1 工程概况
长沙磁浮工程起于长沙南站,止于黄花机场站。线路全长约18.55 km,全线设计38.071铺轨公里( 3 238榴轨排)的轨排,含正线及辅助线、出入段线、车辆段轨道工程。磁浮轨道主要以中低速磁浮轨排(包括感应板、F型钢、H型钢轨枕及相应连接件和紧固件)为单元整体铺装而成。全线设计采用H型钢轨枕型式中低速磁浮轨道结构,铺设有缝线路。
磁浮轨道除了具备承受和传递列车重力、导向力、驱动力与制动力的功能外,还应具备配合车上安装的电磁铁、直线感应电机和传感器构成电磁及控制回路,实现悬浮、导向、驱动和制动等功能。承轨台为轨道与轨道梁的接口,轨道结构的纵横向力通过承轨台传递到下部基础。轨道结构见图1。
图1 轨道结构横断面图(单位 mm)
2 施工方案及特点
2.1施工方案
中低速磁浮轨道安装施工采用轨排架法,即将轨排运至作业面、现场吊装﹑粗调、钢筋绑扎、安装模板及精调后,连接轨排伸缩接头并采用力矩扳手紧固连接螺栓,再浇筑承轨台砼完成轨道施。
2.2施工特点
(1)在轨排基地通过模拟现场轨排安装试验，从轨排吊装、初铺、精调及浇筑等环节研究,形成了一套自主研发的新技术、新工艺。
(2)F轨排组装的精度控制、现场安装的测量( CPⅢ网测设及轨道精调)固定及调整技术是保障F轨排最终质量的关键技术。
(3)全线磁浮轨排的组装厂验及进场验收必须在专用轨排检测平台上通过开发的测量软件配合仪器进行检测验收,工作任务重,验收标准严,同时轨道精调必须通过专用开发测量软件进行线路轨道精调方能满足精度要求。开发的软件配合测量仪器是确保轨道施工精调顺利进行的关键技术指标。
3 施工工艺及施工方法
3.1施工工艺步骤(见图2)
图2 轨道施工工艺步骤
3.2施工方法
3.2.1 准备工作
轨道工程施工前,先对轨道梁两侧进行安全支护,确保施工人员有足够的操作平台及安全距离，满足安全施工要求,同时将工装、临时支墩,起重设备﹑扣件、灌浆料等机具材料准备到位。
3.2.2 CPⅢ测量网布置
磁浮轨道施工需要通过CPⅢ测量方能满足精度要求,先对CPⅢ测量进行布网测设,测量成果满足要求后,用于轨道施工控制轨排精调。
3.2.3 梁面处理
在轨道工程施工之前,先对轨道梁线位、高程等技术指标进行检查验收,再对梁面预埋钢筋不满足要求的部位进行扶正,对梁面预埋钢筋缺失及预埋位置不对地段按照要求处理,同时对伸出梁面过长的钢筋进行裁剪或弯折处理,对承轨台处部分混凝土表面浮渣凿毛处理,用高压水枪或高压风清理其表面,以确保承轨台和轨道梁能联接为一体。
3.2.4 轨排验收
轨排验收主要分厂验及轨排基地验收两部分，检查轨排组装外观、内部尺寸、框架线性等,检查合格后通过车辆运输至施工场地指定的部位。
3.2.5 轨排贮存、运输
铺轨基地存放轨排时,在轨排下方设置5道横向支撑台座,台座采用混凝土结构,基础稳定、表面平整,上下层轨排在相应位置放置方木并进行支垫防护。
轨排通过13 m长板车运输,运输时底部焊接一个固定轨枕且平整的小平台,若施工便道路况较差,可在轨排运输时堆放3层,每层间在H型枕上支垫方木,并加固稳定。
轨排在现场存放时,要对场地进行平整压实，轨排下方支垫方木进行存放。受条件限制,轨排存放时码放3层为宜。
3.2.6 轨排预铺
