北京地铁5号线宋家庄停车场接触轨安装施工技术

第一篇：北京地铁5号线宋家庄停车场接触轨安装施工技术

北京地铁5号线宋家庄停车场接触轨安装施工技术

摘 要:介绍钢铝复合轨和玻璃钢防护罩在木枕碎石道床、混凝土枕碎石道床、有检查坑整体道床、无检查坑整体道床等不同部位的安装方法与施工方法,以及施工中的重点与难点。关键词:北京地铁5号线;地铁停车场;钢铝复合轨;接触轨;施工概述

北京地铁5号线宋家庄停车场轨道铺装工程共有50kg/钢轨7号单开道岔23组,50kg/m钢轨7号道岔5m间距交叉渡线1组,50kg/m钢轨9号单开道岔1组。库外线有50kg/m钢轨木枕碎石道床、50kg/m钢轨混凝土枕碎石道床、60kg/m钢轨木枕碎石道床,库内线有检查坑整体道床、无检查坑整体道床等。

由于停车场道岔繁多、股道曲线小、安装方式多样等,给接触轨施工带来了一定的困难。施工中必须正确把握工程重点与难点,制定有效质量控制措施,并将施工方法与要点贯彻到具体施工人员。施工过程严把质量关,做到每道工序责任到人。2 气象条件

停车场最高温度42.6℃(计算最高温度按60℃考虑);停车场最低温度-27.4℃;海拔高度1000m;雷电日35.6d。主要施工方法及施工工艺

供电系统通过接触轨系统将电能持续地输送到列车,以保证列车安全正常运行。由于接触轨是无备用的供电设置,受气象条件的影响较大。因此,保证接触轨设备的运行可靠是地铁列车安全正常运行的必要条件。这就给施工提出了更高的要求,必须对每道工序严格把关。3.1 接触轨主要施工方法 3.1.1 接触轨形式

接触轨为BW(比威公司)公司的铝轨压接不锈钢带的复合轨,采用上部接触的受流方式。3.1.2 接触轨的切割与钻孔

停车场道岔繁多,电气分段也随之增加,经常需要对导电轨进行切割。导电轨切割应保证垂直,最大容许误差0.5mm,切割后应挫去毛刺和尖棱。切割的导电轨末端需钻孔,使用轨道末端钻孔夹具M09121-01-J来完成。把钻孔夹具固定在导电轨末端,用Ф16mm的钻头在其上钻孔,然后去除毛刺。3.1.3 接触轨安装位置

接触轨安装在列车行进方向的左侧,在道岔区等特殊区段,为保证可靠供电,换边敷设布置。接触轨中心线至相邻走行轨内侧工作边的水平距离为(700±5)mm,距线路中心(1417.5±5)mm,接触轨轨顶面至走行轨轨顶面连线的垂直距离为(140±5)mm。3.1.4 接触轨的安装方式

(1)库内有检查坑的整体道床接触轨安装先选择相对应的槽钢底座,将其放在预留的加长混凝土短轨枕之上,用螺旋道钉将槽钢底座与加长枕连接固定,然后在槽钢底座之上安装绝缘子,绝缘子安装完成后在其上放上接触轨(钢铝复合轨)并用绝缘子上的卡子将接触轨卡住,最后安装防护罩(图1)。

(2)库内无检查坑处接触轨安装首先在整体道床施工时,按图纸要求预埋尼龙套管。将与之对应的槽钢底座用螺旋道钉固定在相应位置处。然后在槽钢底座之上安装绝缘子,绝缘子安装完成后在其上放上接触轨(钢铝复合轨)并用绝缘子上的卡子将接触轨卡住,最后安装防护罩(图2)。

(3)库外线木枕碎石道床安装

铺轨施工时在接触轨安装部位预留加长木枕。将木枕安装槽钢底座用螺纹道钉与木枕连接固定,然后在槽钢底座之上安装绝缘子,绝缘子安装完成后在其上放上接触轨(钢铝复合轨)并用绝缘子上的卡子将接触轨卡住,最后安装防护罩(图3)。

