單線隧道板式無(wú)碴軌道綜合施工技術(shù)研究
2006-06-23 00:00
| 摘 要：結(jié)合贛龍鐵路楓樹(shù)排隧道內(nèi)板式無(wú)碴軌道施工，對(duì)隧底基礎(chǔ)處理、軌道板制造、CA砂漿研制及灌注施工、洞內(nèi)控制測(cè)量、底座及凸形擋臺(tái)施工、軌道板鋪設(shè)及精確調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明，以便為客運(yùn)專(zhuān)線隧道內(nèi)推廣應(yīng)用提供參考。 關(guān)鍵詞：鐵路隧道；板式無(wú)碴軌道；綜合施工技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù) 中圖分類(lèi)號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004—2954(2006)01一0021—02 1 概述 在秦沈客運(yùn)專(zhuān)線狗河橋和雙何橋上成功鋪設(shè)板式無(wú)碴軌道后，為進(jìn)一步在隧道內(nèi)推廣應(yīng)用，鐵道部于2002年下達(dá)科研項(xiàng)目“贛龍鐵路隧道內(nèi)板式無(wú)碴軌道的試驗(yàn)研究”(2002G031)，科研工程由中鐵三局集團(tuán)公司承擔(dān)。 課題組結(jié)合單線隧道內(nèi)凈空狹小等特點(diǎn)，根據(jù)課題合同規(guī)定的任務(wù)，對(duì)隧道內(nèi)板式無(wú)碴軌道綜合施工技術(shù)開(kāi)展了深入研究，解決了隧底地基處理、狹小空間內(nèi)測(cè)量控制和施工的難題，總結(jié)完成了“贛龍鐵路楓樹(shù)排隧道內(nèi)板式無(wú)碴軌道綜合施工技術(shù)”課題成果。 2 隧道內(nèi)板式無(wú)碴軌道施工 2.1 工藝流程 隧道內(nèi)板式無(wú)碴軌道施工主要工藝流程為：隧底控爆及清碴一隧底排水和清理一隧底承載力檢測(cè)一仰拱及底板混凝土澆筑一測(cè)設(shè)基標(biāo)一底板混凝土頂面鑿毛、清理一底座鋼筋骨架安裝一底座混凝土澆筑一凸形擋臺(tái)模型安裝及混凝土澆筑一凸形擋臺(tái)上基標(biāo)測(cè)設(shè)一底座頂面高程復(fù)測(cè)一軌道板鋪設(shè)及調(diào)整就位(鋪設(shè)龍門(mén)走行軌、龍門(mén)就位)一CA砂漿灌注一凸形擋臺(tái)周?chē)畛錁?shù)脂灌筑一CA砂漿拆模、清理、整修、養(yǎng)生一鋼軌鋪設(shè)、放散、焊接及鎖定一軌道幾何形位精調(diào)及充填式墊板施工一竣工驗(yàn)收。 2.2 技術(shù)要點(diǎn) 2.2.1 隧底基礎(chǔ)施工技術(shù) 因隧道洞身通過(guò)泥巖、泥質(zhì)砂巖等軟巖地段和斷層破碎帶，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，在爆破振動(dòng)影響下節(jié)理裂隙會(huì)變成張性節(jié)理和延長(zhǎng)，為地下水的積存、流動(dòng)創(chuàng)造條件，為此，采取如下措施進(jìn)行控制。 (1)隧道開(kāi)挖采用臺(tái)階法，初期支護(hù)緊跟開(kāi)挖面，及早封閉隧底。 (2)采用控制爆破方法進(jìn)行隧道開(kāi)挖。采取增加鉆孔數(shù)，控制裝藥量，選擇掏槽形式，控制周邊眼間距和最小抵抗線，保證光爆孔與掏槽孔間延時(shí)時(shí)間，底板眼分段起爆等措施，降低群洞效應(yīng)，減弱爆破沖擊波對(duì)圍巖的擾動(dòng)。 (3)確保隧道內(nèi)排水暢通，嚴(yán)禁流水在洞內(nèi)漫流。破碎地段在臨時(shí)水溝表面噴射混凝土加以封閉，反坡地段施工，在洞內(nèi)分段圍擋，及時(shí)將積水抽排出洞外。 (4)仰拱或底板施工采用仰拱防干擾作業(yè)平臺(tái)，洞內(nèi)運(yùn)輸車(chē)輛在仰拱防干擾作業(yè)平臺(tái)上通行，嚴(yán)禁車(chē)輛在開(kāi)挖后的隧底表面通行。隧底開(kāi)挖到設(shè)計(jì)高程后，清除隧底浮碴、松巖，排除積水，對(duì)隧底進(jìn)行承載力檢測(cè)。承載力滿足要求后，盡早安排初期支護(hù)，鋪設(shè)高密度PE板，施工仰拱混凝土，混凝土中摻入WG高效抗?jié)B防水劑。