钢弹簧浮置板预制板轨道施工方法与流程

1.本发明涉及轨道施工技术领域，具体地说，涉及一种钢弹簧浮置板预制板轨道施工方法。


背景技术：

2.随着社会发展和科技进步，轨道交通的重要性日益彰显。在轨道交通的建设中必须解决车辆运行时产生的振动和噪音问题，否则将严重的影响周边居民的生活质量，危及周边建筑安全，同时，轨道交通本身的稳定性、安全性和使用寿命也会受到影响。为控制轨道交通运营中产生的振动和噪声，研究人员研发出许多减振降噪产品，其中钢弹簧浮置道床技术是业内公认减振效果最好的技术之一。
3.为了实现钢弹簧道床施工的高精准、高质量以及高成效，针对施工特点、难点，需要一种钢弹簧浮置板预制板轨道施工方法来简化施工工艺，高效率地完成施工任务。


技术实现要素：

4.本发明的内容是提供一种钢弹簧浮置板预制板轨道施工方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
5.根据本发明的一种钢弹簧浮置板预制板轨道施工方法，其包括以下步骤：
6.一、施工准备；
7.二、测设加密基标；
8.三、浮置板地段隧道尺寸偏差限界检查及测量；
9.四、隧道基底垃圾、杂物的清理；
10.五、铺轨门吊走行轨的安装；
11.六、基底钢筋的绑扎及安装；
12.七、基底伸缩缝木板、中心水沟模板安装；
13.八、基底混凝土浇筑及养生；
14.九、基底高程及水平度检查、整修；
15.十、基标测量放线；
16.十一、轨道车运输预制板至施工现场；
17.十二、铺轨门吊预制板的吊装及初步定位；
18.十三、预制板高程、前后、左右精确调整及测量；
19.十四、钢轨、扣件的组装；
20.十五、轨道几何尺寸的精调；
21.十六、浮置板顶升；
22.十七、密封条、盖板安装；
23.十八、浮置板轨道全面质量检查。
24.作为优选，步骤二中，先对线路的中线位置及高程进行调线调坡；并按每100～
200m设置线路中心控制桩及高程控制桩，曲线地段增设曲线五大桩；然后对控制基标进行复测，确认无误后，按3.6m每点进行施工基标加密测量。
25.作为优选，步骤三中，根据现场的测量放线，进行预制板铺设地段的限界测量，满足预制板铺设的限界尺寸要求；曲线上需根据轨道超高，几何线位变化情况进行测量。
26.作为优选，步骤六中，基底钢筋在铺轨基地加工，轨道车运输至作业面，现场对钢筋笼进行绑扎；由于曲线地段浮置板基础为倾斜基础，浮置板基础中心线与线路中心线产生偏移，需注意绑扎钢筋网的中心位置，基底钢筋网中心线向曲线外股，偏离线路中心线一定值，按照加密基标进行调整。
27.作为优选，步骤七中，基底伸缩缝每隔10.8m设一条，基底伸缩缝应与板缝及结构缝在同一位置，变形缝宽度为20mm，需避让隔振器位置；
28.浮置板基底中心水沟宽350mm，沟深134mm；浮置板基础中心水沟模板采用矩形封闭式钢模板；曲线地段基底每隔10.8m在曲线内侧设100mm宽横向排水沟，将基底内侧水排至中心排水沟；模板安装必须平顺，位置正确，并牢固不松动；支立中心水沟模板需注意曲线地段水沟中心线同线路中心线的偏差
29.作为优选，步骤八中，按照设计要求，隧道曲线地段道床基底设置超高，施工时要求严格控制道床基底的表面平整度，道床基底混凝土表面高度只能出现负误差，即0～-5mm，不允许出现正误差；混凝土施工采用轨道车运输、铺轨门吊吊运混凝土料斗，进行混凝土运输作业；混凝土施工完毕后，对散落于隧道管壁的混凝土及时进行清理。
30.作为优选，步骤九中，基底浇注完毕后，对浮置板基底顶面的高程进行检查，对于不满足设计要求，可能影响预制板铺设的地段，要求进行凿除及打磨处理，确保施工质量满足设计要求。
