王 浩

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)

吉隆坡安邦輕軌軌道工程施工技術(shù)與裝備研究

王 浩

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)

吉隆坡安邦輕軌延伸線軌道工程技術(shù)條件復(fù)雜,曲線多、半徑小,應(yīng)用城市軌道交通130 m小半徑曲線無砟軌道施工技術(shù)與裝備,解決無枕式130 m小半徑曲線無砟軌道施工技術(shù)難題,總結(jié)小半徑曲線軌排的組裝工藝,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜斷面多規(guī)格道床模板的架設(shè),高精度、高質(zhì)量、高效率地完成安邦線軌道工程施工。

輕軌；無砟軌道；無枕式；小半徑曲線；軌道調(diào)整

1 工程概況

馬來西亞首都吉隆坡軌道交通比較發(fā)達(dá)，目前有3種軌道交通，分別是輕軌(LRT)、單軌(monorail)和電聯(lián)(KTM)。為進(jìn)一步完善軌道交通網(wǎng)絡(luò)，目前正在修建安邦輕軌延伸線、梳邦輕軌等。其中，安邦輕軌延伸線項(xiàng)目位于市區(qū)西南部，建成后將連接吉隆坡既有輕軌AMPANG線和KELANA JAYA線，極大地完善吉隆坡巴生河流域輕軌交通系統(tǒng)。

安邦輕軌延伸線全線總長18.048 km，線路起點(diǎn)連接既有安邦線，有80 m路基段，其余全部為高架線，全線采用無枕式無砟軌道。軌道工程采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，承包模式為設(shè)計(jì)施工總承包。針對安邦輕軌延伸線的施工難點(diǎn)，研究開發(fā)了130 m小半徑曲線軌道工程施工技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)了該線130 m小半徑曲線無枕式無砟軌道工程施工，為國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)領(lǐng)域線路選線、軌道工程設(shè)計(jì)施工提供借鑒，擴(kuò)大了選線及軌道設(shè)計(jì)范圍。

2 安邦輕軌延伸線無砟軌道施工難點(diǎn)

(1)平曲線半徑小

城市軌道交通網(wǎng)的規(guī)劃中，最小平曲線半徑是線路設(shè)計(jì)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，對軌道交通線路的造價(jià)、運(yùn)營速度、養(yǎng)護(hù)維修量和運(yùn)營支出有很大的影響。平曲線半徑過小，不能滿足高速列車行車舒適性的要求，平曲線半徑過大，又會增加建設(shè)工程投資。

目前，我國的軌道交通建設(shè)領(lǐng)域中采用的最小曲線半徑相對較大，主要是受早期的施工技術(shù)、運(yùn)營車輛等限制，導(dǎo)致我國軌道交通建設(shè)領(lǐng)域目前在建的一些軌道交通正線的最小曲線半徑在300 m甚至400 m以上。其主要理由是改善運(yùn)營條件，降低運(yùn)營成本。在國外的城市軌道交通線路，沒有統(tǒng)一的最小平曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)，線路曲線半徑一般設(shè)置較小。紐約地鐵的最小曲線半徑為107 m，芝加哥和波士頓地鐵為100 m；日本東京、大阪等城市的地鐵線路最小曲線半徑大部分不足200 m；巴黎地鐵的最小曲線半徑僅為75 m[1-5]。

馬來西亞安邦輕軌延伸線由于全線采用高架線路，且受城市建設(shè)影響，線路平面、縱斷面變化復(fù)雜，平曲線半徑設(shè)置較多，且曲線半徑較小，全線共設(shè)置37處平曲線，且低于300 m的小曲線有15處，其中，5處低于150 m，最小曲線半徑133 m。

(2)道床斷面復(fù)雜

安邦線無砟軌道采用無枕式無砟軌道結(jié)構(gòu)，軌道采用1 435 mm標(biāo)準(zhǔn)軌距，鋼軌設(shè)置1∶40軌底坡，采用VOSSLOH扣件系統(tǒng)，主要由道釘、套管、墊片、彈條、軌距擋板、墊板、基座等部分組成，基座埋入道床深度為10 mm。

無砟軌道采用對置式L形斷面，直線段無砟軌道斷面如圖1所示。由于梁面設(shè)置2.5%的排水坡，每根鋼軌下設(shè)置高度分別為322、259 mm的道床，道床外側(cè)設(shè)置206 mm高的列車脫軌安全擋墻。

圖1 直線段無砟軌道斷面 (單位：mm)

