張 濤，王 波，黃國(guó)慶

(中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司,陜西咸陽 712000)

城市軌道交通工程小半徑曲線組合道岔軌道施工技術(shù)

張 濤，王 波，黃國(guó)慶

(中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司,陜西咸陽 712000)

根據(jù)重慶軌道交通6號(hào)線大劇院車站設(shè)計(jì)的小半徑曲線組合道岔實(shí)際情況，針對(duì)小半徑曲線組合道岔進(jìn)行施工，通過試驗(yàn)性理論計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)模擬對(duì)比、量測(cè)及針對(duì)性研究，對(duì)于道岔布置、軌底坡超高、曲線加寬、道岔彎曲狀態(tài)下幾何尺寸的調(diào)整及道岔道床施工技術(shù)進(jìn)行了攻克，施工完成的曲線道岔滿足大劇院站線路連接及車輛折返要求，同時(shí)完善了曲線道岔施工技術(shù)流程。

城市軌道交通；小半徑曲線組合道岔；施工技術(shù)

1 概述

在城市軌道交通工程中,小半徑曲線和大坡度縱斷面所占的比重較大,目前國(guó)內(nèi)還沒有設(shè)置曲線組合道岔的相關(guān)規(guī)范和工程實(shí)例。鐵路規(guī)范規(guī)定道岔應(yīng)設(shè)在直線和小坡度線路上,在城市繁華區(qū)域范圍修建城市軌道交通,為繞避控制性建筑物,需要設(shè)置多處單渡線、折返線等組合道岔,這給設(shè)計(jì)及施工均帶來很大困難。

在大坡度小半徑曲線上設(shè)置單渡線組合道岔技術(shù)難度很大,國(guó)內(nèi)目前沒有先例。通過對(duì)重慶軌道交通6號(hào)線大劇院站臨時(shí)單渡線曲線組合道岔的設(shè)置、施工及改建方案的研究,提出為了滿足在大劇院站折返運(yùn)營(yíng)的需要,在站后設(shè)置了小半徑曲線道岔用于折返單渡線組合道岔。重慶軌道交通公司結(jié)合6號(hào)線一期工程的場(chǎng)地局限性、結(jié)構(gòu)主體完成情況及運(yùn)營(yíng)通車目標(biāo),為確保運(yùn)營(yíng)段車輛能正常運(yùn)行折返于大劇院站,經(jīng)多方考究和論證,嘗試在大劇院車站設(shè)置臨時(shí)折返的小半徑組合曲線道岔。

2 小半徑曲線組合道岔設(shè)計(jì)平面布置特點(diǎn)

小半徑曲線道岔由2組道岔組成,左線道岔為對(duì)稱道岔,右線道岔為單開曲線型道岔。對(duì)稱道岔兩側(cè)曲線半徑均為R-300 m；曲線道岔主曲線半徑為R-300 m,側(cè)股曲線半徑為R-150 m。對(duì)稱道岔前端距離豎曲線終點(diǎn)23 m,岔前及左側(cè)岔后為R-300 m圓曲線,總長(zhǎng)29.13 m。曲線道岔主線岔前岔后為R-300 m圓曲線,側(cè)線與對(duì)稱道岔右線相連,總長(zhǎng)40.029 m。兩道岔位于25‰坡道上,平面布置如圖1所示。

圖1 大劇院站小半徑曲線組合道岔平面布置（單位：m)

對(duì)稱道岔R-300 m半徑容許通過速度為44 km/h；對(duì)稱道岔R-300 m半徑與曲線型單開道岔R-150 m半徑相接,一側(cè)容許通過速度為30 km/h；曲線型單開道岔R-300 m半徑容許通過速度為44 km/h；曲線型單開道岔R-150 m半徑容許通過速度為30 km/h。

