孫 超

（中鐵三局集團(tuán)線橋工程有限公司，河北 廊坊 065201）

0 引言

地鐵換乘車(chē)站越來(lái)越多。為了保障地鐵車(chē)站的行車(chē)安全，換乘節(jié)點(diǎn)車(chē)站的道床鋪設(shè)方法亟需得到優(yōu)化。

為了提高施工質(zhì)量，該文研究了地鐵換乘車(chē)站軌道柱式檢查坑整體道床鋪設(shè)方法。通過(guò)ANSYS 有限元軟件分析整體道床受力變形規(guī)律，創(chuàng)新性地將測(cè)量基標(biāo)設(shè)置在混凝土結(jié)構(gòu)表面；動(dòng)態(tài)調(diào)整軌道間距，設(shè)置偏差閾值；采用竹夾板固定模板，控制道床鋪設(shè)的線形，完成整體道床鋪設(shè)。試驗(yàn)結(jié)果表明該方法對(duì)換乘車(chē)站節(jié)點(diǎn)建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 地鐵換乘車(chē)站軌道柱式檢查坑整體道床鋪設(shè)方法

1.1 整體道床的受力變形規(guī)律建模分析

為了降低地鐵換乘車(chē)站軌道柱式檢查坑整體道床鋪設(shè)施工誤差，減少道床受力后的位移，利用ANSYS 有限元軟件，建立無(wú)碴軌道空間模型研究整體道床的受力變形規(guī)律。

無(wú)碴軌道包括鋼軌、扣件、感應(yīng)板、整體道床和基床等部分。建立無(wú)碴軌道各組成部分的圖形拓?fù)淠Ｐ?，?jiǎn)化軌道結(jié)構(gòu)。鋼軌作為一個(gè)等截面的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬；鋼軌與道床之間的扣件，采用縱向非線性彈簧單元和垂向、橫向線性彈簧單元模擬；彈性支承塊和整體道床部分，由于結(jié)構(gòu)形狀比較規(guī)則，可選用三維實(shí)體單元來(lái)模擬，建模時(shí)將其視為一種均勻材料；道床以下結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為一層線性彈簧。

通過(guò)ANSYS 的后處理程序，可以獲得整體道床的位移和應(yīng)力云圖，如圖1 所示。

圖1 整體道床的位移和應(yīng)力云圖

從圖1 中可以明顯地看出，最大拉應(yīng)力和最大位移值都出現(xiàn)在輪對(duì)的作用處，分別為0.571MPa 和0.361mm。根據(jù)整體道床力學(xué)特征，在鋪設(shè)施工中縮減位移誤差，控制軌道變形。

1.2 鋪軌基標(biāo)測(cè)設(shè)

設(shè)置測(cè)設(shè)基標(biāo)，貫通測(cè)量車(chē)站、盾構(gòu)等線路結(jié)構(gòu)限界，減少土建施工誤差，并不斷復(fù)核基標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)。

將測(cè)量基標(biāo)的設(shè)置位置選擇在立柱對(duì)面的混凝土結(jié)構(gòu)表面，后期軌道鋼軌組排工序能夠根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整軌道間距尺寸。測(cè)量基標(biāo)的具體設(shè)置位置如圖2 所示。

圖2 測(cè)量基標(biāo)設(shè)置（單位：mm）

由圖2 可知，根據(jù)整體道床的力學(xué)特征和工程測(cè)量中的相關(guān)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，采用直徑350mm 的混凝土立柱，2 個(gè)混凝土立柱之間的基標(biāo)間隔設(shè)置為1200mm。短軌枕設(shè)置為190mm。為了提高軌道接頭的對(duì)位精度，需要在每段短軌枕的接頭處增設(shè)加密的測(cè)量基標(biāo)，并利用鋼構(gòu)專(zhuān)業(yè)混凝土保護(hù)措施對(duì)基標(biāo)進(jìn)行保護(hù)。為了后續(xù)施工照明，需要在測(cè)試基標(biāo)下方開(kāi)出燈槽。由此完成測(cè)量基標(biāo)的安裝位置設(shè)置。

