城市轨道交通铺轨基地设置研究

在城市轨道交通建设中,以洞通、轨通、电通和车通为控制点,以区间贯通、轨道贯通和供电系统送电为关键路线,轨道铺设进度直接影响全线的开通工期目标。和铁路工程铺轨基地一样,城市轨道交通的铺轨基地为轨道铺设提供设备、材料、人力等资源。设计中由总体工筹专业在项目前期结合临时占地等情况布置。在实际工程中,因对道岔、钢弹簧浮置板道床等制约铺轨进度的特殊轨道结构考虑不足,常导致实际铺轨工期与计划工期差别较大,后期常出现赶工情况,影响轨道铺设质量及项目工期。

结合多年城市轨道交通轨道工程设计及施工配合经验,从铺轨基地设置原则、位置、数量、基地布局等方面进行了系统研究,分析了铺轨基地设置需考虑的各种因素,并对轨排井设置、铺轨基地建设等进行了深入探讨,为后续工程提出了合理建议。

1 铺轨基地设置原则

铺轨基地需满足轨道铺设需要,一般分生产区、作业区和现场临时办公区、作业人员生活区(图1)。

城市轨道交通铺轨基地设置研究
图1 铺轨基地平面示意

铺轨基地设置结合线路长度、沿线工程环境、总体工程筹划、土建结构形式、轨道结构方案、铺轨标段划分、铺轨工艺、系统接口等因素综合考虑,需满足轨料运输及存放、轨料加工、门式起重机运输、临时用电、施工用水等要求。

铺轨基地设置应遵守以下原则。

(1)铺轨基地设置。应根据线下施工单位施工进度、铺轨施工工艺情况、轨道工程规模、施工方法及进度要求,按经济技术比选确定,并有富余生产能力。

(2)铺轨基地布置。应综合考虑结合基地选址及面积大小、线路位置、预留下料口数量及尺寸、铺轨方案、轨道材料供应及储备条件、施工机械的配备情况等。

(3)铺轨基地设施宜永临结合。基地应与主干道有良好的连通,方便轨料进场;注意保护环境,应考虑周边的水源、电源等接口问题,并充分利用现有水源、电源和运输通道等。

(4)充分利用线下单位既有临时工程及设置,如冠梁、人员通道、硬化场地等。轨料存放场地应平实,并有良好的排水系统。基地内临时设施的设置,应尽量避免影响站后工程施工。

(5)严格按工程规模、施工需要、场地条件,合理布置临时工程设施,避免过剩和不足,尽量少占地、少投入,减少临时工程建设费。

(6)铺轨基地应修建消防通道,相邻堆料间,应根据作业需要,留有不小于0.5m距离,各堆料区分隔线涂抹清晰明显。场内堆置物与门式起重机走行线间应留有安全距离,并配备机械检修设施。

2 铺轨基地位置设置分析

在设计阶段,轨道专业应与总体工筹及土建设计密切配合,详细了解沿线周边环境,包括水、电、道路、施工临时占地、周边敏感地段等,基地选择应尽量方便施工,减少扰民及民扰现象,尽量避免增加临时占地。

铺轨基地一般选择在地面开阔、隧道埋深浅、线路纵坡小、交通方便、不影响25m标准轨运输的地段。

2.1 铺轨基地设在地面车辆基地

地面车辆基地场地开阔,方便轨料存储及加工,可同时组织车辆基地和正线轨道施工。组织正线施工时无须设置轨排井,轨排通过出入线直接运抵地下线工作面,可减少现场吊装作业,提高作业效率及安全性。

地面车辆基地如受征地拆迁、管线迁改等条件限制,无法实现向正线铺轨时,可在U形槽敞开段设置铺轨基地。在U形槽敞开段设置铺轨基地时,因线路纵坡较大,施工中应采取可靠措施,避免溜车。

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2.2 铺轨基地设在有渡线车站

铺轨基地设在有渡线车站,可通过道岔转辙设备的调车功能,充分发挥轨道工程车的使用效率,分别组织左右线大小里程方向4个作业面的铺轨施工。另外,设置配线的车站,可利用配线存放平板车、焊轨车等,便于工期紧张时铺轨和焊轨的交叉作业。

