郭積程

預(yù)制浮置板道床在武漢地鐵中的應(yīng)用

郭積程

摘 要：以武漢地鐵4號線二期工程為例，針對現(xiàn)澆式鋼彈簧浮置板道床在軌道設(shè)計(jì)施工過程中出現(xiàn)的問題，闡述了預(yù)制鋼彈簧浮置板道床的設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)施工特點(diǎn)。工程實(shí)施結(jié)果表明，相比現(xiàn)澆浮置板道床，預(yù)制浮置板道床在提高道床的施工效率、浮置板的質(zhì)量和耐久性方面效果良好。

關(guān)鍵詞：浮置板道床；現(xiàn)澆式；預(yù)制式；設(shè)計(jì)施工

郭積程：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，工程師，湖北武漢 430063

0　引言

鋼彈簧浮置板道床是將具有一定質(zhì)量和剛度的混凝土浮置板置于鋼彈簧隔振器上，構(gòu)成“質(zhì)量-彈簧”隔振體系。鋼彈簧浮置板道床的固有振動(dòng)頻率低，通常在10 Hz以下，減振效果顯著。武漢地鐵4號線二期工程雙線全長18.19 km，其中鋼彈簧浮置板道床單線3.95 km。根據(jù)線下土建的施工狀況，軌道鋪軌在2013年11月才具備條件，根據(jù)總工籌要求，2014年8月要完成軌通，期間還存在多個(gè)車站和區(qū)間（例如過江區(qū)間）要在2014年6月才具備移交條件，因此，鋪軌工期非常緊張。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼彈簧浮置板道床由于存在隧道內(nèi)現(xiàn)場施工困難、施工效率低等問題，不能滿足工期的要求，須改變鋼彈簧浮置板道床的現(xiàn)場現(xiàn)澆施工方案。借鑒高速鐵路無砟軌道施工技術(shù)，以及上海地鐵10號線150 m預(yù)制浮置板道床試驗(yàn)段的試驗(yàn)成果，浮置板道床施工由現(xiàn)澆施工調(diào)整為預(yù)制施工。

圖1　預(yù)制浮置板道床橫斷面圖 （單位：mm）

1　預(yù)制浮置板道床設(shè)計(jì)方案

預(yù)制浮置板標(biāo)準(zhǔn)長3.6 m（板縫中心之間的距離），板寬2.7 m，扣件間距為600 mm，浮置板上設(shè)置承軌臺(tái)并在其上設(shè)置軌底坡，板厚340 mm，浮置板之間伸縮縫寬20 mm，之間空隙采用蓋板和密封條密封，防止雜物進(jìn)入伸縮縫中。浮置板與浮置板之間采用外置式剪力鉸或剪力板連接（包括水平和側(cè)置式，圖1）。浮置板采用C50混凝土，基底采用C40混凝土，鋼筋全部采用HRB400級螺紋鋼筋。隔振器采用內(nèi)置式鋼彈簧液態(tài)阻尼圓形隔振器（每塊浮置板設(shè)置6套隔振器，圖2），或與浮置板板端側(cè)置式方形隔振器組合（每塊浮置板板設(shè)置4套隔振器，側(cè)置式方形隔振器由相鄰板共享，圖3）。鋼彈簧浮置板與非鋼彈簧浮置板相接時(shí)，通過調(diào)整加密鋼彈簧浮置板端部隔振器的布置方式（端部道床板設(shè)置10套隔振器，圖4），或者增加浮置板端部隔振器的彈簧剛度值實(shí)現(xiàn)彈性過渡（表1）。圓形隔振器之間的橫向距離最小為1.834 m。

圖2　隔振器全部采用內(nèi)置式圓形隔振器 （單位：mm）

圖3　圓形隔振器與方形隔振器組合 （單位：mm）

圖4　端部隔振器加密布置 （單位：mm）

表1　隔振器剛度值表kN/mm

為了滿足防雜散電流以及接觸軌的安裝要求，在浮置板伸縮縫的兩側(cè)，分別用50 mm×8 mm的熱鍍鋅扁鋼與縱向鋼筋焊接，并引出埋入式雜散電流端子（每塊板4個(gè)），在每塊板的中部兩側(cè)分別預(yù)埋接觸軌套管（每塊板4個(gè)）。