1.3 軌道鋼軌組排與尺寸調(diào)整

利用組成卡具在提前布置好的T 字換乘車(chē)站鋪設(shè)臺(tái)位上進(jìn)行軌排組裝。

在直線段中，將短軌枕位置標(biāo)示在軌腰內(nèi)側(cè)，曲線段則標(biāo)示在外軌的軌腰外側(cè)，根據(jù)整體道床最大拉應(yīng)力和最大位移值設(shè)置軌腰內(nèi)側(cè)和軌腰外側(cè)的間距。在過(guò)渡段短軌枕布置中，應(yīng)保持短軌枕與軌道中軸線垂直。嚴(yán)格根據(jù)圖2 所示的示意圖擺放馬凳，固定卡具完成后將軌道置于卡具槽內(nèi)，測(cè)量扣件安裝間距，利用螺旋道釘將其固定在軌道上，安裝支撐架和軌距拉桿，數(shù)據(jù)復(fù)核后，形成25m 軌排。具體軌排組裝如圖3 所示。

圖3 軌排組裝示意圖

由圖3 可知，在軌排組裝時(shí)，短軌枕的前后3 塊的懸掛偏差允許值在±10mm 以?xún)?nèi)，在吊運(yùn)軌枕的過(guò)程中應(yīng)避免碰撞，如果軌枕質(zhì)量未達(dá)到施工要求則禁止使用。采用熱鍍鋅魚(yú)眼帶孔活節(jié)軌距調(diào)節(jié)螺絲將待組鋼軌緊密固定在已掛鋼軌上。在軌排組裝步驟中，應(yīng)先進(jìn)行軌枕的安置，再搭設(shè)鋼軌。利用撬棍撬、吊鏈吊、頂溜器頂?shù)姆椒▽④壍烙蔡е玲數(shù)捞帲壍婪欧€(wěn)，道頭對(duì)齊。同時(shí)為了保持待組鋼軌在鋼軌支撐架的穩(wěn)定性，需要在軌枕下方兩側(cè)加入木楔，安設(shè)阻車(chē)器、五星輪。進(jìn)架道中心線距每5m 加一根軌距拉桿，線路彎道部分不超過(guò)2m 加1 根軌距拉桿。鋼軌支撐架的中柱前利用金屬摩擦柱支設(shè)1～2 根偏中柱。鋼軌支撐架與待掛軌枕軌腰外側(cè)軌道用直道接通。根據(jù)線路中的基標(biāo)設(shè)置和整體道床最大位移值0.361mm，將軌道坡度以及方向進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整。其中進(jìn)架道軌面以上至頂板最突出部分凈高不低于2.2m，進(jìn)溜道軌面以上至頂板最突出部分凈高不低于2.0m。軌道中心線與設(shè)計(jì)要求中的偏差值允許在±2mm 內(nèi)，對(duì)軌道的方向有更高的精度要求，必須保證偏差在±1mm 以?xún)?nèi)。

1.4 立柱模板安裝與軌道鋪設(shè)

采用竹夾板進(jìn)行立柱模板的安裝與固定，保證檢查坑整體道床預(yù)制模板尺寸與基礎(chǔ)接口和支柱式檢查坑的線路形狀一致。

該文設(shè)計(jì)的方木模板厚度為16mm，在模板安裝時(shí)，采用扣壓的方式進(jìn)行，并利用方木實(shí)現(xiàn)相鄰模板的連接與加固，從而控制軌道線路的方向和道床鋪設(shè)的線形，如圖4 所示。

圖4 立柱模板安裝連接圖

由圖4 可知模板安裝連接情況。復(fù)核模板安裝位置，采用懸接方式接頭，接頭直線段對(duì)稱(chēng)，相對(duì)錯(cuò)差控制在50mm以?xún)?nèi)。鋼軌接頭處兩軌道高低和內(nèi)錯(cuò)誤差小于2mm；直線段兩軌面頂面高低差控制在0mm～8mm；軌縫偏差控制在5mm以?xún)?nèi)；垂直度偏差需要控制在2mm 以?xún)?nèi)。根據(jù)施工要求，在結(jié)構(gòu)沉降縫處設(shè)置隧道內(nèi)的道床伸縮縫，設(shè)置間隔為15mm，伸縮縫使用20mm 的瀝青板來(lái)實(shí)現(xiàn)。短軌枕在鋪設(shè)中應(yīng)注意將伸縮縫設(shè)置在隧道洞口55m 處，伸縮縫間隔設(shè)為6m。在模板完成加固和安裝后，經(jīng)監(jiān)理單位檢驗(yàn)，在符合要求后即可進(jìn)行整體道床的混凝土澆筑。

