浮置板整体道床构造模型及施工工艺

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1、浮置板整体道床构造模型及施工工艺浮置板整体道床构造模型及施工工艺 史万成 王红辉 楚 乐 (中铁一局集团北京城铁轨道工程项目经理部) 介绍钢弹簧浮置板整体道床的构造及性能、施工工艺、施工难点及其解决办法。 钢弹簧浮置板 整体道床 隔震性能 施工工艺 1 工程概况 北京城铁西直门车站位于繁华闹市区,是北京市城市铁路交通的起始车站。车站站线位于站房顶层,为减小列车运行时噪音和震动对站房及周围环境的影响,车站的两条正线和一条牵出线均采用了德国地铁新型减震技术钢弹簧浮置板隔震系统。考虑到车站站房顶层横向工作梁的布置跨度及施工原因,车站三条站线均由4块不同长度的浮置板组成。浮置板之间以剪力铰连接,板下每

2、隔8 4安放一对减震器。 2 浮置板的构造模型及减震原理 钢弹簧浮置板隔震系统与混凝土连续梁工作状态相似,为弹性支座板状连续式道床结构。其构造大体可分为下部基础、弹性隔震器、混凝土浮置板、轨道结构、剪力铰5部分。理论模型如图1所示。 (1)下部基础:直接或间接承受上部所有静、动荷载(包括列车荷载、轨道结构荷载、浮置板及相关结构的荷载等),并将所受荷载均匀传至地基。所谓下部基础是相对钢弹簧浮置板隔震系统而言,它可以是建筑物的主要承重横梁或桥墩,也可以是经混凝土加固处理过的路基。根据浮置板整体道床的工作原理,下部基础平面质量要求非常严格:平整度要求达到2 2,绝对高差偏差要求不超过10。 (2)弹

3、性隔震器:为位于浮置板与下部基础之间的弹性竖向支撑,主要将上部的竖向、横向荷载传递到下部基础。当浮置板上有列车通过时,它将通过压缩变形来缓冲或减轻因列车进站而产生的竖向、横向动能以及列车轮对与钢轨轨面撞击所产生的震动。弹性隔震器安装位置允许偏差不超过3。 (3)混凝土浮置板:主要材质为400及40水泥浇注的钢筋混凝土板状结构。其主要作用是为列车及轨道结构提供工作平台,并将轨道相对集中的荷载均匀分布给减震器,使相邻减震器共同工作。浮置板的几何尺寸允许误差为:长度偏差不大于12,宽度偏差不大于5,高度偏差不大于5。 (4)轨道结构:包括走行钢轨及接触轨两部分,为列车提供走行工作面并传递荷载。其走行

4、钢轨采用60 轨,扣件为2型,轨距为1435。 (5)剪力铰:为位于相邻浮置板之间或板与桥之间的一种只传递剪力而不传递弯矩、纵向水平力的锰钢制件,起到使相邻浮置板接头竖向位移平顺过渡、避免板头部位“错台”的作用,其安装质量直接影响到浮置板端部的使用寿命及列车的平稳。设计要求剪力铰安装位置公差为5。具体位置如图2所示。 3 钢弹簧浮置板整体道床的施工工艺 普通整体道床采用“墩架法”施工(先用调轨架对钢轨进行精调,然后浇注混凝土“支墩”,当支墩混凝土强度达到能限制钢轨的水平、纵向及横向位移时,拆除钢轨支架,以支墩代替钢轨支架),能够很好地保证钢轨的几何形位、轨顶标高等不受扰动。由于浮置板整体道床与

5、普通整体道床在外形及工作状态上有较大的区别,因而要有相应的施工方法。我们根据浮置板道床的特殊要求并结合多年的轨道施工经验,拟定采用“支架法”由上至下进行施工。 3.1 施工工艺 清理验收工作基底(梁面)浮置板整体道床基标测设测量放线轮廓线及预制箱体范围内高程及平整度检测基底打磨运送钢轨及短枕平铺塑料隔离薄膜及油毡钢轨初调及吊短枕运送预制箱体及钢筋预制箱体定位剪力铰定位绑扎钢筋支立模板钢轨精调混凝土浇筑混凝土养生浮置板顶升隔震器安装浮置板精调钢轨精调。3.2 难点工序及解决办法 3 2 1 清理验收工作 本工序主要是对已竣工的下部基础(梁面)进行高程及平整度的检测及验收。 (1)高程控制:由于轨