轨排通过长大平板车运送至施工位置附近,采用大吨位长臂节起重设备吊装轨排 ,为确保轨排刚度不变形,轨排与起重设备间连接使用专用吊具固定,通过钢丝绳将吊具吊起,放置轨排上,拉住拉杆,将吊点卡住轨排中间位置的钢枕上,利用限位器固定拉杆,确保吊具与轨排牢固连接后,再将轨排吊起,平稳放置在临时支墩上,人工对位轨排至测量点位置,检查无误后,卸除吊具。
在轨排放置好后,将扣件系统按照扣件安装图顺序依次安装扣件,为防止扣件转动,通过专用卡具,卡住铁垫板,固定螺栓底部方头及薄螺母，固定好上部减振垫片盖板及减振垫片的位置,紧固上部螺母使锚固螺栓的拧紧力矩达到300 N·m即可。
扣件安装完成后,利用四个手摇式起道机将轨排轻微顶起,每两个起道机放置于轨排前后第三根钢枕左右侧对称位置,抽出临时支墩,确保每个起道机均匀受力,保持轨排平稳。缓慢降落起道机,将轨排平稳放置在轨道支撑架上,轨排高程和横向控制在20 mm之内,并对支撑架高差进行相应调整,先通过斜撑千斤顶斜撑在钢枕上,用顶推力纵向移动至测量放样点位置,再通过轨道支撑架横向螺杆调整横向位置,最后通过轨道支撑架千斤顶进行竖向调整至轨道高程,完成轨道粗调。轨道支撑架如图3所示。
图3 轨道支撑架(单位mm)
3.2.7 钢筋﹑模板的安装
钢筋安装先进行箍筋的绑扎,然后进行纵横向上下层钢筋的绑扎。
模板采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物( ABS材质)材料。由两块模板组合而成,通过螺栓拧紧,确保模板组合密贴无缝隙。
3.2.8 轨道精调
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磁浮轨道精调是通过全站仪在CPⅢ控制网下自由设站,测量安置在F轨排测量定位孔上的精调工装棱镜而获取实时的三维坐标,全站仪在CPⅢ下自由设站,同一测站观测的CPⅢ控制点数不少于4对,剔除不合格CPⅢ点后最低点数不能少于6个CPⅢ点。测量F轨排定位孔时最近距离不应小于8m,最远距离不应大于40 m。
全站仪采集的三维坐标数据,通过开发的磁浮F轨道精确测量定位自主开发的软件实时计算出实测值与理论值的偏差,从而进行指导轨排调整,同时利用轨排支撑架进行微调,手摇竖向千斤顶调整轨道高程﹑高低方向位置,横向螺杆调整轨道水平方向位置,直至将轨道调整至设计状态。轨道精调测量如图4所示。
图4 轨道精调测量示意图
为保证磁浮列车行驶时的安全性和舒适性,轨道精调后线路必须达到表1技术指标。
表1 轨道精调后允许偏差
注:( 1)检查段内实际轨缝的平均值,以计算轨缝值为标准允许偏差± 2 mm; ( 2)轨温小于当地历史最高轨温时,不得有连续3个及以上的瞎缝;( 3)不得出现最大构造缝(计算值等于最大构造轨缝时除外)。
3.2.9 承轨台灌浆及养护
浇筑承轨台混凝土前,要通过精调数据再次检测轨道几何尺寸及支撑架的稳定性,确认无误后浇筑承轨台混凝土。承轨台混凝土采用高强无收缩灌浆料,搅拌灌浆料时,先开启开始计时加水按钮,3 ~5 s后开始加料,同时开启搅拌按钮,待所有灌浆料加完继续搅拌1~3min,停止搅拌,测试流动度,结果在290 ~330 mm范围,即可卸料、吊运﹑灌浆。为确保施工连续性及混凝土施工质量,每个施工段的承轨台灌浆必须一次性灌筑完成,不能间断,并尽可能缩短灌浆时间。承轨台养护采用自然养护,在承轨台的顶面覆盖土工布洒水养护即可。
3.2.10 轨道整理
