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双线铁路隧道弹性整体道床施工工法
一、前言
弹性整体道床是一种新型的、目前在世界上处于先进水平的少维修甚至免维修的道床结构，是今后我国长大隧道中普遍推广采用的轨道结构。弹性整体道床施工技术是一项新技术，施工精度、施工质量要求极高；传统的整体道床施工均是采用支撑架法或墩架法进行，此法仅适用于支承块重量在40kg左右的整体道床施工，而目前施工采用的较为先进的套靴式弹性整体道床结构中支承块为满足铁路重载、高速的需求，其重量在100kg左右，传统的整体道床施工方法已经无法满足实际的施工要求，尤其不能满足双线隧道整体道床一次双铺的施工要求。因此，结合施工现场的实际情况，在传统的支撑架法或墩架法施工的基础上进一步进行技术改进，采用组合式轨道排架进行整体道床的施工。通过在西安--安康线秦岭隧道（单线隧道）和西安--南京线东秦岭隧道（双线隧道）的施工中取得的成功经验，形成了一套完整成熟的施工工艺；并且经过对以上两座隧道整体道床施工中合理的机具配置、施工进度指标以及保证道床质量、轨道几何精度的措施等方面的研究，总结、提高后形成了本施工工法。
二、本施工工法特点
⒈本工法较以前传统支承架法施工，具有施工精度高、施工调试相对简单、施工精度控制难度低的显著优点。
2.工法所采用组合式轨道排架作为模具可以整体倒用、组装，大大加快了施工进度，缩短了施工工期。单线隧道平均月进尺可达到1500m；双线隧道采用一次双铺的施工模式，单工作面平均月进度在1000m～1200m之间。
3.用本工法进行双线隧道整体道床施工时，大幅度地减少了单工序循环次数，工序作业时间相对降低，同时减少了劳动力和小型机具的投入，降低了施工成本。
三、适用范围
本工法适用于单线或双线铁路隧道（含地铁）套靴式弹性支承块结构的整体道床施工。施工时，可根据单线或双线隧道施工断面对轨道排架进行恰当的分解、组合，以满足施工需要。
四、施工工艺流程
弹性整体道床施工的基本工序为：冲洗道床基底，设置中线和高程控制桩，沿纵向涂乳化沥青，安设道床钢筋网，轨排吊装，支承块悬挂，轨排组装、调试、联结、精调，安设伸缩缝沥青板，道床混凝土灌注（抹面成型）养生，拆除轨排，进入下个工作循环。具体施工工艺流程详见图1。
五、施工方法及作业内容
（一）施工前准备工作
1.整体道床施工前应进行隧道贯通测量，并对贯通误差进行平差调清理现场
设中线桩和标桩
混凝土料准备
铺设钢筋网
吊装轨道排架
调整、锁定轨道排架
浇筑混凝土

