既有地铁整体道床线路接轨道岔施工技术
2010-10-02 00:09
既有地铁整体道床线路接轨道岔施工技术
摘 要 以上海轨道交通8号线与1号线在人民广场接轨工程为例,研究了既有地铁整体道床线路接轨道岔施工技术以及采用纤维增强聚氨酯发泡(FFU)合成枕木与混凝土结合的施工工艺。提出了地铁晚间停运期间施工的道岔质量控制和安全控制措施,可为类似工程提供参考。
关键词 既有线路;接轨道岔;纤维增强聚氨酯发泡合成枕木;施工技术
1、工程概况
根据上海轨道交通整体网络,上海轨道交通8号线与1号线在人民广场车站进行接轨。由于1号线建设时,8号线没有进行规划,因此在1号线建设时没有铺设接轨道岔,只是在上行线预留道岔位置。现在必须在上海轨道交通1号线人民广场车站上行线插入一组60-9号单开道岔,连接轨道交通8号线的存车线,完成2条线接轨。其连接方式见图1所示。
1号线与8号线接轨点为直线地段,在无缝线路缓冲区范围,缓冲区为三轨四缝;钢轨为60kg/m、25 m长的标准轨;长轨枕整体道床,轨枕数量1 680根/km;扣件为DTⅢ型弹性分开式扣件。接轨点处1号线和8号线之间有地下连续墙。接轨道岔施工时,应首先拆除该段地下连续墙,并将悬挂在墙上的强弱电电缆和消防水管进行搬迁。
接轨施工的原则如下:
接轨道岔施工过程中,应确保1号线能正常运营,所以只能依靠1号线晚间停运期间清点施工;
接轨道岔施工后应恢复1号线无缝线路和防迷流标准;
接轨道岔采用1号线标准(地岔211),便于该线统一管理,无需增加备品、备件种类。
2、接轨道岔施工方案
2.1 施工方法简述及施工顺序
根据调坡设计资料,先在1号线既有道床上精确测放出插入道岔的基标,并用油漆在道床或轨枕上画出岔枕的位置;将预铺道岔处的既有线钢轨割成与道岔单元轨长度相同的短轨;在既有道床范围内,按照隔三凿一的原则,分四次循环将道床及轨枕凿除,埋设岔枕安装扣件;按先直股①、②,然后曲股尖轨跟端到辙叉头③,最后施工曲股下股④的程序逐一进行换铺。换铺图如图2所示。
2.2 施工工艺流程
施工工艺流程为:测设基标→切断既有钢轨→轨道电路焊接→凿除道岔支承块范围内道床混凝土→进行既有轨道的支护后清理基底→植钢筋及涂界面剂→钢筋捆扎及防迷流钢筋焊接→安装岔枕及扣件→安装工具轨以及灌注道床混凝土→枕木钻孔→螺栓孔位置检查→拆除既有线钢轨→安装道岔扣件→拼装道岔→精调道岔尺寸。
2.3 施工控制措施
2.3.1 测设基标
施工基标根据铁道第三勘测设计院交接的调坡设计的岔心等控制基标测设。施工基标设在直股和曲股的中心线上,并加引边桩。直股基标:每隔3 m设置1个基标。曲股基标:在尖轨尖端到理论岔心为每对岔枕处设1个基标,理论岔心到辙叉头按每隔3 m设置1个基标,辙叉范围内按每对岔枕处测设1个基标,这样有利于道岔的施工。依据相应的基标计算出每对岔枕的纵向位置,并用红油漆在既有道床上画出每根岔枕的位置,并编号记录,再在原有道床上标注出对应的岔枕长度,用以确定每个轨枕位所凿除的长度。
2.3.2 既有钢轨的锯切
