地铁轨道工程施工技术(全)

1地铁轨道工程施工技术1城市地铁轨道设计情况1.1地下及敞开段地下线及敞开段多采用整体道床。整体道床有短枕式、长枕式和无枕式等型式，各种整体道床型式情况介绍如下。1、短轨枕式整体道床短轨枕是在左右两股钢轨下分开铺设的轨枕，埋在其下的钢筋混凝土内；其强度等级为C50，底部多设外露钢筋，加强与道床混凝土的联结。短轨枕大致分为普通型和“特型”两类。普通型短轨枕的型式大体相同，尺寸视各设计图纸略有差异；“特型”短轨枕多与轨道减振有关，如广州地铁三号线等曾经应用的弹性短轨枕（在轨枕外包橡胶包套）等。短轨枕多为钢筋混凝土预制构件，在施工生产之前，可依据设计图纸委托具有相应资质的厂家进行预制；须待混凝土的强度达到70%之后才能正式用于施工，否则会因混凝土的握裹力不够而使预埋的螺纹套管松动，造成混凝土的开裂。整体道床为钢筋混凝土结构，设计厚度不一，主要取决于钢筋砼枕下混凝土的厚度，一般情况不得小160mm。道床一般每隔12.5m设置一道20mm的伸缩缝，伸缩缝处钢筋断开，中间填塞浸沥青的木板，2表面压沥青封条进行密封。道床钢筋多布置成双层钢筋网（上下两层），也有布置成单层钢筋网（底层），道岔道床多布置成单层钢筋网。钢筋连接多进行防迷流设计，保持电流畅通，以疏导、排出钢筋内的杂散电流，在伸缩缝钢筋断开处，两端钢筋用扁铜或扁钢焊接，再用铜铰线等连接起来，以便伸缩缝两侧钢筋的电气连接。道床排水沟可设于道床中间或两侧，断面可为圆形和矩形。多采用两侧侧沟排水的方式，水沟纵坡与线路纵坡一致。为减少对扣件的污染、增强轨道的绝缘性能，轨下部位道床面应低于轨枕承轨面40mm，道床面设横向排水坡，坡度不宜小于3‰。图1.1-1水沟中间式/两侧式短轨枕整体道床北京、广州、深圳、南京等地铁多条线路均铺设此种道床。2、长枕式整体道床长枕式整体道床是将长轨枕埋在整体道床内，纵向钢筋贯穿长枕，形成一整体，结构合理，坚固稳定，美观整洁。轨枕在工厂预制，有预应力钢筋混凝土和普通钢筋混凝土两种型式，混凝土强度等级为C50/C60；轨枕侧面设预留孔，以备道床的纵向钢筋穿过，这不仅可加强与道床的联结，还可以起到排除杂散电流的作用。用轨排法施工，进度快，精度易保证。3道床的混凝土强度等级为C30，在道床内布设钢筋，并结合排流筋综合布置。长轨枕采用预应力钢筋混凝土制造，工艺复杂、重量大、造价偏高。长枕式整体道床的排水，利用设在整体道床两侧的排水沟完成。图1.1-2长轨枕式整体道床上海地铁1、2号线和广州地铁3号线北延段均采用长轨枕式整体道床。3、无枕式整体道床该道床亦称整体灌注式，钢轨直接坐落在整体道床板上，结构高度小。传统的施工方法，采用自下而上分层施工，不架设钢轨。施工时把联结扣件的套管按设计位置预埋在道床内，上面做成承轨台，然后再安装钢轨和扣件，施工方法繁琐，机具复杂，施工进度慢，承轨台抹面精度不易保证，很难达到设计要求，无特殊情况不采用。近来，新型的钢弹簧浮置板道床就属于无枕式道床。该种道床同样采用轨排法施工，将扣件等组装在钢轨上，而后吊运至铺设地段调整就位后浇筑道床砼；对扣件的组装、保护及垫板下的道床砼施工要求较高，但总体质量易于控制。且由于该道床具有很好的减振降噪功能，受到国内各大城市地铁的青睐，特别是浅埋隧道通过地表有重要4建筑物等地段时。但该种道床型式造价很高，施工难度相对较大。浮置板道床排水设置在板下基底中间，坡度与线路坡度一致。图1.1-3调整好的钢弹簧浮置板道床现场目前，北京、上海、广州、深圳等地均在一些地段采用此种道床型式。1.2高架段整体道床轨道的整体性强，稳定性好，养护维修量小。同时轨道结构高度小，轨道结构自重轻，克服了碎石道床的缺点。整体道床对梁的徐变上拱和墩台下沉要求很严，但目前国内开通的几条轨道交通高架线中，桥梁的设计和施工对此已有成功的处理技术，取得了较为成熟的经验。碎石道床的优点是轨道弹性好，减振降噪效果好，施工进度快，桥梁变形引起的轨道变化易调整。