31.作为优选，步骤十中，为了满足后续预制板的就位、调整及轨道几何尺寸的实现的需要，要求按3.6m设置轨道中心加密基标；用测量精度高的水准测量仪器，对加密基标进行高程测量，作为预制板高程控制的基础数据。
32.作为优选，步骤十二中，预制板运输至铺轨基地后，利用铺轨基地设置的起重吊车运至平板车上，轨道车运行至施工现场，由铺轨门吊调运至铺板作业面；预制板的吊点设置：利用预制板预埋的4个隔振器外套筒，作为预制板吊点；根据基底控制基标，利用铺轨门吊进行预制板的初步定位；步骤十三中，利用线锤，进行预制板的精确就位，具体施工步骤为：铺轨门吊初步就位、安装斜支撑、调整预制板至设计位置、支垫木板并填塞预制板间隙-拆除斜支撑；通过以上步骤实现预制板前后、方向、高程的精确定位。
33.作为优选，步骤十四中，隔振器安装完毕后，拆除调节器装置，使预制板完全压于隔振器上，然后安装钢轨、扣件；
34.步骤十五中，为了补正各构件的制造误差和施工误差引起的不平整，满足轨道所规定的铺设精度的要求，需要对轨道进行精调，包括：
35.a、轨距及轨向调整
36.钢轨轨向及轨距调整通过扣件不同规格的轨距块、铁垫板锯齿扣板实现调整；调整时，根据每3.6m设置的控制基标为基准进行调整，首先确定一股钢轨的轨向，再以轨距控制另一股钢轨的轨向；由直线向曲线进行调整；
37.b、高低及水平调整
38.轨道的高低水平通过调整垫板及轨下充填式垫板进行调整；充填式垫板的充填厚度为0.8～8mm，超出调节范围的，通过调整轨下或铁垫板下垫板来实现调整。
39.本发明的有益效果如下：
40.1)“建筑工业化”模式组织施工：该施工工艺采用“预制板现场拼装”结构，按照“建筑工业化”的模式组织施工(即构件设计标准化，生产工厂化，施工机械化，管理科学化)。
41.2)缩短工程建设工期：浮置板采用“工厂标准化预制、现场机械装配”相结合的施工工艺，预制板工厂预制为成品件，运输至铺轨基地及洞内进行现场装配施工。有效的提高劳动生产率，缩短轨道施工工期，加快工程建设进度。
42.3)降低现场劳动强度：“预制板现场拼装”浮置板轨道极大地减少了繁重、复杂的手工劳动和现场混凝土的湿作业，降低了劳动者的现场作业强度，改善现场一线施工人员作业环境。
43.4)提高浮置板轨道质量：预制板为定型产品，生产采用工厂化、标准化、专业化模式组织生产。有效的减少了现场施工中人的因素、技术因素、环境因素对工程质量的影响，有效的提高了浮置板轨道的施工质量。
44.5)精确实现轨道几何尺寸：施工中能精确控制预制板铺设的位置，实现轨距、水平、方向、轨顶高程等轨道几何尺寸，以确保列车的安全、平稳运行。
45.6)配套机具设备合理：配套的机械设备，设计合理、施工方便，能满足轨道施工的需要。
附图说明
46.图1为实施例中一种钢弹簧浮置板预制板轨道施工方法的流程图；
47.图2为实施例中曲线地段轨道中心线几何关系示意图；
48.图3为实施例中曲线平分中矢法布置预制板示意图；
49.图4为实施例中缓和曲线地段预制板高程示意图；
50.图5为实施例中内置隔振器内部结构示意图。
具体实施方式
51.为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
52.实施例
53.如图1所示，本实施例提供了一种钢弹簧浮置板预制板轨道施工方法，其包括以下步骤：
54.一、施工准备；
55.二、测设加密基标；
56.三、浮置板地段隧道尺寸偏差限界检查及测量；
57.四、隧道基底垃圾、杂物的清理；
58.五、铺轨门吊走行轨的安装；
59.六、基底钢筋的绑扎及安装；
60.七、基底伸缩缝木板、中心水沟模板安装；
61.八、基底混凝土浇筑及养生；