将要铺设道岔位置的既有线钢轨,按道岔的单元长度锯切。锯切钢轨时应考虑道岔拼装后与既有线钢轨端头有8 mm的轨缝(若要求有绝缘缝,则留10 mm的轨缝)。为保证既有线轨道电路的畅通,由信号专业将道岔范围内既有线钢轨端部用电缆临时焊接(共计7个轨缝)。电缆连接需保证一定长度的余量,以便后期施工中钢轨拆卸时不中断轨道电路。每个轨缝在锯轨当天必须连接完毕,确保轨道电路连通。
2.3.3 道床及既有轨枕的凿除及既有钢轨的临时固定
为保证1号线列车的行车安全,在施工中按间隔3个岔枕凿出1个岔枕的位置,并且左右股交错分4次循环将既有道床的岔枕位置基坑凿成;基坑长度和宽度按枕木尺寸各加50 mm。为了有利于新老混凝土的结合,将其深度凿至底板顶面,并将道岔侧股线处的既有线水沟及以外影响岔枕铺设的混凝土全部凿除。
枕木位置凿除时左右股要交错进行,确保每块枕木基坑凿除位置对应另一股既有道床的完整性,并在水平方向采用钢轨上加装绝缘轨距拉杆(每隔3根枕木布置1根轨距拉杆)。钢轨垂直方向加固处理分三种情况进行:①枕木基坑凿除阶段,在钢轨下使用特制支承架进行支撑;②新浇筑混凝土不能受力阶段,用在基坑两侧垫硬木的支承方法对钢轨进行加固,支承架顶面垫橡胶垫与既有钢轨绝缘;③当枕木预埋完毕且新浇筑混凝土可以受力时,在枕木上钻孔,临时安装DTⅢ铁垫板及扣件。对既有钢轨进行固定,待正式安装道岔垫板及扣件后将临时螺栓孔用专用栓塞剂封堵。
2.3.4 防迷流畅通保证措施
在基坑开凿及安放短轨枕时需剪断既有线的上层防迷流钢筋。为保证既有线防迷流的畅通,在凿除既有道床混凝土时需确保道床下层钢筋的完整性。以保证既有道床下层钢筋纵向防迷流的完整性,如下层钢筋截面不足防迷流要求,可增加扁钢在道岔范围跨接。
2.3.5 基坑的处理
对凿除后基坑的杂物,先用人工将大部分的垃圾清出,少量的垃圾用吸尘器吸尽。
为保证既有道床与新施工的道床之间的连接质量,在基坑侧面先涂刷界面剂,然后可以利用既有道床上层钢筋作为连接植筋。如道床既有钢筋缺失部位,在两侧面埋植4根直径为14 mm的螺纹钢筋。(用电钻在凿好的坑内钻4个直径为18 mm的孔;孔深不小于150 mm,孔内灌入M15砂浆;植入长度为250 mm、角度与水平面成10°~20°的Φ14螺纹钢筋。)
2.3.6 钢筋的布设和绑扎
在道岔直股,既有道床底层钢筋网可作为道岔钢筋网,不需新铺设钢筋。
在道岔曲股,按照施工设计图中钢筋型号和布置进行钢筋的布设和绑扎。施工中需确保钢筋绑扎长度和焊接质量。
2.3.7 岔枕的定位
1)道岔直股岔枕①、②的定位:由于道岔直股与既有线钢轨的方向和位置是一致的,所以施工时可将①、②部位的岔枕通过DTⅢ扣件固定在既有线路钢轨上,枕木吊挂完毕检查标高和位置,确认无误后浇注混凝土。在第二天列车运营前将每块枕木的吊挂系统拆除,确保枕木与钢轨不接触,这样可避免列车通过时对枕木产生振动,从而保证新浇注混凝土的施工质量。
2)曲尖轨跟端到撤叉头之间的岔枕③的定位:利用架设工具轨的方法将工具轨调至设计位置。具体方法是:先将道岔的每个支距点用油漆标在既有线的轨头外侧,根据支距尺寸,利用支距尺定出工具轨的方向,利用道尺或水准仪控制工具轨标高,从而将工具轨调至设计位置;用特制的上承式钢轨调整支架调整工具轨的线路状态;再利用DTⅢ扣件将岔枕悬挂在工具轨下。在浇筑混凝土前需对线路状态进行检查,确认无误后浇注混凝土。
