城市軌道交通高架橋軌道結(jié)構(gòu)的
實(shí)施方法與工藝探討

摘　要　以上海市軌道交通明珠線高架橋上線路的軌道結(jié)構(gòu)為例, 敘述了軌道結(jié)構(gòu)的類型和施工工藝, 分析了在實(shí)施軌道結(jié)構(gòu)時(shí)所產(chǎn)生的問題, 及其解決工藝對(duì)策的探討。關(guān)鍵詞　城市軌道交通　高架橋　軌道結(jié)構(gòu)
　　我國(guó)第一條大容量的城市軌道交通明珠線一期工程, 南起漕河涇北至江灣鎮(zhèn), 正線全長(zhǎng)24. 975km , 其中高架線21. 514km , 占86. 1% , 地面線
3. 461km , 占13. 9% 。由于城市軌道交通大部分線路在高架橋上, 與城市地下鐵道不同, 其軌道結(jié)構(gòu)的實(shí)施就要考慮鋼軌溫度力的影響, 橋梁、車站不均勻沉降的影響, 大跨度預(yù)應(yīng)力橋梁徐變的影響, 以及對(duì)城市環(huán)境的影響等。
1　明珠線軌道結(jié)構(gòu)的類型
城市軌道交通在我國(guó)屬起步階段, 除上海市軌道交通明珠線工程正在建設(shè)實(shí)施外, 全國(guó)其他各個(gè)城市, 如北京、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)、武漢、重慶、南京、杭州等地都已進(jìn)行了可行性研究, 并都把如何實(shí)施軌道結(jié)構(gòu)作為一項(xiàng)亟待解決的重大課題。上海市軌道交通明珠線工程高架橋上線路的軌道結(jié)構(gòu)采用了如下的型式:
1. 1　鋼軌: 為60kgm 高碳微礬軌(PD 3)。為了減少對(duì)軌道的振動(dòng)和噪聲, 提高行車的平穩(wěn)性, 將標(biāo)準(zhǔn)軌焊接成長(zhǎng)鋼軌, 即無(wú)縫線路?？紤]到溫度應(yīng)力影響, 在車站的道岔前后及大跨度橋梁中部設(shè)置了鋼軌溫度伸縮調(diào)節(jié)器。
1. 2　扣件: 為新型的小阻力W J-2 型Ξ 彈條扣件, 彈性分開式, 其鋼軌調(diào)高量40mm , 其中軌下調(diào)整量10mm , 鐵墊板下調(diào)整量30mm 。軌距調(diào)整量± 20mm , 即每軌±10mm 。軌下采用不銹鋼復(fù)合膠墊。W J-2 扣件可承受最大橫向力40KN (疲勞荷載), 承軌臺(tái)上的支承塊不設(shè)擋肩。扣件節(jié)點(diǎn)剛度為40～ 60KN mm 。錨固螺栓擰緊扭距為300N ·m。預(yù)埋絕緣套管抗拔力> 100KN 。鋼軌與承軌臺(tái)間電阻> 108 8。
1. 3　軌下基礎(chǔ): 為支承塊式承軌臺(tái)道床結(jié)構(gòu), 即將預(yù)制的鋼筋混凝土短枕塊(每塊支承塊頂面預(yù)留2 只錨固螺栓孔), 在相鄰兩股鋼軌下各墊一塊, 用錨固螺栓及扣件將鋼軌與支承塊連在一起, 并將預(yù)制好的支承塊置入混凝土道床中。承軌臺(tái)則為一種與橋梁梁部連成一體的一種沿縱向鋪設(shè)在每股鋼軌下面的條形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 其特點(diǎn)是軌下基礎(chǔ)和梁部緊密聯(lián)結(jié), 具有很高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性, 排水性好, 符合城市景觀要求。但其精度要求高, 施工難度大, 尤其在梁跨較大時(shí), 由于梁部頂面的徐變難以控制, 會(huì)影響承軌臺(tái)的制作和頂面的標(biāo)高, 同時(shí)還存在臺(tái)體與梁體施工不同步問題。其養(yǎng)護(hù)維修量小, 但一旦損壞, 維修困難。
2　軌道結(jié)構(gòu)的施工工藝
高架橋上線路支承塊承軌臺(tái)道床結(jié)構(gòu), 屬于混凝土整體道床的一種形式, 由于其精度要求高, 施工難度大, 因此, 其施工工藝也要求高。承軌臺(tái)的施工作業(yè)可分為3 個(gè)階段進(jìn)行。