大劇院站后300 m半徑曲線正常線路超高值為100 mm。道岔區(qū)不設(shè)超高,道岔前后20 m范圍內(nèi)不設(shè)超高。

3 施工工藝原理

小半徑曲線組合道岔整體道床計(jì)劃采用1個(gè)作業(yè)面進(jìn)行施工,曲線道岔施工采用“人工散鋪法”進(jìn)行,先按照設(shè)計(jì)道床高度尺寸施工遠(yuǎn)期正常曲線超高形式整體道床,布置短軌枕并預(yù)留扣件螺栓孔,進(jìn)行一次性澆筑,對(duì)先澆筑的道床平整度需要嚴(yán)格控制,使其橫向、縱向平面高差嚴(yán)格控制在+5 mm范圍內(nèi),以滿足道岔合成樹脂軌枕的鋪設(shè)平整要求。整體道床成型后拆除先澆筑的遠(yuǎn)期道床軌道及扣配件,在整體道床軌枕間隙中埋入合成樹脂軌枕,精確布置合成樹脂軌枕位置,經(jīng)過提前對(duì)合成樹脂軌枕包裹密封,道岔釘聯(lián)完成后,設(shè)置豎向限位裝置,填充PMC砂漿作為合成長(zhǎng)枕的縱橫向限位,使其長(zhǎng)軌枕與遠(yuǎn)期道床形成穩(wěn)固整體,精調(diào)曲線道岔幾何尺寸,完成曲線道岔施工。

4 施工工藝流程

重慶軌道交通6號(hào)線一期大劇院車站小半徑曲線組合道岔工程是國(guó)內(nèi)首例探索性的嘗試,僅從施工方面而言,不僅是一個(gè)新的挑戰(zhàn),也是施工技術(shù)不斷挑戰(zhàn)的嘗試和探索,通過對(duì)大劇院曲線道岔整個(gè)施工過程的參與、探討和研究,對(duì)于各個(gè)施工工藝進(jìn)行了組織整理,工藝流程見圖2。

4.1 遠(yuǎn)期道床測(cè)量基樁

根據(jù)測(cè)量高精度控制基樁放樣的加密基標(biāo),并根據(jù)道床結(jié)構(gòu)(是否含有超高等)在道床范圍內(nèi)放樣的一排為3個(gè)控制點(diǎn),每隔5 m放置一排,并利用紅色油漆在控制點(diǎn)的基樁上標(biāo)注準(zhǔn)確高程線,控制在+5 mm范圍內(nèi),見圖3。

4.2 遠(yuǎn)期道床收面控制精度要求

根據(jù)測(cè)量放樣的基樁,采用紅色油漆標(biāo)識(shí)曲線范圍內(nèi)道床澆筑面高度,通過采用道床范圍內(nèi)放樣的一排為3個(gè)樁,根據(jù)紅色油漆標(biāo)識(shí)位置縱、橫連線,使其達(dá)到三點(diǎn)形成水平狀態(tài),控制道床澆筑面要抹平,控制在+5 mm范圍內(nèi),滿足外股鋼軌軌面下翻351 mm的

圖2 大劇院站小半徑曲線組合道岔施工工藝流程

圖3 道床控制高程樁及道床面標(biāo)識(shí)線

高程要求,致使內(nèi)外股形成平面,確保澆筑道床面水平,見圖4。

圖4 澆筑完成的遠(yuǎn)期道床軌道（單位：mm)

4.3 軌枕、間距

(1)依據(jù)道岔鋪設(shè)圖,將曲線道岔設(shè)計(jì)的長(zhǎng)軌枕間距進(jìn)行測(cè)量標(biāo)識(shí),在已經(jīng)成型的道床短軌枕間距內(nèi)畫出標(biāo)識(shí)線,并按照道岔道床設(shè)計(jì)的板塊尺寸仔細(xì)調(diào)整并清晰標(biāo)識(shí)于遠(yuǎn)期道床鋼軌底部翼緣。

(2)根據(jù)鋼軌上量測(cè)定位的合成樹脂軌枕間距標(biāo)識(shí)線,準(zhǔn)確布置并合理安裝樹脂合成軌枕。

(3)結(jié)合曲線道岔設(shè)計(jì)施工圖紙要求,對(duì)合成軌枕的間距要求嚴(yán)格控制在+5 mm偏差范圍內(nèi),以曲線道岔合成樹脂軌枕間距為基準(zhǔn),控制和調(diào)整遠(yuǎn)期道床軌枕間距尺寸。