2　預(yù)制浮置板道床施工方案

圖5　預(yù)制浮置板吊裝

預(yù)制浮置板道床施工采用在工廠內(nèi)進(jìn)行浮置板預(yù)制生產(chǎn)，將加工成型的成品預(yù)制浮置板運(yùn)輸至鋪軌基地（圖5），在鋪軌基地經(jīng)軌排井將預(yù)制浮置板吊裝在平板車上，由軌道車運(yùn)輸至施工作業(yè)面，現(xiàn)場采用鋪軌龍門吊進(jìn)行預(yù)制浮置板鋪設(shè)、軌道幾何尺寸調(diào)整等作業(yè)?，F(xiàn)場預(yù)制浮置板精調(diào)采用專用調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行前后、高低、左右3個(gè)方向的調(diào)板作業(yè)（圖6）；預(yù)制浮置板精調(diào)就位后，在隔振器未安裝及檢查完畢前，嚴(yán)禁拆除或調(diào)整浮置板及支撐相鄰浮置板的調(diào)節(jié)裝置；隔振器安裝完畢后，拆除調(diào)節(jié)裝置，使預(yù)制浮置板完全壓置于隔振器上，然后安裝鋼軌、扣件?？奂稍阡佨壔刂苯影惭b在預(yù)制浮置板上。鋼軌通過軌道車運(yùn)輸至現(xiàn)場后再由鋪軌龍門吊配合安裝；預(yù)制浮置板鋪設(shè)就位后，可進(jìn)行剪力鉸或者剪力板的安裝。在浮置板兩側(cè)、板縫位置安裝橡膠封條，板與板的凹槽位置安裝橡膠蓋板（圖7）。

圖6　預(yù)制浮置板專用調(diào)節(jié)裝置

圖7　板與板連接處設(shè)置的密封條和蓋板

3　預(yù)制浮置板道床設(shè)計(jì)施工特點(diǎn)

（1）預(yù)制浮置板道床配筋設(shè)計(jì)簡化。由于預(yù)制浮置板長度采用固定值，剪力鉸或剪力板設(shè)計(jì)上采用外置式，因此，預(yù)制浮置板的鋼筋種類及數(shù)量相比現(xiàn)澆浮置板而言減少了很多，大幅度減少了浮置板型號和減少設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，方便了施工組織。

（2）緩和曲線上的外股超高處于漸變狀態(tài)，但預(yù)制浮置板按平面進(jìn)行預(yù)制，因此，理論上預(yù)制浮置板的受力為3點(diǎn)支撐狀態(tài)。為了確保預(yù)制浮置板的受力均勻，同一塊預(yù)制浮置板外股超高值采用一個(gè)固定超高值，此時(shí)，緩和曲線上預(yù)制浮置板的超高呈現(xiàn)跳躍式臺(tái)階狀。為了解決相鄰預(yù)制浮置板因不同超高值產(chǎn)生的高差臺(tái)階問題，除了需要在每塊預(yù)制浮置板的方型隔振器上加設(shè)調(diào)高墊片外，有時(shí)還需要通過扣件鐵墊板下的調(diào)高墊板調(diào)整實(shí)現(xiàn)軌面的平順。緩和曲線地段的軌面精調(diào)需要反復(fù)進(jìn)行，對施工人員的技術(shù)水平要求較高。

（3）受線路豎曲線、隔振器產(chǎn)品差異、不同浮置板之間高差、隔振器基底不平整、浮置板及扣件制造安裝誤差等一系列因素影響，鋪設(shè)預(yù)制浮置板后存在局部的高低和水平不平順。為了達(dá)到預(yù)制浮置板規(guī)定的鋪設(shè)精度要求，可以通過不同規(guī)格的軌距塊、鐵墊板橢圓孔與錨固螺栓的間隙，實(shí)現(xiàn)鋼軌軌向及軌距的調(diào)整。