(4)预应力混凝土枕安装

铺轨施工时在安装接触轨部位预留B型预应力混凝土枕,其他安装与以上3种安装方式相同(图4)。加长木枕及B枕的布置原则为每7个或6个轨枕布置1个,跨距不大于4600mm。

3.1.5 接触轨长度

接触轨标准制造长度为15m和14m,按照要求将标准轨和膨胀接头连接成75m长轨,在每段轨的中部均安装1组防爬器,防爬器要紧贴绝缘子安装,和绝缘子之间缝隙不大于2mm。3.1.6 接触轨接头

接触轨的接头分为正常接头和膨胀接头两种。正常接头安装在成品接触轨之间以及接触轨与接触轨端部弯头之间,用鱼尾板连接,中间轨缝不得超过2mm。膨胀接头安装在长轨与长轨之间,接头的安装要根据施工时轨温而定。具体操作方法为:用轨温计放在膨胀接头上3~5min读数,用测得的轨温按照图5算出预留缝隙,确定好缝隙后再安装。

3.1.7 接触轨支撑间距

接触轨支撑固定间距根据轨枕间距不同而有所不同,轨枕间距为600mm时一般为4200mm,轨枕间距为625mm时一般为4375mm,轨枕间距为705mm时一般为4230mm。接触轨接头、电缆连接板、端部弯头以及其他一些特殊点处,为满足相关的安装要求,其间距可根据现场实际情况进行调整,但不应大于4600mm。3.1.8 防护措施

5号线全线均安装接触轨防护罩,防护罩由防护板和防护板支架组成,与接触轨同侧安装。防护板通过螺栓安装在防护支架上,防护支架通过螺栓固定在接触轨上,并与接触轨支撑底座错开布置,防护支架间距一般为2168mm。在接触轨端部弯头处,防护罩通过特殊的防护支架(端部弯头防护罩支架)固定于支撑底座上。库内无接触轨的机车受流器处均需单独安装防护罩,该处防护罩长为2500mm。3.2 施工工艺 3.2.1 库外碎石道床

主要施工工艺为:预留加长混凝土枕或加长木枕→底部槽钢固定安装→绝缘子安装→接触轨及端部弯头安装→膨胀接头安装→安装锚结(防爬器)→检查验收→防护罩安装

(1)预留加长短轨枕

按照图纸中接触轨及端部弯头位置对每一股道进行排轨交底,排轨过程中将安装接触轨部分加长枕预留准确。混凝土碎石道床部分预应力混凝土枕加长枕采用特定的加长预应力混凝土枕;木枕碎石道床部分一边安装接触轨,木枕需加长40cm,两边共需加长80cm。

(2)底部槽钢固定安装

混凝土碎石道床槽钢底座安装:将槽钢底座用螺纹道钉与加长混凝土枕中尼龙套管连接;木枕碎石道床槽钢底座安装:先将槽钢底座位置调整好后,用打孔机打孔,然后用木螺纹道钉将槽钢底座与木枕连接。

(3)绝缘子安装

槽钢底座安装完毕后将绝缘子与槽钢底座连接固定。

(4)接触轨及端部弯头安装

①首先根据图纸确定一端端部弯头尖端的位置,并在走行轨脚端做标记,根据已经定位的端部弯头位置,在走行轨脚端标记出端部弯头末端螺栓连接的位置,然后按要求在走行轨每隔15m或14m标记一个螺栓连接的位置,直至另一个端部弯头位置。

②安装每段导电轨之前应做如下准备工作:用不锈钢丝刷打磨鱼尾板接触面,以除掉挤压痕迹,使鱼尾板变得平滑,立即在打磨过的地方涂上一层接触式油。接下来打磨每一个鱼尾板接触面并涂油。然后将每段接触轨放到预先安装好的绝缘子上,接触轨与端部弯头、接触轨与接触轨连接的轨缝调整到小于2mm,连接鱼尾板螺栓。

③小心搬运导电轨,在任何情况下都应该至少由8人来抬起一根长15m的完整导电轨。

(5)膨胀接头安装 根据图纸定出膨胀接头位置,将膨胀接头放到绝缘子上,一端与前一段安装的接触轨接触,缝隙小于2mm,用标准螺栓连接,然后根据施工轨温调整轨缝并记录,轨缝调整准确后连接下一段接触轨。