4.4 綁扎和鋼筋調(diào)整

根據(jù)曲線道岔設(shè)計(jì)施工圖紙對(duì)遠(yuǎn)期道床配置鋼筋,制作安裝,嚴(yán)格按照鋼筋綁扎間距尺寸并進(jìn)行焊接,通過遠(yuǎn)期道床面高程準(zhǔn)確控制調(diào)整曲線道岔內(nèi)、外股道鋼筋調(diào)控高度,使鋼筋面層呈平面,通過計(jì)算為澆筑道床面預(yù)留鋼筋保護(hù)層厚度,不小于20 mm。

4.5 遠(yuǎn)期道床澆筑

采用C40混凝土澆筑,利用泵送形式,澆筑前,根據(jù)測(cè)量放樣的基標(biāo)及遠(yuǎn)期道床面控制線,利用水平尺及線繩縱、橫控制,待澆筑后通過拉的控制線將道床面控制至+5 mm范圍內(nèi),要求澆筑道床面呈平面狀態(tài),如圖4所示。

4.6 拆除遠(yuǎn)期軌道

(1)準(zhǔn)確固定合成樹脂軌枕后,對(duì)于遠(yuǎn)期軌道及扣配件進(jìn)行拆除,對(duì)于拆除的扣配件進(jìn)行堆放存儲(chǔ),為后期拆除曲線道岔恢復(fù)遠(yuǎn)期軌道做好先決條件。

(2)除曲線道岔范圍內(nèi)的鋼軌需要拆除,其余渡線范圍內(nèi)的鋼軌不予拆除,通過內(nèi)軌鋼軌抬平進(jìn)行調(diào)整軌面高程,與道岔軌面高程平順過渡。

4.7 鋪設(shè)聚乙烯塑料薄膜及包裹短軌枕

(1)根據(jù)道床寬度尺寸鋪設(shè)塑料薄膜,利用裁紙刀根據(jù)露出遠(yuǎn)期道床面的軌枕塊,將軌枕塊位置按照軌枕尺寸準(zhǔn)確裁剪,將塑料薄膜分為3塊,道床兩邊各1塊,預(yù)留中間掩壓,待設(shè)平整后,采用紙膠帶將其中部進(jìn)行密封粘貼,確保密封嚴(yán)實(shí)不漏漿。

(2)利用裁剪下的道床塊塑料薄膜平鋪于遠(yuǎn)期道床軌枕面,用來保護(hù)已經(jīng)拆除的扣件螺栓孔,在軌枕四周采用同樣塑料薄膜包裹,采用膠帶嚴(yán)實(shí)密封,防止?jié)仓MC砂漿時(shí)與軌枕粘接,如圖5所示。

圖5 道岔施工鋪設(shè)的聚乙烯塑料薄膜及包裹完成的短軌枕

4.8 合成樹脂軌枕包裹覆蓋

(1)在曲線道岔枕木施工前,根據(jù)道岔鋪設(shè)軌枕間距將合成樹脂軌枕進(jìn)行擺放,利用事先準(zhǔn)備好的土工布對(duì)合成樹脂軌枕進(jìn)行包裹,使其正面仰上,預(yù)留出道岔扣件安裝位置,并對(duì)包裹的封口進(jìn)行膠帶密封粘貼。

(2)為確保包裹有效,防止PMC砂漿注漿時(shí)出現(xiàn)封口松動(dòng)漏漿,造成遠(yuǎn)期道床和近期道岔道床粘結(jié),對(duì)于包裹的樹脂軌枕采用膠帶進(jìn)行加固密封,使封口達(dá)到封閉嚴(yán)實(shí)可靠。如圖6所示。

4.9 道岔支架及軌面高程調(diào)整

(1)按照單開曲線道岔的轉(zhuǎn)轍器、連接部分、轍叉及護(hù)軌三大部分對(duì)道岔鋪設(shè)、固定進(jìn)行綜合控制。根據(jù)道岔的曲線尺寸繪制改裝道岔支撐支架,其平面總布置如圖7所示。