62.九、基底高程及水平度检查、整修；
63.十、基标测量放线；
64.十一、轨道车运输预制板至施工现场；
65.十二、铺轨门吊预制板的吊装及初步定位；
66.十三、预制板高程、前后、左右精确调整及测量；
67.十四、钢轨、扣件的组装；
68.十五、轨道几何尺寸的精调；
69.十六、浮置板顶升；
70.十七、密封条、盖板安装；
71.十八、浮置板轨道全面质量检查。
72.施工工艺原理说明
[0073]“预制板现场拼装”钢弹簧浮置板施工，采用工厂内进行预制板预制生产，通过汽车运输至铺轨基地，在铺轨基地内采用龙门吊或吊车将预制板吊装至平板车上，轨道车运输至施工作业面，现场进行预制板铺设、轨道几何尺寸调整等作业。浮置板轨道基础混凝土施工提前于预制板铺设前完成。
[0074]
浮置板轨道结构设计情况
[0075]
预制钢弹簧浮置板轨道主要由浮置板基础、隔振器、预制预制板、剪力板、水平限位器、钢轨及其扣配件等组成。浮置板地段按隧道半径r-2750mm进行设计，理论设计轨道高度为885mm，浮置板顶升高度按30mm设计。浮置板基础设计理论高度为269mm，在直线地段，浮置板基础横断面为水平线，曲线地段为倾斜基底，基底混凝土横断面高程随曲线超高进行调整。预制板为定型产品，长度3.6米，宽度2.7米，单块板净重约7.8吨。浮置板地段采用60kg/m钢轨，带轨底坡普通扣件，扣件间距一般按600mm进行布置。浮置板的排水采用浮置基底中间设置350*134mm的排水沟排水，坡度同线路坡度。浮置板地段的排水同普通道床排水的顺接，水沟过渡在其他相邻道床地段实现，应在上游设置沉沙坑及铁箅子防止杂物进入浮置板地段水沟。
[0076]
浮置板基础：基底均采用c40混凝土。混凝土用砂、石、水泥及水等材应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(gb50204-2015)和《混凝土结构耐久性设计标准》(gb50476-2019)(设计使用年限按100年，环境等级按“i-b”类设计)的规定，粗骨料应采用碎石，碎石的最大粒径应小于25mm)。基底设纵向中心排水沟，坡度与线路坡度相同。
[0077]
预制板：具有一定的质量和刚度的钢筋混凝土结构。预制板采用c50混凝土钢模工厂预制，混凝土用砂、石、水泥及水等材应符合《混凝土结构工
[0078]
程施工质量验收规范》(gb50204-2015)和《混凝土结构耐久性设计标准》(gb50476-2019)(设计使用年限按100年，环境等级按“i-b”类设计)的规定，粗骨料应采用碎石，碎石的最大粒径应小于25mm。板内预埋隔振器外套筒、预留剪力板套管、预埋扣件套管、预埋观察筒盖板套管及杂散电流端子等。预制板同结构基础用隔振器整体隔离，达到减振降噪的目的。
[0079]
隔振器:隔振器为内置式阻尼弹簧隔振器，沿线路纵向间距为1.2m，横向布置间距为1.860m，与非钢弹簧浮置板道床衔接处的端部采用0.6m间距加密过渡。
[0080]
剪力板：水平剪力板、侧置式剪力板，水平剪力板和侧置式剪力板各为两块。其中，水平剪力板和侧置式剪力板分别有两种结构形式:一种提供直线段刚性连接，一种提供曲线段可伸缩连接。
[0081]
水平限位器：水平限位器：预制板精调就位后，在每个隔振器对应的基底钻孔，安装水平限位器。所有隔振器均设置水平限位器。
[0082]
钢轨及其扣配件：钢轨采用采用60kg/m钢轨、扣配件采用弹条ⅲ型分开式扣件，扣件纵向间距为600mm。
[0083]
浮置板基底施工
[0084]
1线路调线调坡
[0085]