(6)锚结(防爬器)安装

锚结位于膨胀接头之间、端部弯头之间、膨胀接头与端部弯头之间,而且两端距离相等。实际上该位置是到膨胀接头之间、端部弯头之间,还有膨胀接头与端部弯头之间的中点最近的绝缘支撑的位置,位置定好后安装螺栓,使螺栓扭矩达到75N·m。

防护罩安装:防护罩支架与接触轨连接,再将防护罩与防护罩支架用螺栓连接。3.2.2 库内整体道床

预留加长短轨枕→底部槽钢固定安装→绝缘子安装→接触轨及端部弯头安装→安装锚结(防爬器)→检查验收→防护罩安装。

按照图纸位置要求预留加长混凝土短轨枕,库内接触轨每段长度均小于75m,没有膨胀接头。其余施工工艺均与库外碎石道床相同。4 质量标准

安装接触轨前,要认真调查现场,查看轨枕及接触轨底座布置是否与设计图纸相符,如有不符,应立即改正,以免影响接触轨施工。

所有施工物资进场前,按照国家标准《计数抽样检验程序》(GB/T2828.7—2003/ISO2859:1999)进行抽样检验,并且每一种、批施工物资的合格证,质量检测证明等材料齐全并报监理检验合格后,方能进场。4.1 混凝土底座检查标准(表1)结语

由于钢铝复合轨属于新工艺,在北京地铁5号线施工中首次采用,而且停车场接触轨施工复杂、安装方式多样。基于上述问题,笔者总结了钢铝复合轨在停车场施工中的一些难点及施工重点,希望能对该新工艺的使用和安装有一定的推动和借鉴作用。

参考文献: [1] DB11/T311.1—2005,城市轨道交通工程质量验收标准[S].[2] QGD—016—2005,轨道工程施工质量验收标准[S].[3] 于松伟.我国地铁接触轨技术发展综述与研发建议[J].城市快轨交通,2004(2).

第二篇：北京地铁10号线工体北路暗挖车站洞桩法(PBA)施工技术

摘 要：介绍北京地铁10号线工体北路暗挖车站洞桩法(PBA)施工技术，包括该方法的原理和特点、施工步序，分析总结了PBA法的关键技术。：PBA法在当前地铁施工中有一定的应用前景，可为今后类似工程施工提供借鉴和参考。

关键词：北京地铁 暗挖车站 洞桩法 施工技术

中图分类号：U231．3；U455．4 文献标识码：B 工程概况

1.1 车站概况

北京地铁10号线工体北路站位于工体北路和东三环交叉路口，车站纵轴与东三环路平行，呈南北走向，与规划的东西走向的M16线形成“十”字换乘关系。

工体北路站全长187 m，受三环路长虹高架立交桥的限制而采用分离岛式暗挖结构，左右线均为单拱单跨断面，净跨10 m，分别位于高架桥两侧的辅路下，线间距45．5 m；线间设联络通道、迂回风道各两条及4个出入口；预留与M16线换乘接口、通道接口及站厅预留接口。为满足工期要求，在车站东北、西南侧各设施工竖井1座。车站平面布置如图1。

1.2 地质状况

车站范围主要地层由上至下依次为：人工杂填土和粉土填土层、粉土层和粉质粘土层、粉细砂层和中粗砂层、圆砾卵石层、粉质粘土和粘土及粉土层、中粗砂层、卵石圆砾层。

车站顶部位于粉细砂层中，底部结构位于卵石圆砾层中。施工范围内存在上层滞水、潜水、承压水，顶板位于潜水位以下0．4 m，底板位于承压水位以下6 m。土层具中～低压缩性，地层透水性较好，施工时易发生涌水、涌砂，开挖后的稳定性差。+