圖6 架設(shè)完成的曲線道岔

圖7 曲線道岔改裝支架

(2)曲線道岔設(shè)計(jì)于遠(yuǎn)期道床的小半徑曲線范圍內(nèi),其全超高為100 mm,根據(jù)遠(yuǎn)期道床澆筑施工完成的情況,調(diào)整曲線道岔內(nèi)股軌面高度,抬高曲線道岔內(nèi)股高度,使曲線道岔左、右股鋼軌成水平狀態(tài),滿足曲線道岔行車安全要求。

4.10 粗調(diào)道岔幾何尺寸

采用道尺、方尺、支距尺、線錘和弦線,對(duì)道岔軌距、水平、高低、方向、支距、牽引點(diǎn)開口值、查照間隔、護(hù)背距離等軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

4.11 精調(diào)道岔幾何尺寸

采用道尺、線錘、支距尺和10 mm弦線,配合目測(cè)對(duì)道岔的軌距、水平、高低、方向、支距、尖軌與滑床板、尖軌與基本軌、轉(zhuǎn)轍部分、轍叉及護(hù)軌等進(jìn)行全面檢查和精調(diào)。

4.12 道岔與線路過渡調(diào)整

(1)曲線道岔施工完成后,對(duì)于與曲線道岔前后過渡的線路共計(jì)10個(gè)板塊,通過調(diào)整內(nèi)股鋼軌軌頂?shù)胶屯廛壾夗斠恢?使其達(dá)到過渡要求。

(2)可通過調(diào)整軌下或者扣件墊板的方式進(jìn)行調(diào)整,根據(jù)調(diào)整高度值細(xì)化調(diào)整,使其過渡段滿足線路與曲線道岔過渡要求。

4.13 豎向限位

(1)根據(jù)精確布置的合成樹脂軌枕,通過支架架設(shè)并進(jìn)行穩(wěn)固設(shè)置,根據(jù)樹脂合成軌枕中心間距畫線,確定出M24螺栓位置,采用M34電鉆準(zhǔn)確鉆孔,鉆孔深度達(dá)遠(yuǎn)期道床面約100 mm為止。

(2)完成鉆孔后,確認(rèn)達(dá)到鉆孔深度要求后,采用吸塵器將鉆孔內(nèi)渣料吸出,確?？變?nèi)清潔。

(3)采用注漿錨槍向遠(yuǎn)期道床孔內(nèi)注入錨固膠,植入M24絲桿,使絲桿自合成樹脂軌枕面豎向垂直于孔內(nèi)并穩(wěn)固,合成樹脂軌枕面預(yù)留2～3 cm用于螺栓固定限位。待錨固膠初凝后緊固合成樹脂軌枕面的螺栓,保證道床面與合成樹脂軌枕通過限位裝置牢固限位。

(4)為防止注入錨固漿時(shí)泛漿,除曲線道岔的K5、K7及K6道床板部分螺栓要進(jìn)行采用聚乙烯塑料膜包裹后植入并直接整孔內(nèi)注漿外,其余每隔2根合成軌枕注漿時(shí),對(duì)合成樹脂軌枕的鉆孔內(nèi)螺栓四周采用柔性棉布填塞,防止注漿泛漿時(shí)粘接為一體,為后期貫通運(yùn)營(yíng)曲線道岔拆除創(chuàng)造實(shí)施條件。

4.14 模板支立

對(duì)于道岔的長(zhǎng)軌枕在粗調(diào)完成后,進(jìn)行支墩澆筑并經(jīng)灑水養(yǎng)護(hù)24 h達(dá)到強(qiáng)度后,即可拆除模板及鋼軌支撐架,立模板。由于道岔模板種類繁多,立模板時(shí)須安排專人負(fù)責(zé)掌握模板尺寸,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸選用合適的模板支立。道岔模板采用木模板,模板內(nèi)外側(cè)用方木支撐,方木支撐間隔不得大于80 cm,特殊地段視具體情況可適當(dāng)調(diào)整加密支撐,以防灌注混凝土?xí)r跑模。

