混凝土短轨枕式整体道床施工工艺及其改进

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摘要：通过对混凝土短轨枕式整体道床的施工方法总结，改进了混凝土灌注过程中存在的不足之处，设计出一种一次性浇注混凝土道床、不设边模板、一次性钢轨铺设的施工工艺。该工艺在保证较高工程质量和施工安全的情况下，能有效地降低作业人员劳动强度，较大幅度地提高施工进度；同时在复杂环境中具有更广的适用性。

关键词：地铁；短轨枕式；整体道床；施工工艺

国际上,地铁隧道内的线路构造大多采用整体道床及无缝线路。常用的整体道床有短轨枕式,长轨枕式,以后又发展有整体灌注式、承轨台式、浮置板和轨道板等多种型式。其中短轨枕式整体道床的施工工艺经过多年的经验积累,已有多种。合理地选择和改进施工工艺,扬长避短,可缩短施工工期并能节约工程造价。本文通过对短轨枕式整体道床施工方法的总结,改进了混凝土灌注过程中存在的不足,设计出一种新的施工工艺。新工艺在保证较高工程质量和施工安全的情况下,能有效地降低作业人员劳动强度,较大幅度地提高施工进度,同时在复杂环境中也具有更广的适用性。

1短轨枕式整体道床施工的作业流程

短轨枕式整体道床的施工工艺因采用的作业步骤不同而使施工方法有所不同,但作业流程都大同小异。其作业流程为:道床基底清理、凿毛→铺轨基标测设→铺设道床内部钢筋网→轨道铺装用料运输到位→安装轨排→安装轨排支撑架→轨排初调、精调到位→灌注混凝土道床→拆除模板、轨排支撑架→混凝土道床、水沟修整→钢轨接头焊接→应力放散及锁定。

2现行混凝土灌注的输送方法分析

2.1泵送法

泵送法是指先将钢轨铺设到位,组装扣件并将短轨枕按照基标悬挂到位,经过调轨、复检后,固定好模板;然后采用混凝土输送泵机或混凝土输送泵车将混凝土泵送到浇注区。泵送法需将泵管接到待灌注区最远的位置,按照泵管接头长度分为若干灌注段进行灌注;当道床指定位置达到灌注量后,解开一段泵管,使泵管出口到达下一个灌注段。依次类推。

泵送法的优点是:

1)施工作业略去混凝土运输这一环节，可直接将混凝土泵送到灌注区，作业速度快、周期短,和其他作业步骤交叉少，便于施工组织和轨道运输设备的组织。

2)对施工机械依赖较小，待水沟模板设立后，不用铺轨门吊配合，即可进行混凝土道床的灌注，施工方法简单，便于操作。

3)可一次性灌注,施工后续工作少。

4)灌注的作业段长，若施工条件具备,一次性作业可灌注300m左右的道床。

泵送法存在的不足是:

1)劳动强度大、作业环境恶劣。道床作业纵向距离长、剖面小，泵管及配件需人工搬运；且作业面都需灌注混凝土，作业人员需负重作业,对作业人员的体能消耗很大。

2)通信不便,灌注量难以掌握。泵机(车)距施工现场较远,混凝土输送机或输送车旁噪声较大,尤其是地下线,对通信设备的依赖性较大。

3)泵管横向移动能力差,需要劳动力较多。泵管为刚性连接,横向移动时需有一个较大的缓和长度,泵管放置在轨排支撑架上易受挡碍,混凝土难以均匀地泵在灌注区内。

4)作业环境对施工作业影响严重。受泵送距离和泵送高程的限制,有些施工现场无法实现泵送作业。

5)施工噪声严重，不利于环境保护。泵机(车)自身噪声较大，即使制定相关的防噪方案，也难以达到理想的效果，尤其是夜间施工，更易扰民。

2.2普通输送法

普通输送法是指先将钢轨铺设到位，组装扣件并将短轨枕按照基标悬挂到位，进过调轨、复检后，固定好模板；然后将混凝土装到专用的混凝土输送箱内，采用动力设备将混凝土牵引到混凝土待灌注区前方已成型道床，再由铺轨门吊运至混凝土灌注区进行灌注。

