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1、地铁隧道内整体道床长轨排法一次铺设施工技术我国城市轨道交通建设在改革开放现代化进程东风的鼓舞下迅猛发展,日新月异。目前国内地铁整体道床已广泛采用短轨排法施工。短轨排法铺轨主要有“换轨法”和“线上焊轨法”两种。钢轨可采用工具轨也可采用正式标准轨。采用工具轨时,需换铺长钢轨,此法称为“换轨法”;采用标准轨时,并在整体道床完成后,在线上直接焊接标准轨形成无缝线路的方法,称为“线上焊轨法”。南京地铁施工,具有隧道内作业面小、作业条件差、线路曲线半径小、线路坡度比较大,工期短、任务重等特点,用以往的施工方法不能满足
2、需求。结合以往地铁短轨排法施工的经验,借鉴高速铁路长轨排一次铺设无缝线路的施工方法,在南京地铁施工中开发出“长轨排法一次铺设整体道床无缝线路施工工艺”(简称长轨排法)。 1施工方法 在铺轨基地内设接触焊焊轨场,将5节25m的定尺钢轨焊成125m的长钢轨。然后依据轨节表,将长钢轨、短轨枕、扣件和两端带铰的长钢枕组成长轨排。用8台龙门吊将长轨排吊装到长轨排运输列车上,在列车中部的平板车上安装具有纵、横向限位的钢轨固定支座,在其余平板车上左右股分别安装有横向限位容许纵向移动的钢轨活动支座。 当长轨排运输到
3、作业面附近后,由8台铺轨龙门吊将长轨排同步吊起运送到已成型道床钢轨接头前端的活动滚道上,采用小型气压焊机焊接连合接头,经正火、打磨和探伤检测合格后,在轨排上安装调轨支撑架,对轨道状态进行方向、水平、高低、轨距及正矢等方面的调整。再灌注混凝土支墩,将调整到位的轨排固定,最后灌注道床混凝土。当一个长轨条区段(道岔与道岔之间或两缓冲区之间)整体道床施工完毕后,若混凝土灌注时的轨温不在设计锁定范围内,应放散应力,将钢轨在设计锁定轨温下重新锁定,完成整体道床和无缝线路施工。 2施工中的关键技术 2.1列车运输短
4、轨枕长轨排通过小半径曲线 25m长的轨排在曲线上运输时,仍能维持直线状态,而125m长的轨排通过曲线时必须随线路的曲线半径相应水平弯曲。而地铁线路曲线多、半径小,最小曲线半径为300m,长轨排是否能顺利通过小半径曲线,成为“长轨排法”成败的关键。 长轨枕长轨排通过小半径曲线时需要相当大的水平力,而轨道实际不能提供如此大的横向水平力,所以长轨枕长轨排不能在小半径曲线地铁施工中采用。 短轨枕轨排是通过临时长钢枕与钢轨形成轨道框架的,如果长钢枕与钢轨是铰接,轨排弯曲时,钢枕与钢轨之间为理想铰,其夹角可随之
5、自由调整,则钢枕不会对钢轨施加轴向力,外轨与内轨可自由伸长和缩短,而仍维持原长度,则轨排的惯性矩为: I轨排=2I轨=2×524=1048cm4。 对于由两端带铰的长钢枕组成的短轨枕长轨排,钢枕间距为6.25m~7.5m,并考虑铰接处的摩擦力矩和活动钢轨支座的摩擦力,轨排的惯性矩可取I轨排=1.5×2I轨=1.5×1048=1572cm4。 故短轨枕长轨排在小半径曲线R=300m处,其所需的弯矩为:M=EI/R=2.1×105×1572×104/300×103=11.00×106Nmm=11.00k
6、Nm。 长轨排运输列车位于曲线上时,轨排所需的弯矩由2节平板车中部钢轨支座的横向反力组成的力偶提供的。由于列车采用10辆车长12.5m,限载16t的4轴平板车连挂而成,故钢轨支座所受的横向反力F支=11.00/12.5=0.88kN,每个车轮作用在走行轨上的横向反力为:F轮=0.88/4=0.22kN,远小于单个钢轨扣件所允许的横向力(40kN),故长轨排运输是安全的。 在曲线上用8台铺轨龙门吊机组吊运长轨排时,轨排所需的弯矩由2台龙门吊索的水平分力组成的力偶提供。 由于短轨枕长轨排是由两端带铰的长
7、钢枕连接而成,在曲线上运输时外轨与内轨仍维持原长度,当列车中间的平板车上安装具有纵、横向限位功能的固定支座将钢轨固定后,轨排前后两端的外轨相对于平板车将向内缩进,内轨相对于平板车将向外伸出,其最大窜动量Δ=SL/4R=1.5×125/4×300=0.156m=156mm。因此在其余的平板车上应安装仅有横向限位、容许纵向移动的左右股分别设置的钢轨活动支座。活动支座纵向移动由两部分构成,上托棍和下部移动小车,上托棍的移动解决两轨枕间的移动距离,下部移动小车解决超出轨枕间距时的串动量。该活动支座以确保列车进入曲
8、线时,长轨排中间固定,左右股钢轨可前后自由窜动的状态。 2.2长轨排运输列车在长大坡道上运行 由各类短枕和扣件组成的125m长轨排,重量达65t~75t,在大坡道上运输时,对机车的牵引力需求较高。机车的牵引力除取决于发动机的功率外,还受动轮和钢轨间的粘着力的限制。机车牵引力越大,机车的轴重也越大,这又受地铁或轻轨高架线桥梁设计轴重的制约,限制了机车的选择范围。机车所能牵引的重量由货物的重量和车辆自重组成,轨排重量仅为0.5