4.15 PMC砂漿灌注

(1)根據(jù)調(diào)整精確的道岔及包裹密封嚴(yán)實(shí)的遠(yuǎn)期軌道軌枕塊,澆筑PMC砂漿,在合成樹脂軌枕底部澆筑2 cm厚,軌枕兩側(cè)直接澆筑至自合成軌枕面下返2 cm位置處,檢查對(duì)遠(yuǎn)期道床軌枕面密封狀態(tài),發(fā)現(xiàn)存在開口、漏洞位置利用膠帶補(bǔ)充密封,澆筑PMC砂漿,以確保對(duì)遠(yuǎn)期道床軌枕預(yù)留的螺栓孔全面保護(hù),便于后期恢復(fù)線路。

(2)PMC砂漿拌制時(shí),根據(jù)PMC砂漿的比例準(zhǔn)備好相對(duì)數(shù)量的廠制砂漿粉及相當(dāng)比重的拌和水(根據(jù)砂漿攪拌設(shè)備的攪拌容量配置),利用砂漿攪拌設(shè)備均勻拌和,達(dá)到要求后停止攪拌進(jìn)行澆筑。

(3)灌注PMC砂漿時(shí),利用小型料斗將砂漿進(jìn)行灌注。為確保澆筑的密實(shí)度及牢固可靠性,采用鐵棒或木條對(duì)于灌注的軌枕底部、兩側(cè)砂漿進(jìn)行人工搗固。

(4)灌注完成后,按照小半徑組合曲線道岔設(shè)計(jì)的各技術(shù)要求進(jìn)行曲線道岔幾何尺寸及道床質(zhì)量檢查。如圖8所示。

圖8 PMC砂漿澆筑完成的成品曲線道岔

5 控制難點(diǎn)

(1)軌枕間距

小曲線組合道岔采用的是長(zhǎng)軌枕,而遠(yuǎn)期永久整體道床采用的是短軌枕,其道岔長(zhǎng)軌枕與道床短軌枕為穿插式布設(shè),施工中確保了道岔長(zhǎng)軌枕的精確,才可確保曲線道岔幾何尺寸的有效性,在長(zhǎng)軌枕滿足間距布設(shè)要求的情況下調(diào)整遠(yuǎn)期整體道床軌枕間距,施工中為一次性準(zhǔn)確定位,計(jì)算軌枕理論間距與現(xiàn)場(chǎng)軌枕間距尺寸定位排列的方法相結(jié)合,準(zhǔn)確定位,確保精確定位軌枕間距。

(2)遠(yuǎn)期道床面施工控制

鑒于小半徑曲線組合道床為鑲嵌于遠(yuǎn)期永久整體道床面之上,對(duì)此,施工過程中,先施工的遠(yuǎn)期一半整體道床面控制難度較大,其道床面高差超過+5 mm范圍外,則將直接影響道岔長(zhǎng)軌枕布設(shè)。為精確控制遠(yuǎn)期永久道床面高度,采取道床面標(biāo)識(shí)樁、標(biāo)注標(biāo)識(shí)線及澆筑過程中縱、橫向水平線繩的方式進(jìn)行控制,確保澆筑施工一次到位,為道岔鋪設(shè)創(chuàng)造條件。

(3)遠(yuǎn)期道床軌枕包裹保護(hù)

由于曲線道岔鑲嵌于遠(yuǎn)期永久整體道床面,待曲線道岔整體道床澆筑PMC砂漿時(shí),對(duì)處于曲線道岔內(nèi)側(cè)的遠(yuǎn)期整體道床軌枕掩埋,為確保后期拆除曲線道岔后,恢復(fù)遠(yuǎn)期整體道床線路,澆筑道岔整體道床PMC砂漿前,對(duì)于永久道床軌枕采用聚乙烯薄膜進(jìn)行包裹,并將軌枕孔利用棉布填塞,利用密封膠帶沿每個(gè)軌枕邊密封進(jìn)行保護(hù)。

