軌道交通系統(tǒng)引起的環(huán)境振動(dòng)和噪音,主要由于地鐵列車(chē)在移動(dòng)中,車(chē)輪與軌道接觸引起軌道周期性的振動(dòng)和產(chǎn)生的噪音。這些振動(dòng)經(jīng)鋼軌通過(guò)道床傳到隧道結(jié)構(gòu),再通過(guò)隧道結(jié)構(gòu)傳遞到周?chē)耐翆又?,進(jìn)而通過(guò)土層向四周傳播,引起地面建筑物振動(dòng),通過(guò)空氣傳播產(chǎn)生二次輻射噪聲。
隨著人們生活水平的不斷提高及和諧社會(huì)建設(shè)步伐的加快,人們對(duì)建筑物降噪減震的要求也越來(lái)越高。解決既有地鐵運(yùn)營(yíng)引起鄰近建筑物的振動(dòng)和噪音問(wèn)題,已擺在人們面前。
目前,除上海外,北京、廣州等建成地鐵較多的城市也需要對(duì)既有運(yùn)營(yíng)地鐵道床進(jìn)行改造,以減少噪聲及振動(dòng)對(duì)人們的日常生活影響;同時(shí)將為客運(yùn)專(zhuān)線、高速鐵路等整體道床的維修施工提供借鑒,因此,研究一套適合于地鐵改造施工特點(diǎn)的施工工藝和施工鋪裝設(shè)備迫在眉睫。
①保護(hù)地鐵線路既有設(shè)施和主體結(jié)構(gòu)在施工中不受損壞。
②基礎(chǔ)施工材料在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到強(qiáng)度要求。
③減少施工對(duì)市民日常生活的影響,避免二次噪聲對(duì)居民的影響。
④既有地鐵鋼筋混凝土道床快速拆除和鋼彈簧浮置板軌道快速鋪設(shè)施工難度大。
⑤需對(duì)混凝土切割、浮置板鋪設(shè)等施工設(shè)備和工裝進(jìn)行配套研發(fā),并集成為機(jī)械化工程施工列車(chē),技術(shù)難度大。
⑥若保留既有整體道床基地,切割精度的控制是施工的難點(diǎn)。
采用繩鋸切除的方式進(jìn)行整塊切除,利用切割設(shè)備(液壓墻鋸、繩鋸等)切割成大塊,運(yùn)出洞外破碎,整體道床總體切割示意圖見(jiàn)圖1。局部平整度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí),采用自流平砂漿進(jìn)行找平,在隔振器位置加設(shè)鋼板。
圖1 整體道床總體切割示意圖
圖2 整體道床拆除工藝流程
圖3 道床兩側(cè)切割平面示意圖
圖4 道床中部混凝土切割平面示意圖
圖5 繩鋸切割斷面圖
主要設(shè)備配置表 表1
圖6 WS440液壓墻鋸
圖7 K3600型液壓手持切割機(jī)
圖8 液壓繩鋸
圖9 PP325E液壓動(dòng)力站
如果施工地段基底混凝土不能滿(mǎn)足浮置板的鋪設(shè)要求,將對(duì)整體道床全部鑿除,進(jìn)行道床全部更換。
①在普通整體道床改造前,須對(duì)需要改造地段的無(wú)縫線路進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。測(cè)量既有軌面標(biāo)高和線路中線,參照普通整體道床竣工時(shí)的曲線要素和坡度表,結(jié)合線路的實(shí)際情況,將既有軌道控制基標(biāo)全部外移到線路的兩側(cè)不被破壞的位置,作為線路改造的控制點(diǎn)。
②釋放鋼軌應(yīng)力,將無(wú)縫線路切割成長(zhǎng)10.8m軌節(jié)的有縫線路。
③對(duì)既有整體道床分塊分段進(jìn)行切割清理,切割至浮置板基底表面。
④對(duì)基底進(jìn)行處理,達(dá)到浮置板安裝條件。
⑤整體道床更換按照線路下坡方向安排施工,設(shè)置臨時(shí)排水過(guò)渡通道和污水沉淀井。
⑥施工劃分為混凝土鑿除區(qū)、清理區(qū)、基底處理施工區(qū)和浮置板安裝區(qū)等四個(gè)主要區(qū)域,流水作業(yè)施工。
整體道床拆除工藝流程如圖2所示。
利用研發(fā)的液壓墻鋸機(jī)和液壓鎬進(jìn)行切割和破除圖1中①部分道床兩側(cè)混凝土。施工平面圖見(jiàn)圖3。