仰拱混凝土初凝后，澆筑仰拱填充混凝土。仰拱和鋪底板橫向施工縫的接頭處采取搭接、鑿毛、設(shè)置膩?zhàn)有椭顾畻l等工藝措施，防止隧道底板滲水。 (5)仰拱和底板施工完成后，用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不密實(shí)區(qū)段，壓注水泥砂漿。 2.2.2 雙向后張部分預(yù)應(yīng)力軌道板制造技術(shù) 贛龍軌道板與秦沈軌道板相比，對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉體系進(jìn)行了改進(jìn)。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用高強(qiáng)度低松弛無(wú)粘結(jié)鋼絞線，錨固體系采用低回縮頂夾式錨具和前卡式低回縮頂壓千斤頂。 為滿足中國(guó)諧振式無(wú)絕緣軌道電路傳輸長(zhǎng)度的要求，研制了縱橫向鋼筋交叉點(diǎn)采用套管隔離的絕緣型軌道板，在隧道內(nèi)首次成段試鋪了250m，并進(jìn)行了相關(guān)的測(cè)試工作。測(cè)試結(jié)果表明，軌道電路傳輸長(zhǎng)度可達(dá)到1200m，較秦沈客運(yùn)專(zhuān)線板式無(wú)碴軌道上傳輸長(zhǎng)度提高了500m。同時(shí)，還研制了減振型軌道板，在隧道內(nèi)進(jìn)行了試鋪。 2.2.3 高性能CA砂漿研制技術(shù) 采用正交試驗(yàn)方法，進(jìn)行乳化瀝青和CA砂漿的研制工作。乳化瀝青是CA砂漿的關(guān)鍵原料。根據(jù)乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的性能指標(biāo)要求，結(jié)合秦沈客運(yùn)專(zhuān)線前期研究成果，選擇重交道路瀝青。選擇陰離子、陽(yáng)離子和非離子乳化劑，選定CaCI 、聚乙烯醇、鹽酸和NaOH作為穩(wěn)定劑或助劑。選擇試驗(yàn)室用小型乳化機(jī)，將乳化工藝參數(shù)作為考察因素，選擇正交表進(jìn)行配方試驗(yàn)。 研制立式砂漿攪拌機(jī)和變頻調(diào)速控制箱，初步確定CA砂漿拌制工藝。根據(jù)技術(shù)條件要求選擇CA砂漿用其他原材料，選擇正交表，采用立式攪拌機(jī)進(jìn)行配方試驗(yàn)。首先，任意從正交表中隨機(jī)挑選幾組，調(diào)整CA砂漿拌制工藝，選定綜合性能指標(biāo)較好的拌制工藝。根據(jù)選定的拌制工藝對(duì)正交表中的其他所有配方進(jìn)行試驗(yàn)，全面測(cè)試CA砂漿性能指標(biāo)，確定最終施工配方。 2.2.4 洞內(nèi)控制測(cè)量技術(shù) 隧道貫通后，在無(wú)碴軌道起止點(diǎn)附近分別設(shè)置3個(gè)平面控制點(diǎn)和2個(gè)高程控制點(diǎn)。底板施工完成后，利用洞外平面控制點(diǎn)測(cè)設(shè)施工中線點(diǎn)，中線點(diǎn)間距200m。利用洞外高程控制點(diǎn)，在水溝邊墻上測(cè)設(shè)洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)，間距100m，并閉合到洞外高程控制點(diǎn)上。正倒鏡法壓點(diǎn)或延伸測(cè)定臨時(shí)中線點(diǎn)，每10m 加密一點(diǎn)，臨時(shí)中線點(diǎn)的方向、距離偏差在相鄰中線點(diǎn)200m范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。 利用洞內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)和加密臨時(shí)中線點(diǎn)，測(cè)設(shè)底座頂面線和確定凸形擋臺(tái)中心位置，測(cè)量精度應(yīng)保證誤差在允許偏差范圍內(nèi)：底座混凝土頂面高程+0/一10mm，擋臺(tái)中心偏離線路設(shè)計(jì)中心線±2 mm，擋臺(tái)中心間距±3 mm，凸形擋臺(tái)頂面高程±2mm。 凸形擋臺(tái)施工完成后，利用洞外控制點(diǎn)在凸形擋臺(tái)上布設(shè)基標(biāo)作為軌道板鋪設(shè)依據(jù)。