6、顶标高不可随意改变,所以下部基础的高程施工误差将直接影响到浮置板的实际厚度,而浮置板的厚度是其强度的重要影响因素之一,所以控制梁面的高程至关重要。施工允许板厚误差(即下部基础平面高程误差)为30,预制箱体范围内的高程不得大于设计值+10。 (2)平整度控制:浮置板轮廓线以内的基础平面对平整度要求比较严格。预制箱体范围内的平整度将直接影响到隔震器的工作状态。隔震器是由高强钢弹簧和阻尼液共同组成的减震装置,它的最佳工作状态是单一受压,而一旦预制箱体范围内出现较大的单向坡度,隔震器将承受剪力而影响使用。预制箱体范围内的平整度不得大于2/m。 3 2 2 测量放线 以基标为基准点,依照图纸对浮置板及预

7、制箱体等具体位置进行测量放线。浮置板轮廓线直接影响到竣工后浮置板的使用和外观,由于浮置板原地浇筑,为了保证浮置板浇筑顶升时能与下部基础顺利脱离,所铺塑料隔离薄膜比板外部尺寸要宽1015,故所放道床轮廓线及预制箱体、减震器位置线等均被隔离薄膜覆盖。为了便于施工,在放线过程中增设了距浮置板边线20的立模辅助线。3 2 3 轮廓线及预制箱体范围内高程及平整度检测浮置板整体道床下部基础平面误差要求为:平整度2 2,绝对高差10。轮廓线及预制箱体范围内的高程及平整度对于浮置板厚度及隔震器的工作状态有很大影响。以单个板为单位进行检测,板内每隔3设一断面,每个断面分左、中、右3点进行控制测量。预制箱体的高程

8、及平整度可通过对箱体轮廓线4个角及箱体中心5个点测量来控制。经监理现场检测,如此处理过的基底100%合格。 3 2 4 基底打磨 对轮廓线及预制箱体范围内高程及平整度检测不合格的部位,应进行打磨处理。打磨时必须加强监测,以防因多打、漏打而造成下部基础混凝土表面露筋或打磨厚度过大。可用高精度水准仪及毫米级塔尺在打磨范围内均匀布点(不得少于5点)进行控制测量,指导打磨工作。 3 2 5 平铺塑料隔离薄膜及油毡 方案1:细砂隔离层。在打磨后的梁面上平铺一层50厚级配良好的细砂,细砂上平铺5沥青。当混凝土浇筑养生及隔震器安装结束后,可用高压水枪冲走细砂。此方案的优点是避免了难度较大的顶升工作,但由于现

9、有的钢轨轨架几何尺寸偏小,轨架支撑点位于浮置板轮廓线以内细砂隔离层上,轨架的牢固性难以保证,所以不予采用。 方案2:塑料隔离薄膜。在打磨后的梁面上由上到下平铺一层塑料隔离薄膜和油毡。铺盖范围为由浮置板轮廓边线向外延伸15。考虑到运筋绑筋、器具坠落、短枕堆放、迷流筋焊接灼烫等多种因素对隔离薄膜造成伤害,故采用厚1的塑料板。 3 2 6 预制箱体定位 预制箱体是形成隔震器工作空间的模型,同时还将列车及浮置板动、静荷载传到隔震器,其定位的准确和平整程度直接影响到隔震器的工作状态及使用寿命。首先用全站仪精确测设出隔震器位置中心点,根据相关尺寸测设出预制箱体外轮廓线。预制箱体到位后,先在预制箱体下部粘贴

10、60宽的密封胶带,然后参照轮廓线精确摆放到位。由于箱体自重达200,故只需用玻璃硅胶进行密封即可。 3 2 7 剪力铰定位 剪力铰位置左右、上下允许误差为3。在钢筋未绑扎之前,剪力铰一直处于悬空状态,故施工定位非常困难。为此,我们研制了专用剪力铰定位架(如图3)。剪力铰定位架以钢轨的轨顶高程及方向为基准,通过调整吊杆螺栓来调整剪力铰与钢轨的相对距离,从而可达到精确定位的目的。 3 2 8 混凝土养生 (1)时间控制 在日夜轨温差可达30左右的7、8月份,钢轨的伸缩对于未达到或刚达到终凝的混凝土的破坏非常严重,轻者在短灰枕周围混凝土表面出现环形裂纹,重者在混凝土表面出现横向贯通裂纹导致浮置板丧失强度。因此,我们决定控制混凝土浇筑时间,确保混凝土初凝在清晨轨温快速变化之前结束。混凝土初凝完结时的强度已完全可以限制钢轨及短灰枕的水平及竖向位移,保证轨道的几何形位不会发生变化,放松轨道所有扣件使钢轨处于无限制伸缩状态。 (2)混凝土养生 在混凝土表面覆盖草帘或麻袋片洒水养护以防止混凝土表面龟裂; 用湿润的麻袋片或草帘全线通长覆盖,洒水降温,确保钢轨基本处于恒温状态,最大程度减小钢轨伸缩量。