提 要: 本文通過對深圳地鐵一期工程單洞雙線馬蹄形隧道內(nèi), 連續(xù)2現(xiàn)澆2金屬彈簧隔振器式浮置板道床施工工藝的闡述, 同時綜合國內(nèi)外地鐵浮置板式道床施工工藝特點, 總結(jié)了一些經(jīng)驗和認識, 以供類似工程施工
借鑒。關(guān)鍵詞: 彈簧隔振器; 浮置板; 工藝
1 引言
隨著社會發(fā)展和科技進步, 各大城市對城市軌道發(fā)展均做了遠期規(guī)劃, 城市軌道的建設(shè)也相繼開始。為了減少對軌道上部或周圍物業(yè)的干擾, 在特殊區(qū)段設(shè)置減振道床是地鐵設(shè)計中的一項重要措施。深圳地鐵一期工程4 號線市～ 少區(qū)間, 在單洞雙線馬蹄形隧道內(nèi)設(shè)置了253. 87 m 連續(xù)2現(xiàn)澆2金屬彈簧隔振器式浮置板道床。單線共7 塊標準浮置板, 2 塊過渡浮置板, 每塊板長28. 17m, 寬3. 2m, 軌底板厚0. 6m。該段標準浮置板的無載豎向固有頻率為6. 1H z, 對頻率在12. 2H z 以上的振動提供了較好的隔離效果。
2 基本原理
浮置板軌道又稱質(zhì)量2彈簧系統(tǒng)。這種軌道的基本原理是在軌道上部建筑和基礎(chǔ)之間插入一個固有頻率很低的線性諧振器, 防止由鋼軌傳來的振動透入基礎(chǔ)。
本文所述的浮置板軌道隔振系統(tǒng)為彈簧阻尼集成隔振系統(tǒng), 主要是利用彈簧隔振器將軌道道床與周圍結(jié)構(gòu)全部隔離開; 鋼軌通過彈條扣件與短軌枕聯(lián)結(jié), 短軌枕與浮置板澆注成整體而構(gòu)成浮置板道床的軌道板。軌道板通過彈簧隔振器支承在基礎(chǔ)道床上, 軌道板可以提供足夠的慣性質(zhì)量來平衡車輛產(chǎn)生的動荷載, 只有靜荷載和少量的動荷載會通過彈簧隔振器傳到基礎(chǔ)道床上。彈簧隔振器的支座部分即是彈簧隔振器的套筒, 施工中將其預(yù)埋在軌道板內(nèi)形成整體。軌道板間采用活動連接銷使各板連續(xù)。
3 工程特點
3. 1 彈簧隔振器量該類型浮置板結(jié)構(gòu)的重要組成部分
其疲勞壽命長, 容易維護、調(diào)整, 可在不影響行車的情況下進行更換, 是隔振系統(tǒng)中技術(shù)先進、隔振效果最好、成熟的方法, 國內(nèi)尚未開發(fā)。
3. 2 在基礎(chǔ)道床上需進行預(yù)處理
鋪設(shè)隔兩層(鋪設(shè)塑料薄膜), 將軌道板與基礎(chǔ)道床隔離開。后續(xù)各工序均在隔離層上施工。若隔離層破壞將使現(xiàn)澆軌道板與基礎(chǔ)道床聯(lián)結(jié), 造成無法頂升的嚴重后果, 因此施工中對隔離層的保護尤為重要。
3. 3 軌道板在軌排鋪設(shè)完成后現(xiàn)澆施工
彈簧隔振器套筒、連接銷預(yù)埋定位要嚴格控制。同時, 在軌排支撐架設(shè)計時要重點考慮軌底與浮置板頂層鋼筋間的凈空, 并充分利用。
3. 4 增加了過渡浮置板和彈簧隔振器的數(shù)量
浮置板道床與普通短軌枕式整體道床銜接時, 為減小剛度突變產(chǎn)生的應(yīng)力而設(shè)計了過渡浮置板, 在銜接端增加了彈簧隔振器的數(shù)量。
3. 5 軌道板與基礎(chǔ)道床間的彈性間隙小在施工中, 軌道板頂升采用專用的便攜式液壓千斤頂壓入彈性體, 使軌道板緩慢提升。
4 操作要點
4. 1 浮置板軌道建筑高度構(gòu)虛
軌道建筑高度為880 mm, 其中鋼軌與墊板高210 mm , 短軌枕露出浮置板板面30 mm, 軌底處浮置板厚600 mm, 軌道板底與基礎(chǔ)道床間的抬高彈性間隙為40 mm 。浮置板軌道端面見圖1。
圖1 浮置板式道床端面圖
4. 2 基礎(chǔ)道床(隧底回填混凝土) 施工
