高志遠(yuǎn)

（中鐵十一局集團(tuán)華東建設(shè)有限公司，江蘇南京 211200）

0 引言

目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通通過(guò)地裂縫和斷裂帶時(shí)，普遍使用可調(diào)式框架板軌道方案，理論上最大高程調(diào)整量500mm，水平調(diào)整量-13～93mm，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量較小，缺點(diǎn)是不能適用于最大錯(cuò)位超過(guò)500mm 的大變形地質(zhì)斷層。有砟道床方案采用散體的道砟，便于校正道床平縱斷面，軌道不平順可以通過(guò)抬道或落砟、搗固枕下道砟加以找平，軌道方向錯(cuò)亂可以通過(guò)撥道予以調(diào)整，其優(yōu)點(diǎn)是能充分適應(yīng)活動(dòng)斷層的變形，其施工及調(diào)整相對(duì)整體道床而言較為簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)在于有砟軌道幾何形位不易保持且維修量較大，在前后均為無(wú)砟軌道的情況下插入較短的有砟軌道，有砟軌道與整體道床之間剛度差異大，需設(shè)彈性過(guò)渡段，導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)的彈性頻繁變化[1]。

從以上情況可以看出，國(guó)內(nèi)城市軌道交通對(duì)活動(dòng)斷層、地裂縫等特殊地質(zhì)進(jìn)行過(guò)一些研究，但尚未對(duì)短時(shí)、大變形的活動(dòng)斷層地段軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)研究，也沒(méi)有可借鑒的工程經(jīng)驗(yàn)。2005年6月聚氨酯固化道床理念誕生，聚氨酯固化道床是在穩(wěn)定清潔的碎石道床內(nèi)，灌注聚氨酯混合液，經(jīng)發(fā)泡膨脹，充填道床內(nèi)部空隙，使枕下道床結(jié)構(gòu)整體化。自2007年以來(lái)，已鋪設(shè)的聚氨酯固化道床大部分用于貨運(yùn)重載鐵路，主要集中在德國(guó)和中國(guó)。烏魯木齊軌道交通1 號(hào)線把首次設(shè)計(jì)的寬枕板式聚氨酯固化道床（見(jiàn)圖1）應(yīng)用于城市軌道交通，主要優(yōu)點(diǎn)是能應(yīng)用于短時(shí)、大變形的活動(dòng)斷層地段，具有良好的彈性、整體性和穩(wěn)定性，且道砟無(wú)粉化、板結(jié)等問(wèn)題，養(yǎng)護(hù)維修量低[2]；主要缺點(diǎn)是道床灌注需要專(zhuān)用設(shè)備，工藝較為復(fù)雜。

圖1 寬枕板式聚氨酯固化道床

1 工程概況

由中鐵十一局集團(tuán)有限公司承建烏魯木齊軌道交通1 號(hào)線工程軌道安裝工程02 標(biāo)段的施工范圍為：鐵路局站一國(guó)際機(jī)場(chǎng)站[正線及配線Y(Z)DK16+000～Y(Z)DK22+170，Y(Z)JDK0+000～Y(Z)JDK6+940]和百園路車(chē)輛段（含出入段線）的軌道施工，除百園路車(chē)輛段為地面線，其余均為地下線。該標(biāo)段寬枕板式聚氨酯固化道床位于體植區(qū)間左右線里程范圍Y(Z)DK17+880～Y(Z)DK18+080，合計(jì)長(zhǎng)度為400m（折合為單線）。

2 施工工藝流程及控制要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

施工前，與土建單位辦理好施工場(chǎng)地移交手續(xù)，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交接樁。圖紙到位后，組織項(xiàng)目有關(guān)人員進(jìn)行圖紙會(huì)審，有疑問(wèn)及時(shí)與監(jiān)理、設(shè)計(jì)、業(yè)主溝通解決。根據(jù)施工進(jìn)度情況確保進(jìn)場(chǎng)材料及機(jī)械設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量合格。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙并結(jié)合施工技術(shù)交底、施工安全技術(shù)措施進(jìn)行交底，確保相關(guān)作業(yè)人員熟悉并掌握各工序操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，保證施工質(zhì)量。提前清理隧道，做到施工段內(nèi)無(wú)積水，無(wú)雜物。