2. 1　施工準(zhǔn)備階段: 首先對(duì)需鋪設(shè)承軌臺(tái)的線路進(jìn)行測(cè)量, 設(shè)置標(biāo)樁, 進(jìn)行承軌臺(tái)放樣, 并對(duì)需澆注混凝土的橋面進(jìn)行鑿毛和清理, 然后檢查調(diào)整橋面預(yù)埋插筋, 綁扎承軌臺(tái)下層鋼筋。
2. 2　鋪調(diào)軌道階段: 將鐵墊板錨固在支承塊上, 放置在按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)的位置, 再將標(biāo)準(zhǔn)軌(樣板軌) 鋪設(shè)在支承塊短枕上, 上好扣件, 擰緊螺栓, 同時(shí)在安裝好鋼軌支撐架后, 進(jìn)行粗整軌道幾何尺寸, 然后綁扎承軌臺(tái)上層鋼筋, 安設(shè)定型模板, 進(jìn)行立模, 最后細(xì)調(diào)軌道幾何尺寸準(zhǔn)確到位并焊接支承塊底部與承軌臺(tái)之間聯(lián)結(jié)鋼筋。
2. 3　澆灌混凝土階段: 首先要在灌注前進(jìn)行各項(xiàng)檢查, 確定軌道的幾何尺寸準(zhǔn)確無(wú)誤后, 則用商品混凝土進(jìn)行澆搗承軌臺(tái)混凝土, 對(duì)其表面進(jìn)行收漿抹面, 并進(jìn)行混凝土養(yǎng)生, 在混凝土承軌臺(tái)達(dá)到一定的強(qiáng)度后, 再拆除模板、鋼軌支撐架和標(biāo)準(zhǔn)(樣板) 軌, 同時(shí)對(duì)支撐架、模板進(jìn)行整修, 最后再對(duì)橋面澆制防水層, 進(jìn)行全面整理。城市軌道交通高架橋上線路的軌道結(jié)構(gòu), 采用支承塊式承軌臺(tái)整體道床結(jié)構(gòu), 其結(jié)構(gòu)施工具有如下的特點(diǎn):
(1) 支承塊式縱向承軌臺(tái)新型整體軌下基礎(chǔ)不同于一般軌排式整體軌下基礎(chǔ), 其區(qū)別在于兩股鋼軌承軌臺(tái)間無(wú)直接的橫向聯(lián)接, 在施工中必須借助于鋼軌支撐架, 并采取一定的技術(shù)措施, 才能使兩股鋼軌的各項(xiàng)幾何尺寸(平面位置、標(biāo)高、軌底坡等) 準(zhǔn)確到位, 此系縱向承軌臺(tái)式新型整體軌下基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵。
(2) 在明珠線高架橋面上使用GZ97 型鋼軌支撐架支承鋼軌, 鋼軌底部通過扣件的連接懸掛預(yù)制的鋼筋混凝土支承塊, 然后在現(xiàn)場(chǎng)灌筑隔斷式鋼筋混凝土縱向承軌臺(tái), 與橋面直接連結(jié)而形成整體軌下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。使用GZ97 型鋼軌支撐架, 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 操作方便, 能有效地控制軌道的幾何尺寸, 采用拆裝便捷的縱向承軌臺(tái)鋼模板, 能保證現(xiàn)場(chǎng)施工的質(zhì)量和滿足施工進(jìn)度的要求。
(3) 混凝土承軌臺(tái)的澆灌利用泵車將商品混凝土泵送上橋, 采用分段流水作業(yè)的方法, 能夠使高架橋上的軌下基礎(chǔ)施工全線鋪開, 有利于加快施工進(jìn)度。

3　承軌臺(tái)施工中有關(guān)技術(shù)工藝的探討
3. 1　軌底坡控制的探討
按設(shè)計(jì), 高架橋上線路的軌底坡為140, 由于高架橋上承軌臺(tái)是采用自上而下的施工工藝, 即將鋼軌件等架設(shè)在支撐架上, 把安裝好墊板及墊層的支承塊用扣件將其懸掛在軌件下施工, 鋼軌軌底坡的控制是靠支承架上焊140 內(nèi)傾契型鐵座加以控制, 而施工后線路鋼軌軌底坡是靠支承塊上鐵墊板形成的, 這樣線路鋼軌軌底坡與懸掛的支承塊無(wú)法產(chǎn)生直接的因果關(guān)系, 而是靠擰緊支承塊上扣件螺栓形成接近140 的自然軌底坡。在實(shí)際施工中, 由于懸掛在鋼軌上的混凝土支承塊較重(75 公斤? 塊), 且懸掛后產(chǎn)生偏心力, 而加擰扣件螺栓時(shí)按設(shè)計(jì)要求為80～ 100N ·m 扭力矩, 因此實(shí)際作業(yè)產(chǎn)生支承塊鐵墊板與軌底不密貼現(xiàn)象, 有縫隙, 故在靜態(tài)下細(xì)調(diào)軌道幾何尺寸時(shí)符合標(biāo)準(zhǔn), 但在承軌臺(tái)澆灌后下標(biāo)準(zhǔn)軌、支架, 換上再用軌后, 實(shí)際軌距普遍偏小3～ 5mm , 最大達(dá)7mm 。
