由於受吊裝孔尺寸的限制,輔助鋪軌基地一般配合短軌排運輸法施工工藝。在輔助鋪軌基地內通過龍門吊將組裝好的軌排投放到吊裝孔,在洞內再用「炮車」將軌排運送至待鋪設的地段。輔助鋪軌基地布置圖如圖1、圖2和圖3所示。
深圳地鐵5號線初步設計時設計了4處鋪軌基地,分別位於前海灣站、塘朗車輛段、上水徑停車場和百鴿籠站。施工圖設計時由於工期調整,需要增設鋪軌基地,因此選擇了寶安中心站後明挖區間、阪田站和黃貝站作為輔助鋪軌基地,輔助鋪軌基地根據自身場地大小合理布置材料堆放場及軌排組裝場,不設定鋼軌焊接區。
2.2鋼軌焊接
2.2.1鋼軌的牌號和效能
地鐵工程正線一般採用60 kg/m鋼軌。按照牌號,目前我國60 kg/m鋼軌有3種規格,即u71mn、u75v和u76nbre。其中u76nbre微合金鋼軌由於硬度較高,一般應用於國鐵過載鐵路,地鐵工程不採用。
u71mn熱軋軌與u75v熱軋軌與車輪硬度匹配關係較好,且**適中,廣泛應用於地鐵工程中。
2.2.2鋼軌焊接
目前我國鋼軌焊接主要有3種方式,即接觸焊、氣壓焊和鋁熱焊。
接觸焊的基本原理是利用電流通過某一電阻時所產生的熱量熔接焊件,再經頂鍛以達焊接目的。接觸焊法,焊接***,效率高,世界各國普遍採用,也是我國地鐵工程採用最多的焊接方式。圖4為洞內接觸焊焊軌作業現場。
氣壓焊的熱源多採用氧-乙炔火焰。其焊接原理是:將被焊金屬構件的焊接端加熱到熔化狀態或塑性狀態時,在頂鍛力的作用下,相互焊接的金屬端麵的熔體或塑體的原子之間,相互擴散滲透再結晶,在2個相互焊接的金屬面之間,形成新的結晶,使兩金屬構件融結成一體。
我國依據氣壓焊原理研製成功了小型化輕便型的氣壓焊機,即小型移動式氣壓焊機,由於其具有裝置簡單、體型小、重量輕、移動操作方便等特點,多用於焊接長鋼軌聯合接頭和線路運營後換軌時的焊接。地鐵運營維護部門多備有此裝置。
鋁熱焊是利用焊劑中的鋁在高溫條件下與氧有較強的化學親合力,它從重金屬的氧化物中奪取氧,使重金屬還原,同時釋放熱量,使金屬熔成鐵水,澆鑄施焊而成。
由於鋁熱焊施工條件較差,焊接接頭質量不易保證,極限強度僅達到母材的70%,焊軌施工時一般不採用。
根據實驗資料,焊接長鋼軌的各種焊法,其焊接接頭的質量,以母材為100%作比較,結果如表1所示。
2.2.3續建工程與既有工程鋼軌焊接
續建工程設計時一般採用與既有工程相同型式的鋼軌(包括質量與牌號),但採購的廠家與既有工程不一定一致,即便一致也存在著時間和批次上的不同,因此鋼軌的材質雖然屬於同一型式也不完全相同,這就給鋼軌焊接帶來難題。
材質不同的2根鋼軌通過接觸焊或氣壓焊,焊接接頭質量難以保證。且接觸焊需要的操作時間長、空間大,若既有工程已開通運營,一般不具備接觸焊條件;移動式氣壓焊雖具備焊軌操作空間,但若既有工程已開通運營,地鐵工程「天窗」時間較短,無法滿足時間上的要求,再考慮其焊接原理,若在此處採用氣壓焊,容易造成潛在病害,形成隱患。
針對城市軌道交通工程續建部分與既有線的鋼軌焊接問題,鋁熱焊表現出了十分突出的優勢。它工藝簡單,適合流動作業,高效、快速的焊接流程尤其適用於「天窗」時間較短的城市軌道交通工程。
鋁熱焊焊接接頭質量受人為因素影響較大,在工藝裝備上和整個焊接過程中,技術引數、操作要求及步驟等均應嚴格把握,以確保焊接接頭質量達到設計要求。
鋁熱焊焊接工藝的主要注意事項如下:
(1)砂型應在200℃恆溫下保溫2 h,乾燥後方可使用。砂型、坩堝烘乾後應妥善儲存,不得被油、水、濁氣汙染。
(2)氧氣瓶、石油液化氣或乙炔瓶的布置應距施焊點5 m以上;烘烤坩堝時應離所有氣瓶5 m以上。
(3)加熱時氧氣工作壓力為0. 6~0. 7mpa,液化石油氣工作壓力為0. 04 ~0. 05 mpa,氧氣流量為3000l/h,焰芯長度為10~12 mm。
深圳地鐵1號線續建工程起自一期工程的終點世界之窗站,終至深圳機場站,目前首通段(世界之窗站至深大站)已開通運營,續建工程與一期工程的4個鋼軌接頭,擬在續建工程全部完工後採用鋁熱焊焊接。
2.3立柱式檢查坑軌道施工方案
立柱式檢查坑整體道床是車輛段及停車場最常見的一種道床型式,為了滿足車輛檢修工藝的要求,立柱一般布置為橫向淨距1. 2 m,縱向中心距1. 4 m的矩陣。
立柱式檢查坑整體道床一般採用50 kg/m鋼軌、djk5-1型彈性分開式扣件,由於受立柱尺寸的限制,軌道結構不採用短軌枕,扣件套管直接澆注在立柱內。立柱式整體道床布置圖如圖5、圖6所示。
根據習慣的標段劃分原則,立柱一般屬於土建承包商負責,而扣件套管的釘孔距公差為±1 mm,施工精度要求極高,施工過程中存在土建承包商一次澆注立柱混凝土且未按要求埋設套管的情況,造成返工,帶來經濟損失和不良的社會影響。
結合近年來成功的施工經驗,立柱式檢查坑整體道床一般採用架軌法施工。架軌法施工是一種自上而下的施工工藝,能將軌道施工誤差一定程度上消除在整體道床的混凝土施工中,進而提高軌道施工精度,保證整個鋪軌作業的順利進行。架軌法施工主要施工工序有軌排架設、扣配件安裝及調整、立柱鋼筋調整、立柱模板安裝及固定、軌道幾何形位精調及軌排固定、立柱混凝土澆築及養護、模板拆除。
在架軌施工之前,需要與土建承包商做好溝通協調工作,即將軌面以下500 mm(視情況可調整)部分的混凝土澆築移交給軌道承包商,土建承包商負責立柱鋼筋的制安及-0. 5 m(軌面標高視為0)以下部分的混凝土澆築。工程分界如圖7所示。
架軌法施工先將扣件固定在軌排上再將扣件套管澆注在立柱內,可最大限度地消除施工誤差。施工時應注意與土建承包商的溝通協調,做好介面劃分、場地交接及施工配合。扣件套管位置與立柱鋼筋有衝突時需移動鋼筋的,應取得土建設計及監理的同意。
某市地鐵1號線車輛段庫內立柱式整體道床施工時,採用預埋套管的方式,結果施工精度無法滿足軌道安裝的要求,造成鑿除立柱上部結構,重新施工,影響了工程工期,帶來了經濟損失和不良的社會影響。上海地鐵11號線賽車場車輛段庫內立柱式整體道床採用架軌法施工,施工精度高、進度快、***,獲得了業內專家和業主的好評。
3、結論
軌道承包商在施工過程中發現問題時,要在第一時間將問題上報到相關管理部門,協同設計單位、監理單位及業主等共同協商解決,以確保整個地鐵工程的順利實施。本文列舉了在實際鋪軌施工過程中發生過的一些問題,並針對具體問題提出了作者的一些粗淺見解,可供軌道設計單位及施工單位參考:
(1)輔助鋪軌基地應在考慮總工期要求的前提下合理設定;
(2)鋼軌材質不同時焊接宜採用鋁熱焊;
(3)庫內立柱式軌道應採用架軌法施工以保證施工精度。
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