地铁盾构区间联络通道地段铺轨施工过渡方法

2021年2月15日00:00:43
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0 引 言

地铁盾构内上、下行线之间的联络通道通常采用冻结法施工,由于联络通道在积极冻结、维护冻结开挖、解除冻结三个步骤施工过程中,结构均会产生变形,尤其是在后期解除冻结阶段, 会产生隧道结构下沉。在盾构铺轨施工至联络通道地段时,隧道结构往往沉降尚未稳定,整体道床无法实现直接浇筑,需采取轨道临时过渡措施,以满足车辆运输需要,不影响前方铺轨。

1 工程概况

南方地区城市地铁地下线盾构内联络通道施工一般采用冷冻法施工,因该地段前后约 50m 范围结构尚未沉降稳定,不具备整体道床浇筑条件,为满足全线铺轨要求,该地段轨道铺轨需采用临时过渡的施工,根据不同道床结构类型主要采用两种过渡方法,一为“工字钢法”过渡,二为“钢筋格栅框架法”过渡。

2 过渡施工工艺原理

2.1 “工字钢法”过渡原理

联络通道过渡地段采用浮置板道床轨道结构,结构沉降未稳定,为防止基底浇筑后出现沉降, 造成基底与盾构剥离,因此暂时不能浇筑基底及道床,采用“工字钢”搭设成的横梁作为轨道临时基础,实现轨道过渡,待沉降稳定后,拆除临时支撑,铺设轨排,浇筑整体道床混凝土。

 2.2 “钢筋格栅框架法”过渡原理

对于非浮置板道床地段,在铺轨基地车间内预先加工好钢筋格栅框架,轨排架设完毕后,采用钢筋格栅框架与轨枕下方牢固固定,并在盾构基底钻孔、植入钢筋,将钢筋格栅框架与盾构基底固定,再浇筑底层混凝土,将钢筋格栅框架下方埋设固定,混凝土到达一定强度后,将轨排轨架、斜撑拆除,钢筋格栅保证轨道列车 5km/h 通行能力,盾构沉降稳定后浇筑道床混凝土。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1“工字钢法”过渡施工工艺及操作要点

3.1.1 施工准备

1)施工前,先将联络通道地段前后 20 环基底清理干净,确保基底无积水、无淤泥。

2)测量基底高程,计算基底距离工字钢底部距离。

3)现场提前测量每环盾构基底标高,得出实测轨道高度,将测量数据整理后交工程部,工 程部根据不同轨道高度,计算每环工字钢及下部立柱的加工尺寸,然后将数据送至加工车间,机加工人员立即组织人员进行加工,工字钢要求外喷防锈底漆和暗红色油漆,加工后按盾构管片环号标识,便于现场铺设。

3.1.2 工字钢加工及安装

1)工字钢横梁及支墩采用 20b 型工字钢加工,根据管片圆弧形状,横梁两端采用斜坡型, 并在端部焊接 10mm 厚度钢板,钢板四周预留 4 个φ12 的孔。

2)工字钢横梁及支墩在铺轨基地车间加工完毕后,利用轨道车运输至施工作业面,铺轨小吊配合安装。

3)采用“工字钢”横梁搭接在盾构壁两侧,按照管片布置,每环 1 根(间距 1.2m),在联络通道前后各 20 环设置。

4)横梁下部中间安装一根“工字钢”立柱支撑,工字钢采用 20b 型,钢轨调整完成后采用扣板固定于工字钢上,钢轨下方垫 10mm 橡胶垫板,过渡断面示意图见图 3.1-1。

5)将“工字钢”横梁安装于盾构管片中心位置,两端焊接 10mm 厚度钢板(321×321mm), 钢板四周预留 4 个φ12 的孔,采用M10 膨胀螺栓固定。联络通道洞门处钢管片位置,用电焊机点焊连接。