首先利用洞外平面控制點(diǎn)測(cè)設(shè)洞內(nèi)控制導(dǎo)線點(diǎn)，間距300m。導(dǎo)線點(diǎn)埋設(shè)后，進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，精確測(cè)量導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)位。導(dǎo)線等級(jí)為三等。對(duì)洞內(nèi)控制導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行加密，加密中線點(diǎn)間距100m，設(shè)置在凸形擋臺(tái)中心處。利用洞外高程控制點(diǎn)，用四等水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)設(shè)洞內(nèi)控制水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在凸形擋臺(tái)上，間距100m。 根據(jù)導(dǎo)線加密點(diǎn)采用正倒鏡壓點(diǎn)法，以5m間隔沿線路中心線在每一個(gè)凸形擋臺(tái)中心附近設(shè)置方向基標(biāo)點(diǎn)。根據(jù)洞內(nèi)控制水準(zhǔn)點(diǎn)在每一個(gè)凸形擋臺(tái)上設(shè)置水準(zhǔn)基標(biāo)點(diǎn)。 凸形擋臺(tái)上基標(biāo)點(diǎn)測(cè)設(shè)后，利用洞內(nèi)控制導(dǎo)線點(diǎn)和控制水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，要求基標(biāo)點(diǎn)偏離控制基標(biāo)方向允許誤差為±1mm，每個(gè)相鄰基標(biāo)間距允許誤差為±3 mm，高程允許誤差為±2 mm，每相鄰基標(biāo)高程允許誤差為±1mm，如不滿足，在相鄰加密導(dǎo)線點(diǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。 2.2.5 軌道板洞內(nèi)運(yùn)輸、鋪設(shè)和精調(diào)技術(shù) 由于可利用空間不足220 mm，可將L75×75×10角鋼倒扣在底座混凝土頂面作為龍門(mén)吊走行軌道，每側(cè)鋪設(shè)150 m。鋪裝定位龍門(mén)采用輪寬較小的大直徑走行輪，輪軸位置高于水溝和軌道板頂面。走行輪輪寬設(shè)計(jì)為150 mm，兩走行輪橫向中心距2700mm。 軌道板鋪設(shè)前，預(yù)先在鋪設(shè)位置放置2根50mm×50mm的方木，鋪裝定位龍門(mén)吊，吊起載重卡車(chē)上的軌道板，慢速走行至鋪設(shè)位置，緩慢落下軌道板，待軌道板底面下落到距凸形擋臺(tái)20 mm的高度時(shí)，調(diào)整4個(gè)吊點(diǎn)，使軌道板底面到底座混凝土頂面的距離偏差不大于5 mm；移動(dòng)龍門(mén)吊，使軌道板兩端半圓形缺口與凸形擋臺(tái)邊緣的距離基本相等，偏差小于5 mm；用千斤頂橫向頂推軌道板，使軌道板中心線和加密基標(biāo)連線偏差≤1mm。 軌道板縱橫向位置經(jīng)檢查合格后，將4個(gè)小方鐵片放置到軌道板下支撐螺栓的對(duì)應(yīng)位置處，旋轉(zhuǎn)支撐螺栓將軌道板頂起，抽出軌道板下墊方木。支撐螺栓要4人同步操作，以免造成軌道板縱橫向位置移動(dòng)。利用精密水準(zhǔn)儀實(shí)測(cè)軌道板4個(gè)角點(diǎn)高程和軌道板中心偏差，調(diào)整軌道板滿足設(shè)計(jì)要求。 在軌道板下袋狀CA砂漿灌注施工時(shí)，因支撐螺栓位置影響施工，可將軌道板支撐點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到起吊螺母處。拆除支撐螺栓過(guò)程中加強(qiáng)軌道板位置監(jiān)控，如發(fā)生移位，立即停止旋轉(zhuǎn)支撐螺栓，對(duì)起吊螺母處重新加固后再行拆除。 2.2.6 隧道內(nèi)CA砂漿灌注施工技術(shù) 因單線隧道空間狹小，運(yùn)輸不便，受CA砂漿可工作時(shí)間限制，固定砂漿攪拌站服務(wù)半徑會(huì)大大縮小，為保證CA砂漿施工質(zhì)量，隧道內(nèi)CA砂漿施工利用移動(dòng)拌和灌注車(chē)原位攪拌和灌注。