但是碎石道床稳定性差，养护维修工作量大，亦不美观，维修捣固噪音和扬尘较严重，影响环境。高架线上道床多采用枕式整体道床，以下介绍几种情况。1、承轨台短轨枕式整体道床道床型式与隧道内短枕式整体道床基本相同，做成两带状整体道5床。短轨枕横断面为梯形，侧面留沟，底部伸出钢筋钩，加强与道床混凝土的粘结。利用道床中心沟及两侧排水，在梁端部将水排入到梁端两侧的预埋泄水管，引入市政排水系统。图1.2-1高架线承轨台式整体道床目前，大多数城市的轨道交通高架线采用这种道床型式。2、长枕式整体道床道床型式与隧道内长枕式整体道床基本相同，亦是在道床部位桥面预埋钢筋钩以加强与道床的联结。利用道床两侧排水，在梁端部将水排入到梁端两侧的预埋泄水管，引向市政排水系统。因采用长轨枕，道床中间不能留排水沟，这样单线每延米使道床荷载增加约420kg，又不利于授流轨的布置，且造价相对较高。这种道床国内应用的较少。上海地铁2号线东延线高架段采用了这种道床型式。3、板式整体道床道床板为C50砼预制板，采用普通钢筋砼结构，配筋按截面中心对称布置，道床板有不同的种类，分别用于直线地段和曲线地段。道床板上设置钢轨安装预埋套管、起吊螺母、砂浆灌注孔、感应板安装预埋套管等。道床板与桥面设置抗剪销钉。道床板与桥面间设置的砂浆调整层，采用ZH砂浆等，在道床板6就位至设计状态后，从预留的灌注孔进行灌注。道床排水从两侧进行，顺坡流至汇集点后引入相应的排水系统。图1.2-2高架线板式整体道床广州地铁5号线高架段采用了此种道床型式。1.3地面路基段与整体道床相比，碎石道床造价低，施工及养护维修方便，具有良好减振性能，尤其适用于地面线地段，因此，出入线与车场线衔接的地面线部分、车场线等，多采用碎石道床。1.4不同道床型式的过渡1、整体道床与碎石道床之间的弹性过渡整体道床与碎石道床衔接处，由于整体道床刚性大，需设置弹性过渡段，保证列车平稳运行。多采用道碴逐渐加厚的方法过渡，达到刚度渐变的目的。过渡段长度依设计而定。这种过渡型式可满足弹性渐变要求，且结构简单，不增加轨道部件类型，养护维修方便。2、结构过渡段上的道床型式桥隧之间的过渡段，一些线路上会进行特殊的设计，比如广州地铁5号线，在此类结构过渡段上设置了过渡段整体道床，采用加设橡胶大垫板等方式，实行弹性过渡。73、各种减振道床之间的弹性过渡不同减振级别道床之间的弹性过渡，多采用在较高减振段端部调整减振元件的数量达到加大刚度的方式来调整。如普通整体道床（一般减振级别）与钢弹簧浮置板道床（较高减振级别）地段之间的弹性过渡，通过在钢弹簧浮置板道床与普通道床相邻段增加隔振器的数量来实行过渡。1.5具体设计情况实例1、深圳地铁5号线地下短轨枕式整体道床道床结构典型设计断面如图1.5-1所示。图1.5-1普通短轨枕整体道床结构断面示意图（单位：mm）1）道床结构轨道结构高度，钢轨顶面至线下结构顶面之间的高度。矩形隧道、马蹄形隧道为560mm，圆形隧道为740mm。钢筋砼短轨枕采用预制，混凝土等级为C50。道床采用C30砼，布置双层钢筋网。道床排水均采用两侧排水，排水沟纵向坡度与线路8纵坡一致。2）短轨枕铺设数量正线无缝线路地段，每公里铺设短轨枕1667对，轨枕间距600mm；有缝线路地段，每公里铺设短轨枕1680对；辅助线整体道床地段每公里铺设短轨枕1600对。3）伸缩缝设置道床每隔12.5m左右设一处伸缩缝，距隧道洞口30m范围内及U型结构地段，每隔6m左右设置伸缩缝一处。结构变形缝处，道床亦应设置伸缩缝。当短轨枕位于变形缝或伸缩缝位置时，错开布置。4）道床砼厚度钢轨中心处砼短轨枕顶面高出道床40mm，道床顶面设3%横向排水坡。2、广州地铁5号线高架线板式整体道床直线地段板式整体道床建筑高度为450mm，曲线地段采用内轨不动，外轨抬高超高值的方式设置。道床板为C50砼预制板，采用普通钢筋砼结构，配筋按截面中心对称布置，道床板有A、B、C三种，A、B型用于直线地段，C型用于曲线地段，道床板上设置钢轨安装预埋套管、起吊螺母、砂浆灌注孔、感应板安装预埋套管等。