6)底部钢支墩固定于横梁中部,采用焊接连接,下部采用 10mm 厚度钢板(300×200mm), 钢板四周预留 4 个φ12 的孔,采用 M10 膨胀螺栓固定。

7)工字钢横梁固定完毕后,立即测量顶部高度,确认工字钢顶部高度满足轨道铺设要求, 少量差异,采用不同厚度调高垫板调整,确保钢轨不吊空。

3.1.3 钢轨铺设、精调、加固

1)在铺轨基地组装 2 根 25m 钢轨组成的轨排(无扣件、轨枕)中间用轨距拉杆固定好,铺设于“工字钢”横梁结构上方。

2)将轨道方向依据轨道中线、轨距、超高调整好,与两侧正式道床顺接。

3)钢轨与“工字钢”横梁之间设置 10mm 橡胶垫板作为缓冲。

4)在“工字钢”横梁上焊接“7”字型 10mm 厚铁扣板将钢轨固定。

5)道心位置铺设 500mm 宽的钢模板作为人行通道,见图 3.1-2。

3.1.4 临时行车过渡

1)临时轨道加固完毕后,项目部工程部、安质部、机械部同监理工程师一同对临时轨道结 构进行验收,验收合格后,方可允许轨道车通行。

2)先空车来回运行三遍,确认轨道结构满足要求后,再用轨道车载重运行。

3)轨道车通过临时轨道地段时,必须严格控制车速不大于 5km/h。

3.1.5 联络通道沉降稳定拆除临时支撑

1)经业主相关部门根据沉降监测数据书面确认联络通道沉降已稳定后,拆除临时支撑,准 备浇筑道床。

2)重新在临时过渡地段安装 24kg/m 小吊走行轨,组装 2 台 DP-10 铺轨小吊。

3)将“工字钢”横梁及支墩拆除,钢管片与工字钢焊接地段拆除时,不得损伤钢管片,可将“工字钢”横向割除,外露部分不小于 5mm,再用砂轮机打磨平。

3.1.6 基底浇筑

1)将基底内垃圾、积水、杂物清理干净,用高压水冲洗,抽去积水,少量积水用海绵吸干, 确保基底干净、湿润,无积水。

2)基底清理完毕后,先报请监理验收,再绑扎浮置板基底钢筋、浇筑基底混凝土。浇筑基底时,需注意预留横沟排水位置。

3.1.7 铺设钢筋笼轨排、精调轨道

1)轨道车运输钢筋笼轨排至联络通道地段,进行铺设,按设计要求定位套筒位置。

2)联络通道地段需确保排水横沟位置及预留消防过轨管的正确位置。

3.1.8 道床浇筑

1)轨道调整完毕后,浇筑道床混凝土及凸台混凝土,工序同“浮置板钢筋笼轨排法”施工 相同。

2)混凝土强度达到 28 天强度后,开始顶升浮置板。

3.2 “钢筋格栅框架法”施工工艺及操作要点

3.2.1 施工准备

1)施工前,先将联络通道地段前后 20 环基底清理干净,确保基底无积水、无淤泥;

2)测量基底高程及轨道偏心值,计算基底距离轨枕底部距离;

3)铺轨基地组装轨排;

