通過對混凝土短軌枕式整體道床的施工方法總結,改進了混凝土灌注過程中存在的不足之處,設計出一種一次性澆注混凝土道床,、不設邊模板,、一次性鋼軌鋪設的施工工藝,。該工藝在保證較高工程質量和施工安全的情況下,能有效地降低作業(yè)人員勞動強度,較大幅度地提高施工進度;同時在復雜環(huán)境中具有更廣的適用性,。

國際上,地鐵隧道內(nèi)的線路構造大多采用整體道床及無縫線路,。常用的整體道床有短軌枕式,長軌枕式,以后又發(fā)展有整體灌注式,、承軌臺式,、浮置板和軌道板等多種型式。其中短軌枕式整體道床的施工工藝經(jīng)過多年的經(jīng)驗積累,已有多種,。合理地選擇和改進施工工藝,揚長避短,可縮短施工工期并能節(jié)約工程造價,。本文通過對短軌枕式整體道床施工方法的總結,改進了混凝土灌注過程中存在的不足,設計出一種新的施工工藝。新工藝在保證較高工程質量和施工安全的情況下,能有效地降低作業(yè)人員勞動強度,較大幅度地提高施工進度,同時在復雜環(huán)境中也具有更廣的適用性。

1短軌枕式整體道床施工的作業(yè)流程

短軌枕式整體道床的施工工藝因采用的作業(yè)步驟不同而使施工方法有所不同,但作業(yè)流程都大同小異,。其作業(yè)流程為:道床基底清理,、鑿毛→鋪軌基標測設→鋪設道床內(nèi)部鋼筋網(wǎng)→軌道鋪裝用料運輸?shù)轿?rarr;安裝軌排→安裝軌排支撐架→軌排初調(diào)、精調(diào)到位→灌注混凝土道床→拆除模板,、軌排支撐架→混凝土道床,、水溝修整→鋼軌接頭焊接→應力放散及鎖定。

2現(xiàn)行混凝土灌注的輸送方法分析

2.1泵送法

泵送法是指先將鋼軌鋪設到位,組裝扣件并將短軌枕按照基標懸掛到位,經(jīng)過調(diào)軌,、復檢后,固定好模板;然后采用混凝土輸送泵機或混凝土輸送泵車將混凝土泵送到澆注區(qū),。泵送法需將泵管接到待灌注區(qū)最遠的位置,按照泵管接頭長度分為若干灌注段進行灌注;當?shù)来仓付ㄎ恢眠_到灌注量后,解開一段泵管,使泵管出口到達下一個灌注段。依次類推,。

泵送法的優(yōu)點是:

1)施工作業(yè)略去混凝土運輸這一環(huán)節(jié),可直接將混凝土泵送到灌注區(qū),作業(yè)速度快,、周期短,和其他作業(yè)步驟交叉少,便于施工組織和軌道運輸設備的組織。

2)對施工機械依賴較小,待水溝模板設立后,不用鋪軌門吊配合,即可進行混凝土道床的灌注,施工方法簡單,便于操作,。

3)可一次性灌注,施工后續(xù)工作少,。

4)灌注的作業(yè)段長,若施工條件具備,一次性作業(yè)可灌注300m左右的道床。

泵送法存在的不足是:

1)勞動強度大,、作業(yè)環(huán)境惡劣,。道床作業(yè)縱向距離長、剖面小,泵管及配件需人工搬運;且作業(yè)面都需灌注混凝土,作業(yè)人員需負重作業(yè),對作業(yè)人員的體能消耗很大,。

2)通信不便,灌注量難以掌握,。泵機(車)距施工現(xiàn)場較遠,混凝土輸送機或輸送車旁噪聲較大,尤其是地下線,對通信設備的依賴性較大。

3)泵管橫向移動能力差,需要勞動力較多,。泵管為剛性連接,橫向移動時需有一個較大的緩和長度,泵管放置在軌排支撐架上易受擋礙,混凝土難以均勻地泵在灌注區(qū)內(nèi),。

4)作業(yè)環(huán)境對施工作業(yè)影響嚴重。受泵送距離和泵送高程的限制,有些施工現(xiàn)場無法實現(xiàn)泵送作業(yè),。

5)施工噪聲嚴重,不利于環(huán)境保護,。泵機(車)自身噪聲較大,即使制定相關的防噪方案,也難以達到理想的效果,尤其是夜間施工,更易擾民。

2.2普通輸送法

普通輸送法是指先將鋼軌鋪設到位,組裝扣件并將短軌枕按照基標懸掛到位,進過調(diào)軌,、復檢后,固定好模板;然后將混凝土裝到專用的混凝土輸送箱內(nèi),采用動力設備將混凝土牽引到混凝土待灌注區(qū)前方已成型道床,再由鋪軌門吊運至混凝土灌注區(qū)進行灌注,。

普通輸送法的優(yōu)點:

1)勞動強度較小、機械化程度高,易于施工作業(yè),?；炷劣绍壍佬≤嚭弯佨夐T吊配合運至待鋪地段,主要作業(yè)量由機械承擔。

2)對施工現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的適應性強,適合復雜環(huán)境作業(yè),?；炷料铝峡谂c待鋪地段的距離較遠時也可以滿足施工要求。