1.5 坑式整體道床混凝土澆筑

該文涉及的工程中，柱式檢查坑整體道床澆筑的混凝土采用C30 混凝土。道床施工部門(mén)與供電單位、給排水單位以及通信部門(mén)形成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的指揮機(jī)制。經(jīng)牽引供電系統(tǒng)施工方技術(shù)確認(rèn)后施工。預(yù)留道床排水溝、排水管路過(guò)軌接口、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)集水坑。在綜合弱電機(jī)房、車(chē)控室、電源室的位置預(yù)留通信電纜孔洞、地槽?；炷凉嘧⒌募夹g(shù)要求見(jiàn)表1。

按照表1 所示的混凝土澆筑質(zhì)量要求，將混凝土通過(guò)攪拌機(jī)和泵送的方式運(yùn)送至工作面，通過(guò)分層澆筑使混凝土澆筑施工保持連續(xù)，這是為了讓混凝土一次性凝結(jié)為平面。在道床澆注前利用能抵抗住道床澆注震動(dòng)不偏移的自制專(zhuān)用預(yù)埋模，包括300 個(gè)以上的預(yù)埋套管，將螺紋道釘?shù)哪猃執(zhí)淄补潭ㄔ谲壍罊M向限界位置。然后在道床中心線接縫面垂直澆筑。采用人工方式澆筑每個(gè)立柱的混凝土，每個(gè)立柱所用的混凝土方量為0.2m。在澆筑的過(guò)程中，需要采用分層直落的方式用搗固棒對(duì)澆筑的混凝土立柱進(jìn)行振搗。振搗后保證每層澆筑部分的厚度為270mm。由于立柱的澆筑截面較小，采用較大的搗固棒振搗較為困難，容易出現(xiàn)澆筑面傾斜，因此需要同時(shí)采用尺寸為20 mm 的鋼筋振搗混凝土立柱。為了提高短軌枕下鋪設(shè)道床的混凝土密實(shí)度，在用鋼筋振搗混凝土的同時(shí)采用電動(dòng)搗固棒在道床的非立柱側(cè)面進(jìn)行搗固。為了保證混凝土澆筑滿(mǎn)足質(zhì)量要求，應(yīng)對(duì)振搗密實(shí)的混凝土進(jìn)行塌落度檢驗(yàn)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軌道與軌枕的位置是否出現(xiàn)偏差，如果存在偏差需要立即調(diào)整。振搗完成后進(jìn)行抹面處理，其抹面的平整度為2mm。道心充填時(shí)埋住軌枕2/3，沒(méi)有埋住軌枕上平面?；覞{清理干凈后進(jìn)行涂刷養(yǎng)護(hù)及混凝土養(yǎng)護(hù)，該文采用的混凝土養(yǎng)護(hù)方式為滿(mǎn)水法。采用100mm 寬、15mm 厚的夾板條隨著澆搗混凝土立柱進(jìn)行抹平步驟，立即沿立柱各個(gè)側(cè)面進(jìn)行緊密鋪貼，然后每隔一米用長(zhǎng)為29mm的鐵釘固定；為了保證鋪貼平整，檢查每塊板條的高度誤差小于2.5mm；貼板養(yǎng)護(hù)按照澆筑截面大小分區(qū)域養(yǎng)護(hù)，同時(shí)在各區(qū)域的交界處采用150mm 寬的板條緊靠臨邊鋪貼；抹平養(yǎng)護(hù)過(guò)程分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是完成混凝土澆筑和振搗后，混凝土灰漿初凝前，及時(shí)采用粗木蟹配合噴霧抹平養(yǎng)護(hù)；第二個(gè)階段是在灰漿終凝前，在立柱表面先鋪設(shè)一張三夾板，噴澆的水流過(guò)三夾板面，流進(jìn)夾板條縫內(nèi)，漫過(guò)混凝土截面，溢出板條后停止?jié)菜?，然后養(yǎng)護(hù)5 天。