养 生
拆除轨道排架
振捣、抹面、成型
安装伸缩缝沥青板
机具转移
质 量 检 查

混凝土配合比
混凝土拌合
混凝土运输
试件取样
整。贯通误差调整闭合后每隔200m设一控制桩，同时控制桩高程必须进行精密二等水准测量，作为整体道床施工控制依据。施工时每隔100m进行加桩。加桩中线标高误差±2mm；量距误差小于1/5000。
图1 弹性整体道床施工工艺流程图
2.弹性支承块采用工厂预制，支承块质量应符合设计文件要求。其各部位尺寸偏差应符合表1要求。
表1 支承块检验项目
序号
检查项目
设计值
允许偏差值
1
上长度
606mm
±1
2
下长度
600mm
±1
3
上宽
300mm
±1
4
下宽
290mm
±1
5
预埋铁座与承轨台表面中线垂直度
90°
±0.5°
6
预埋铁座与承轨台表面垂直度
90°
±1°
7
预埋铁座间距
187mm
±1，-0.5
8
铁座预埋高度
35mm
±1.5
9
承轨台宽
169mm
±1
10
承轨台坡度
1：40
1：45～1：35
11
支承块帽下高度
142mm
±1
橡胶套靴、块下橡胶垫板在支承块制作完成后同支承块进行厂内组装。组装时采用胶粘的方法依次将支承块、块下橡胶垫板、橡胶套靴胶粘组装，确保整体道床的支承块、块下橡胶垫板、橡胶套靴三者之间紧密结合。弹性支承块在运输过程中应避免磕碰，防止掉角。搬运时应轻拿轻放。
3.道床混凝土所需沙子、碎石、水泥、外加剂等应提前作好材料准备，选好配合比。石子最大粒径应不大于40mm。
4.施工人员岗前培训
施工前应对技术人员、测量工、捣固工、混凝土工、抹面工、排架精调工组织进行培训，使其掌握弹性整体道床的特点、施工工艺流程，施工技术要求及施工质量控制要求等，以便于对施工进行全过程监控。
（二）施工机具准备
整体道床施工的专用机具有：组合式轨道排架、专用门式起重机、移动式组装平台、混凝土输送泵等。道床施工前应对机具的精度及各项机械性能指标进行详细检查。
1.（单、双线）组合式轨道排架：轨道排架为整体道床施工关键机具，道床施工前应按照表2及表3的要求，分别针对单、双线隧道不同的几何尺寸、道床施工断面，对组合式轨道排架检验后并作出状态标识。对于未达到精度要求的机具，严禁投入使用。
表2 组合式轨道排架技术参数及技术性能
序号
参数名称
技术参数标准
1
排架标准轨
按照6.25m长配置（50kg/m标准轨），并校直。钢轨平整度1.2mm，端部相错小于2mm。按照50kg/m标准轨配置钢轨接头夹板、接头螺栓、接头垫圈、接头螺母。
2
轨底坡
轨底坡为1：40±2
3
排架标准轨轨面
标高系统高度
采用50kg/m标准轨加工，通过标准轨下挂蓝系统进行轨面标高高差补偿，满足设计75kg/m标准轨钢轨高度要求，即排架轨面标高为75kg/m钢轨的线路轨面高程。
4
轨向调整量
±45mm或根据隧道净空尺寸确定
5
轨面高低及水平
调整量
+100mm，-50mm或根据隧道净空尺寸确定
6
铺设道床宽度
及厚度
道床混凝土厚度≤550mm，铺设道床宽度2600mm
7
铺设支承块类型
TJ-1型套靴式弹性支承块

表3 组合式轨道排架精度检测项目
检验项目
挂篮钢轨外缘间距
挂篮工作面间距
两支承块间距
挂篮外边缘间距
轨距
轨向
轨面
轨排方
正度
挂篮与钢轨底密切状况
双线隧道左右线线间距
检验标准
25
±0.5
mm
187

mm
568
±5
mm
1698
±1
mm
1435

mm
10m弦量矢度≤2mm
10m弦量矢度≤2mm
≤2mm

≤+1mm
检验方法
钢尺量
钢尺量
钢尺量
钢尺量
轨道
尺量
10m
弦量
10m
弦量
尺量对角线
用不大于0.5mm的插尺量
钢尺配合轨道尺量
注：表中“双线隧道左右线间距”一项仅为双线双铺时轨排的检测指标。
组合式轨道排架结构形式见“单线隧道组合式轨道排架结构示意图”及“双线隧道一次双铺组合式轨道排架结构示意图”。
2.专用门式起重机：起重机检查重点为行走系统，电器制动系统的制动情况，起重机变速快慢，吊架的吊点灵活程度及有效吊点的均匀分布情况等方面指标。起重机行走轨距根据单、双线隧道具体断面尺寸按照一次顺序施工的原则考虑。门吊轨道铺设在水沟电缆槽上，道木间距不大于50cm。
3.移动式组装平台：组装平台检查重点为平台钢板上的定位块位置应准确无误，以利于组装支承块时能够快速施工。
4.以上机具由于外形尺寸均较大，且由于其几何尺寸要求精度高，为防止运输过程中变形，均需在洞内组装调试。

（三）施工机具进场布置
不论单线或双线隧道施工，施工机具布置均按照一次顺序施工的方案进行。如双线岭隧道弹性整体道床施工场地布置列顺序为：组合式轨道排架→移动式组装平台→专用门式吊车→混凝土输送泵→搅拌式混凝土输送车。施工机具布置见下图。