曲線段道床采取外軌抬高方式，最大曲線超高150 mm，由于曲線地段道床隨外軌抬高整體偏轉(zhuǎn)，造成道床側(cè)面與梁面發(fā)生偏角變化，緩和曲線道床斷面為高度連續(xù)變化的同時(shí)伴隨側(cè)面偏角變化的復(fù)雜情況。曲線段無砟軌道斷面見圖2。

圖2 曲線段無砟軌道斷面(單位：mm)

(3)道床長度規(guī)格多

安邦線無砟軌道道床平面布置情況也較為復(fù)雜，首先由于在城市內(nèi)部采取高架方式，跨越既有道路、河流等情況較多，橋梁跨度規(guī)格多，不同跨橋梁上無砟軌道平面規(guī)格多種。以36 m梁為例，設(shè)置無砟軌道道床長度有3 300、3 050、2 975 mm 3種規(guī)格。如果考慮其他跨度梁型，無砟軌道道床長度規(guī)格更多。

(4)機(jī)具架設(shè)條件不利

由于馬來西亞城市軌道交通工程施工承包方式與國內(nèi)不同，線下工程與軌道工程分屬不同總承包單位，因此造成無砟軌道施工與線下施工單位協(xié)調(diào)困難。無砟軌道施工不能影響已經(jīng)完成施工的橋梁等相關(guān)設(shè)施。要求無砟軌道施工必須不能改變梁面現(xiàn)狀，對無砟軌道的施工機(jī)具架設(shè)等造成一定困難，施工機(jī)具的設(shè)計(jì)必須結(jié)合梁面實(shí)際情況考慮梁面無損支撐體系。橋梁及道床斷面見圖3。

圖3 橋梁及道床斷面

無砟軌道施工前的梁面現(xiàn)狀見圖4，梁面上主要存在雙線的8列門形鋼筋，門形鋼筋高度100 mm，寬度165 mm，縱向間距200 mm。兩側(cè)防護(hù)墻內(nèi)側(cè)面距離8640 mm，防護(hù)墻高度600 mm，墻上設(shè)置高500 mm的鋼制防護(hù)欄[6]。

圖4 梁面現(xiàn)狀

3 130 m小半徑曲線軌道工程施工技術(shù)

結(jié)合吉隆坡安邦輕軌延伸線軌道工程的實(shí)際特點(diǎn)，特別是是曲線多、半徑小、道床斷面復(fù)雜等施工難點(diǎn)，在長鋼軌直鋪法技術(shù)基礎(chǔ)上，研究開發(fā)130 m小半徑曲線軌道工程施工技術(shù)與裝備，以滿足軌道工程施工需要。施工技術(shù)主要由250 m長鋼軌焊接及布置、無砟軌道施工、無縫線路焊接等組成。

3.1 250 m長鋼軌焊接及布置

250 m長鋼軌焊接首先按全線施工里程、施工環(huán)境、交通狀況等布置若干個(gè)長鋼軌焊接場地，并與橋梁設(shè)計(jì)單位溝通，確認(rèn)橋梁荷載情況。將標(biāo)準(zhǔn)25 m軌節(jié)運(yùn)輸至長鋼軌焊接場地附近，利用汽車吊等起重設(shè)備將標(biāo)準(zhǔn)25 m軌節(jié)倒運(yùn)至橋上存放，存放數(shù)量按雙線無砟軌道里程計(jì)算配置。

250 m長鋼軌焊接采用閃光接觸焊軌機(jī)組焊接，將閃光接觸焊軌機(jī)吊運(yùn)至焊軌基地，按照組裝程序進(jìn)行設(shè)備組裝，并進(jìn)行全面調(diào)試。確認(rèn)設(shè)備一切正常后將待焊軌按照規(guī)定的檢驗(yàn)要求焊接進(jìn)行型式試驗(yàn)，確定焊接參數(shù)合格后開始正式施工。嚴(yán)格按照長鋼軌閃光接觸焊焊接操作規(guī)程進(jìn)行長鋼軌焊接，焊后進(jìn)行焊縫正火、焊縫打磨矯直、焊縫探傷等操作，合格后進(jìn)行下一接頭焊接。 250 m長鋼軌焊接完成后，采用走行小車輔助支撐，拖拉機(jī)牽引至待鋪地點(diǎn)，每250 m布置4根長鋼軌，橋梁中線兩側(cè)各存放2根。鋼軌沿線路布置由遠(yuǎn)及近，順序布置。

3.2 無砟軌道施工

計(jì)劃施工里程內(nèi)長鋼軌布置達(dá)到計(jì)劃要求時(shí)，開展無砟軌道施工，無砟軌道施工嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行。