2.2 仰拱回填

軌道結(jié)構(gòu)高度為900mm，寬枕板固化道床高度為793mm，故道床下方107mm 需提前進(jìn)行回填，回填時(shí)嚴(yán)格控制標(biāo)高，允許偏差：-20～0，平整度不得大于10mm/m。澆筑完成后并對(duì)混凝土表面進(jìn)行拉毛或鑿毛處理。在過(guò)渡段位置道床厚度要按照線性遞減的方式進(jìn)行過(guò)渡。

2.3 道砟槽施工

根據(jù)交接樁與復(fù)測(cè)成果布設(shè)水溝施工基標(biāo)，然后根據(jù)基標(biāo)彈出水溝內(nèi)側(cè)擋墻邊線，為模板支立做好準(zhǔn)備。水溝內(nèi)側(cè)擋墻類(lèi)似兩道平行的連續(xù)墻，此結(jié)構(gòu)使用平面模板，因沒(méi)有軌道作為參照，模板上沿的定位和加固比較困難，現(xiàn)場(chǎng)可采用鐵絲、鋼筋樁、木條斜撐和木條內(nèi)撐相結(jié)合的方式加固模板。安裝后檢查模板是否牢固，線型是否良好。水溝混凝土每隔9m 設(shè)置一道伸縮縫或者變形縫，隧道結(jié)構(gòu)變形縫位置水溝也應(yīng)設(shè)置變形縫，變形縫或伸縮縫寬20mm，伸縮縫及變形縫內(nèi)設(shè)置10～20mm 厚經(jīng)防腐處理的木板，頂面用瀝青做防水處理。鋼筋綁扎嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行，鋼筋采用HRB400 級(jí)，直徑10mm，鋼筋凈保護(hù)層厚度不小于35mm。鋼筋間距、位置、長(zhǎng)度可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。過(guò)渡段水溝順接處縱向鋼筋可根據(jù)水溝的具體布置的需要進(jìn)行截?cái)?。因道砟槽?cè)墻上設(shè)置有縱向水溝，若要做到側(cè)墻一體成型，則需定制專(zhuān)門(mén)的模板，這樣既不經(jīng)濟(jì)，也耽擱工期，所以最終采用分層澆筑的方式進(jìn)行施工。澆筑混凝土?xí)r需注意以下幾點(diǎn)：第一，混凝土振搗時(shí)必須快插慢拔，保證擋墻混凝土的密實(shí)度；第二，道砟槽頂面抹面允許偏差為：平整度5mm/1m、高程0～-5mm；第三，混凝土澆筑完畢后12～18h，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)處理，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于7d。拆除側(cè)墻及水溝模板，過(guò)程中注意避免損壞擋墻即水溝棱角，并打掃干凈。

2.4 走行軌安裝

鋪軌龍門(mén)吊走形線采用的走行軌為P24 鋼軌，安裝前應(yīng)提前將P24 鋼軌運(yùn)輸至線路兩側(cè)，由于有道砟槽作為支撐無(wú)需安裝走形軌支腿，直接在道砟槽側(cè)墻上安裝走形軌，采用膨脹螺栓和扣板進(jìn)行固定，間隔1.2m 設(shè)置一處。走行軌橫向跨度定為3.7m，走行軌應(yīng)設(shè)斜撐加固，保證P24 鋼軌的穩(wěn)定性及鋪軌龍門(mén)吊的行駛安全。