施工前對基底進行鑿毛處理, 基礎(chǔ)道床與襯砌混凝土聯(lián)結(jié)成整體?；A(chǔ)道床分塊澆注, 其分塊一般以縱、橫向排水溝為依據(jù)。由于鋪軌基標設(shè)置在基礎(chǔ)道床上, 待基礎(chǔ)道床完成后方可測設(shè), 因此需在縱向水溝內(nèi)設(shè)置基礎(chǔ)道床施工放樣控制樁?；A(chǔ)道床的標高控制尤為重要, 為控制保證彈簧隔振器高度, 其項面標高誤差為+0-2mm 。施工前在四角設(shè)標高點作為大面平整依據(jù), 混凝土初凝前在彈簧隔振器中心位置設(shè)標高控制樁作為最后精平的依據(jù)。隔離層厚度在2mm 以內(nèi), 不宜太薄。鋪設(shè)時在一塊浮置板下接頭不宜過多, 接頭處采用透明膠帶粘合。
4. 3 軌排鋪設(shè)
鋪軌基標是軌道狀態(tài)調(diào)整的依據(jù), 其距軌道中心的距離應(yīng)根據(jù)軌道板的寬度, 并考慮模板帶木范圍等后確定。軌排鋪設(shè)可分為人工就位架設(shè)和組裝成排后吊運鋪設(shè)兩種, 前者在鋼筋綁扎前施工, 其所用機具較少, 但鋼筋綁扎操作空間小, 施工進度相對較慢, 適用于操作空間小無法鋪設(shè)吊運設(shè)備軌道或裝吊機械無法到達的地段; 后者可在鋼筋綁扎后施工, 鋼筋施工操作空間較大, 需用到裝吊機具, 同時鋼筋間距及預(yù)留的軌枕位置準確度較高, 施工進度快, 適用于可進行裝吊操作的地段。
軌排支撐架是軌排架設(shè)和狀態(tài)調(diào)整的基礎(chǔ), 普通道床地段的軌排支撐架主要由橫梁、螺柱支腿(可調(diào)整高度)、承軌槽(設(shè)軌底坡可左右滑動)、承軌槽兩端調(diào)整螺栓等幾部分組成。浮置板軌道軌排支承架的設(shè)計思路主要為: 沿軌排縱向均勻分布, 其間距在保證有足夠的強度和剛度前提下確定。橫粱的高度要充分考慮軌下凈空, 并考慮拆除承軌槽用4 mm 墊板設(shè)置軌底坡來增加橫梁高度。同時, 考慮到在橫粱下混凝土內(nèi)留槽和拆除鋼軌的方式來拆除軌排支撐架。軌排支撐架的長度若超出軌道板寬度將會對側(cè)模高度產(chǎn)生影響, 可考慮將橫梁設(shè)計成V 字型來避免, 但需特殊加工。推薦使用普通道床用的長2 270 mm 軌排支撐架, 將螺柱支腿套入硬塑管(壁厚5 mm 左右) 埋置在混凝土內(nèi), 若支腿高度不夠可在硬塑管底預(yù)制混凝土柱, 并將調(diào)整螺栓加高后設(shè)置在軌腰處。軌排支撐架設(shè)計如圖2 所示。軌排架設(shè)到位后, 依據(jù)基標利用直角道尺調(diào)整軌道狀態(tài), 并精調(diào)到位。
4. 4 鋼筋施工
鋼筋施工前將彈簧隔振器定位后用樹脂膠粘接在隔離層上, 同時復(fù)核彈簧隔振器頂面的標高。該種浮置板道床的鋼筋部分由國外設(shè)計, 引進的施工圖紙中鋼筋間距并未做標注, 只有鋼筋的數(shù)量和圖示的位置?，F(xiàn)場工程師需依據(jù)板中心、短軌枕中心、彈簧隔振器中心對稱布置的原則確定主筋和箍筋的間距位置, 以便指導(dǎo)施工。
鋼筋設(shè)計按綁扎接頭進行驗算, 均設(shè)計為綁扎接頭。其設(shè)計思路主要為避免在隔離層上焊接施工, 同時因采用先鋪軌后綁鋼筋的工序, 軌下操作空間小而將箍筋拆分成上下兩層進行綁扎。若在單洞單線隧道內(nèi)施工此種思路很好地解決了施工干擾問題。當(dāng)浮置板兩側(cè)有足夠的操作空間時, 可將箍筋連接成整體從側(cè)向穿入軌下, 加快了施工進度, 減少了在隔離層上的操作時間。
圖2 短軌排支撐架
浮置板主筋沿板周均勻布置, 中層在隔振器兩側(cè)沿板縱向和橫向設(shè)加強鋼筋。板端頭設(shè)置了連接銷加強鋼筋, 連接銷套筒綁扎固定在鋼筋上或利用吊架固定。
鋼筋施工過程中僅有縱向雜散電流防護鋼筋與各箍筋點焊連接, 每塊板端頭設(shè)置1 對連接端子短銅排, 與防護鋼筋焊接。
4. 5 模板及現(xiàn)澆混凝土施工