移動(dòng)拌和灌注車(chē)的走行機(jī)構(gòu)和走行軌道同鋪裝定位龍門(mén)吊。乳化瀝青通過(guò)齒輪泵輸送到配有自動(dòng)稱量系統(tǒng)的儲(chǔ)存罐內(nèi)，稱量完成后用另一臺(tái)泵將乳化瀝青泵送人拌和機(jī)內(nèi)。其他液態(tài)外加劑人工稱量，并按要求投入。灌漿工作只能在5～30℃ 范圍內(nèi)進(jìn)行。灌注完成24 h，且CA砂漿強(qiáng)度達(dá)到0.1MPa時(shí)，拆除支撐螺栓及模板。按設(shè)計(jì)要求完成切邊修整工作，并清除凸形擋臺(tái)處CA砂漿。 借鑒日本經(jīng)驗(yàn)，研制了CA砂漿灌注袋。灌注袋根據(jù)板下CA砂漿形狀采用具有良好透氣性的無(wú)紡布縫制而成，對(duì)角設(shè)置灌注口和排氣口。袋狀CA砂漿不但提高了CA砂漿的耐久性能，還取消了軌道板內(nèi)砂漿灌注孔及支撐螺栓處預(yù)埋調(diào)整螺母，減少了CA砂漿的模板安裝和拆卸工作。軌道板調(diào)整完成后，用線繩綁住CA砂漿灌注袋兩角，自板下穿入線繩，從另一側(cè)拉出，使灌注袋平鋪于板下，灌注袋四周應(yīng)外露均勻，且無(wú)褶皺。CA砂漿由一個(gè)灌注口進(jìn)行灌注，同時(shí)注意觀察，待砂漿到達(dá)另一側(cè)對(duì)角處的排氣口時(shí)，放慢灌注速度，待灌注袋全部充滿砂漿且周邊高于軌道板板底后，停止灌注。 2.2.7 凸形擋臺(tái)周?chē)h(huán)氧樹(shù)脂灌注施工 在板底CA砂漿固化后，灌注凸形擋臺(tái)周?chē)腟PR一1型填充樹(shù)脂。灌注前，將凸形擋臺(tái)周?chē)叱鲕壍腊宓酌娴腃A砂漿鑿除，并將填充間隙的垃圾、塵土、浮漿等異物處理干凈。在擋臺(tái)周?chē)冒l(fā)泡聚乙烯材料封堵，并用楔塊楔緊，作為樹(shù)脂灌注施工時(shí)的模板。測(cè)量凸形擋臺(tái)與軌道板邊緣間距，不得小于30mm，否則進(jìn)行處理。測(cè)量模板內(nèi)凈空，計(jì)算樹(shù)脂灌注量。按配合比要求將A、B兩組分料混合，用手動(dòng)攪拌器高速攪拌，上下拌和2—3 min，使其混合均勻，并立即倒入模型內(nèi)。所有攪拌混合后的樹(shù)脂應(yīng)在混合后20min內(nèi)注入。樹(shù)脂應(yīng)緩慢、連續(xù)注入，一次完成。溢出、漏泄的樹(shù)脂立即擦除，不得殘留臟污。 3 結(jié)語(yǔ) 中鐵三局集團(tuán)完成的贛龍鐵路楓樹(shù)排隧道內(nèi)板式無(wú)碴軌道科研工程，是國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的科研成果和我國(guó)鐵路當(dāng)前施工建造水平的完美結(jié)合?！端淼纼?nèi)板式無(wú)碴軌道綜合施工技術(shù)》科研成果，為我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線推廣采用板式無(wú)碴軌道提供了技術(shù)保證。贛龍鐵路楓樹(shù)排隧道內(nèi)板式無(wú)碴軌道的圓滿完成，填補(bǔ)了我國(guó)新建鐵路建設(shè)中的一項(xiàng)空白。 參考文獻(xiàn)： 【1】 徐振龍，王智勇，板式無(wú)碴軌道綜合施工技術(shù)研究【J】，鐵道建筑， 2005(2). 【2】徐振龍等．不同結(jié)構(gòu)形式無(wú)碴軌道施工對(duì)比分析【J】，鐵道建筑， 2005(3). 【3】 徐振龍等．隧道內(nèi)長(zhǎng)枕埋入式無(wú)碴軌道綜合施工技術(shù)研究【C】，北 京：客運(yùn)專(zhuān)線建設(shè)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)，2004. 【4】TB10302-96，鐵路軌道施工及驗(yàn)收規(guī)范【s】. 【51 TB10204-2002，J163-2002，鐵路隧道施工規(guī)范【s】. |
| 原作者： 徐振龍 聞世滿 劉中華 |
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