因施工误差及结构沉降，为确保道床厚度并满足列车运行限界要求，需对线路的中线位置及高程进行调线调坡。并按每100～200m左右(曲线地段增设曲线五大桩)设置线路中心控制桩及高程控制桩。
[0086]
2线路复测及加密基标测设
[0087]
对控制基标进行复测，确认无误后，按3.6m每点(即按现场铺板的模数及板端位置进行放线)进行施工基标加密测量。
[0088]
3浮置板地段隧道结构尺寸偏差及限界检查测量
[0089]
根据现场的测量放线，进行预制板铺设地段的限界测量，满足预制板铺设的限界尺寸要求。曲线上需根据轨道超高，几何线位变化情况(具体其几何关系见曲线地段轨道中心线几何关系示意图2)进行测量。对于线路中心线与盾构中心线理论偏移值同实际偏移值偏差较大，可能造成预制板轨道无法铺设，由设计单位确定解决方案。
[0090]
4基底高程控制线测量
[0091]
浮置板基础高度根据调线调坡后的轨道高度进行调整，基础收面高度根据轨顶高度向下返值616mm。基底混凝土施工前，将该高程控制线测设于盾构壁上，作为基底混凝土施工时的基准线。注意曲线同直线的差异，曲线内侧及曲线外侧高程的差异，直线地段基底横断面为水平线，曲线地段基底横断面为倾斜线。
[0092]
5基底钢筋的绑扎
[0093]
基底钢筋在铺轨基地加工，轨道车运输至作业面，现场对钢筋笼进行绑扎。由于曲线地段浮置板基础为倾斜基础，浮置板基础中心线与线路中心线产生偏移，需注意绑扎钢筋网的中心位置，基底钢筋网中心线向曲线外股，偏离线路中心线一定值，具体按照加密基标进行调整。
[0094]
6设置基底变形缝及支立水沟模板
[0095]
基底变形缝(伸缩缝)：每隔10.8m(每3块板)设一条。除特殊注明外，基底变形缝一般情况下应与板缝及结构缝在同一位置，变形缝宽度为20mm，需避让隔振器位置。
[0096]
浮置板基底中心水沟宽350mm，沟深134mm。浮置板基础中心水沟模板采用专用矩形封闭式钢模板，具有可重复使用、不易变形、施工便捷等优点。曲线地段基底每隔10.8m(每3块预制板)在曲线内侧设100mm宽横向排水沟，将基底内侧水排至中心排水沟。模板安装必须平顺，位置正确，并牢固不松动。支立中心水沟模板需注意曲线地段水沟中心线同线路中心线的偏差。混凝土浇注进行检查，以防浇注混凝土时跑模、胀模。
[0097]
7基底混凝土施工
[0098]
按照设计要求，隧道曲线地段道床基底设置超高，施工时要求严格控制道床基底的表面平整度，道床基底混凝土表面高度只能出现负误差(0～-5mm)，不允许出现正误差。混凝土施工采用轨道车运输、铺轨门吊吊运混凝土料斗，进行混凝土运输作业。混凝土施工完毕后，对散落于隧道管壁的混凝土及时进行清理。
[0099]
8基底高程检查
[0100]
基底浇注完毕后，对浮置板基底顶面的高程进行检查，对于不满足设计要求，可能影响预制板铺设的地段，要求进行凿除及打磨处理，确保施工质量满足设计要求。
[0101]
钢弹簧浮置板现场测量
[0102]
1测量放线
[0103]
为了满足后续预制板的就位、调整及轨道几何尺寸的实现的需要，要求按3.6m设置轨道中心加密基标。用测量精度较高的水准测量仪器，对加密基标进行高程测量，作为预制板高程控制的基础数据。
[0104]
2曲线地段平分中矢布置预制板
[0105]
曲线地段按平分中矢法布置预制板即3.6m弦正矢的1/2(即平分中矢法)布置板中心线，板中心线同线路中心线存在差异，r-450米曲线半径,差异约为2mm(正矢值为4mm)，如图3所示。
[0106]
预制板的铺轨基地储存
[0107]
存储场地进行混凝土硬化，预制板在运输及存储过程中在预制板底部设置垫木，避免预制板三点受力及产生翘曲变形。
[0108]
预制板的现场吊装及运输