施工中根據(jù)混凝土數(shù)量、勞動強度、軌道板總數(shù)及材料周轉(zhuǎn)情況, 確定每相鄰的三塊板為一施工循環(huán)。模板采用300 mm ×1 500 mm 的建筑鋼模, 根據(jù)一個循環(huán)浮置板長度配好模數(shù)( 56 mm × 1500 mm + 510 mm ), 靠近端頭的側(cè)模用鋼模加工而成, 每個循環(huán)的端頭模板采用木板加工。中間伸縮縫處模板采用兩塊10mm 膠合板中間夾塑料泡沫板(厚10 mm ) 設(shè)置, 澆注時兩側(cè)對稱少量入料搗固。
模板支撐采用<48 腳手鋼管, 在每塊鋼模豎向接縫處設(shè)三角支撐架, 縱向用鋼管將三角架相互連接成整體。三角架拼裝成定型構(gòu)件, 以方便多次倒用。立模時用12 號鐵絲在底部、中部、上部將鋼模與支撐連接, 并在鋼模與支撐間設(shè)調(diào)整木契, 在基礎(chǔ)道床上打插膨脹螺栓固定模板支撐?？拷淼酪r砌側(cè)的支撐需根據(jù)凈空適當(dāng)調(diào)整?；炷敛捎帽盟? 在兩鋼軌上擱置方木等架設(shè)混凝土輸送管, 逐段澆注。
4. 6 伸縮縫的設(shè)置
軌道板四周均有隔離縫, 不填充任何物體, 混凝土施工中設(shè)置的模板均需拆除清理。頂升完成后板間伸縮縫頂設(shè)置橡膠封條。
4. 7 軌道板頂升施工
頂升前拆除鋼軌, 并將軌道板清理干凈?；炷两?jīng)過28 d 養(yǎng)護后, 打開隔振器套筒的蓋板, 依次放入防上蓋, 利用小液壓頂下壓彈簧組頂升, 然后放入鋼墊片定位。頂升設(shè)備采用總控液壓頂升設(shè)備, 每塊浮置板布置4 個小液壓頂, 各頂?shù)膭映滔嗤?BR> 左右線各9 塊浮置板, 頂升時9 塊同時進行。頂升高度依次遞減, 即40 mm 、30 mm 、20 mm 、10 mm, 浮置板下頂升完成后的彈性空間為40 mm 。頂升施工根據(jù)頂升高度分五輪進行; 第一輪頂升至浮置板剛剛脫離基礎(chǔ)道床(回填混凝土), 然后分四輪, 每輪頂升高度為10 mm , 依次完成施工。頂升時的高度控制, 可在靠近隔振器處的板側(cè)丈量。若為單線隧道周圍無空間丈量, 可在隔振器附近預(yù)留<20 mm 丈量孔。
5 工藝流程
具體工藝流程如圖3 所示。
6 材料
軌道類型: 60 kg/m PD3 鋼軌, 彈條? 型分開式扣件,C50 鋼筋混凝土短軌枕。鋼筋: HRB 400 軌道板混凝土標號: C40 彈簧隔振器: 組合彈簧的豎向靜剛度m, 橫向靜剛度4. 9M N 6. 56M N /m。單個隔振器在6. 1～ 102. 3 kN, 頻率4. 1Hz 的疲勞荷載作用下疲勞壽命應(yīng)不低于300 萬次。
7 勞動力組織
施工時勞動力組織如表1 所示。
表1 勞力組織表
滑墊板、彈簧套筒(內(nèi)置阻力劑)、內(nèi)外彈簧、彈簧套筒
8 安全和質(zhì)量控制要求
(1) 鑿毛時在隧道回填混凝土上的鑿毛點布置一般為: 間距150 mm 梅花型布置, 鑿毛點深10 mm 。
(2) 基礎(chǔ)道床平整度允許誤差為-2, + 0mm 。
(3) 軌道板長度允許誤差為±12 mm , 寬度允許誤差為±2 mm , 高度允許誤差為±2 mm 。
(4) 隔振器縱向和橫向中心距允許誤差為±2 mm 。
(5) 施工中各工序應(yīng)嚴格按照《地下鐵路工程施工及驗收規(guī)范》施工。
(6) 在施工前召開專門的技術(shù)交底會, 講解施工控制要求和注意事項, 貫徹技術(shù)標準, 提高職工的安全質(zhì)量意識。
(7) 對各工序施工進行詳細的技術(shù)交底, 并設(shè)專人在現(xiàn)場監(jiān)督執(zhí)行, 嚴格執(zhí)行安全質(zhì)量技術(shù)措施。
9 結(jié)束語
針對列車運行震動對沿線建筑物等有影響的城市軌道而言, 采用彈簧阻尼系統(tǒng)浮置板式道床, 深圳地鐵的結(jié)構(gòu)型式與施工方法在國內(nèi)尚屬首次。文中所述的浮置板施工方法, 同類似的其它工藝相比較, 具有施工簡便、工程成本投入較少的優(yōu)點, 建圖3 浮置板施工工藝流程圖議讀者根據(jù)工程特點靈活運用。