2.5 分層鋪?lái)?、壓?shí)、搗固

為精準(zhǔn)控制軌面高程，道砟的攤鋪應(yīng)分層進(jìn)行。底砟采用專(zhuān)用的敞口箱（類(lèi)似道岔扣件箱、側(cè)邊靠近底部開(kāi)門(mén)，裝料時(shí)用鐵板擋門(mén)）運(yùn)至施工作業(yè)地點(diǎn)，鋪軌龍門(mén)吊運(yùn)輸?shù)理南洳⑴浜蠑備伒理?。道砟的攤鋪厚度?0cm，攤鋪應(yīng)分層進(jìn)行。對(duì)攤鋪好的道碴進(jìn)行碾壓，碎石道床和整體道床銜接部位應(yīng)加強(qiáng)碾壓。碾壓完成后，利用水準(zhǔn)儀測(cè)量底砟面標(biāo)高，確保底砟高度不超限。砟面平整度采用3m 直尺檢查不得大于20mm。線路底砟搗固、養(yǎng)護(hù)采用小型壓路機(jī)進(jìn)行作業(yè)。為精準(zhǔn)控制軌面高程，道砟的攤鋪應(yīng)分層進(jìn)行，最上層采用50mm 面砟帶。碾壓完成后，利用水準(zhǔn)儀測(cè)量面砟帶頂面標(biāo)高，確保面砟帶高度不超限。砟面平整度采用3m 直尺檢查不得大于5mm。

2.6 寬枕板軌排施工

寬枕板到達(dá)施工場(chǎng)地應(yīng)檢查寬枕板是否有磕碰或損壞，如有損壞需及時(shí)更換。因?qū)捳戆灞旧磔^重（2.2×1.04×0.2m），為確保運(yùn)輸安全，寬枕板軌排組裝在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，寬枕板、扣件、鋼軌、黃油等材料通過(guò)軌道車(chē)和鋪軌小龍門(mén)吊運(yùn)輸至作業(yè)位置，運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)避免寬枕板的損壞。首先，在寬枕板鋪設(shè)前，先進(jìn)行泡沫板布置，采用500mm 寬的泡沫板鋪設(shè)在線路中心，沿線路方向通長(zhǎng)布置。其次，檢查面砟的平整度，防止局部道砟不平整影響寬枕板的平整度。最后，進(jìn)行寬枕板的鋪設(shè)，軌排組裝時(shí)寬枕板按照設(shè)計(jì)規(guī)定數(shù)量等距懸掛，前后兩塊間距允許偏差為±10mm。過(guò)渡段長(zhǎng)枕式整體道床軌枕間距按設(shè)計(jì)要求布置。鋪設(shè)時(shí)應(yīng)注意，軌道車(chē)停車(chē)時(shí)要及時(shí)放入鐵靴，防止平板車(chē)滑行。兩臺(tái)龍門(mén)吊共同作業(yè)時(shí)，要專(zhuān)人指揮，口令統(tǒng)一、清晰，司機(jī)操作熟練，配合默契。

2.7 軌道精調(diào)

以鋪軌基標(biāo)為基準(zhǔn)，借助直角道尺和萬(wàn)能道尺，通過(guò)調(diào)整面砟帶和寬枕板兩側(cè)填充砟帶及嵌縫橡膠條對(duì)軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行初調(diào)。要求軌道目視順直或圓順，標(biāo)高、軌距、水平及方向偏差均不超過(guò)驗(yàn)標(biāo)要求，上緊接頭螺栓并保持軌縫對(duì)接。

2.8 聚氨酯道床澆筑作業(yè)

第一，聚氨酯澆筑實(shí)尺試驗(yàn)。由聚氨酯供貨及澆筑作業(yè)方制作單個(gè)寬枕板范圍的碎石道床實(shí)尺模型，用軌道車(chē)運(yùn)輸至斷層部位，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)同條件下的道床固化實(shí)尺試驗(yàn)，驗(yàn)證澆筑效果。此次試驗(yàn)所有的材料應(yīng)與最終道床聚氨酯澆筑的材料完全相同，要求如表1 和表2所示[3]。