3)直尖轨跟端到曲股岔尾的岔枕④定位:本段范围在既有线外侧,所以可利用一般散铺短轨枕的方法进行施工。
2.3.8 道床混凝土的施工
每轮枕木位置全部凿成且检查确认无误后即可进行混凝土施工,将合成枕木埋设固定。为保证1号线列车的正常运行、增加混凝土的强度,在道床混凝土中掺加钢纤维和早强剂。为避免新浇筑混凝土在浇筑后由于徐变而收缩,与原有道床混凝土以及和枕木间出现裂隙,选用膨胀混凝土。施工时应加强振捣,确保内实外光,并做成0.3%的横向排水坡。施工完毕的道床采用洒水的方法进行养护。混凝土抗压试件,应每次施工做两组:一组在同条件下养护,另一组在标养室养护。试样取样时监理应在场。
2.3.9 道岔换铺施工
待所有岔枕埋设完毕且道床混凝土达到设计强度可进行道岔换铺。
道岔换铺按照道岔单元轨为单元,分批分部位进行。换铺顺序为:转辙器曲股→转辙器直股→道岔直股(含护轨)→道岔直股→道岔曲股(含护轨)→辙叉心。每个部位换铺时间为1天。具体换铺程序:1)拆除正线扣件,2)拨出既有钢轨,3)封堵岔枕临时螺栓孔,4)拨入道岔钢轨,5)调整道岔几何尺寸,6)重新在岔枕钻孔安装道岔扣件,固定道岔钢轨和其他配件,7)由信号专业恢复轨道电路,8)检查道岔各部件状态达到设计和规范要求。道岔处换铺钢轨图如图3所示。
转辙器单元轨安装时,为确保运营安全,基本轨与尖轨必需同时安装,转辙器曲股换铺完毕当晚,用道岔钩锁器将直尖轨与曲基本轨锁定。转辙器直股安装完毕当晚,用道岔连杆将曲尖轨与直尖轨连接,从而确保道岔处于直股通行状态,保证运营安全。
2.3.10 与其它专业部门的配合
既有钢轨锯断前,需由运营公司对该段线路进行检查和调整,确保线路状态符合相关规范要求。
把道岔处的既有线钢轨锯成短轨后,应请信号专业部门将各短轨用电缆线连接,以保证轨道电路的畅通。
在施工期间要请运营公司的人员进行监护,发现问题及时处理。
道岔施工完毕,轨道状态检查、调整达到规范要求后,由信号专业部门进行道岔轨道电路的连接。
做好供电配合,确保转辙机的顺利安装。
3、质量控制措施
装卸、搬运道岔时,将尖轨与基本轨固定在一起,防止损坏尖轨。钢轨放置时需按规范要求支垫水平,防止钢轨弯曲。
锯切既有线道岔长度范围的钢轨时,精度控制在4 mm以内。在进行锯切时,技术人员必须确认锯刀安放无误,后方可锯切。
在既有道床上埋设短轨枕时,基坑需清理干净,后并经监理检查合格后方可浇注混凝土。
放置岔枕之前,在空地先拼装道岔,将几何尺寸调至规范要求的标准,然后实地对每对岔枕的距离进行测量,复核所计算的数值,以确保拼装万无一失。
用支承架固定岔枕时,应确保岔枕位置的准确性。
拌和道床混凝土时,必须严格按照配合比进行施工,以使其混凝土初凝时间和终凝时间达到技术要求。
浇筑混凝土时要加强振捣,确保内实外光;初凝前应及时进行抹面,道床横向坡度及水沟均应平顺,以保证道床面平整和排水畅通。施工中道岔直股一侧利用既有水沟进行排水,道岔曲股一侧需通过临时排水管引流至道岔外进行临时排水。
钢筋绑扎及防迷流的施工,按施工规范的要求进行施工,并经监理检查合格后方可进行下道工序的施工。