表1 混凝土灌注質(zhì)量要求

滿(mǎn)水法養(yǎng)護(hù)可以保證混凝土立柱一直在恒濕恒溫的環(huán)境中得到潤(rùn)濕養(yǎng)護(hù)。傳統(tǒng)的自然養(yǎng)護(hù)法因溫濕度變化會(huì)引起立柱表面出現(xiàn)收縮裂縫，而滿(mǎn)水法能夠避免出現(xiàn)這種問(wèn)題，控制立柱澆筑面的平整度、外觀質(zhì)量，從而保證混凝土表面的力學(xué)強(qiáng)度，減少后續(xù)的找平、護(hù)角等施工成本。

通過(guò)上述方法保證了混凝土立柱的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。經(jīng)檢驗(yàn)混凝土達(dá)到了5MPa 時(shí)強(qiáng)度后，拆除固定模板和支撐架，清理立柱澆筑表面的殘余混凝土塵渣，完成整體施工。

2 應(yīng)用效果分析

為了驗(yàn)證該方法的柱式檢查坑整體道床鋪設(shè)效果，對(duì)施工過(guò)程中既有5 號(hào)線換乘車(chē)站和新建8 號(hào)線換乘車(chē)站進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；趯?zhuān)業(yè)的Geomos 監(jiān)測(cè)軟件輔以精密的監(jiān)測(cè)設(shè)備，分別在道床左線和右線布設(shè)11 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面布設(shè)2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在換乘車(chē)站內(nèi)共布設(shè)4 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖5 所示。

由圖5 可知監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置情況。為了單獨(dú)分析該文設(shè)計(jì)的柱式檢查坑整體道床施工對(duì)既有車(chē)站的影響，整理既有車(chē)站道床沉降情況。既有車(chē)站結(jié)構(gòu)變形控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

圖5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

由表2 可知，既有車(chē)站的最大沉降值規(guī)范要求為既有車(chē)站（5 號(hào)線換乘車(chē)站）結(jié)構(gòu)變形量達(dá)到10mm 時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)Geomos 監(jiān)測(cè)軟件對(duì)該監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)記預(yù)警；當(dāng)結(jié)構(gòu)變形量在10mm～15mm 時(shí)，Geomos 監(jiān)測(cè)軟件自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，并確定某監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在變形威脅；當(dāng)結(jié)構(gòu)絕對(duì)變形量超過(guò)15mm，代表地鐵換乘車(chē)站軌道柱式檢查坑整體道床鋪設(shè)工程對(duì)5 號(hào)線換乘車(chē)站的沉降量影響較大，應(yīng)該進(jìn)行控制。在坑式整體道床的鋪設(shè)工序中，選擇對(duì)5 號(hào)線車(chē)站影響較大的4 個(gè)工序完成后的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以及拆除模板和支撐架完成整體施工后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。整理左線道床和右線道床的豎向位移，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 既有結(jié)構(gòu)變形控制標(biāo)準(zhǔn)

由表3 可知，在第4 道工序完成后，左線道床測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)最大沉降值為-0.98mm。在施工完成3 個(gè)月后，完成對(duì)新舊結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)，其換乘車(chē)站節(jié)點(diǎn)混凝土的最大拉應(yīng)力為0.95MPa，未出現(xiàn)增大趨勢(shì)，且在混凝土拉應(yīng)力的限值范圍內(nèi)，各工序中的沉降量均在既有結(jié)構(gòu)變形控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，證明該方法的施工質(zhì)量穩(wěn)定性較高。

表3 各工序下道床豎向位移

3 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)設(shè)置測(cè)量基標(biāo)、輔助軌道組裝與尺寸調(diào)整、立柱模板安裝與軌道鋪設(shè)、柱式檢查坑式整體道床混凝土澆筑完成了地鐵換乘車(chē)站的柱式檢查坑整體道床鋪設(shè)施工。經(jīng)過(guò)實(shí)例驗(yàn)證，該文設(shè)計(jì)方法的施工質(zhì)量穩(wěn)定性較高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。由于時(shí)間和條件的限制，因此該文研究未涉及道床鋪設(shè)的具體質(zhì)量控制措施，對(duì)軌道幾何形位測(cè)量與控制的研究較少。未來(lái)還將對(duì)施工中產(chǎn)生的精度誤差進(jìn)行分析，全方位管理各施工環(huán)節(jié)。