jié)構(gòu)減振降噪能力,國內(nèi)首次在深圳地鐵一號線使用了斜基面——曲線基底不完全超高的浮置板減振軌道結(jié)構(gòu)。文章論述了斜基面鋼彈簧浮置板結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)參數(shù)、施工工藝、施工要點、施工難點等問題,旨在為城市地鐵建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞:城市地鐵;鋼彈簧浮置板;斜基面;施工控制;軌道施工

中圖分類號:U455

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)18-0146-04

地鐵的建設(shè)穿越了市區(qū)的繁華商業(yè)區(qū)及居民區(qū)。除了滿足地鐵基本的運營要求外,還應(yīng)考慮到其在建成后將會給市民的工作、生活帶來負(fù)面的影響。針對這類情況,在國內(nèi)根據(jù)工程特點采取相應(yīng)的減振降噪措施——采用彈性短軌枕式整體道床、橡膠浮置板道床、Vanguard扣件道床、鋼彈簧浮置板道床等,盡可能的減少地鐵在運營過程中給人們帶來的干擾。通過在深圳、北京、廣州、上海等國內(nèi)主要城市的設(shè)計、施工、運營的探索,驗證了鋼彈簧浮置板軌道減振結(jié)構(gòu)的減振優(yōu)越性但還是有些美中不足。2006年深圳地鐵一號線大膽提出了斜基面——曲線基底不完全超高的新型鋼彈簧浮置板軌道減振結(jié)構(gòu)方式。2007年國內(nèi)首段基底不完全超高浮置板軌道結(jié)構(gòu)開始實施了,歷時60天。施工過程中,為做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理,確保工程質(zhì)量,施工過程中對這個工藝新、技術(shù)新、控制難的斜基面浮置板道床進(jìn)行監(jiān)控,以保證工程始終處于受控狀態(tài)。

一、斜基面鋼彈簧浮置板的結(jié)構(gòu)特點

金屬(鋼)彈簧隔振器式浮置板道床從上至下由以下幾部分組成:鋼軌及扣件、隔振器、浮置板、塑料隔離層、斜基面基礎(chǔ)砼。結(jié)構(gòu)段面如圖1所示:

斜基礎(chǔ)砼浮置板軌道結(jié)構(gòu)采用無枕式現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),排水由普通道床的邊側(cè)排水改為中心排水和面排水相結(jié)合的形式。該型式浮置板結(jié)構(gòu)由鋼筋砼板和支撐它的隔振系統(tǒng)組成,形成質(zhì)量-彈簧體系,來減弱傳遞到隧道結(jié)構(gòu)的振動力和振動加速度,減振效果約20～25dB。浮置板上頂面與鋼軌頂面平齊,并通預(yù)留承軌槽來實現(xiàn)增加浮置板質(zhì)量的目的。其最明顯的特點就是浮置板基礎(chǔ)面是跟曲線軌道超高有關(guān)系的有角度的傾斜面,而浮置板也是不規(guī)則的多面體。每塊板重約124～150噸不等,根據(jù)板長確定。

(一)斜基面浮置板軌道結(jié)構(gòu)鋼軌

1.浮置板軌道結(jié)構(gòu)鋼軌采用U75V高碳微釩(PD3)60kg/m鋼軌,標(biāo)準(zhǔn)軌長度為25米,鋼軌斷面截面形式尺寸符合標(biāo)準(zhǔn),允許偏差見表1:

2.表面質(zhì)量。(1)軋制后的鋼軌應(yīng)盡量避免彎曲。經(jīng)矯直后鋼軌應(yīng)正直,不得有波浪彎曲和硬彎。鋼軌均勻彎曲不得超過鋼軌全長的0.5%. 鋼軌全長扭轉(zhuǎn)不得超過鋼軌全長的1‰ 。(2)軌底應(yīng)平整,其中間較兩邊不得凹入,若有凸出,不得超過0.5mm 。鋼軌兩端在與接頭夾板相接觸處如有凸出部分應(yīng)予清除。(3)鋼軌表面不得有裂紋、線紋、折疊和橫向劃痕。允許有深度不超過0.5mm的結(jié)疤、壓痕、碰傷和縱向軋痕。鋼軌端面和螺栓孔表面不得有縮孔殘余、分層、裂紋,其邊緣上的毛刺應(yīng)予清除。鋼軌截斷時,應(yīng)采用鋸切工藝以避免鋼軌端面出現(xiàn)微裂紋。(4)鋼軌螺栓孔及軌頭下顎處應(yīng)預(yù)倒棱,尺寸為0.8～1.5mm,倒角約45°。(5)鋼軌必須經(jīng)過探傷后才能使用;探傷由有資質(zhì)的試驗單位進(jìn)行。

(二)浮置板軌道結(jié)構(gòu)接頭夾板

1.浮置板段鋼軌接頭夾板的型號、尺寸符合標(biāo)準(zhǔn),各部位允許偏差:沖頭方向的螺栓孔尺寸±0.5mm,每個螺栓孔到第一螺栓孔的距離在高度方向的位置±1.0mm,高度±0.5mm,腰部厚度±0.8mm,長度±3.5mm,工作面凹凸±0.5mm。

2.表面質(zhì)量。接頭夾板表面不允許有裂紋、折迭、汽泡和結(jié)疤,夾板頭部鋼軌一側(cè)不得有突出部分,在斷面上不應(yīng)有分層和縮孔的痕跡;上下工作面靠軌腰凸出部分螺栓孔邊緣不允許有毛刺;缺陷不得進(jìn)行填充和焊補(bǔ)。

(三)浮置板軌道結(jié)構(gòu)DTⅥ2型扣件

彈條外觀:彈條表面不得有裂紋,不得有影響操作或有礙組裝的毛刺,由成型工具造成的壓痕應(yīng)平滑,無尖銳的刻痕。彈條小圓弧部分不得出現(xiàn)明顯折痕,用φ16mm的圓柱往小圓弧內(nèi)側(cè)任意位置靠,所靠位置均與圓柱相切,如圖3所示:

(四)浮置板

浮置板板由板上鋼筋、隔振器、C40砼組成,如圖4所示:

(五)浮置板軌道結(jié)構(gòu)鋼彈簧隔振器

鋼彈簧隔振器由隔而固廠家提供全國獨家生產(chǎn),如圖5所示:

(六)浮置板軌道結(jié)構(gòu)塑料隔離層

隔離層采用聚苯乙烯材料主要是分離隔斷作用,確?；A(chǔ)砼與板上砼在浮置板頂升過程中能夠分離,如圖6所示:

(七)斜基礎(chǔ)砼

由鋼筋和C40砼組成,如圖7所示:

二、技術(shù)參數(shù)

(一)板的技術(shù)參數(shù)要求

在參考《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》、《鐵路軌道施工規(guī)范》的基礎(chǔ)上,結(jié)合在廣州地鐵一號線軌道工程、深圳地鐵一號線一期工程施工過程中研究開發(fā)的《地鐵浮置板道床施工工法》和已通過部級鑒定的《地鐵浮置板道床施工技術(shù)》,以及北京地鐵十三號線的施工經(jīng)驗制定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下:

浮置板施工容許誤差:

1.浮置板長、寬度、厚度:±2mm。

2.浮置板基礎(chǔ)砼(墊層)的標(biāo)高:+2mm,0mm。

3.浮置板隔振器外套筒安裝:+1mm,0mm。

4.浮置板排水管安裝:直徑+1mm,0mm;深度 +2mm。

5.縱向剪力鉸預(yù)埋螺栓位置:+0.5mm。

6.外觀要求:線條順直,棱角分明,表面光滑,無掉碴缺角,內(nèi)實外美。

除滿足上述誤差標(biāo)準(zhǔn)外,浮置板道床施工完成后感觀應(yīng)目視平順,板塊間的板縫均勻,相鄰兩塊板頂面標(biāo)高一致。

(二)浮置板軌道的技術(shù)參數(shù)要求

浮置板道床施工完成后,軌道應(yīng)根據(jù)鋪軌基標(biāo)進(jìn)行軌道狀態(tài)調(diào)整,采用相對式接頭,直線段允許相錯量為20 mm,曲線段允許相錯量為規(guī)定的鋼軌縮短量之半加15 mm。軌道鋼軌調(diào)整精度應(yīng)符合下列規(guī)定:

1. 軌道中心線:距基標(biāo)中心線允許偏差為±2mm。

2. 軌道方向:直線方向:直線段用10米弦量,允許偏差為1mm,曲線段用20米弦量正矢允許偏差也應(yīng)在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

3. 軌頂高程及水平:高程允許偏差為±1mm,左右股鋼軌頂面水平允許偏差為1mm,在延長18m的距離范圍之內(nèi)應(yīng)無大于1mm的三角坑。

4. 軌頂高低差:用10米弦量不應(yīng)大于1mm。

5. 軌距:允許偏差為(+2,-1)mm,變化率不應(yīng)大于1‰。

6. 軌底坡按1/40設(shè)置。

7. 軌縫允許偏差為(+1,0)mm。

8. 鋼軌接頭:軌面、軌頭內(nèi)側(cè)應(yīng)平(直)順,允許偏差為0.5 mm。

三、施工工藝

現(xiàn)澆無枕式鋼彈簧浮置板道床施工過程工藝。施工順序流程如下:

線路復(fù)測與基標(biāo)測設(shè)→鋼彈簧浮置板地段隧道底板清理(馬蹄形斷面與明挖段基底需對基底鑿毛)→鋪設(shè)基礎(chǔ)砼鋼筋網(wǎng)→泵送基礎(chǔ)砼與水溝施工→鋪設(shè)隔離薄膜→浮置板底層鋼筋的鋪設(shè)→隔振器外套筒安裝與軌排架設(shè)→軌排(粗調(diào))→制安中層、面層鋼筋網(wǎng)及迷流鋼筋→軌道精調(diào)道床立?！≈冒宓来不炷翝沧ⅰB(yǎng)生及拆?！≈冒屙斏鹉z密封條安裝→質(zhì)量檢查。

四、施工要點

1.浮置板道床軌道施工的軌長、軌縫、曲線超高、混凝土標(biāo)號均應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。

2.鋪設(shè)浮置板結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng),縱橫向鋼筋按要求綁扎搭接,防迷流按要求焊接,并用萬能表進(jìn)行電路測試,每一根縱向鋼筋的電阻值應(yīng)不大于計算電阻值。

3.基標(biāo)埋設(shè)應(yīng)牢固,精度符合要求,對于有疑問或松動的基標(biāo)嚴(yán)禁使用;施工中注意保護(hù)基標(biāo),如發(fā)現(xiàn)基標(biāo)損壞,應(yīng)組織進(jìn)行復(fù)測修正,在重新測量復(fù)核前嚴(yán)禁使用松動的基標(biāo),以保證施工的精度。

4.道尺使用前應(yīng)校正,精度允許偏差為(+0.5,0)mm,嚴(yán)禁使用未經(jīng)校正的道尺。

5.在施工浮置板基礎(chǔ)砼及側(cè)墻鋪設(shè)隔離層薄膜時,薄膜接縫處采用膠帶粘接。要求接縫應(yīng)粘接牢固,不開膠、不露漿。鋪設(shè)接縫應(yīng)讓開隔振器底座范圍,保證基礎(chǔ)平整。工作人員在其上施工作業(yè)時,必須輕拿輕放,防止損壞。

6.鋼筋位置應(yīng)畫線定位,嚴(yán)格按圖紙要求綁扎,不得錯綁、漏綁;在隔振器外套管周圍綁扎鋼筋時,要避免移動隔振器外套筒。

7.安裝模板前要復(fù)查道床標(biāo)高及軌道中心線位置,以確保現(xiàn)澆浮置板模板安裝正確、牢固,允許偏差為:位置±5mm,垂直度2mm;施工中嚴(yán)禁發(fā)生跑、漲?，F(xiàn)象?；炷量箟涸嚰糁媒M數(shù)應(yīng)足夠評定其強(qiáng)度。