（四）弹性整体道床作业工序及内容
1.道床基底冲洗：用高压水冲洗施工区段隧底、侧沟壁上的杂物、废碴，确保整体道床基底无杂物积水。然后沿两侧侧沟纵向伸缩缝满涂沥青，涂层必须均匀一致。基底处理完成后应经质检人员检查并作好记录。
2.道床钢筋网的铺设 道床钢筋网在基底处理结束后按照每张钢筋网6.25m的纵向间距就位。网下必须用5×10×10cm的300#砂浆垫块进行支垫，确保钢筋的5cm保护层厚度。砂浆垫块间距为1.0×1.0m，梅花形布置。
3.中线和高程控制桩的设置 在对隧道贯通测量每200米埋设的中线高程控制桩复核无误的基础上进行加密，桩点间距L≤100m，加桩中线高程闭合差f≤±2mm，且不得交叉。标桩之间的误差应在两控制桩范围内调整平差。
4.轨道排架吊装及弹性支承块的架设 将支承块铭牌向钢轨外侧等距（@=568.2mm）、按照设计数量对称摆放在组装平台上，门吊吊起空排架移动至组装平台正上方，准确对位后落下，用快速扣件通过轨排上挂篮将支承块同排架连接成轨排，支撑块间距误差为±10mm。然后由门吊将轨排运至铺设地点，进行粗调就位。轨排就位时应考虑6～10mm之间轨缝位置。
5.轨排粗调就位：
（1）轨排标高调整 首先在轨排吊装就位后用精密水准仪配合塔尺利用排架支腿螺栓每隔约6.25m的间距（钢轨端头处）对轨排基本轨（线路左轨）轨面高程进行调整，使其达到设计轨面标高要求；然后利用一字型轨道尺调整线路右轨至设计要求标高。
双线双铺施工时，左线、右线分别采用同一根塔尺进行，以减少测量误差。标高调整结束后，所有排架支腿必须接触铺底面混凝土并受力；若有排架支腿悬空，必须通过横梁铰接点处的上下错动使所有排架支腿接触铺底面混凝土，从而使轨排每个控制点的轨面标高处于可调、受控的状态。
（2）轨排中线的调整 单线道床施工时，采用经纬仪穿线法通过对轨排左右两侧的横向撑杆长度的变化进行轨排中线进行调整，使其结构中线同线路中线相互重合。
在双线隧道双铺施工中进行轨排中线调整时，将经纬仪架设在左（右）线的线路中线上，采用单线隧道轨排中线调整的方法对单侧轨排中线进行调整的同时，分别在左右线上用带有分中刻度的一字型轨道尺复核排架左右线的线间距，使其同时满足中线、线间距2mm的误差要求。
中线调整结束后调整轨排轨缝，使轨缝保持在6～10mm之间，并复核校正最后一榀轨排的轨头里程无误后锁定轨向锁定器。粗调结束后，轨排高程误差控制在±5mm以内，中线、线间距误差控制在±2mm以内。
6.轨排精调及轨面状态确认
轨排粗调锁定后，利用精密水准仪配合塔尺首先对每根钢轨的轨面标高每隔6.25m进行复测调整，并用一字型轨道尺复核两根钢轨的水平高差。
然后利用经纬仪穿线法在线路中线上架设经纬仪的对轨排中线进行复测调整。双线隧道双铺施工时，还必须利用经纬仪分别对左右线的轨排中线进行校核。当轨排中线、双线隧道的线间距、轨面标高误差控制在±2mm以内时锁定轨排，连接道夹板，按照1-3-4-6的顺序紧固道夹板螺栓，并消除轨头错台、错牙。
道夹板紧固结束后，按照“弹性整体轨道技术条件”要求对轨排几何状态进行检查，发现超差应立即校正，直至满足要求标准。其检验项目、标准见下表：
弹性整体道床轨排精调时状态检查表
检验项目
检验标准
检验方法
轨距
1435±mm
用轨道尺量，每榀不少于3个点
轨向
以左轨为准，用10m弦量矢度不大于2mm，距中线偏差±2mm
拉10m弦线用钢板尺量