承軌臺(tái)澆筑實(shí)際操作的過程中, 針對(duì)出現(xiàn)的問題, 在上支承塊加擰扣件螺栓時(shí), 不應(yīng)受設(shè)計(jì)要求80～ 100N ·m 扭力矩的限制, 而應(yīng)加大扭矩, 使軌底與支承塊上鐵墊板密貼, 克服因重力偏心、扭力不足產(chǎn)生縫隙的影響, 使施工后的線路軌底坡真正達(dá)到140 的要求。至于設(shè)計(jì)要求的80～ 100N ·m 扭力矩標(biāo)準(zhǔn)的控制, 應(yīng)在更換無(wú)縫線路鋼軌時(shí)加以實(shí)施, 滿足軌道施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3. 2　道岔鋪設(shè)轉(zhuǎn)轍部位滑床板密貼控制的探討
通常, 在鋪設(shè)碎石道床道岔時(shí), 將道床滑床墊板及護(hù)軌墊板釘?shù)讲碚砩现恍瓒ê密壘? 然后釘入道釘或擰上螺栓。而在高架橋上鋪設(shè)支承塊式承軌臺(tái)整體道床道岔中因滑床墊板及其聯(lián)結(jié)的支承塊兩側(cè)長(zhǎng)短相差較大, 且只在一側(cè)用彈條及螺栓將其懸掛到基本軌上, 因偏心力很大, 使其很難保證滑床板的水平, 尤其想把兩側(cè)A T 型尖軌下面的28 塊滑床墊板保持在高差不大于0. 5mm 的平面上, 這就是整體道床道岔施工難點(diǎn)之所在, 若施工質(zhì)量超過上述標(biāo)準(zhǔn), 將出現(xiàn)滑床板與尖軌不密貼, 影響運(yùn)營(yíng)后道岔尖軌的正常工作。
為了解決上述難題, 采取的第一種方法是縱向吊架法, 即在轉(zhuǎn)轍器基本軌軌頂上放上數(shù)根鋼軌支撐架的橫梁, 在橫梁上設(shè)置8 根縱梁, 在縱梁下懸掛28 個(gè)吊鉤, 分別鉤住每一塊滑床板及其支承塊內(nèi)側(cè)的聯(lián)結(jié)螺栓, 借此將每塊支承塊調(diào)到水平位置。但因放在基本軌上的橫梁影響觀測(cè)基本軌方向的視線, 不得不舍棄此法, 改用第二種方法, 即用鋼軌支撐架代替縱梁, 使梁高于基本軌軌頂約150mm 處, 這樣, 既不影響觀測(cè)基本軌方向的視線, 又不干擾軌距的丈量。明珠線16 標(biāo)(江灣鎮(zhèn)站盡頭線) 的2 組道岔是采用這種吊架方式克服了上述困難而進(jìn)行鋪設(shè)的。
由于鋪設(shè)過程中滑床板水平控制難度極大, 第一次鋪設(shè)后的道岔仍存在個(gè)別滑床板與尖軌底部不密貼現(xiàn)象。在第二次鋪設(shè)道岔中, 又針對(duì)有關(guān)施工工藝作了改進(jìn)。
道岔的尖軌是在工廠經(jīng)檢驗(yàn)后與基本軌組裝, 尖端以鐵線捆扎發(fā)運(yùn), 到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后, 尖軌與基本軌一并鋪設(shè), 但該種道岔尖軌下在滑床臺(tái)中設(shè)有彈片, 彈片又以銷釘銷緊, 因尖軌的設(shè)置不僅影響滑床墊板的調(diào)平也給銷釘?shù)拇蛉朐斐衫щy。為此在道岔的施工中采取將尖軌與基本軌分解, 這樣在滑床墊板調(diào)平及打入銷子后將尖軌撥回滑床板, 尖軌可在自由狀態(tài)下檢查軌頭與基本軌、軌底與滑床臺(tái)的密貼情況。根據(jù)這樣的分析, 把原用縱向橫梁吊鉤控制滑床板水平面改為用簡(jiǎn)易螺栓千斤頂支撐方法。在施工中用螺栓調(diào)正滑床板水平面后, 直接澆灌混凝土, 這樣, 既在道岔鋪設(shè)過程中減少軌距等尺寸丈量的干擾, 又減少吊架裝卸等過大工作量。在因施工工期要求, 需同時(shí)鋪設(shè)各組道岔時(shí), 也不必增加制做吊架的費(fèi)用, 實(shí)踐也證明了用螺栓頂支撐法易調(diào)平又穩(wěn)定。