2.3 铺轨基地设在明挖地段

铺轨基地设在明挖地段,便于结构进行轨排井预留。暗挖结构受力复杂,如设置轨排井,大幅增加了投资。轨排井需在结构顶板、中板大尺寸(30m×5m)留洞,以用于轨排的吊装。结构设计需同时考虑铺轨材料堆载及门式起重机行走荷载影响。为节约投资,铺轨基地尽量设在明挖区间或地下2层的明挖车站。如在地下3层车站或其他结构车站设置轨排井,土建投资增加较多。

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2.4 铺轨基地避开土建控制节点

铺轨基地加工完成的轨排、钢筋笼等通过轨排井吊装至轨行区,然后通过轨道车沿线路运送到作业面。如土建节点不通,则无法顺畅铺轨。因此,铺轨基地位置应充分考虑土建节点影响,避免因土建节点不通造成轨排运输困难、铺轨基地不能充分发挥功能的情况,以保证铺轨施工的连续性。

3 铺轨基地数量设置分析

根据铺轨施工方法及全线道床形式计算出所需的绝对工期,结合施工标段划分,考虑影响铺轨施工的因素及适当的富余量,合理确定铺轨基地数量。

3.1 铺轨基地总体筹划

(1)详细梳理全线轨道道床形式及分布地段、道岔、交叉渡线设置情况。

(2)确定不同铺轨方式下各种类型轨道道床、道岔、交叉渡线的铺轨进度指标。

(3)调查土建交付场地日期,进而确定适宜的铺轨施工工艺。

(4)计算各区间铺轨施工的“绝对”工期,与“洞通”工期及线路总体工筹匹配后编制铺轨工期。

(5)设计中宜顺排工期,根据节点时间编排铺轨施工工期,确定轨通时间,以留有适当富余量。

3.2 铺轨施工方法

轨道结构类型较多,不同铺轨施工方法对铺轨进度影响较大。轨道铺设常用的有机械化铺轨(机铺)和机械配合人工铺轨(散铺)两种方式。

3.2.1 机械化铺轨

采用机铺时,在铺轨基地进行轨排组装。轨排在拼装台上按钢轨长度、轨距、扣件类型、轨枕间距组装完成,形成轨道框架。城市轨道交通用轨排多采用25m标准轨。

用门式起重机将轨排从轨排井调运至轨行区,然后通过轨道车运送到作业面。将轨排精调后,浇筑道床混凝土。普通道床地段机铺进度75~100m/(班·日)。

目前浮置板道床多采用钢筋笼方案,在铺轨基地绑好钢筋笼,吊装运输至作业面后,再进行少量的钢筋作业,即可浇筑混凝土,铺设进度约25m/(班·日)。

在地面铺轨基地进行轨排组装及浮置板道床的钢筋笼绑扎,作业环境好、干扰小,施工人员作业条件明显改善、施工进度快,但对铺轨基地的要求高,需设置轨排井,以满足轨排进洞要求。

3.2.2 机械配合人工铺轨

采用散铺时,可利用盾构井、土建下料口周围作为铺轨基地。利用汽车式起重机将轨料投放到隧道内,当轨料运至作业面后,在现场进行钢筋绑扎及钢轨架设。

散铺施工时,利用盾构井、土建下料口运输25m标准轨比较困难,部分项目研究了盾构井吊装25m标准轨进洞的工装,施工速度慢,施工过程中风险较大;部分项目在赶工时改用12.5m钢轨,不仅增加了现场钢轨接头数量,而且轨道的平顺性较差。普通道床散铺施工进度约50~75m/(班·日);

