混凝土短軌枕式整體道床施工工藝及其改進

摘要：通過對混凝土短軌枕式整體道床的施工方法總結(jié)，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(zhì)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。

關鍵詞：地鐵；短軌枕式；整體道床；施工工藝

國際上,地鐵隧道內(nèi)的線路構(gòu)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(jié),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(zhì)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。現(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(cè)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(jié)合縫,易影響工程質(zhì)量和成品外觀。

6)為避免混凝土初凝影響工程質(zhì)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(cè)。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?，F(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(jié)構(gòu)。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(gòu)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(cè)面斜率均為30/1。支墩兩側(cè)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。