(4)幾何尺寸控制

由于曲線道岔為非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)道岔的直基本股也按照曲線半徑的曲率發(fā)生彎曲,道岔幾何尺寸調(diào)整與控制較為困難,利用以曲線道岔外軌作為標(biāo)準(zhǔn)基本軌控制整個(gè)道岔的幾何尺寸。采取理論計(jì)算曲線道岔所處曲線范圍內(nèi)的曲線正矢數(shù)據(jù),用10 m長(zhǎng)度弦線量測(cè)正矢調(diào)整道岔外軌幾何尺寸,同時(shí)按照道岔不設(shè)超高的要求,利用曲線道岔配套支撐架調(diào)整道岔軌面處于水平狀態(tài)。依據(jù)放樣于曲線道岔基本股和曲股線路中心位置處的高精度線路測(cè)量基樁,結(jié)合以準(zhǔn)確定位的外軌為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置定位測(cè)量點(diǎn),采取基本股外軌對(duì)曲股外軌,基本股內(nèi)軌對(duì)曲股內(nèi)軌的方式,每個(gè)點(diǎn)位處自鋼軌內(nèi)側(cè)工作邊垂直量測(cè)于相對(duì)的另一股鋼軌外側(cè)垂直點(diǎn),通過設(shè)計(jì)的軌距數(shù)據(jù)調(diào)整,準(zhǔn)確定位道岔設(shè)計(jì)的幾何尺寸及支距達(dá)到設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范允許偏差范圍內(nèi)。

對(duì)于曲線道岔由于整組道岔為曲線形,在施工中為確保有效控制,施工前理論計(jì)算精確定位、施工中每個(gè)尺寸精準(zhǔn)測(cè)量及時(shí)調(diào)整、施工后及時(shí)復(fù)檢和尺寸調(diào)整,保證了非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的小半徑曲線道岔各項(xiàng)幾何尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

(5)PMC砂漿振搗

由于曲線道岔長(zhǎng)軌枕鑲嵌在永久整體道床短軌枕間隙中,且底部為遠(yuǎn)期整體道床面,要確保澆筑PMC砂漿完全滲入長(zhǎng)軌枕底部及兩側(cè),達(dá)到密實(shí)、牢固狀態(tài)。首先確保PMC砂漿拌和后的和易性和流動(dòng)性,確保砂漿能順利流入長(zhǎng)軌枕預(yù)留的間隙內(nèi)并填充,其次在局限性的小空間無法采用設(shè)備進(jìn)行密實(shí)性振搗,則只能采取人工利用鐵棒或木條振搗密實(shí),確保PMC砂漿的有效振搗,發(fā)揮其對(duì)長(zhǎng)軌枕牢固的穩(wěn)定性能。

6 結(jié)語

重慶軌道交通6號(hào)線作為全國(guó)首例小半徑曲線組合道岔施工的試點(diǎn)項(xiàng)目,通過對(duì)施工技術(shù)的攻克研究,曲線道岔軌件受曲線彎曲率影響,道岔幾何尺寸的調(diào)整僅能依據(jù)設(shè)計(jì)給定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,并結(jié)合國(guó)家或行業(yè)規(guī)范,逐步調(diào)整至國(guó)家規(guī)范允許偏差范圍內(nèi),使幾何尺寸滿足設(shè)計(jì)要求和運(yùn)營(yíng)車輛的運(yùn)行要求。通過完成整個(gè)道岔的施工作業(yè),積累了施工經(jīng)驗(yàn),其施工總體效果良好。對(duì)于施工工藝形成了系統(tǒng)化流程,但還需要進(jìn)一步總結(jié),形成一套更為成熟的小半徑曲線組合道岔軌道施工技術(shù)流程,同時(shí)建議對(duì)于小半徑曲線組合道岔設(shè)計(jì)、驗(yàn)收及質(zhì)量控制建立成套規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn),以更好地推廣小半徑曲線組合道岔在城市軌道交通工程中的應(yīng)用。

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Research on Track Construction Technology for Laying ComPosite Turnout on Small-radius Curved Line of Urban Rail Transit

ZHANG Tao,WANG Bo,HUANG Guo-qing
(Xinyun Project Co.,Ltd.of China Railway First Group,Xianyang 712000,Shaanxi Province,China)

U239.5；U213.6

B

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.07.016

1004-2954(2014)07-0067-05

2013-08-19；

2013-09-10

張 濤(1984―),男,工程師,2010年畢業(yè)于西北農(nóng)林科技大學(xué)土木工程專業(yè),E-mail:zt0108@126.com。