(1)施工準(zhǔn)備

施工前必須完成橋梁工程的驗(yàn)收、測量控制點(diǎn)布設(shè)及復(fù)測、混凝土配合比試驗(yàn)、無砟軌道施工條件檢查評估等工作。

(2)作業(yè)面清理

將無砟軌道與橋面的接觸面鑿毛、積水排出，并清理干凈，清除浮砟及碎片，保證新老混凝土的粘貼力。對預(yù)埋門形筋逐個(gè)檢查，按要求扶正，并進(jìn)行除銹處理。

(3)測量放線

軌道施工采用測量控制網(wǎng)及軌檢小車體系，通過測量控制點(diǎn)每隔10 m測放出軌道中線控制點(diǎn)，曲線地段根據(jù)曲線半徑的大小進(jìn)行加密設(shè)置，曲線起止點(diǎn)、緩圓點(diǎn)、圓緩點(diǎn)、變坡點(diǎn)各設(shè)1個(gè)，用紅油漆標(biāo)識，以軌道中心控制點(diǎn)為基準(zhǔn)測放出基準(zhǔn)軌參考線、模板參考線等。

(4)鋼筋綁扎

無砟軌道鋼筋籠采用工廠集中下料、加工，現(xiàn)場利用鋼筋綁扎胎具按圖紙要求進(jìn)行鋼筋散布、人工綁扎成型的作業(yè)方式。鋼筋籠綁扎完成后，布置在鋪設(shè)地點(diǎn)，鋼筋籠下設(shè)置混凝土墊塊保證混凝土最小保護(hù)層厚的要求。

(5)多功能軌道調(diào)整器架設(shè)

多功能軌道調(diào)整器在施工完成經(jīng)拆散后通過軌道運(yùn)輸車運(yùn)送至軌排組裝地點(diǎn)，按線路走向以3.0 m間距擺放多功能軌道調(diào)整器組件并進(jìn)行組裝架設(shè)，曲線段適當(dāng)加密架設(shè)間距。

多功能軌道調(diào)整器組裝完成后，依靠輔助支撐可獨(dú)立保持穩(wěn)定，并通過架設(shè)兩側(cè)軌向撐桿進(jìn)行粗略調(diào)整鎖定。

(6)基準(zhǔn)軌架設(shè)調(diào)整

架設(shè)第1根250 m長鋼軌作為軌排組裝基準(zhǔn)軌，基準(zhǔn)軌通過鋼軌吊裝門架從存放地吊運(yùn)至多功能軌道調(diào)整器相應(yīng)鋼軌托盤上方，確定軌端位置后將鋼軌輕放至鋼軌托盤上。 曲線段先落鋼軌一端，取得多功能軌道調(diào)整器支撐后，輕推長鋼軌順序到位，充分利用鋼軌的側(cè)向柔度，形成曲線鋼軌。

將帶有螺栓的卡槽螺母按要求安裝在鋼軌兩側(cè)，參考基準(zhǔn)軌參考線將鋼軌大致調(diào)至鋼軌托盤中間，兩側(cè)鎖定，并壓緊鋼軌與托盤。鎖定時(shí)需保證鋼軌直線或曲線線形。

(7)隨動軌架設(shè)調(diào)整

將第2根250 m長鋼軌通過鋼軌吊裝門架從存放地吊運(yùn)至多功能軌道調(diào)整器相應(yīng)鋼軌托盤上方，確定軌端位置后將長鋼軌輕放至鋼軌托盤上。

將帶有螺栓的卡槽螺母按要求安裝在鋼軌兩側(cè)，使用軌距尺指導(dǎo)調(diào)整鎖定距離，通過螺桿調(diào)整好軌距后兩側(cè)鎖定，并壓緊鋼軌與托盤貼合面，保證軌底坡設(shè)置正確。

軌排組裝完成后，以測設(shè)的軌道參考線為基準(zhǔn)，借助于鉛垂、軌距尺等，通過軌向撐桿、高程調(diào)節(jié)螺桿對軌道中線、高程進(jìn)行粗調(diào)。要求軌道目視順直或圓順，高程、軌距、水平及方向偏差均滿足設(shè)計(jì)要求。

(8)模板架設(shè)

