Optimization of Construction Technology and Quality Control Technology for
Metro Monolithic Track Bed Construction
黄海斌 HUANG Hai-bin
（中铁十七局铺架公司，太原 030032）
（CR17BG Laying Rails and Bridging Company，Taiyuan 030032，China）
摘要：本文对地铁整体道床机铺法施工技术进行了分析，并在石家庄地铁和合肥地铁整体道床施工中进行了优化，主要在车站机械化基底凿毛技术、铺轨门吊走行轨支墩快速定位技术、整体道床一体化浇筑施工技术、轨道精调技术、困难条件下机铺施工技术等方面进行了优化和改进，并对整体道床常见质量缺陷提出了切实可行的质量控制措施，对地铁整体道床施工及质量控制具有较强的参考价值。
Abstract: This paper analyzes the construction technology of metro monolithic track bed construction method, and optimizes it in the construction of Shijiazhuang Metro and Hefei Metro monolithic bed. It is mainly optimized and improved in the mechanized base chiseling technology of the station, the rapid positioning technology of track rail hanging track and buttress, the integrated construction technology of the monolithic track bed, the precise adjustment of track technology, and the construction technology of the machine under difficult conditions. It puts forward feasible quality control measures for the common quality defects of the monolithic track bed, and has a strong reference value for the construction and quality control of the overall track bed of the subway.
关键词：地铁整体道床；施工技术优化；质量控制
Key words: metro monolithic track bed；optimization of construction technology；quality control
中图分类号：U239.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）34-0129-05
0 引言
随着我国经济的飞速发展和城市化水平的进一步推进，面临着越来越大的交通压力，交通拥堵日益严重，在城市交通运输工具中更为安全、快捷、运输量大、环保的地铁已成为解决城市交通问题的首选方案。
整体道床具有轨道平顺性好、整体稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强、使用寿命长和养护维修工作量少等优点，已经成为国内外城市轨道交通的轨道结构主要形式。
目前，地铁隧道内整体道床的施工方法普遍采用轨排架轨机铺法施工。传统机铺法施工存在施工进度慢、工人劳动强度高、施工成本高、施工精度低等方面存在不足，随着建设规模的扩大和建设速度的加快，如何加快施工进度、减轻人工劳动强度、降低施工成本、提高施工精度是亟待解决的问题。
本文依托石家庄地铁、合肥地铁轨道工程项目，在认真分析、研究现有整体道床施工技术的基础上，利用技术改进优化和工装设备研发等手段，提高城市地铁轨道整体道床施工的综合技术水平，对推动城市地铁轨道施工技术进步具有重要的现实意义。
1 整体道床机铺施工技术优化
地铁整体道床机铺法施工工艺为：施工准备、测设基标→基底清理→铺设铺轨门吊走行轨→布设钢筋网→轨排组装、铺设→钢筋加工、绑扎、焊接→支立模板→轨道精调→整体道床混凝土浇筑及养生→整修→质量检查[1]。
以往机铺法施工工艺存在以下问题：
①基底凿毛清理一般采用空压机或冲击电锤逐块进行，存在施工速度慢、劳动强度高、作业环境差等问题；
②龙门吊走行轨安装时，往往钢支墩定位不准确，走行轨安装精度差、效率低，且大量一次性使用膨胀螺栓，一方面不经济，另一方面膨胀螺丝拆除困难，易对管片钢筋造成腐蚀；（见图1）