图1 车站平面布置示意图

1.3 周边环境

车站站体分置长虹高架桥两侧，桥桩距车站主体边墙仅5.0 m，距迂回风道、横通道边墙仅3.2m。路面交通繁忙；周边有中国文联、中信实业银行、外交公寓、兆龙饭店、交通部住宅楼等办公、商业及住宅高层建筑物；地下各种管线密布，雨水管、污水管、上水管、电力管沟、热力管沟、通信管线等地下管线33条，个别管线距车站结构仅0.7 m。

1.4 工程特点

周边环境复杂，地下水位高且补给性强，沉降量控制要求严，防渗漏要求高。

施工方法——PBA法

为控制地面沉降变形，确保长虹桥、周边高层建筑物和地下管线的安全稳定，通过比选，车站采用了对地层和周边环境影响均较小的洞桩法(以下简称“PBA法”)施工。

2.1 原理

PBA法的原理就是将明挖框架结构施工方法和暗挖法进行有机结合，即地面不具备施工基坑围护结构条件时，改在地下先行暗挖的导洞内施作围护边桩、桩顶纵梁，使围护桩、桩顶纵梁、顶拱共同构成桩(Pile)、梁(Beam)、拱(Arc)支撑框架体系(PBA即Pile、：Beam、如c三个英文单词的首位字母组合)，承受施工过程的外部荷载；然后在顶拱和边桩的保护下，逐层向下开挖(必要时设预加力横向支撑)，施工内部结构，最终形成由外层边桩及顶拱初期支护和内层二次衬砌组合而成的永久承载体系。

2.2 特点

① 在非强透水地层中，将有水地层的施工变为无水、少水施工，避免因长期大量降水引起的地表沉降和费用增大，有利于保护地下水资源和降低施工措施费。

② 以桩作支护，稳妥、安全，也利于控制地层沉降，避免中洞法、CD、CRD、双侧壁导坑法多次开挖引起地面沉降量过大的缺陷和对初期支护的刚度弱化。

③ 与CRD、双侧壁导坑法等相比，拆除临时工程量相对较少；结构受力条件也好，相对经济合理。

④ 对结构层数限制少，对保护暗挖结构附近的地下构筑物和周边建筑物的安全有利。

⑤ 在桩、梁、拱承载体系形成后，有较大的施工空间，便于机械化作业，从而加快进度。

⑥ 在水位线以上的地层中开设的导}同内施工孔桩，利用其“排桩效应”对两侧土体起到了支挡作用，可减少因流沙、地下水带来的施工安全隐患。

工体北路站的施工方法和步骤

施工总原则是少分块、快封闭，尽量减少荷载转换次数和地层被扰动的次数。导洞掘进和主拱施工遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”及“先护后挖，及时支撑”的原则。

从竖井进入两侧导洞施工，导洞贯通后施作灌注桩。适时凿除桩头后施作桩顶钢筋混凝土纵梁。以此在导洞内施作主体结构拱边段，回填支护后背与导洞初期支护之间空间。以注浆小导管加固拱部地层，开挖上部土体，施作车站主体上部初期支护(以下简称主拱)，并与两侧拱边段联成整体。在主拱的保护下开挖土体并施作中板和上部拱墙二次衬砌结构。分层实施下部开挖，分层架设横撑和实施桩间初期支护，然后进行下部主体结构施作。施工步序如图2。

图2 洞桩法施工步序图

具体做法如下：

第1步：超前注浆小导管加固地层，先开挖近桥桩侧导洞，导洞台阶法施工，格栅喷混凝土支护。

第2步：导洞开挖支护完成后，用特制和改进的钻机由内向外跳孔施工钻孔桩(桩径Φ800 mm、Φ1000mm，间距1.2m、1.5m)，导管法灌注水下混凝土，凿除桩头后，施作桩顶纵梁。