4)根据现场测量值,工程技术部将数据整理后,提前安排车间加工钢筋格栅架。

3.2.2 轨排运输

1)轨排在铺轨基地拼装完毕后,采用轨道车及运输平板车将轨排推送至作业面。

2)再利用 DP-10 型铺轨门吊将轨排吊起、运送至待铺设地段。

3.2.3 轨排架设、调整

1)轨排采用小吊配合人工进行架设,依据测量基标进行轨道粗调、精调。

2)轨排采用“吊轨法”施工,采用专用轨道支撑架架设轨排,采用斜撑将左右股钢轨与盾构壁之间支撑连接固定,轨架和斜撑均通过螺纹丝杠调整轨排高低、方向。

3.2.4安装钢筋格栅架

1)根据现场测量值,提前加工好钢筋格栅架,下部分略长于测量值,见图 3.2.2-1。

2)将钢筋格栅框架采用轨道车运输至联络通道地段,安装格栅架。钢筋格栅框架采用铁丝 牢固绑扎在轨枕上,确保钢筋格栅框架顶部与轨枕底部密贴,见图 3.2.2-2。

3)钢筋格栅下方根据轨道高度适当切割,并在盾构上钻孔,固定预埋筋,再通过预埋钢筋 与钢筋格栅框架焊接成为整体。

4)按照设计要求绑扎、焊接道床钢筋网。

3.2.5 浇筑基底混凝土

1)钢筋格栅框架与轨排固定牢固后,再次检查、精调轨道。

2)确认轨道几何尺寸满足要求后,报请监理工程师验收合格后,浇筑基底混凝土。基底混 凝土浇筑高度为轨顶面以下 560mm。

3.2.6 拆除轨道支撑架

1)基底混凝土浇筑完毕,待强 1 天后,拆除轨道支撑架,保留两侧斜撑。

2)认真检查轨道几何尺寸是否有变化,如有则及时调整。

3.2.7 临时行车过渡

1)基底混凝土待强 3 天后,一般混凝土强度可达满足行车要求,先采用轨道车空载来回运行

1)遍以上,检查线路轨道几何尺寸是否有变化,如有变化则立即加固。

2)运输轨排载重过渡时,先每日进行检查,连续检查三天,然后每隔三天检查一次,再一周检查一次,查看轨道几何尺寸是否有变化,如有变化,立即整改。

3)两端距离过渡段 20m 处设置限速标 5km/h 标志。

3.2.8 浇筑道床混凝土

1)经业主相关部门根据沉降监测数据书面确认联络通道沉降已稳定后,准备浇筑道床。

2)浇筑前,对道床基底进行清洗,并进行基底表面凿毛、清理。

3)认真检查轨道几何尺寸及轨顶标高是否有变化,如发生沉降,则立即安排技术人员及线 路工进行调整。

4)浇筑混凝土时采用轨道车运输灰斗浇筑,灰斗两侧设置下灰口,轨道车在临时轨道上运输混凝土,边移动边向下流动混凝土,人工控制下灰速度,随时与轨道车司机保持联络。

5)混凝土浇筑后,加强振捣,人工收面,道床混凝土养生。

4 质量控制

4.1 “工字钢法”临时过渡质量保证措施

4.1.1 成立以项目总工为首的质量保证体系,对施工质量提供技术保障。

4.1.1 施工前由项目技术部门主管对施工人员进行详细技术交底,现场跟踪指导保证施工质量。

4.1.1 铺设临时过渡地段线路时应注意与两端线路的顺接,确保线路几何状态满足规范要求。

4.1.1 施工完毕并检查合格后,轨道车以 5km 速度来回压道 3 次,观察工字钢结构变形情况,一旦发现异常变形立即停止通车并检查整修。

4.1.1 加强日常巡检:定期对该过渡段轨道几何尺寸进行检查,每周周末大检查时,各部门联合对其进行检查,发现问题立即整改。

4.1.1 不定期对临时线路进行检查,观察临时轨道结构变形情况,膨胀螺栓是否有拔出或锈蚀情况,轨道几何尺寸是否满足形成要求。

4.1.1 安排专人对该地段进行抽水,防止积水过多造成工字钢锈蚀。

4.2 “钢筋格栅框架法”临时过渡质量保证措施

4.2.1 施工前由项目技术部门主管对施工人员进行详细技术交底,现场跟踪指导保证施工质量。

4.2.1 对进场钢筋进行原材物理性能、钢筋焊接进行检试验,合格后用于施工。

4.2.1 钢筋格栅焊接焊缝饱满,焊缝高度 6mm,焊接长度不小于 6 倍钢筋直径。

4.2.1 钢筋植筋深度符合规范要求。

4.2.1 钢轨斜撑设置稳定,牢固,并成对均匀布置。

4.2.1 加强巡查力度,随时对该过渡段进行检查。

4.2.1 安排专人及时排除积水,防止钢筋生锈腐蚀,强度降低。

5 安全措施

1) 安全管理人员、特种作业人员均应持证上岗。

2) 施工前对施工人员及运输人员进行安全培训及安全交底,保障施工及运输安全。

3) 配备专职安全员,定期进行检查巡视,在施工过程中及过渡中认真检查。

4) 进入施工现场时施工人员必须戴安全帽,穿反光防护服。电焊机作业时,操作人员应穿防护服,戴护目镜,防止灼伤眼睛等。

5) 机具、材料轨道车倒运过程中,绑扎应牢固,运输人员在发车前应对其进行确认。

6) 钢轨吊装时,挂钩人员应与操作人员相互呼应,确认牢固后方可起钩,防止钢轨倾斜,滑落伤人。

7) 施工完毕,在距该段起终点 20m 处设置 5km 限速标,防止列车在此超速行驶。

8) 过渡段设专人密切观测稳定性,加强安全确认检查,运载重物时,严禁轨道车在过渡段内停车。

6 结束语

采用本过渡施工方法,有以下优点:

1)确保了联络通道地段整体道床结构的稳定性,提高了施工质量。

2)提高了轨道临时过渡施工速度,较以往过渡方案可提前 2 天过渡完成,不影响施工工期,确 保了后续轨道正常铺设。

3)改进了以前“沙袋法”、“混凝土支墩法”过渡方案,提高了后期正式浇筑道床时出现沉降而处理的工效。

4)单次投入费用较低,“工字钢法”过渡单次投入约 4 万元,但材料可实现再利用;“钢筋格栅框架法”过渡可将大量钢筋下脚料回收再利用,有效地节约了成本,单次过渡费用不超过 2 万元,较之前采用的“支墩法”节约 3 万元。

中铁一局集团新运工程有限公司在上海、、无锡、杭州、宁波地铁铺轨施工中,由于铺轨工期紧,而联络通道尚未沉降稳定,根据现场工况的不同,轨道施工采用了有效的过渡方案,保证了铺轨施工顺利实现临时过渡,经实践证明该方法安全、可靠、经济,满足地下线盾构区间联络通道地段轨道临时过渡要求,对类似施工也有较好的指导借鉴作用。

文章来源:

《城市建设理论研究》 -2016年1期《地铁盾构区间联络通道地段铺轨施工过渡方法》沈国芳(中铁一局集团新运工程有限公司 陕西 咸阳 712000)

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