承轨台施工完成后,为保证轨道的整体顺接、连续性,确保下一段轨排精度满足要求,必须对施工完的轨道进行复测,并与即将施工部位进行搭接连测。有误差的地方,利用调高垫板和纵向档销以及缓冲调节块进行细微调整,最终完成轨道的顺接。通过对任意轨排复测记录见表2。
表2 轨排复测记录
通过表中数据分析显示磁浮轨道安装完成后，复测轨排高程及方向偏差最大值均在3 mm/10 m范围内,线路平顺,满足了相关设计规范要求,说明此安装施工技术的可行性得到了成功应用。
3.2.11 工装拆除﹑倒运
在一个施工段完成轨道铺设后,拆除轨道支撑架,模板﹑安全防护平台,并通过车辆倒运到前方继续施工。
4 施工安全技术措施
(1)轨排运输采用专用车辆及轨排支架进行运输。运输中应捆绑牢固防止轨排变形,严禁导轨及感应板受力。在轨排运输时堆放三层,每层间在H型枕上支垫方木,并加固稳定,防止轨料在运输中发生移动、翻倒,保证运输安全。
(2)铺轨基地的动力设备﹑机械安装、运输线路及道路符合安全要求,配电设备,动力输电线路符合标准,轨排﹑扣件贮存严格按分区堆码整齐,避免侵入限界。
( 3)高空作业施工做好梁面安全防护平台搭设,且平台必须加固稳定,满足荷载要求。
(4)轨排吊装过程中,由专人负责指挥调度,严禁无人指挥操作。
(5)经常检查起重设备及轨排专用吊具性能是否满足使用要求。
(6)工程开工前,项目部组织向参加施工的有关人员认真进行岗前安全教育培训工作,使操作人员了解工程施工特点及各时期安全施工的要求,这是贯彻施工安全措施的关键。施工过程中,现场管理人员应施工安全措施要求,对操作人员进行详细的工序、工种安全技术交底。
5 施工推广应用前景
该磁浮轨道安装施工技术克服了轨排支撑架配合轨排精调难调整﹑测量基准孔误差情况、困难地段轨排初铺运输﹑轨排精度要求高、轨排线形控制、承轨台浇筑控制等多项施工难题,为中低速长沙磁浮工程节点工期顺利实现提供了技术支撑,为今后国内同类中低速磁浮轨道安装的施工积累了宝贵经验。
该磁浮轨道安装技术的实施,已获得19项国家实用新型专利授权证书,申报受理了13项发明专利,进一步创造经济效益的潜力巨大。同时在今后类似磁浮轨道施工技术中可提供强有力的技术保证,结合长沙南站至黄花机场磁浮线的建设,组织全省乃至全国优势力量,开发面向工程化和产业化的中低速磁浮核心技术和关键设备,完善中低速磁浮交通设计,施工和运营技术,建立完全自主的知识产权和技术标准体系,在全国率先形成中低速磁浮交通系统的工程化和产业化能力,对于提升湖南省的先进装备制造水平,建立战略新兴产业,创建节能环保的经济增长方式和交通环境,具有重要意义。
6 施工效果及结论
中低速磁浮轨道安装施工技术在国内的首次成功应用,能低成本、高效、快捷、安全、高精度满足轨道施工,确保了长沙磁浮快线在2016年5月6日顺利开通运营,保证了磁浮列车安全平稳运行,说明了磁浮轨道安装技术的可靠性,轨排运输的过程采取防护措施可有效防止轨排变形,下一步将继续深化中低速磁浮轨道安装工艺的研究及磁浮核心技术的保护,自主创新二代磁浮轨道安装技术,为今后的工程实践应用打下良好的基础。
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文章来源：
《中低速磁浮轨道安装施工技术》唐希峰(中铁十一局集团第三工程有限公司潮北十堰442012)
好