普通输送法的优点:

1)劳动强度较小、机械化程度高,易于施工作业。混凝土由轨道小车和铺轨门吊配合运至待铺地段,主要作业量由机械承担。

2)对施工现场作业环境的适应性强,适合复杂环境作业。混凝土下料口与待铺地段的距离较远时也可以满足施工要求。

3)物料、设备搬运方便,也可以依靠铺轨门吊吊运,施工条件便利。

4)灌注时只需混凝土振捣器配合作业,作业人员轻装上阵,作业条件相对较好。

5)灌注量可根据灌注区截面计算出来,灌注量便于把握,施工作业便于组织。

6)施工作业便于程序化、系统化,作业分工较细,施工进度易于保证。

普通输送法的缺点:

1)混凝土需要轨道运输设备和铺轨门吊配合运输,对机械设备依赖性较高,机械设备的投资增加了工程造价。

2)铺轨门吊走行轨道和灌注道床有冲突,尤其对水沟设在道床中间的整体道床。现行作业办法都采用混凝土二次灌注法,即将混凝土道床两侧需安装铺轨门吊走行轨的部分用模板隔离,先对混凝土道床主体进行灌注;待铺轨门吊走行轨拆除后,再对其所占用的空间进行二次灌注。其作业程序较为繁琐。

3)边模板占工程总模板数约1/2,增加了工程造价;设立、拆除边模板增加了施工作业量。

4)边模板影响混凝土道床钢筋网的铺设,给施工造成不便。

5)采用二次灌注,混凝土道床有结合缝,易影响工程质量和成品外观。

6)为避免混凝土初凝影响工程质量,需及时将混凝土运输到施工地点,故要求合理组织轨道运输作业。

3混凝土灌注方法的改进

为降低作业人员劳动强度、提高施工进度及在复杂环境中具有更广的适用性,根据以上短轨枕式整体道床两种混凝土灌注方法的优缺点,宜选择普通输送法。针对其存在的不足,经过现场实验,采用以下方法对其灌注工艺进行改进。

3.1混凝土灌注方法的改进思路

混凝土普通输送法采用铺轨门吊配合吊运混凝土,铺轨门吊走行轨(以下简称“走行轨”)基础为钢支墩底座,它位于正式轨道两侧。设立边模板的作用在于使钢支墩不被浇注在混凝土道床内。现使用的钢支墩下部设法兰盘,用于和道床基底固定,属于螺栓外置式。现将混凝土支墩改造为螺栓内置式,将钢支墩改为密封式,并使钢支墩外部形成光滑的表面,一次性浇注混凝土道床;并将钢支墩灌注在混凝土道床内,在走行轨拆除后将钢支墩从成型道床上拔出,最后对道床进行填补即可。

3.2钢支墩设计

钢支墩可按施工现场实际情况进行设计。本案将钢支墩设计成底座部分和互换部分,整体采用倒梯型结构。底座部分分为三类,即矩形底座、梯形Ⅰ底座和梯形Ⅱ底座,分别适用于矩形、马蹄形和盾构断面隧道;互换部分可以通用;两部分使用螺栓连接成整体,支墩4个侧面斜率均为30/1。支墩两侧设有螺栓。拔除时将螺栓向下拧动至道床面,即可将钢支墩由道床顶出。

3.3混凝土灌注方法改进前后的施工图示

1)原施工工艺需两次灌注,道床钢筋网受边模板影响,不能放置到设计位置,见图1~3。

2)改进施工工艺后可一次性灌注,不设立边模板,钢筋网及镀锌扁铁位置可按设计图施工。施工示意见图4~6。

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