3)物料,、設備搬運方便,也可以依靠鋪軌門吊吊運,施工條件便利,。

4)灌注時只需混凝土振搗器配合作業(yè),作業(yè)人員輕裝上陣,作業(yè)條件相對較好,。

5)灌注量可根據(jù)灌注區(qū)截面計算出來,灌注量便于把握,施工作業(yè)便于組織。

6)施工作業(yè)便于程序化,、系統(tǒng)化,作業(yè)分工較細,施工進度易于保證,。

普通輸送法的缺點:

1)混凝土需要軌道運輸設備和鋪軌門吊配合運輸,對機械設備依賴性較高,機械設備的投資增加了工程造價。

2)鋪軌門吊走行軌道和灌注道床有沖突,尤其對水溝設在道床中間的整體道床?，F(xiàn)行作業(yè)辦法都采用混凝土二次灌注法,即將混凝土道床兩側需安裝鋪軌門吊走行軌的部分用模板隔離,先對混凝土道床主體進行灌注;待鋪軌門吊走行軌拆除后,再對其所占用的空間進行二次灌注,。其作業(yè)程序較為繁瑣。

3)邊模板占工程總模板數(shù)約1/2,增加了工程造價;設立,、拆除邊模板增加了施工作業(yè)量,。

4)邊模板影響混凝土道床鋼筋網(wǎng)的鋪設,給施工造成不便。

5)采用二次灌注,混凝土道床有結合縫,易影響工程質量和成品外觀,。

6)為避免混凝土初凝影響工程質量,需及時將混凝土運輸?shù)绞┕さ攸c,故要求合理組織軌道運輸作業(yè),。

3混凝土灌注方法的改進

為降低作業(yè)人員勞動強度、提高施工進度及在復雜環(huán)境中具有更廣的適用性,根據(jù)以上短軌枕式整體道床兩種混凝土灌注方法的優(yōu)缺點,宜選擇普通輸送法,。針對其存在的不足,經(jīng)過現(xiàn)場實驗,采用以下方法對其灌注工藝進行改進,。

3.1混凝土灌注方法的改進思路

混凝土普通輸送法采用鋪軌門吊配合吊運混凝土,鋪軌門吊走行軌(以下簡稱“走行軌”)基礎為鋼支墩底座,它位于正式軌道兩側。設立邊模板的作用在于使鋼支墩不被澆注在混凝土道床內(nèi)?，F(xiàn)使用的鋼支墩下部設法蘭盤,用于和道床基底固定,屬于螺栓外置式。現(xiàn)將混凝土支墩改造為螺栓內(nèi)置式,將鋼支墩改為密封式,并使鋼支墩外部形成光滑的表面,一次性澆注混凝土道床;并將鋼支墩灌注在混凝土道床內(nèi),在走行軌拆除后將鋼支墩從成型道床上拔出,最后對道床進行填補即可,。

3.2鋼支墩設計

鋼支墩可按施工現(xiàn)場實際情況進行設計,。本案將鋼支墩設計成底座部分和互換部分,整體采用倒梯型結構。底座部分分為三類,即矩形底座,、梯形Ⅰ底座和梯形Ⅱ底座,分別適用于矩形,、馬蹄形和盾構斷面隧道;互換部分可以通用;兩部分使用螺栓連接成整體,支墩4個側面斜率均為30/1。支墩兩側設有螺栓,。拔除時將螺栓向下擰動至道床面,即可將鋼支墩由道床頂出,。

3.3混凝土灌注方法改進前后的施工圖示

1)原施工工藝需兩次灌注,道床鋼筋網(wǎng)受邊模板影響,不能放置到設計位置,見圖1~3。2)改進施工工藝后可一次性灌注,不設立邊模板,鋼筋網(wǎng)及鍍鋅扁鐵位置可按設計圖施工,。施工示意見圖4~6,。4灌注工藝改進后的施工工藝簡介

目前,地鐵隧道的整體道床施工中鋼軌的鋪設有兩種方法:①換軌鋪設法,即先用工具軌鋪設混凝土道床,將永久軌在鋪設基地焊接成長軌后,運至施工地點進行換軌;②一次性鋼軌鋪設法,直接用標準長度永久軌鋪設整體道床,鋼軌接頭采用現(xiàn)場焊接。換軌鋪設法的鋼軌焊接質量易于保證,同時避免了施工現(xiàn)場的空氣污染,但工具軌的鋪設與拆除增加了工程投資,施工周期較長,且長軌條運輸不便;一次性鋪設法易造成施工現(xiàn)場空氣污染,施工干擾較大,但施工工期短,可節(jié)約大量工程投資,。兩種鋼軌鋪設方法對采用本工藝的影響不大,。由于焊接技術的發(fā)展,現(xiàn)在比較主流的施工工藝為一次性鋼軌鋪設法。本文以一次性鋼軌鋪設法對本工藝進行闡述,。