螺栓孔要及时用塑料泡沫或布封堵,防止建筑垃圾掉入孔内。
需精确测设岔枕螺栓孔的位置,并及时检查;发现其位置超过设计误差需将孔堵塞,重新钻孔。
道岔的拼装应符合下述标准:导曲线支距允许偏差1 mm;轨顶标高在道岔全长范围内高低差不应大于2 mm;高程允许偏差±1 mm;曲尖轨动程不小于152 mm;尖轨与基本轨密贴,其间隙不应大于1 mm;尖轨尖端处轨距允许偏差±1 mm;护轨外侧至撤岔心作用边的距离为1 391 mm,允许偏差0~+2 mm;至翼轨作用边的距离为1 348 mm,允许偏差0~-1mm;面应平顺,滑床板在同一平面内;轨撑和基本轨密贴,其间隙不应大于0.5 mm。
4、纤维增强聚氨脂发泡合成枕木在本工程的运用
由于地铁岔枕为混凝土岔枕,螺栓孔是预埋玻璃钢套管,所以常规道岔施工采用吊轨法(即先把道岔拼装完成后用支承架调整道岔几何状态)。吊挂混凝土岔枕后浇注道床混凝土。而1号线为既有线路,不能采用该方案,只能采用先埋设岔枕后再安装道岔。如采用混凝土岔枕,对埋设岔枕水平位置和标高要求非常高,按照道岔精度要求±1 mm,土建施工无法达到。本工程采用的纤维增强聚氨脂发泡(FFU)合成枕木是用玻璃长纤维强化热固化树脂发泡体制成,具有重量轻、强度高、耐腐蚀、不吸水和绝缘性能好等特性,同时具备木材同样的加工性能(锯切、钻孔、粘接等),拧入道钉的强度好于木枕,抗拔力可达到65 kN,废弃螺栓孔可进行封堵。在道岔拨入后调整道岔几何状态再进行现场钻孔,如有差错还可以封堵重新钻孔,解决了混凝土枕木预埋位置不正确带来的弊端。标高控制可以在枕木安装DTⅢ扣件,利用既有钢轨来吊挂施工,非常方便。
5、应急预案
道岔拼装应严格按照既定的时间内完成相应的钢轨换铺任务,施工现场应在给定施工时间结束前1.5 h,综合分析现场钢轨换铺进度,按不同情况合理决策,采取不同的应急预案：
钢轨可以换铺结束且不影响运营安全时,可继续进行钢轨换铺,在规定时间内结束换铺施工。
钢轨可以换铺结束,但部分枕木或扣件安装预埋偏差大而影响线路运营安全时,继续进行钢轨换铺,不合格枕木扣件暂不安装,相应部位安装临时钢轨固定措施,以确保第二天运营安全;枕木预埋或螺栓孔错位不合格者第二天施工时整改。
道岔安装进度滞后,规定时间内不能完成换铺时,可将道岔钢轨拨到边上,恢复既有线路,并将线路状态调整好,以保证当天1号线列车的正常通行;并针对道岔铺装出现的问题采取相应的措施进行整改,整改完毕后再要点进行拼装。
6、结语
人民广场站既有线路接轨道岔施工由于采用了创新工艺和新材料,从而使施工顺利进行,为在既有线混凝土道床插入道岔以及拨线等类似施工摸索出了一套行之有效的施工工艺,为今后类似工程积累宝贵经验。
本工程采用FFU合成枕木替代混凝土岔枕,并成功运用。但为增强轨枕和道床混凝土结合力,应该在枕木侧面开槽或做花纹,新老道床混凝土接触面应涂刷界面剂。
在既有线施工,为确保安全,首先要做好施工组织设计,组成专业施工队伍,由专人负责施工质量及安全。
参考文献
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