扣件采用高架桥小阻力弹性扣件、弹条Ⅲ型分开式扣件及小部分平坡扣件，按1600对/km布置。道床板与桥面设置抗剪销钉。道床板与桥面间设置的砂浆调整层，采用ZH砂浆，在道床板就位至设计状态后，从灌注孔进行灌注。高架线板式整体道床设计典型9断面如图1.5-2所示。钢轨扣件感应板-450-418-218轨道板砂浆调整层桥面抗剪销钉桥面钻孔30线路中心线φ50砂浆灌注孔φ500.000图1.5-2高架线板式整体道床截面示意图(单位：mm)3、深圳地铁5号线地下钢弹簧浮置板道床1）浮置板道床介绍浮置板道床减振的基本原理是在轨道上部建筑和基础之间插入一个固有频率很低的线性谐振器（隔振器），防止由钢轨传来的振动透入基础。钢轨通过弹条扣件与浮置板直接连接成整体，构成浮置板道床的轨道板。轨道板通过弹簧隔振器支承在基础道床上，轨道板可以提供足够的惯性质量来平衡车辆产生的动荷载，只有静荷载和少量的动荷载会通过弹簧隔振器传到基础道床上。2)设计情况浮置板标准板长25m，道床采用DTⅥ2型扣件，不使用轨枕，扣件直接锚固于道床板中。超高采用外轨抬高一半内轨降低一半设置；曲线地段采用基底倾斜始终与轨面超高相一致的原则来实现隔振器的合理布置。设计典型断面尺寸如图1.5-3所示。10图1.5-3浮置板道床横断面图（单位:mm）基底支模时，变形缝位置使用泡沫模板；拆模后，将泡沫板切除高度约100mm，然后填充沥青质材料与基底面平齐，防止水渗透。浮置板板间设置4个上置式剪力铰，用于加强板之间的变形协调。浮置板道床与其它整体道床之间的刚度过渡在浮置板道床内过渡，通过加密接壤处浮置板端头的隔振器间距实现，相邻的整体道床无需特殊设计。4、广州地铁3号线地下长轨枕整体道床道床结构采用埋入式长轨枕整体道床。长轨枕长2.1m，采用C60预应力枕，道床低于枕面30mm～40mm，道床采用两侧排水沟，垂直排水沟方向设3%的横坡。道床与水沟分别采用C30、C20混凝土，道床内采用双层布筋，并与排流筋结合纵向筋。道床结构典型设计断面如图1.5-4所示。11图1.5-4普通长轨枕整体道床结构示意图2城市地铁轨道施工2.1施工工法简介地铁轨道工程施工一般采用在轨排支撑架法，即在铺轨基地组装轨排、轨道车推运至铺轨作业面、洞内小龙门吊（也称铺轨机）吊运至待铺位置拼装、轨排支撑架进行固定、最后浇筑混凝土的施工方法。高架线或一些特殊地段也可考虑散铺法，即将钢轨及扣配件等材料用汽车运至待铺地点、吊装运输到位后、散铺成型的施工方法。专用机具设备主要有，轨道车、大小龙门吊、轨排支撑架、走行轨及支墩、测量道尺、焊轨机等。2.2施工总体部署1、施工部署原则和依据（1）以合同工期为目标，按照“安全优质高效”的原则，合理安排施工顺序、部署施工力量；（2）以土建交付铺轨时间为依据，使所有工作面均能尽快形成生产能力；（3）通行轨道车的地段以形成闭合或半闭合回路为原则，满足12铺轨基地左、右线调度功能，使生产组织更加机动灵活；（4）充分利用施工资源，避免造成窝工和浪费。2、组织及协调机构铺轨项目经理部的机构设置一般如下图2.2-1所示。图2.2-1铺轨项目部组织机构设置图与土建及其它工程项目的组织机构设置略有不同，增设有长轨焊接部（也可设成焊轨作业班组），并突出机械设备部的重要性。因地铁轨道工程的施工，机械设备配置及运转的好坏，将直接关系到工程的进度和生产安全，必须设置专门的管理部门进行统一管理。长轨焊接也是轨道施工中所特有的，其专业性强，设置专业部门进行管理，项目经理总工程师副经理总经济师工程技术部安全质量部物资设备部机械电力部长轨焊接部计量财务部综合办公室整体道床作业一队整体道床作业二队整体道床作业三队基标测设作业队道岔作业队长轨焊接作业队综合作业队13有利于保障安全和质量。除此之外，对作业班组的配备和设置也比较讲究，形成专业的施工班组，有利于保证施工进度和质量。项目部还将成立轨行区调度室，负责轨行区的安全管理、各单位施工协调，减少交叉施工和干扰，保