③轨排拼装时，一个生产台位一次只能生产一个轨排，且始终需要龙门吊配合，造成机械使用效率低；
④模板周转次数多，道床和水沟不能同时浇筑，工序繁杂；
⑤轨道精调效率低，控制网建网速度慢，费用高；
⑥土建工期往往滞后，工期矛盾突出时，采用散铺施工进度慢无法有效解决工期紧张局面。
针对以上存在问题，以石家庄地铁、合肥地铁的整体道床轨道施工为依托，对以下机铺法施工技术进行了优化。
1.1 基底凿毛施工机械化
矩形、马蹄形隧道轨道施工前应将结构基底进行凿毛处理，凿毛深度5～10mm，彻底清除表面杂物，确保基底无浮灰、无浮浆、无垃圾、无积水、无油垢等污染物或建筑垃圾，从而保证整体道床浇筑后和结构地板能有效连接为一体。
以往基底凿毛清理一般采用空压机或冲击电锤逐块进行，存在施工速度慢、劳动强度高、作业环境差等问题。针对以上问题，通过大量的市场调研，借鉴公路施工桥面处理技术，采用小型凿毛机（见图2）进行凿毛，大大提高了施工工效，降低了工人劳动强度、一定程度上也改善了作业环境。
1.2 铺轨门吊走行轨支墩快速定位技术
铺轨龙门小吊走行线采用的走行轨为P24钢轨，安装前应提前将P24钢轨运输至线路两侧，再进行安装，两走行轨中心距3.6m。轨下采用钢支墩进行支撑，纵向间距为1.2m，最大不超过1.5m，走行轨接头处增设支撑点。走行轨铺设在特制的可调式钢套管支墩上，用来调节因隧道底板不平所带来的高底差，钢支撑与隧道管片之间固定采用膨胀螺栓，每个钢支撑采用4个膨胀螺栓进行固定[2]，P24钢轨与钢支撑采用扣扳螺栓进行固定，保证P24钢轨的稳定性及辅轨龙门吊的行驶安全。见示意图3。
为保证膨胀螺栓满足钢支墩的安装要求，工人需拿着重达20kg的钢支墩在弧面上反复对位，做出标记后再行钻孔，不但工效低、劳动强度大，而且定位精准性不高，使得走行轨支墩安装后还需用垫板逐个调节走行轨支墩顶面高度，费工费时费力。
鉴于此，我们研发了一种“走行轨钢支墩快速定位装置”。
定位装置主要由弧形钢板、定位孔、对位缺口、操作把手等组成。见图4。
走行轨钢支墩快速定位装置，构造简单、操作轻巧，实现了在弧形面上钢支墩安装位置的快速定位，改善了走行轨安装的平顺性，降低了劳动强度，可在地铁盾构成型隧道内的轨道工程施工程中大力推广应用。
该技术已获得国家知识产权局实用新型专利（2017 2 1182853.7）授权。
1.3 可拆除膨胀螺栓及拆除技术
针对膨胀螺栓拆除困难，无法将其从钻孔中取出，利用率低、浪费大等缺点，开发了便于拆除并可重复利用的膨胀螺栓。
可拆除的膨胀螺栓由膨胀螺杆、与大垫片连成一体的铁皮膨胀管、弹性垫圈、小外经垫片、螺母等组成。见示意图5。
通过将常用膨胀螺栓进行了垫片与膨胀管焊接成一体，以及安装时提前置入小外径垫片，提供了拆除工具的着力点，使得膨胀螺栓拆除简便易行，尤其便于膨胀螺栓作为临时固定措施而大量使用等场合，推广应用前景广阔。可重复利用的膨胀螺栓，已向国家知识产权局成功申报了发明专利（2017 1 0830311.4）。
拆除专用工具由橇柄、支墩、夹具、钢丝绳等组成，见示意图6。
其拆除和修复方法也已向国家知识产权局成功申报了发明专利（2017 1 0830218.3）。
1.4 道床一体化施工技术
针对道床和水沟不能同时浇筑，工序繁杂的问题，研发了整体道床水沟模板吊模（图7），采用钢轨悬挂式道床水沟模板，采用全断面浇筑方式，使道床和水沟一起浇筑，减少了二次浇筑造成的工期、材料浪费，加快了施工进度。
1.5 轨道精调技术
传统轨道精调采用基标法控制测量方法（见图8），它是以基标作为混凝土整体道床的轨道铺设控制点，保证轨道的设计位置和线路参数。其优点是施工方法简单，技术难度较低；缺点是施工繁琐、工效低、后期轨道精调任务量大。
合肥地铁轨道施工中，将高铁CPⅢ控制网技术引入地铁轨道施工领域，提出了CPⅢ控制点相错布置法，优化形成了适用于地铁道床施工精度控制要求的优化CPⅢ轨道控制网，用于轨道精调（见图9）。
精调时，道床施工采用适用地铁道床施工精度控制要求CPⅢ控制网配合线路状态检测仪进行精度控制，大大提高了整体道床的施工精度，保证了轨道的整体平顺性，有效减少了后期轨道精调工作量。
1.6 困难条件下机铺施工技术
地铁轨道工程优先采用施工效率较高的机铺法，因此，在设计阶段就规划了一定数量的铺轨基地，便于提前进行轨排组装和储存，同时还预留了标准轨排由地面进入隧道内部的“轨排落放井”，利用起吊设备可将25m标准轨排顺利落放在停放在洞内的轨道平板运输车上。
但站前工程由于受征地拆迁、工程地质、物资供应等各种因素的影响，迟迟不能交付工作面给轨道工程施工，导致轨道工程施工工期紧迫，事先设计规划的铺轨基地和“轨排落放井”的数量不能满足工期需要，但此时，车站已封顶，无法再开设新的“轨排落放井”。鉴于此，有了利用“盾构井”作为材料入口[3]，开辟作业面的设想。盾构井只有11m作业，无法将组好的轨排吊入，往往采用散铺施工工艺进行施工。由于散铺施工进度慢，无法满足工期要求，为此通过技术优化，总结出来了盾构井吊放25m钢轨施工工艺和洞内组装轨排施工工艺，以达到化解工期矛盾，提供施工效率，降低施工成本的目的。