8.防迷流鋼筋焊接采用雙面焊,注意焊縫飽滿焊縫寬度不小于0.8d;高度不得小于0.3d且>6mm;同時施焊時采取臨時的防護(hù)措施(在焊接處塑料薄膜上鋪設(shè)臨時石棉板),以保證焊接飛濺物不燒穿下面的鋪設(shè)隔離層,從而保護(hù)墊層砼上面的隔離層。

9.注意成品的保護(hù);鋼筋的保護(hù)層滿足設(shè)計要求,不得小于30mm,不得踩踏。

10.安裝隔振器位置的砼表面一定要平整,平整度要求為±2mm/m2,不滿足要求的必須進(jìn)行打磨處理。注意基礎(chǔ)用硅膠等物密封。

11.模板清理要干凈、安裝要牢固、模板安裝后必需要涂脫模劑且均勻以確保外觀質(zhì)量。

12.浮置板頂升時注意頂升方向,同時注意避免頂升過程中由于高度不均勻引起板內(nèi)產(chǎn)生彎矩與剪力,防止板與板之間的剪力鉸受力變形。

13.注意浮置板砼施工完成后檢查線性變化標(biāo)高線以及套筒周圍砼超出時應(yīng)進(jìn)行打磨。

14.混凝土泵啟動后,注意潤管檢查,確認(rèn)混凝土泵和輸送管內(nèi)無異物后再泵送混凝土,隨澆注進(jìn)程拆下的泵管須立即清理集中堆放。

五、施工難點

斜基面基礎(chǔ)砼不完全超高鋼彈簧浮置板施工難點在于斜基礎(chǔ)砼施工與由于結(jié)構(gòu)變形引起的斷面調(diào)整。

(一)斜基鋼彈簧浮置板基礎(chǔ)施工

斜基面浮置板施工重點在于平整度控制,要求在隔振器位置直徑500mm范圍內(nèi)應(yīng)保證表面平整,其平整度≤1.5mm,垂向公差0～5mm。

隧道測量認(rèn)定合格后,對隧道基底各種雜物進(jìn)行清理(馬蹄形和明挖斷面鑿毛孔位1m2不得少于1000個;深度不小于2～8mm);做到表面無積水和堆積雜物;然后安裝隔振器下方斜基礎(chǔ)局部配筋,施作斜基礎(chǔ)砼與水溝。隧道中心處的矩形縱向排水溝的縱向坡度與線路坡度一致。

1.浮置板斜基礎(chǔ)砼施工控制點在以控制基標(biāo)為基準(zhǔn)點的基礎(chǔ)上,結(jié)合斜基面鋼彈簧浮置板基礎(chǔ)砼施工曲線帶超高性質(zhì)的施工特點,綜合考慮對浮置板斜基礎(chǔ)砼的平面位置進(jìn)行實地放大樣;沿線路縱向放出水溝、左右股浮置板隔振器軸線,以及在結(jié)構(gòu)上標(biāo)記斜基礎(chǔ)砼的標(biāo)高施工線。其平面位置,主要考慮控制基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置的縱向排水溝中心線,水平標(biāo)高以控制斜基礎(chǔ)砼頂面為主,特別是縱向隔振器位置軸線上標(biāo)高。浮置板斜基礎(chǔ)砼控制平面如圖8所示:

2.斜基礎(chǔ)鋼筋采用洞外制作洞內(nèi)綁扎,制作好的鋼筋通過汽車吊裝入平板軌道車運至浮置板斜基礎(chǔ)施工區(qū)段,然后再通過小龍門吊運輸布放。

3.斜基礎(chǔ)砼一次施工長度以90～120m為宜,利用放大樣三條軸線與鋼釘方法配合高精度水準(zhǔn)儀測量控制砼面,側(cè)面采用上述結(jié)構(gòu)標(biāo)高施工標(biāo)記控制。全部澆注完成后,收光抹面不少于2次,抹面時采用拉弦線控制。在浮置板施工之前再統(tǒng)一復(fù)測,高出誤差范圍的應(yīng)予以打磨;低出部分應(yīng)采用高強(qiáng)沙漿補(bǔ)足;大面平整無翹曲。