钢弹簧浮置板道床散铺进度约5m/(班·日)。

3.2.3 道岔施工

因道岔结构特殊性,目前均采用架轨法施工。

道岔铺设难度较大,施工精确要求高,施工周期较长,单开道岔约7(班·日)/组,交叉渡线约30(班·日)/组。

3.3 影响铺轨基地数量的其他因素

铺轨施工与许多专业存在交叉作业,根据工程经验,以下几方面对铺轨工期影响较大,计算铺轨基地数量时需统筹考虑。

(1)土建关键节点。铺轨施工时,土建节点很难按原计划实现,许多工程土建移交一段,轨道施工一段。若设置铺轨基地处的土建不能按期交付,对铺轨工期影响较大。

(2)人防门施工。人防门门槛安装、钢筋绑扎、门槛混凝土浇筑、排水沟闸板安装均对铺轨施工有影响。

(3)联络通道施工。采用冷冻法施工的联络通道,周边土体解冻期易产生不均匀沉降,进而导致轨道几何状态变化,铺轨时多采用临时轨,待沉降稳定后再铺设此段轨道。

(4)轨顶风道施工。轨顶风道施工时轨行区的脚手架影响轨道工程车通过。

(5)站台板施工。站台板施工需在线路调线调坡后进行,与铺轨施工时间重合。

(6)调线调坡。土建施工存在偏差,铺轨施工需在调线调坡完成后进行。

铺轨基地数量计算中需充分考虑上述因素,适当留余量。

4 铺轨基地布置分析

4.1 铺轨基地面积

采用机铺时,铺轨基地是轨道施工组织的主要场所。铺轨基地总面积宜不小于5000m2。困难条件下不小于3000m2。采用散铺时,铺轨基地可仅满足轨料、钢筋等的存储及车辆运输通道要求,占地面积较小,为1500m2

4.2 轨排井布置

为方便材料运输,除地面车辆基地外的铺轨基地,均需设置轨排井作为下料口。

轨排井是轨排、轨料、钢筋及混凝土垂直运输的主要通道,部分工程在轨排井一侧设置施工人员进出作业面的楼梯。轨排井设置于线路的正上方,左右线分别设置。轨排井尺寸不小于30m(沿线路方向)×5m(垂直线路方向),困难情况下不小于28m(沿线路方向)×3.5m(垂直线路方向)。轨排井跨双线或多线布置时,轨排井沿线路方向长度不小于30m(困难情况下不小于28m),垂直线路方向轨排井边缘距离相邻线路中心线不小于2.5m(困难情况下不小于1.75m)。该尺寸为轨排井净尺寸,结构为后期连接预留钢筋,占用尺寸应扣除。

轨排井尺寸主要考虑以下因素。

(1)长度方向。轨排长度25m、溜灰槽长度1m、人行扶梯宽2m、两侧安全距离各1m。在困难情况下,人行扶梯缩减1m、两侧安全距离共1m。

(2)宽度方向。钢弹簧浮置板道床钢筋笼2.7m,两侧安全距离各1m。在困难情况下,缩小两侧安全距离。

为方便使用,轨排井宜按以下原则设置。

(1)轨排井下方的线路宜为直线或大半径曲线,不宜设在道岔或小半径曲线上。轨排井下方线路使用频率高,如在道岔或小半径曲线上,施工过程中磨损较大,开通前需进行更换。

(2)为保证轨道车运输安全,轨排井宜设置在坡度较小的线路上方。

(3)轨排井的中心线宜与线路中心线对齐。如有偏差,需保证轨排井边缘距离线路中心线最近距离不小于1.6m。

(4)轨排井宜设置在铺轨基地尽端。

(5)轨排井设置尽量避开车站设备区,避免设备安装与铺轨冲突,导致轨排井无法使用。

(6)轨排井口四周应设置截水措施,防止地表水进入轨排井口。

(7)轨排井需待轨道施工完成后结构再封堵。

(8)沿线车站宜多留混凝土下料口,以减少道床混凝土在隧道内的运输距离。

4.3 铺轨基地荷载

(1)门式起重机跨度为17~24m,自重及负载总计约35t。

(2)轨排井两侧要堆放轨道施工材料及设备,井口两侧的支护结构设计荷载(未含土压力)。轨排井两侧10m范围内均布荷载3.2t/m2;其他隧道顶均布荷载2.4t/m2