4.1施工工藝流程

施工工藝流程圖見圖7所示,。本工藝不需設置邊模板,一次性對道床進行灌注;采用軌排支撐架架軌法,軌排支撐架立柱上需套設高于道床灌注高度的PVC管,以便拆除軌排支撐架;走行軌鋼支墩拆除后循環(huán)使用。

鋼支墩拔除后,其空缺部分的道床需進行補填,。與混凝土二次灌注法相比,混凝土道床沒有縱向結合縫,可省去結合縫鑿毛工序,成品外觀更佳,。

4.2施工工藝要求

4.2.1基標設置

根據(jù)施工圖要求及線路線形、坡度調(diào)整資料設置控制基標和加密基標?？刂苹鶚税粗本€120m,、曲線60m以及曲線起止點、緩圓點,、圓緩點,、道岔起止點各設1個;混凝土道床加密基標按直線6m、曲線5m各設1個,?；鶚嗽O置允許偏差:控制基標的方向為6″,高程為±2mm,直線段距離相對較差為1/5000、曲線段距離相對較差為1/10000;加密基標的方向為±1mm,高程為±2mm,直線段距離較差為±5mm,曲線段距離較差為±3mm,。

4.2.2軌道架設安裝

鋼軌應采用支撐架架設,。支撐架架設間距直線段宜為3m、曲線段宜為2.15m;直線段支撐架應垂直線路方向,曲線段支撐架應垂直線路的切線方向,。

架設于支撐架上的鋼軌或道岔應調(diào)整水平,、線形、軌距,、軌底坡和高程,。其調(diào)整精度應符合DB11/311.1-2005《地下鐵道工程施工及驗收標準》的有關規(guī)定。調(diào)整合格后必須固定牢固,驗收合格后及時灌筑道床混凝土,。

4.2.3灌筑道床混凝土

灌筑混凝土前需綁扎鋼筋,、立伸縮縫和水溝模板。模板應支立牢固,其允許偏差:橫向位置±5mm,高度±2mm,。灌筑混凝土的腳手架需獨立設置并應牢固,。混凝土應分層,、水平,、分段灌注,并振搗密實,嚴禁振搗器觸及支撐架和鋼軌。道床混凝土應及時進行抹面,。抹面允許偏差:平整度為3mm,高程為0~5mm,。混凝土養(yǎng)生不少于14天,其強度達到5MPa時方可拆除鋼軌支撐架;混凝土強度未達到設計強度的70%時,道床上不準行駛車輛和承重,。

4.2.4鋪軌門吊走行軌設置要求

1)走行軌宜采用24kg/m軌,。兩側走行軌以線路中心線為其中心位置,以線路軌面為走行軌軌面水平基準。走行軌與安裝基準線水平位置偏差不大于5mm,兩走行軌跨度偏差不大于±3mm,走行軌水平面標高允許偏差為±10mm,兩走行軌水平偏差不大于±10mm,。

2)鋪軌門吊走行軌的支撐基礎鋼支墩的布設間距不大于1000mm,鋼支墩應用4根M10以上膨脹螺栓固定在道床基礎上,。螺栓扭力符合GBT16823.2—1997《螺紋緊固件緊固通則》的要求。

4.2.5整體道床的填補

鋼支墩需涂抹脫模劑,以便走行軌拆除后可順利拔出鋼支墩,?？杖辈糠謨?nèi)部鑿毛處理,、清理干凈并涂抹混凝土粘合劑后再進行混凝土的填補。

5施工進度比較

5.1原工藝施工進度測算

5.1.1采用鋪軌基地預裝短軌排,混凝土灌注采用普通輸送法

按75m作為流水施工作業(yè)段長度,分別進行清理基底,、鋪小龍門吊走行軌,、綁扎鋼筋、安裝軌排,、澆筑道床混凝土等工序,。一般情況下短軌枕式整體道床施工日進度約75m左右。鋪軌基地和鋪軌現(xiàn)場作業(yè)人員共需78人左右,。后續(xù)工作為混凝土的二次灌注,。二次灌注日進度約為100m,需作業(yè)人員24人。

5.1.2采用鋪軌基地預裝短軌排,混凝土灌注采用泵送法

可不用鋪軌門吊配合,經(jīng)過合理組織,作業(yè)段長度可提升到325m,同時進行基底清理,、綁扎鋼筋,、物料倒運、軌排安裝等,大約4天可以完工,混凝土灌注需1天,折合日進度為65m,。鋪軌基地和鋪軌現(xiàn)場作業(yè)人員須148人左右,。后續(xù)工作較少,但施工干擾較大,計劃進度不易完成。

5.2工藝改進后的施工進度

工藝改進后的立模人員可減少3人,其余人員不變,?；炷凉嘧^(qū)沒有邊模板阻礙,易于施工,鋼支墩拆除方便(原工藝常有混凝土凝結在底部螺栓上),基底鋼筋網(wǎng)鋪設無阻礙,可將工作段長度提高到100m,各流水線均在1天內(nèi)完成。后續(xù)道床填補可與水溝修補一起進行,施工進度基本不受影響,。