（4）預(yù)制浮置板生產(chǎn)采用工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化預(yù)制，運(yùn)輸?shù)剿淼纼?nèi)只需要機(jī)械拼裝，減少了洞內(nèi)混凝土的澆注作業(yè)，工廠內(nèi)預(yù)制浮置板鋼筋的綁扎焊接、接觸軌塑料套管的預(yù)留、防雜散電流端子的制作工序等不受空間的限制，改善了施工人員工作條件，方便隱蔽工程施工的監(jiān)管，減少了現(xiàn)場由于技術(shù)、環(huán)境因素引起的施工誤差積累，有利于降低勞動(dòng)成本和提高軌道的施工質(zhì)量。

（5）工廠內(nèi)預(yù)制浮置板的生產(chǎn)與隧道內(nèi)浮置板道床基底的施工完全分離，彼此沒有干擾，在時(shí)間和空間上都可以獨(dú)立進(jìn)行，提高了施工的靈活性。

（6）預(yù)制浮置板現(xiàn)場就位后可以直接進(jìn)行隔振器的安裝和頂升，有效縮短了軌道施工時(shí)間，加快了整個(gè)工程施工進(jìn)度，解決了傳統(tǒng)現(xiàn)澆浮置板道床混凝土施工后需要預(yù)留養(yǎng)生時(shí)間進(jìn)而影響施工進(jìn)度的問題。

（7）受土建移交條件的限制，在鋪軌基地得不到及時(shí)啟用的情況下，可以就近利用盾構(gòu)吊裝孔等下料口進(jìn)行預(yù)制浮置板的吊裝和運(yùn)輸，最大限度地保證軌道施工的連續(xù)性。

（8）預(yù)制浮置板道床的綜合施工速度一般為15塊（54 m）/天，比傳統(tǒng)現(xiàn)澆浮置板道床的施工速度提高了近1倍。

4　結(jié)束語

武漢地鐵4號線二期工程于2014年12月28日開通運(yùn)營，共鋪設(shè)預(yù)制浮置板道床2.79 km，預(yù)制浮置板道床的成功應(yīng)用為武漢地鐵4號線二期工程的順利開通運(yùn)營提供了時(shí)間保障。在本工程的實(shí)施過程中，相比現(xiàn)澆浮置板道床，預(yù)制浮置板道床在提高道床的施工效率、浮置板的質(zhì)量和耐久性方面優(yōu)勢明顯，體現(xiàn)了軌道技術(shù)的發(fā)展趨勢，但依然存在以下值得優(yōu)化的空間。

（1）預(yù)制浮置板對扣件調(diào)高和調(diào)距能力的需求量較大?？奂^固螺栓孔的預(yù)留位置在預(yù)制浮置板鋼模的制造生產(chǎn)時(shí)已經(jīng)成型，而預(yù)制浮置板鋪設(shè)時(shí)采用“以直代曲”，軌道幾何形位調(diào)整過程中就已經(jīng)利用了扣件的部分調(diào)高和調(diào)距量，降低了運(yùn)營后扣件的調(diào)高和調(diào)距能力。

（2）預(yù)制浮置板的生產(chǎn)依賴于隧道施工偏差和調(diào)線調(diào)坡。在調(diào)線調(diào)坡成果出來之前，無法進(jìn)行預(yù)制浮置板的大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)隧道施工偏差過大以及調(diào)線調(diào)坡后軌道高度仍滿足不了要求時(shí)，

預(yù)制浮置板將無法鋪設(shè)。

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責(zé)任編輯 朱開明

Application of Prefabricated Floating Slab Track in Wuhan Metro

Guo Jicheng

Abstract:Taking the second phase project of Wuhan metro line 4 as an example, the paper focuses on the problems occurred in process of the design and construction of cast-in-situ steel spring floating slab track, and explains the prefabricated steel spring floating slab design scheme and its design and construction features. The results show that comparing with cast-in-situ fl oating slab, the prefabricated fl oating slab has improved the construction effi ciency of ballast bed and fl oating slab quality and durability, so the effect is good.

Keywords:floating slab track, cast-in-situ, prefabricated, design and construction

收稿日期2015-01-26

中圖分類號：U231.4