1.6.1 25m钢轨直接吊入轨行区的方法
因“盾构井”长度仅11.5m，无法将25m钢轨水平吊放至洞内，宜充分利用单根钢轨的柔性，采用直接下井吊装方法，即采用两台吊装设备，直接将钢轨倾斜吊入轨行区方法。
为防止吊装过程中钢轨损伤柔性吊带及吊点滑移，造成钢轨脱落或滑落，从而引发安全事故，自主研发了一种“钢轨吊点防滑卡具”，其构造见图10，实物见图11。
1.6.2 建立站内轨排组装平台
利用车站股道和站台空间，建立轨排组装平台，在洞内进行轨排组装，为机铺法创造条件。具体做法是：
①在“盾构井”车站一侧的股道上设置轨排组装平台，高度满足工人站立操作要求；
②在股道两侧铺设临时龙门吊走行轨道；
③通过“盾构井”吊放轨枕、钢轨及其他轨料至洞内；
④龙门吊提运各种材料至轨排组装平台上进行轨排组装；
⑤龙门吊提运轨排至平板运输车上，运送轨排至铺设作业面。
利用盾构井作为下料口，并在股道上设轨排组装平台（见图12），然后利用轨道平板车运输轨排至浇筑地，增加了一个作业面，进度虽不及留有铺轨基地的车站快，但较散铺法施工，进度有大幅度的提升，有效地缓解了困难条件下轨道施工工期紧张的压力。
2 质量控制技术
2.1 道床伸缩缝质量控制技术
一般情况下隧道内整体道床每12m设一道道床伸缩缝，伸缩缝采用20mm沥青木板形成并以聚氨酯密封胶封顶。整道道床混凝土的变形缝和水沟模板支立应牢固，允许偏差为位置±5mm；垂直度2mm。变形缝直顺，在全长范围内允许偏差为10mm[4]。
轨道整体道床伸缩缝不顺直现象非常普遍。为解决道床伸缩缝不顺直问题，研发了用于固定伸缩缝沥青木板的工装（见图13）。本工装采用两根可固定在轨底角的角钢组成。为便于拆卸，在线路中心处采用螺栓连接。通过加工伸缩缝控制工装，确保伸缩缝顺直（见图14），满足规范要求。
2.2 连接端子质量控制技术
道床伸缩缝两侧采用50×8mm的镀锌扁钢和所用纵向钢筋焊接，并在扁钢外侧焊接埋入式连接端子，连接端子头部为铜端子，铜端子直径50mm，螺栓孔位M12，孔深18mm。端头外露出道床面5mm。后续由电务施工单位在端子间通过软电缆连接。施工中，容易造成端子高度过高，或埋入混凝土道床内等质量缺陷。
端子焊接时利用端子标高控制尺（见图15），控制端子标高准确、统一。道床面施工时严格按道床面与轨面设计高差进行控制，确保端子露出道床面5mm，如图16。
2.3 道床排水坡质量控制技术
道床排水均采用两侧排水，道床表面横向排水坡为3％。轨枕面高于道床表面30～40mm，以保证道床面低于钢轨底面不小于70mm。
施工前根据钢轨高度、扣件结构高度，道床排水坡度计算各控制点轨面到道床面的高差或绘制道床横断面图（见图17），提前制作道床标高控制尺（见图18）。道床浇筑时采用道床标高控制尺精度控制道床标高，确保道床标高准确，排水顺畅。
2.4 道床水沟质量控制技术
正线道床设两侧排水沟，水沟宽200或300mm。施工中采用倒梯形矩形水沟模板，道床与水沟混凝土一起浇筑，由于原设计水沟模板上未设计排气孔，道床浇筑后水沟未及时整修。造成水沟底气泡较多。通过在原设计矩形水沟模板上布置直径14mm排气孔（见图19），同时加强振捣等方式，有效的解决了道床矩形水沟底气泡较多的问题。
3 结束语
本文以石家庄地铁、合肥地铁轨道工程项目为依托，分析优化了地铁整体道床施工技术，并研究了其质量控制技术，取得了良好的经济效益和社会效益，主要体现在如下几个方面：
机械化车站基底凿毛提高了施工工效，降低了工人劳动强度。铺轨门吊走行轨支墩快速定位技术实现了在弧形面上钢支墩安装位置的快速定位，改善了走行轨安装的平顺性，降低了劳动强度，同时研发的可拆卸膨胀螺栓解决了膨胀螺栓无法取出，易造成管片钢筋锈蚀等问题，提高了利用率。通过优化施工模板，整体道床一次浇筑成型，简化施工工艺，加快了施工进度。优化精调施工技术，提高了轨道精度，降低了劳动强度。将困难条件下散铺施工工艺优化为机铺施工，提高了铺设效率，降低了施工成本。质量控制技术为地铁整体道床质量通病的解决提供了思路。对于加快地铁整体道床施工，提高施工质量，具有较高的参考价值。
参考文献：
[1]于春华.城市轨道交通工程施工方法和施工工艺[J].铁道标准设计，2003（12）.
[2]李海峻，等.北京地铁5号线地下线铺轨施工工艺[J].铁道标准设计，2007（10）.
[3]孙柏辉.经地铁窄竖井用吊点置换下吊钢轨的施工方法. 都市快轨交通，2006，10.
[4]北京城建集团有限责任公司，上海地下铁道总公司，北京市地下铁道总公司，铁道科学研究院.GB50299-1999（2003），地下铁道工程施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，1999：177. |