4.為了保證隔振器外套筒施工精準(zhǔn);保證其在浮置板中能充分發(fā)揮隔振器自身功能性。斜基礎(chǔ)施工后隔振器安裝前,先用水準(zhǔn)儀對斜基面復(fù)測;然后用全站儀初放樣定位并彈以墨線標(biāo)記;再對隔振器位置標(biāo)高復(fù)測、打磨或補(bǔ)足、準(zhǔn)確定位。隔振器位置在直徑500mm范圍內(nèi)應(yīng)保證表面平整,其平整度≤1.5mm,垂向公差0～5mm。

5.斜基面砼澆注完成通過監(jiān)督單位認(rèn)證后鋪設(shè)隔離層,隔離薄膜采用較厚的聚乙烯塑料薄膜,薄膜接縫處采用膠帶粘接。斜基砼施工順序(以盾構(gòu)段為例,馬蹄形與明挖段需要對基底鑿毛)如圖9所示:

6.為了保證道床排水的暢通,整體道床與浮置板道床排水通過在斷面變換處設(shè)置橫向水溝過渡。

(二)鋼彈簧浮置板由于結(jié)構(gòu)變形引起的斷面調(diào)整

由于我國處于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高峰時代,從目前來看我國地鐵行業(yè)普遍處于高風(fēng)險狀態(tài),共同特點就是建設(shè)周期短、建設(shè)速度快,行業(yè)界簡稱“短平快”項目。在這樣的時代和建設(shè)背景下,必然出現(xiàn)了有些不合理現(xiàn)象,給施工帶來了較大的安全、技術(shù)風(fēng)險,同時也增加了施工的難度。普遍存大工后沉降,和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定現(xiàn)象。在浮置板施工中就因為工后不穩(wěn)定的沉降與變形,而設(shè)計出圖從初步到施工實施一般很早就做完了,時間差距拉開很大和現(xiàn)場實際情況往往有較大出入;尤其是軌道工程。為了滿足現(xiàn)場的實際施工需求避免再次出圖引起的窩工現(xiàn)象,也引出了施工中的斷面調(diào)整。斷面調(diào)整通常是在工作聯(lián)系單被設(shè)計各方確認(rèn)后才開始的。浮置板中存在的斷面調(diào)整主要表現(xiàn)在兩個方面:一是結(jié)構(gòu)上下沉降;二是結(jié)構(gòu)的橫向變形;兩個方面表現(xiàn)出最明顯的問題就是變形后會導(dǎo)致局部鋼筋外漏,局部鋼筋保護(hù)層太厚。

如圖10所示不難看出,可以通過正反三角函數(shù)順利的求出RL1與RL2弧長(∠1=arccos(L1/R),∠2=arccos(L3/R),∠3=∠2-∠1,RL1=∠3x(2∏R/360),RL2計算方法同RL1),然后比較在等H=740的情況下兩段弧長不相等,也就說明了在圓內(nèi)由于管片的上下沉浮會導(dǎo)致原設(shè)計的RL1與RL2出現(xiàn)長度差,也就出現(xiàn)了鋼筋保護(hù)層太厚與外露的情況,所以在施工浮置板時出現(xiàn)了斷面調(diào)整,也就是鋼筋的伸縮長度的調(diào)整,以致于不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)施工中的鋼筋外露太長或鋼筋保護(hù)層太大影響結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性、可告性。

六、結(jié)語

盾構(gòu)斜基底(基礎(chǔ)砼不完全超高)浮置板在國內(nèi)地鐵尚屬首次施工,其質(zhì)量減振體系合理、可靠,施工全過程可控,符合設(shè)計及環(huán)評驗收要求,通過首通段試運營論證各項指標(biāo)達(dá)標(biāo)率100%,為以后城市地下軌道減振積累了一定的經(jīng)驗。

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