第3步：在导洞内施作主拱格栅钢架拱脚(即拱边段)，与导洞格栅钢架预留接头相连。

第4步：浇筑拱边段后再进行背后回填。

第5步：超前注浆小导管加固地层后弧形导坑法开挖导洞间的拱部土体、施作初期支护，必要时设置临时竖撑。

第6步：拆除临时竖撑后向下开挖至中板下一定距离，拆除永久结构断面内导洞格栅钢架，拆除长度应根据监控量测严格控制。

第7步：依次施作拱墙部防水层、中板底模、中板浇筑、拱墙浇筑，预留边墙钢筋和防水层。

第8步：向下开挖至钢管撑标高下0.5 m，桩间喷射50 mm厚C20混凝土找平，必要时进行桩间注浆加固，架设腰梁及钢管撑。

第9步：继续下挖至基底标高，桩间喷混凝土，施作底板垫层。

第10步：铺设底板防水层及其保护层，浇筑底板及部分边墙，边墙水平施工缝应高出底板面1．5 m以上。

第11步：待底板达到设计强度。70％以上，跳拆横撑及腰梁，铺侧墙防水层，浇筑侧墙混凝土与上层边墙相接。

第12步：施作站台板等车站内部结构，车站土建施工完成。

施工关键技术

4.1 导洞开挖

(1)施工难点：控制开挖所引起的地面沉降，确保地下管线和周边环境安全稳定。

(2)主要对策：1)确定合理的开挖顺序，先施作近桥桩侧导洞，超前另一侧导洞不小于10 m。2)坚持先护后挖的原则分台阶开挖，加强初期支护，早封闭成环，控制导洞的沉降和变形。3)根据监控量测反馈信息调整支护参数和施工方法，以此作为安全保证的主要手段。

4.2 孔桩施工

(1)施工难点：导洞空间狭小、有效空间仅4.0m；大粒径(d≈20cm)卵石地层中成孔困难(桩长19～23 m)。

(2)主要对策：1)根据洞内作业空间和地质情况定制或改进钻机，提高成孔效率和质量。先后使用多种改型钻机，其成孔时间分别为：GSD一50改型大口径液压钻机8～14 h(Φ800 mm)，XQZ一100型泵吸反循环机械钻机36～60 h(Φ800 mm)，GPS一Ⅱ型泵吸反循环机械钻机36～48h(Φ1 000mm)。2)确定合理的钻桩顺序，搞好水下混凝土施工。由于桩间距仅为1.2～1.5m，为防止对临近已成孔的扰动，采用由内向外的跳孔施工。钢筋笼分节吊装，现场连接。针对拆除钻杆与吊装钢筋笼的时间长，易造成坍孔、沉碴厚度控制难的问题，采用泵吸清孔和压举翻起沉碴的方式进行处理。加强对各操作环节协调指挥，避免因混凝土泵送距离长造成堵管，规避各种可能的断桩风险。3)导洞内场地狭窄，应分区域分段纵向布置钻机设备、泥浆箱、管路及道路，以砖墙把钻桩作业区和道路运输分开。孔桩施作完后及时清除积水、浮浆和剩余混凝土，确保高效和文明施工。

4.3 主拱施工

(1)施工难点：解决好主拱在初期支护与二次衬砌形成过程中的体系转换和平衡，防止结构变形、失稳和破坏，避免出现地面及拱部的过量沉降和坍塌。

(2)主要对策：1)遵循“先护后挖，及时支撑”的原则，少分部开挖、快封闭、早成环。2)做好超前地质预报，探明前方的水文地质情况。若存在滞水，通过探孔排出；接近管线位置时，实施超前管线探测，小导管加密注浆、加密格栅钢架、设双层钢筋网、掌子面注浆等支护措施进行保护。3)坚持信息化施工，根据信息反馈调整支护参数，如果变形量和变形速率超过管理值时，立即采取应急预案，包括加强超前支护、初期支护、增设临时支撑、改变开挖步骤、修改施工方案等。4)拆除临时支撑时，对相应部位加强监控量测。

4.4 交叉口施工

(1)施工难点：交叉口处荷载转换复杂，结构易失稳；开口跨度大，操作空问小，对车站整体的施工组织和工期影响大。

(2)主要对策：1)交叉口采用组合拱梁结构，钢筋混凝土拱脚支承在纵梁上，水平梁连接初期支护格栅并分配荷载；主拱开挖设置侧向开口加强环与临时竖撑，侧向开口加强环拱脚支承在纵梁上。2)侧向开口采用6 m管棚加固与注浆，环向破除混凝土设置开口加强环，主拱开挖时设置两排临时竖撑，竖撑置于导洞壁上，主拱开挖支护10～20m后施工交叉口组合拱梁；圈梁站厅层成环后破除立体交叉拱梁侵人二衬断面部分，拆除临时竖撑，开挖核心土，施作通道二衬。3)早开联络通道，在左右线间创造平行作业条件以便加快施工进度。