[0109]
预制板运输至铺轨基地后，利用铺轨基地设置的起重吊车运至平板车上，轨道车运行至施工现场，由铺轨门吊调运至铺板作业面。预制板的吊点设置：通过专用工具，利用预制板预埋的4个隔振器外套筒，作为预制板吊点。
[0110]
轨道平板车运输预制板时，装车前先划出车辆底板纵横中心线，以横中心线为界，对称装载，预制板纵向中心线投影与车底板中心线重合，并采用加固材料进行加固，控制运输过程中预制板的纵向横向位移。
[0111]
因预制板的净重约为7.8t，目前普通整体道床“轨排架轨法”使用的吊装及运输设备能基本满足预制板的施工需要，具体如表1：
[0112]
表1主要运输、吊装设备承重情况表
[0113]
序号设备名称设计承重预制板施工使用情况1起重吊车10t基本满足要求2dp10型铺轨门吊10t基本满足要求3pd25型平板车25t满足两块板承重荷载4jy290轨道车290t满足预制板运输要求
[0114]
预制板的现场精确定位
[0115]
预制板由铺轨门吊吊运至作业面，通过初步定位及精确定位，实现预制板的定位满足设计及施工要求。
[0116]
首先根据基底控制基标，利用铺轨门吊进行预制板的初步定位，然后利用线锤，进行预制板的精确就位。具体施工步骤为：铺轨门吊初步就位-安装斜支撑-调整预制板至设
计位置-支垫木板并填塞预制板间隙-拆除斜支撑。通过以上步骤实现预制板前后、方向、高程的精确定位，预制板铺设精度允许误差见表2：
[0117]
表2预制板的铺设精度允许误差
[0118]
允许偏差项目左右允许偏差(mm)前后允许偏差(mm)允许偏差值-5～ 5-5～ 5
[0119]
预制板的高程控制
[0120]
1预制板的高程控制
[0121]
因隔振器(即钢弹簧)在预制板自重作用下,存在压缩变型，预制板的高程控制，需根据测量所测与设计高程差值进行高程控制：
[0122]
2缓和曲线地段预制板的高程渐变(如图4)
[0123]
因缓和曲线上，外股超高渐变，理论上板应处于扭曲状态，因预制板按平面进行预制，理论上板受力为三点支撑状态。为了解决该问题，同一块板上外股超高值采用同一超高值，致使缓和曲线上预制板超高跳跃式渐变。因此造成的缓和曲线地段，相邻预制板不同超高值产生的高差台阶，通过轨下垫板(或铁垫板下垫板)进行调整，以实现铁垫板同钢轨的有效连接和线路钢轨面的平顺性，满足设计轨道几何尺寸要求。
[0124]
3.6m预制板超高渐变值计算公式：
[0125]
调高值＝l0/δh*3.6(mm)
[0126]
隔振器的安装
[0127]
1内置隔振器的安装(图5为内置隔振器内部结构示意图)。
[0128]
去掉外套筒上的盖子12，压入定位销，利用安装杆把隔振器2放到外套筒里，落在浮置板支承基础上，支承板与外套筒之间有足够的空隙，旋转弹簧组使三角形状的上支撑板4的三个角和焊在外套筒内壁上的13垂直对齐，取出安装杆。然后用在下支架13和上支承板4之间塞入调平钢板7，直至缝隙填塞密实。安装完隔振器，并达到设计要求后，要把安全板5放置于调平钢板7上，并通过螺栓6与内筒连接在一起，防止调平钢板移动。利用螺栓固定安全板，保证传力可靠。
[0129]
2隔振器的检查及注意事项
[0130]
隔振器安装完毕后，检查隔振器上部的间隙是否填塞密实，若存在间隙，可能会造成隔振器不受力状态。预制板精确就位后，在隔振器未安装及检查完毕，严禁拆除或调整该板及相邻预制板的作为支撑受力的调节器。
[0131]
浮置板轨道钢轨、扣件的安装及轨道几何形位的调整
[0132]