首先在距線路中心1.07m處沿線路方向兩側(cè)用墨斗彈出切割線,同時(shí)在試驗(yàn)段的下游設(shè)置污水井(利用既有兩側(cè)的排水溝),然后安裝液壓墻鋸機(jī)沿線路方向進(jìn)行縱向切割,手持切割機(jī)進(jìn)行橫向切割,液壓鎬配合鑿除道床兩側(cè)混凝土。后續(xù)安排人員對(duì)混凝土廢料進(jìn)行裝袋并搬運(yùn)到指定位置。
采用繩鋸切割的方式進(jìn)行整塊切除圖1中②部分道床中部混凝土,③為保留區(qū)。先用液壓墻鋸安裝φ1000 mm的鋸片,在作業(yè)地段起點(diǎn)與終點(diǎn)橫向切割(兩刀)破除寬40mm的區(qū)域作為安裝鏈繩的空間。然后在切割施工區(qū)段中間軌道兩側(cè)各設(shè)置一處繩鋸導(dǎo)向裝置安裝孔,孔洞采用取芯鉆(直徑100mm)排孔施工,尺寸(長(zhǎng))200mm×(寬)100mm,以便鏈繩安裝,并確保緊貼基底面進(jìn)行切割。繩鋸及導(dǎo)向裝置安裝完成后,先切割施工區(qū)段前、后兩塊3.6m的道床混凝土,最后再切割施工區(qū)段中部一塊3.6m的道床混凝土。中部切割平面示意圖見(jiàn)圖4,繩鋸切割斷面圖見(jiàn)圖5。
①?lài)?guó)內(nèi)外名優(yōu)產(chǎn)品。
②工作效率高,現(xiàn)場(chǎng)組裝方便,操作便捷。
③施工作業(yè)滿(mǎn)足地鐵建筑限界要求,裝載運(yùn)輸滿(mǎn)足地鐵車(chē)輛限界要求。
④設(shè)備作業(yè)時(shí)減振、降噪、防污染效果好,對(duì)原有隧道管片及設(shè)施能有效保護(hù)。
所有機(jī)械設(shè)備均裝載地鐵平車(chē)上隨進(jìn)隨出,主要機(jī)械設(shè)備配置見(jiàn)表1。
液壓墻鋸機(jī)是用于切割橫向及縱向切割,型號(hào)WS440,最大切深厚度為530mm,綜合計(jì)算每天可切割25m。設(shè)備如圖6。
K3600型液壓手持切割機(jī)用于整體道床兩側(cè)橫向切割(如圖7),技術(shù)參數(shù)如下:功率4.3kW,最大切割厚度260mm,鋸片φ350,綜合計(jì)算每天可切割30m。
液壓繩鋸(如圖8)用于切割軌枕及以下道床,液壓繩鋸機(jī)與導(dǎo)輪放置于前一破除面,機(jī)器型號(hào)CS2512,繩鋸長(zhǎng)12m。綜合計(jì)算每天可切割16.5m。
液壓動(dòng)力站用于給液壓鎬及手持鋸提供液壓動(dòng)力。液壓動(dòng)力站(如圖9)型號(hào)PP325E,主要參數(shù):40L/Min,140Bar。
路面切割機(jī)(如圖10)用于切割液壓墻鋸切割后底部剩余混凝土,縱向切割。型號(hào):FS700EX,功率7.5kW
懸臂軌道吊車(chē)(如圖11)是用于鋪設(shè)浮置板、起吊設(shè)備、回收切割后的混凝土垃圾等。
額定起重量:10t
軌距:1435mm
最大作業(yè)坡度:30‰
通過(guò)最小曲線半徑:300m
外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高):16400mm×2540mm×3800mm
圖10 FS700EX路面切割機(jī)
①對(duì)切割后留用的基底面平整度和基底面剛度及強(qiáng)度應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)估。
②現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)面狹窄,對(duì)各工序形成流水作業(yè)在實(shí)踐中進(jìn)一步優(yōu)化。
③在進(jìn)行既有線施工過(guò)程中,需確保地鐵既有設(shè)施和主體結(jié)構(gòu)在施工中不受損壞,對(duì)于重點(diǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)和功能應(yīng)進(jìn)行評(píng)估和完善。
④拆除既有單線圓形隧道內(nèi)鋼筋混凝土道床,將其改造為減振降噪效果明顯的浮置板軌道。該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外尚屬首次,沒(méi)有設(shè)計(jì)、施工先例可借鑒。
圖11 懸臂軌道吊車(chē)
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