4.5 站台层结构防水和混凝土浇灌

(1)施工难点：在逆作施工缝处受空间限制，施工中防水板的预留和保护困难、施工缝处的防水质量不容易保证等。由于混凝土收缩，在上、下部施工缝处很难浇灌密实而出现空隙，从而造成质量缺陷和安全隐患。

(2)主要对策：1)施工缝设在受剪力较小且便于施工的部位，便于边墙混凝土的施工。逆作施工缝留成台阶形式或斜缝。2)施工缝处设双道遇水膨胀嵌缝胶或止水条和预埋回填注浆管等方法进行防水处理。

工程实施简况

5.1 工期与进度

本工程合同工期880 d，2004年5月开工后，165 d施工导洞1100 m，每个工作面日均进度1.5～2.0 m；180 d施工钻孔桩762根，1根/(天·台)；180d施工主拱503m，每个工作面日均进度1.2m。目前站厅层已全部完工，站台层已完成90％，预计2007年一季度竣工。

5.2 防水效果

由于周边降水，近乎为无水施工。根据施工记录和质量检验记录，预计可达防水质量要求。站台层边墙与站厅层有较明显的施工缝痕迹，但无实体缝。

5.3 监控量测

在施工降水、导洞开挖、主体拱部开挖、拆除临时支撑、主拱施工各阶段，分别进行了地表下沉、拱顶下沉、桥桩沉降、管线沉降、水平收敛等项目的监控量测。累计地表沉降35～72 mm，拱顶下沉30～60mm，桥桩下沉6～15 mm，管线沉降7～19 mm，水平收敛10～25 mm；其中沉降量较大的为施工降水、导洞施工和主体拱部施工阶段，沉降值最大的部位为交叉口。经与本项目风道CRD法施工比较，PBA法施工的沉降值小于CRD法。与北京地铁10号线和5号线暗挖车站CRD法施工(地表下沉多在100mm以上，最大沉降值超过200mm)比较，本站洞桩法施工沉降量小，沉降控制效果良好。

疑议、不足和建议

(1)PBA法在宣武门车站和工体北路站均为无水施工，部分专家、同仁对其在有水地层中的施工心存疑虑。笔者认为，以目前的工艺和技术水平完全可以有效解决桩间止水问题；桩孔内倾问题也可通过提高成孔质量并设置适量外放予以解决。

(2)站厅层先行施工策应了安全，但必然引起站台层边墙上部施工缝和防水层预留的困难和不足，可以考虑现浇结构全部顺作，只需加强临时支撑便可。

(3)从工体北路站施工情况看，由于我司首次运用此法且有部分环节(如钻机选型改造)未进行较全面的预研究引起一定程度的延误，其工期进度方面的优势未显现，但该法对沉降控制和相邻构(建)筑物的保护作用是显而易见的。

(4)对今后类似工程的设计、施工有如下建议：

① 充分考虑立体交叉结构尺寸、格栅连接的操作空间、防水层搭接长度、交叉口处圈梁尺寸和钻机就位的空间，加大交叉口处导洞断面；

② 做好地质调查工作，结合导洞断面提前做好钻机的选型；非岩质地层宜采用反循环钻机。

结语

尽管存在临时工程量和含水地层能否成功的争议，北京地铁10号线工体北路站应用PBA法，成功地解决了受工程水文地质条件、环境条件、车站埋深等多种因素的制约，攻克了施工中的难点和关键技术，达到了较为满意的工程效果，为今后类似工程的施工提供了借鉴和参考。

参考文献：

[1] GB50299—1999，地下铁道工程施工及验收规范[S]．北京：中国计划出版社，1999．

[2] 崔玖江．隧道与地下工程修建技术[M]．北京：科学出版社，2005．

朱泽民

(中铁二局股份有限公司，成都610032)

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2006 第5期

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