確定架設(shè)的模板及位置后，首先按模板邊線順序鋪設(shè)聯(lián)接縱模板并支撐，然后按橫模板邊線擺放橫模板，橫模板擺放好位置后，縱模板支撐到位，壓緊橫模板，并與橫模板聯(lián)接。橫模板兩側(cè)面板下部與混凝土支撐塊支撐到門型鋼筋上。在橫模板上架設(shè)擋墻內(nèi)側(cè)模板并支撐。

(9)扣件組裝

在組裝完成的軌排長鋼軌上按設(shè)計(jì)軌枕間距畫出軌枕安裝位置，按要求安裝扣件系統(tǒng)，扣件的組裝必須嚴(yán)格按照扣件安裝說明進(jìn)行?？奂惭b時(shí)保證扣件底板的軌底坡度正確性。

(10)軌道精調(diào)

全站儀按相關(guān)規(guī)程設(shè)站，將軌檢小車置于待調(diào)軌排的軌道上，安裝好棱鏡。軌檢小車自動測量軌距、高程、水平等參數(shù)，指導(dǎo)軌道狀態(tài)調(diào)整。

軌道精調(diào)時(shí)，由于軌排支撐體系的剛性連動，調(diào)整工作往往需要反復(fù)調(diào)整才能達(dá)到要求。調(diào)整原則采用先中線后高程、先整體后局部的順序，利用專用開口扳手調(diào)節(jié)軌向撐桿與高程調(diào)節(jié)螺桿，分別調(diào)整軌道中線、軌道高程及水平等，左右各配2名操作人員。調(diào)整高程螺柱時(shí)要緩慢進(jìn)行，旋轉(zhuǎn)120°為高程變化1 mm。

(11)混凝土澆筑

澆筑混凝土前，進(jìn)行軌道參數(shù)檢測，確認(rèn)符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行道床混凝土澆筑施工。道床混凝土由混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸至澆筑位置橋下便道后，利用混凝土泵車泵送入?；蛄隙返惯\(yùn)入模。利用插入式振搗器振搗并加強(qiáng)鋼軌托盤、扣件墊板底部及周圍混凝土的搗固，道床表面抹平，及時(shí)噴灑養(yǎng)護(hù)劑。

(12)道床養(yǎng)生

混凝土澆筑完成后12～18 h，進(jìn)行道床灑水養(yǎng)護(hù)處理，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于7 d。根據(jù)情況確定是否增加覆蓋帆布。

(13)施工機(jī)具拆除

道床混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，拆除軌道調(diào)整器及道床模板，拆除多功能軌道調(diào)整器時(shí)注意保護(hù)無砟軌道混凝土表面。將拆除后的施工機(jī)具利用軌道運(yùn)輸車倒運(yùn)至下一處清理檢查后待用。

3.3 無縫線路焊接

無砟軌道施工完成后，由于道床施工完成，L形道床結(jié)構(gòu)的擋墻不滿足移動式閃光焊接的操作空間要求，利用鋁熱焊技術(shù)完成無縫鋼軌的焊接，最終形成無縫線路[7-10]。

4 130 m小半徑曲線軌道工程施工裝備(表1)

結(jié)合安邦輕軌延伸線130 m小半徑曲線軌道工程施工技術(shù)，研發(fā)配套施工裝備。其中，除長鋼軌焊接機(jī)采用閃光接觸焊機(jī)、牽引輸送采用拖拉機(jī)、混凝土施工采用混凝土運(yùn)輸車、混凝土泵車外，其他施工裝備均需配套研發(fā)，主要包括軌排組裝調(diào)整體系的多功能軌道調(diào)整器、長鋼軌吊裝的輕型門架、道床成型的模板及支撐體系、長鋼軌運(yùn)軌小車、施工機(jī)具倒運(yùn)的軌道運(yùn)輸車等。

表1 130 m小曲線軌道工程單作業(yè)面施工裝備

4.1 多功能軌道調(diào)整器

多功能軌道調(diào)整器是組裝、調(diào)整、鎖定軌排體系的主要施工機(jī)具。由于測量體系的限制，采用下承式托架、外置式支腿、設(shè)軌底坡的鋼軌托盤、快裝卡槽螺母等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要由中托架、鋼軌托盤、側(cè)托架、支腿、高程螺桿、橫向支撐、輔助支撐及卡槽螺母等組成。如圖5所示。

圖5 多功能軌道調(diào)整器組成

多功能軌道調(diào)整器采用跨線下承式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高程調(diào)節(jié)支腿、軌向撐桿設(shè)置在無砟軌道外側(cè)，在保證托架剛度的同時(shí)，提高了鋼軌鎖定的可靠性，減少了支腿設(shè)置在無砟軌道內(nèi)部產(chǎn)生的二次封堵施工。