(3)轨料运输车辆最大轴重20t。

(4)铺轨基地内最终布局由铺轨施工单位根据设计过程中的荷载要求、施工机具、铺轨工艺等确定,如有特殊调整导致荷载变化较大时,应及时进行相关验算。

4.4 铺轨基地布局

铺轨基地布局需满足标准化施工、规范化作业要求,应有利于文明施工。基地内功能分区布置兼顾各道工序,避免或降低各道工序间的相互影响,保证施工人员在集体作业时保持安全间距,防止交叉作业导致人员碰伤、砸伤、撞伤事故,并满足安全、消防、生产要求。

铺轨基地以轨排井为控制点进行布局,满足轨料进场及存储、轨排拼装及存放、轨排吊装、钢轨运输车通行等要求,还需设置现场管理办公室、工地标养室、施工人员食堂、宿舍等。

根据文明施工要求,铺轨基地需进行封闭管理,以减少材料加工、轨排组装等产生的粉尘、噪声等对周边环境造成影响。围挡多采用彩钢板,钢板下部采用混凝土基础固定。基地大门宽度需结合内外道路确定,以方便轨料运输车进出为原则。基地内地面需进行硬化,施工道路需考虑轨料运输车的荷载,方便消防车出入。施工现场的废水经过处理后排入城市排水系统,防止污染地下水和环境。铺轨基地围挡垂直于线路方向一侧距离轨排井端部宜不小于75m,另一侧宜不小于3m。围挡平行于线路方向一侧,距离轨排井端部宜不小于5m,另一侧宜不小于9m。轨排井安全护栏及施工人员通道可采用钢管焊接,并挂设安全防护网。

门式起重机需跨越轨排井布置,常用的门式起重机跨度多为17~24m,门式起重机走行轨多采用50kg/m钢轨安装在土建维护结构外侧,为保证门式起重机运行平稳,走行轨接头采用焊接。走行轨基础根据门式起重机自重及吊装荷载计算确定,多采用不小于45cm×45cm的钢筋混凝土基础,距离轨排井边缘不小于1m。走形轨端头设置车挡,防止发生意外脱轨,同时进行接地处理。

5 铺轨基地建设分析

铺轨基地的建设工期一般为2个月,施工单位、建设单位及监理单位对土建提供的原始资料及控制桩进行现场交接,复测核查后作为铺轨基地施工的依据。在铺轨基地具备建设条件后,先施工四周围挡,避免基地施工过程中对周边造成影响。根据场地布局,对场地内地面进行硬化、门式起重机走行轨基础施工,并组装龙门架、施工用水电管线铺设等。基地建成后,将铺轨施工用轨道车、平板车等机械设备运入基地内安装好,完成铺轨前验收后,即可开始铺轨施工。

6 结束语

城市轨道交通工程线路均为轨道铺设的施工现场,地下线铺轨为线型施工,某一节点土建工程不能移交,将会造成轨道铺设中断,严重影响工程进度。因此,合理设置铺轨基地,是保证铺轨工期的关键。轨道设计应与总体筹划及土建专业密切配合,对沿线认真调研,结合土建节点及临时占地等条件,以保证铺轨进度为前提,提出铺轨基地、备用铺轨基地、临时下料口等设置要求。根据铺轨工期筹划,拟定合理的铺轨方式,并在设计文件中计列相关费用。铺轨施工单位进场后应详细了解土建进展情况,施工中针对土建节点滞后的情况,对铺轨计划动态调整,通过启用备用铺轨基地、开拓铺轨作业面、加大资源投入、优化施工工艺、精心组织施工等举措,保证轨通目标实现。

文章来源:

原文名称:城市轨道交通铺轨基地设置研究

作者信息:李文英 1, 2, 3, 曲 村 1, 2, 3, 陈 鹏 1, 2, 3, 徐新明 4(1. 北京城建设计发展集团股份有限公司,100037,北京;2. 北京市轨道结构工程技术研究中心,100037,北京;3. 城市轨道
交通绿色与安全建造技术国家工程研究中心,100037,北京;4. 中铁二十四局集团有限公司,200433,上海)

期刊信息:建筑技术(第55卷 第14期 2024 年 7 月)

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