轨面水平
以左股钢轨为准，高程允许偏差±5mm，两股轨相对水平差不得大于2mm，在延长6.25m距离内不得大于2mm的三角坑
用水准仪、弦线配合钢板尺量
高低
轨面目视平顺，用10m弦量最大矢度不得大于2mm
用10m弦线钢板尺量测
双线线间距
线间距误差不超过+1mm
用钢尺配合轨道尺量
轨排按照上表标准检查结束后，应再次对轨排的（左右）中线、双线线间距、轨面标高进行复核，确保其准确无误。
7.横向伸缩缝沥青板安装 横向伸缩缝沥青板每隔6.25m设置一处，安放在两块支承块正中，前后距离偏差不得大于±40mm，且伸缩缝应与线路中线垂直。伸缩缝板安设必须牢固，确保不变形、不跑模。
8.道床混凝土浇注 轨道排架轨面状态及锁定状态经过检查复核符合设计技术要求后，进行道床混凝土的浇注施工。
（1）道床混凝土灌注：输送泵设置于组装平台后部，输送泵管道沿中心水沟架设在轨排上方，设弯管分别向两侧灌注道床混凝土。混凝土拌制严格按配合比选料、称量，坍落度满足混凝土泵送的施工要求。混凝土浇注前必须将支承块表面加以覆盖，对支承块和橡胶套靴连接缝采取封闭措施，以防混凝土污染支承块。
（2）道床混凝土捣固：道床混凝土捣固采用插入式捣固器及平板式捣固器进行，插入式捣固器主要用于支承块底部及四周捣固，平板振动器用于道床表面混凝土充分振捣。捣固器插点要均匀、连续，避免漏捣或捣固器接触轨排。
（3）道床混凝土抹面及养生：道床混凝土灌注结束后，对道床混凝土表面按2%的“人”字型横坡进行抹面整平，尤其支承块内侧向道心的一端，必须保证道床混凝土面至套靴下沿2mm的间隙，以免影响块下橡胶垫板和套靴受力后的弹性作用的发挥；抹面必须一次成型。混凝土养生期不得小于7天，混凝土养生过程中应经常洒水保持其湿润。道床混凝土强度达到5MPa时，可拆除轨道排架，达强70%以前，不准车辆在上行走。
9.组合式轨道排架倒用
道床混凝土达到拆除轨排所需强度时，可按下列顺序拆除：轨排间连接夹板→快速悬挂扣件→轨向锁定器→松动排面与支腿杆螺栓→拆除轨向锁定器→吊运轨道排架进入下一个工作循环。
10.道床混凝土拆模后应及时灌注排架工艺孔和修补残损。
六、弹性整体道床劳动力组织及机械机具设备配置
1.弹性整体道床劳动力组织
弹性整体道床施工劳动力组织见下表。
弹性整体道床施工劳动力组织一览表
序号
作业项目名称
作业内容
施工人数
1
技术人员及测量工
调试轨排测量及道床混凝土监控测量
10（8）
2
钢筋网制作
按照技术交底要求制作道床混凝土钢筋网
5
3
支承块装卸及运输
洞外装卸，运至洞内作业面指定位置堆码
10(6)
4
钢筋网铺设
冲洗基底，铺设钢筋网，刷伸缩缝沥青，铺拆门吊轨道
10(6)
5
轨排调试
轨排组装调试，轨排倒用、吊装，道床混凝土灌注中轨排微调，轨排清理保养、维护
34（15）
6
道床混凝土灌注
安设侧模、伸缩缝木板，泵送混凝土，捣固
22(16)
7
道床混凝土抹面
道床混凝土表面收光，抹平
12(6)
8
现场管理及辅助人员
现场协调、管理
12（8）
9
合 计
115（70）
注：括号内为单线隧道劳动力安排。此劳动力仅包含洞内工作面所需人数。
2．弹性整体道床机械机具配置见下表:
弹性整体道床施工机具配置表
序号
机具机械名称
机具机械规格（型号）
机具机械数量
备注
1
组合式轨道排架
整体道床专用
17榀
按每循环施工50m计
2
门式起重机
1台