在施工程序中把打入滑床板銷釘, 上尖軌的作業(yè)工序改在灌完支墩混凝土后進(jìn)行, 這樣道岔已基本鋪設(shè)穩(wěn)定, 就不會(huì)因打銷釘、上尖軌使原調(diào)平的滑床板受橫向力影響而發(fā)生微量?jī)A斜, 造成尖軌底部與滑床板的不密貼。
道岔鋪設(shè)施工工藝的改進(jìn), 解決了滑床板與尖軌密貼難以控制的難題, 并使鋪設(shè)作業(yè)得到一定的簡(jiǎn)化。在明珠線道岔的鋪設(shè)中, 除第一次兩組道岔個(gè)別滑床板與尖軌有縫隙外, 其余的全部得以控制。
3. 3　梁面預(yù)留插筋方式的探討
為使承軌臺(tái)與梁面混凝土連結(jié)牢固, 設(shè)計(jì)采用梁面預(yù)留插筋的方式, 效果較好, 但在承軌臺(tái)施工中遇到了幾個(gè)問題。
一是插筋的高度難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 尤其在曲線有超高地段, 預(yù)埋筋的高度施工時(shí)不能滿足精度要求; 二是其平面位置做不到與承軌臺(tái)范圍吻合, 或?qū)捇蛘? 三是門式筋縱向位置無(wú)法控制到正好在兩支承塊之間, 經(jīng)常碰到支承塊。由于這三個(gè)主要問題的存在, 使承軌臺(tái)施工中產(chǎn)生大量的鋼筋糾偏、接高、鑿梁面補(bǔ)焊插筋、承軌臺(tái)尺寸加寬等等一系列附加工作, 耽誤很多時(shí)間, 增加許多工作量, 也增加投資費(fèi)用(僅明珠線一期工程軌道插筋糾偏的鋼筋就增加了一百噸以上)。
為解決上述問題, 在高架橋上鋪承軌臺(tái)工程中, 梁面預(yù)留筋的型式必須加以改進(jìn)。建議采用矮型插筋, 即高度全部控制在支承塊底部以下, 這樣能保證不與支承塊位置相矛盾; 全部采用L 型插筋, 不要門式筋, 可以節(jié)約部分鋼材; 插筋面積范圍縮小(間距縮小, 根數(shù)不變), 以達(dá)到施工有一定誤差時(shí)不致于超出承軌臺(tái)范圍; 軌道施工時(shí), 在支承塊定位后再考慮與承軌臺(tái)構(gòu)造筋焊接(要求預(yù)留插筋高度滿足焊縫長(zhǎng)度要求即可), 按需要接高或加寬上面的鋼筋。這樣就會(huì)大大減少人工和材料費(fèi), 工期也不因此而受到影響。
4　幾點(diǎn)體會(huì)
4. 1　軌道工程能否如期貫通, 將直接影響到接觸網(wǎng)、通信信號(hào)電纜等設(shè)備的施工進(jìn)度, 軌道工程能否及時(shí)貫通, 又取決于橋梁與車站土建工程的同步完成。為使后幾道施工能順利進(jìn)行, 前道土建工程的施工安排應(yīng)先難后易, 先繁后簡(jiǎn), 使土建完成后橋梁與車站的沉降、徐變?cè)诨鞠嗤臅r(shí)間內(nèi)趨于穩(wěn)定, 以免沉降不均, 引起軌道異變, 這樣, 不僅有利于軌道結(jié)構(gòu)支承塊式承軌臺(tái)道床的實(shí)施, 而且也大大縮短工期, 并保證軌道的工程質(zhì)量。
4. 2　為減少鋪軌的工作量和節(jié)省投資, 可在高架橋上的梁體與車站貫通后進(jìn)行承軌臺(tái)的鋪設(shè), 使軌道鋪設(shè)具有連續(xù)性, 以減少標(biāo)準(zhǔn)(樣板) 軌及各種機(jī)具用吊車送上橋面施工的工作量, 既可滿足工期要求, 又給施工帶來便利。
4. 3　為確保鋪設(shè)承軌臺(tái)道床的質(zhì)量, 達(dá)到與梁體形成一體, 在對(duì)需澆注混凝土的橋面進(jìn)行鑿毛時(shí), 必須達(dá)到要求, 并在澆灌混凝土前將橋面清洗、清理干凈。
4. 4　為便于施工, 降低造價(jià), 縮短工期, 便于運(yùn)營(yíng)后的養(yǎng)護(hù)維修, 又方便對(duì)產(chǎn)生病害的整治, 還可減少施工中所需的特殊機(jī)具。城市軌道交通高架橋上的軌道結(jié)構(gòu)選用的類型, 可根據(jù)軌道交通在城市中的線路走向、環(huán)保要求等來確定, 如在環(huán)境要求不高的某些地段, 可采用碎石道床等結(jié)構(gòu)。