鋼軌調(diào)整鎖定機(jī)構(gòu)采取快裝、快拆結(jié)構(gòu)，無級調(diào)整螺栓調(diào)整鋼軌位置，調(diào)整精度高，鎖定可靠。鋼軌托盤上鋼軌調(diào)整量為±10 mm，裝有調(diào)整螺栓的卡槽螺母可在中托架、側(cè)托架上快速裝拆。卡槽螺母有2種結(jié)構(gòu)形式，一種只提供橫向調(diào)整鎖定螺紋孔，另一種提供橫向調(diào)整、鎖定及豎向鎖定螺紋孔。鋼軌托盤頂面設(shè)置軌底坡保證坡度，該坡度設(shè)置的具體數(shù)值為通過有限元分析，綜合考慮結(jié)構(gòu)變形影響后確定的修正值，保證鋼軌軌底坡的實(shí)現(xiàn)。

4.2 道床模板體系

道床模板及支撐體系由統(tǒng)一長度規(guī)格的縱模板、橫模板、外側(cè)支撐、中間支撐及模板聯(lián)接件等組成，外側(cè)支撐將支撐力傳遞到橋梁防護(hù)墻以及相鄰線路的門形筋或道床側(cè)面，形成穩(wěn)定的支撐體系，避免了對梁面混凝土的破壞。模板體系見圖6。

圖6 模板體系

由于安邦輕軌延伸線無砟軌道道床長度規(guī)格多，縱橫模板之間采用卡板連接，實(shí)現(xiàn)縱向模板連續(xù)鋪設(shè)，橫模板可在縱模板之間任意位置安裝，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)規(guī)格的道床施工，減少了模板種類。橫模板下部設(shè)置調(diào)整螺栓，調(diào)整好橫模板高程及傾斜角后，通過縱向模板撐桿將縱、橫模板頂緊，并通過模板聯(lián)接座將縱、橫模板聯(lián)接固定。

5 結(jié)語

結(jié)合吉隆坡安邦輕軌延伸線軌道工程施工實(shí)際情況，針對線路曲線多、半徑小、道床結(jié)構(gòu)復(fù)雜等工程特點(diǎn)，研發(fā)的130 m小半徑曲線軌道工程施工技術(shù)及裝備，解決了該線軌道工程施工難題。

(1)采用多功能軌道調(diào)整器先后架設(shè)250 m長鋼軌，形成小曲線軌排的現(xiàn)澆式無砟軌道施工技術(shù)，解決了130 m及以上的小半徑曲線無砟軌道施工難題，曲線軌道圓順性好，施工精度高。

(2)多功能軌道調(diào)整器采用外置式支腿及快速安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)，滿足采用軌檢小車的測量體系要求，提高了軌排架設(shè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及調(diào)整效率。

(3)采用組合式鋼模板及卡板聯(lián)接結(jié)構(gòu)，減少了道床斷面復(fù)雜、長度規(guī)格多引起的模板規(guī)格種類，降低了施工操作難度，減化了施工工序。

吉隆坡安邦輕軌延伸線130 m小半徑曲線軌道工程施工技術(shù)及裝備解決了該線曲線半徑小、道床斷面復(fù)雜的施工難題，高質(zhì)量、高精度、高效率完成了軌道工程施工。該套技術(shù)已經(jīng)通過科技成果評審，總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，為國內(nèi)外城市軌道交通領(lǐng)域類似的小曲線軌道工程施工提供了施工技術(shù)與裝備借鑒，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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Research on Construction Technology and Equipment for Track Engineering of Ampang LRT Line in Kuala Lumpur

WANG Hao

(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 102600, China)

The Ampang LRT extension line in Kuala Lumpur is characteristic of complicated technical conditions with a great many small radius curves. The application of 130 m small curve ballastless track construction technology and equipment in urban rail transit helps solve the problems in 130 m small curve sleeperless and ballastless track construction. The assembly process of small curve rail is summarized and the erection of ballast bed templates of complex cross-section and different specifications is fulfilled to complete the Ampang LRT line construction in an accurate, high quality and efficient manner.

Light rail; Ballastless track; Sleeperless; Small-radius curve; Rail adjustment

2014-10-14；

2014-10-22

中鐵五院科技研究開發(fā)計(jì)劃課題(T5Y2013-B03)。

王 浩(1978—)，男，高級工程師，2002年畢業(yè)于華東交通大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：wanghao@t5y.cn。

1004-2954(2015)08-0043-04

U213.2+44

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.08.010