3
组装平台
1台

4
混凝土输送泵
HBT-60
2台
1台备用
5
混凝土运输车
3.2m3
4台
轮胎式
七、弹性整体道床施工质量控制及质量措施
1.支承块进场检验：质检部门应会同监理工程师按支承块验收技术条件要求对支承块的表面质量及预埋件尺寸、装配质量进行抽样或逐块检查，做好质量状态标识，不合格产品严禁投入使用。
合格支承块堆放时支承块间用厚度不小于50mm的木条作垫层。垫木顶面应至少高出预埋铁座15mm，上下垫层同位。
2.混凝土原材料及配合比控制：为保证混凝土满足强度要求，应加强混凝土所需钢筋、沙子、碎石、水泥等材料质量抽检。同时，精心选定合理配合比，确定适合施工现场的坍落度（坍落度不大于10cm），并且每班测定坍落度不少于2次，及时进行监控调整，以免道床混凝土凝固中出现较大的干缩，影响道床精度。
3.道床混凝土捣固质量控制：支承块下混凝土捣固必须采用插入式捣固棒进行施工，捣固点间距不超过20cm,捣固时间不少于20s,以彻底消除块下混凝土气泡、水泡。
4.轨排精调质量控制：轨排一次组装长度不小于50m，以减少分段误差积累，提高中线、高程控制质量。轨排精调必须遵照规定程序，精调后对轨面系统几何状态按规定项目和要求标准进行复测，并填写复测记录，进行确认，以保证精调质量。
5.弹性整体道床施工状态监控：在道床混凝土灌注后未初凝时，必须对排架系统的几何状态进行全过程监控，随时进行检查复核，发现问题及时调整，并且做好复核检查记录，确保中线、水平及结构尺寸正确。其检查项目及内容见下表。
弹性整体道床施工状态检查项目一览表
项目
道床混凝土灌注后轨面状态检验
轨距
允许偏差+2、-1mm，用轨道尺测量，一榀轨排应检测3处，不允许超标
轨向
以左股钢轨为准，用10m弦量矢量度不得大于2mm，距中线偏差为±2mm
轨面
水平
以左股钢轨为准，高程允许偏差±5mm，两股轨相对水平差不得大于2mm，在延长6.25m距离内不得大于2mm的三角坑
高低
轨面目视平顺，用10m弦量最大矢度不得大于2mm，用10m弦线钢板尺量测
高程
左、右两股轨用精密水准仪测量，实测值与设计值误差不得大于±5mm
中线
用经纬仪测量，隧道中线同轨排轨距中线相比误差不超过2mm
线间距
左、右线线间距误差值不大于1mm，并且不能出现负值

6.实行技术人员和专职质检人员、管理人员跟班作业，动态化管理，根据现场变化情况，及时调整优化施工方案。随时处理和纠正技术、质量问题，使施工各工序处于受控状。
八、工程实例
1.西安安康铁路秦岭隧道整体道床施工：秦岭Ⅱ线隧道为电化单线隧道，全长18456m，本单位施工弹性整体道床。道床弹性支承块铺设利用组合式轨道排架结合本工法进行施工，平均施工进度在900m左右（由于受支承块供应速度影响，施工进度也受到影响），取得了较好的施工效果。
2.西安南京铁路东秦岭隧道整体道床施工 东秦岭隧道为电气化双线铁路隧道，全长12268m，本单位施工道床采用弹性整体道床。道床施工在总结秦岭隧道施工经验的基础上，对单线组合式轨道排架进行了科学、合理的技术改进后，采用本工法进行双线双铺的道床施工，单工作面平均施工进度达到了1000m（平均日进尺36m）以上，取得了良好的施工效果，从而使得弹性整体道床的施工工法具有很高的推广应用价值，也更加趋于完善、成熟。
采用本工法进行弹性整体道床施工，大大加快了施工进度，缩短了工期，从而降低了施工成本。而且，弹性整体道床建成以后，其轨下静刚度系数为400kN/cm2,比刚性整体道床的静刚度系数下降了1～1.5倍，使轨道的动应力大大降低，提高了轨道使用寿命，具有良好的社会经济效益。
因此，采用组合式轨道排架法进行整体道床施工，推广应用本工法，是隧道新型整体道床施工的必然趋势。

执笔人：高洪涛
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