表1 聚氨酯材料工作性能指標(biāo)表

表2 續(xù)表

表2 聚氨酯材料性能指標(biāo)要求

第二，道床預(yù)熱、烘干。采用專(zhuān)用的烘干除濕系統(tǒng)進(jìn)行道床烘干和除濕操作，達(dá)到聚氨酯澆筑所需要的干燥程度。

第三，聚氨酯澆筑，軌道保壓。采用在軌道車(chē)上加配重材料的方式保證軌道的保壓達(dá)到聚氨酯固化所需要的保壓壓力，在聚氨酯供貨方（用于道床固化的聚氨酯固化材料由鐵科院研發(fā)）的指導(dǎo)下嚴(yán)格按工藝試驗(yàn)確定的配比、灌注體量、灌注時(shí)間、保壓壓力等參數(shù)進(jìn)行灌注。灌注聚氨酯混合液結(jié)束后，在供貨方指導(dǎo)下按照經(jīng)過(guò)嚴(yán)密試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)的流程發(fā)泡膨脹，充填道床內(nèi)部空隙，使枕下道床結(jié)構(gòu)整體化。道床固化范圍屬于隱蔽工程范圍，其固化效果的判定主要通過(guò)如下兩個(gè)方面進(jìn)行過(guò)程控制：其一，每塊板聚氨酯材料的澆筑點(diǎn)位、灌注總量基本一致；其二，聚氨酯材料工作性能定期取樣送有資質(zhì)的第三方檢測(cè)。

第四，根據(jù)聚氨酯供貨方的試驗(yàn)結(jié)果，聚氨酯澆筑設(shè)備的澆筑流量為267g/s，標(biāo)準(zhǔn)道床各澆筑孔的澆筑量如表3所示，施工過(guò)程中可根據(jù)道床厚度、道砟清潔度、道床密度等關(guān)鍵參數(shù)的差異對(duì)澆筑量進(jìn)行微調(diào)。每塊板的澆筑點(diǎn)設(shè)計(jì)如圖2所示。曲線地段應(yīng)根據(jù)不同超高值，對(duì)各孔位灌注量進(jìn)行調(diào)整。

表3 各點(diǎn)位澆筑量

圖2 單個(gè)寬枕板澆筑點(diǎn)分布

2.9 附屬施工

第一，瓜子石攤鋪。在寬枕板的前后板縫之間、寬枕板與道砟槽之間的縫隙攤鋪填充瓜子石，粒徑按設(shè)計(jì)要求為10～35mm，攤鋪時(shí)注意留出板間橡膠密封條和寬枕板與道砟槽間的混凝土蓋板安裝位置。

第二，混凝土蓋板和橡膠密封條鋪設(shè)。在寬枕板的前后板縫之間安裝上橡膠密封條，在寬枕板與道砟槽之間攤鋪的瓜子石上安放混凝土蓋板，確保密封條安裝穩(wěn)固，混凝土蓋板頂面高度與寬枕板頂面一致，混凝土蓋板緊貼寬枕板。

第三，完成所有工序施工后，及時(shí)清理現(xiàn)場(chǎng)，做到工完料清。道床最終效果如圖3所示。

圖3 道床最終效果圖

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該研究的實(shí)施，保障了烏魯木齊軌道交通1 號(hào)線體植區(qū)間寬枕板式聚氨酯固化道床質(zhì)量以及軌道的安全性，確保該斷層軌道一次性鋪設(shè)施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和驗(yàn)標(biāo)要求，減小地震發(fā)生時(shí)地層產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的破壞程度，降低經(jīng)濟(jì)損失、維修成本，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，進(jìn)一步推動(dòng)地質(zhì)斷層地段城市軌道施工技術(shù)發(fā)展。項(xiàng)目研發(fā)成果首先可在烏魯木齊市各條具有近似條件的城市軌道項(xiàng)目推廣，遠(yuǎn)期有望在西安地裂縫、廈門(mén)地震帶、德黑蘭等地質(zhì)變動(dòng)可能性大的位置的城市軌道上應(yīng)用。