隔振器安装完毕后，拆除调节器装置，使预制板完全压于隔振器上，然后安装钢轨、扣件。因曲线的超高、线路竖曲线、隔振器的差异、不同板之间的高差、隔振器基底的不平整、预制板及扣件的制造安装误差等一系列因素，造成轨道的高低和水平差异，为了补正各构件的制造误差和施工误差引起的不平整，满足轨道所规定的铺设精度的要求，需要对轨道进行精调。
[0133]
1轨距及轨向调整
[0134]
钢轨轨向及轨距调整主要通过扣件不同规格的轨距块、铁垫板锯齿扣板实现调整。调整时，根据每3.6m设置的控制基标为基准进行调整，首先确定一股钢轨的轨向，再以轨距控制另一股钢轨的轨向。由直线向曲线进行调整。
[0135]
2高低及水平调整
[0136]
轨道的高低水平通过调整垫板及轨下充填式垫板进行调整。充填式垫板的充填厚度为0.8～8mm，超出调节范围的，通过调整轨下或铁垫板下垫板来实现调整。
[0137]
3“预制板现场拼装”浮置板轨道使用的扣件说明
[0138]
为了满足施工调整的需要，“预制板现场拼装”浮置板轨道使用的调整量较大的弹条ⅲ型分开式扣件，具体扣件的技术数据如下：
[0139]
1)扣件系统在使用标准厚度垫板下，理论厚度为：10(轨下垫板) 14(铁垫板下垫板) 24(铁垫板厚度)＝44mm，轨下采用标准垫板时，轨下调高量不允许大于10mm。
[0140]
2)为了满足“预制板现场拼装”浮置板轨道调节的需要弹条ⅲ型分开式扣件轨下垫板、铁垫板下垫板采用的主要规格如下：
[0141]
轨下垫板：标准板厚10mm；
[0142]
铁垫板下垫板：垫板厚度分为2、3、5、10mm四种；
[0143]
轨下调高垫板：垫板厚度主要为为1、3、5mm三种。
[0144]
3)扣件轨距块的规格及说明
[0145]
主要轨距块规格为：6#、8#、10#、12#，通过不同轨距块的调整，在一定范围内可实现轨距、方向调整，单股钢轨调整范围为 8mm～-6mm(具体调整情况见表3)。
[0146]
表3轨距块调整方向、轨距范围对照表
[0147][0148]
杂散电流电缆线安装
[0149]
浮置板内钢筋兼做排杂散电流钢筋，在预制浮置板板块时由预制厂商在板端预埋一对排流连接端子，待浮置板就位完成后板与板之间用铜电缆线连接，电路贯通。
[0150]
剪力板等附属项目的安装
[0151]
为了消除相邻板端列车运行中产生的剪力，在板与板连接位置设置水平剪力板与侧置剪力板，在预制板预制中，预埋剪力板螺栓孔，预制板铺设就位完毕后，可进行剪力板的安装。
[0152]
在板与板的凹槽位置安装观察孔盖板。
[0153]
浮置板轨道施工质量检查
[0154]
全部施工完毕后，对扣件进行复紧，对浮置板轨道施工质量进行全面检查。
[0155]
效益分析
[0156]
浮置板轨道“工厂标准化预制、现场机械装配”的新型施工工艺的研究与应用，能极大提高工效，缩短项目建设周期。突破了以往散铺法施工进度缓慢的难题，施工进度由6～10m/天提高至70m/天，进度提高了7～10倍。同时该施工工艺提高了浮置板施工的质量、减少了现场劳动力，改善了现场人员作业环境。该施工工艺达到了目前国内、外地铁浮置板轨道施工的领先水平，经济效益和社会效益显著。
[0157]
应用实例
[0158]
由郑州地铁集团有限公司组织，设计单位、施工等单位展开科研攻关，进行前期大量的论证及专题讨论，进行大量工艺实验，不断总结、分析、改进。于2021年9月30日中铁一局集团有限公司圆满完成了郑州市轨道交通5号线工程综合技术改造施工中州大道车辆段入段线950.4m“预制板现场拼装”浮置板的施工，施工组织科学合理，施工工艺经济、实用，高质量、高标准完成了浮置板轨道的施工。
[0159]
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。