特长单线隧道弹性支承块式无砟轨道施工技术

卢红涛

中铁十二局集团第四工程有限公司陕西西安710000

摘要：特长铁路单线隧道空间小，弹性支承块无砟轨道施工物流组织十分复杂，隧道内大型机械设备无法调头，各作业工序共同使用单一的通道，作业、物流相互影响相互制约，施工干扰极大，合理地利用工作时间和操作空间配置劳力、材料和设备，提高劳动生产率，实现不间断施工，保持均衡施工进度，以达到优质高效、快速施工的目的。

关键词：特长单线铁路隧道；弹性支承块式无砟轨道施工；施工技术

1.工程概况

衢宁铁路常乐山隧道主要位于浙江省丽水市遂昌县境内，进口位于遂昌县北界镇坑里潘村，出口位于遂昌县妙高镇葛坪村。隧址地处构造剥蚀中低山区，区内地形起伏、沟谷深切，山体海拔标高320~787m，植被发育，多为松树、灌木和竹林的混交林。常乐山隧道设置为燕尾式隧道，建筑长度14597m，隧道长度14597m，进口隧线分界里程DK50+859，进口里程DK50+859，进口轨面设计标高228.533m，出口隧线分界里程DK65+456，出口里程DK65+456，出口轨面设计标高为235.711。出口DK65+235~DK65+456段为双线隧道，其中DK65+120~DK65+235段105m为大跨度，DK51+250~DK65+120为单线段。无砟轨道采用弹性支承块式无砟轨道，无砟轨道共计长度13.785km。

2.无砟轨道工程特点

2.1无砟轨道组成

弹性支承块式无砟轨道因其采用了带有块下垫板和橡胶套靴的“弹性支承块”，因而具有良好的减震性能，同时具有一般无砟轨道的平顺性好、耐久性强、养护维修工作量少等特点。

隧道内弹性支承块式无砟轨道由60kg/m钢轨、预埋铁座式弹性可调扣件、预制C50混凝支承块、支承块下弹性垫板、橡胶套靴及道床板等组成。混凝土强度等级为C40，并在轨排精调完成后浇筑，内轨轨下截面处道床顶面低于支承块顶面63mm，道床板顶面设置横向1%的人字排水坡，采用HRB400级钢筋；

隧道内弹性支承块式平面布置图（无仰拱）

2.2工程量大

隧道内无砟轨道设计为弹性支承块式，长度13.785km，道床为C40钢筋混凝土，轨枕间距600mm，共支承块46260块，扣件型号为Ⅶ型扣件，共92520套，绝缘卡218.1万个，螺纹钢筋21079t，工程量巨大。

2.3工期紧

计划工期90d，因受衢宁铁路建设单位施组调整影响，架完梁后再实施无砟轨道，实际工期只会缩短。

2.4运输组织困难

隧道辅助坑导只有两座斜井，全长14597m。加之斜井和单线正洞隧道断面小，运输车辆无法调头，作业面和运输通道、施工作业和物流相互影响，施工干扰大，交通物流组织极其困难。

3.施工准备

3.1隧道缺陷整治

根据施工进展，及时对隧道衬砌及仰拱各项质量缺陷进行处理，使缺陷整治与隧道正常施工同步作业，确保在无砟轨道施工前完成缺陷整治工作，避免缺陷整治作业影响无砟轨道施工工期。

3.2隧道沉降变形观测与评估

隧道主体工程完工后，对隧道基础沉降做系统观测与评估，变形观测期一般不少于3个月，观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时，应适当延长观测期，确认其工后沉降符合设计要求。沉降观测断面布设间距：Ⅱ级围岩600m、Ⅲ级围岩400m、Ⅳ级围岩300m、Ⅴ级围岩200m，观测频率为每周一次

隧道沉降评估前应收集沉降观测资料、隧道设计地质纵断面与施工开挖揭示地质状况、施工监控量测资料、仰拱施工等资料，评估方法及判定标准按照《铁路工程沉降变形观测与评估技术规程》（Q/CR9230-2016）文件执行。

预测的隧道基础工后沉降值不应大于15mm，桥台台尾过渡段路基工后沉降差不应大于5mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。

3.3施工单元划分

将常乐山隧道无砟轨道划分为3个单元（5个工作面）施工，即隧道进口、樟坪斜井小里程、樟坪斜井大里程、胡家村斜井小里程、胡家村斜井大里程5个工作面，同时考虑出口交通较方便，作业长度分别为3061m，2259m，2400m，2535m，3530m。

1）隧道贯通并沉降评估完成后开始CPⅡ、CPⅢ控制网的测量。

2）选择性能稳定、测量精度满足控制目标的测量设备及时完成CPⅡ、CPⅢ控制网的测设工作，并按要求对CPⅢ控制网测量成果评审。

3）对无砟轨道施工精调人员进行专项培训。

3.6隧道底板结构处理

隧道施工中已对仰拱填充层预留30cm，隧道贯通后根据贯通测量结果，及时施作预留填充层混凝土，确保仰拱填充顶面不高出无砟道床底面标高，以保证道床混凝土厚度。

3.7混凝土配合比设计

按照耐久性混凝土和施工工况进行混凝土配合比设计。现场考虑采用门吊加料斗浇筑道床混凝土，按两种工况进行混凝土配合比的设计，混凝土塌落度控制在17～19cm。

3.8施工人员的岗前培训

项目部组织对相关人员进行无砟轨道施工系统性培训，测量专项培训，向现场技术、质检和施工人员进行各项工序的技术要点、质量标准、控制措施的交底，以及质量检验记录、关键施工设备、测量设备的正确使用和验证等。

4.施工方法与过程控制

弹性支承块式无砟道床采用轨排框架法施工，具体分为以下十个具体步骤：

4.1现场清理、放样

进行道床板施工前，将道床板施工范围内前方100～200m隧底混凝土表面的杂物、废碴清除干净，用高压水冲洗干净并且进行凿毛，平均粗糙度应达到1.5mm～2.0mm，确保道床基底无杂物积水。在铺设道床板钢筋网前再次对隧底用高压水冲洗干净、保证湿度保持2小时以上且无多余明水。

将道床底面清洗干净无积水后，通过CPIII控制点每隔6.6m在地面上测量放出轨道中线控制点，中线应用明显颜色标记，并记录控制点准确里程及坐标值。以轨道中心控制点为基准放出纵、横向模板边线（墨线标识）。

4.2安装底层钢筋

根据道床板钢筋布置图采用角钢制作钢筋定位卡具，先将定位卡具固定好后安装底层钢筋；按梅花型布置预制好的C40混凝土垫块，每延米布设12块，确保道床底部保护层厚度。布置纵、横向钢筋。除接地钢筋以外的所有钢筋均安装绝缘卡进行绝缘，绑扎后剪去多余的塑料带。

4.3轨排组装与运输

利用龙门吊将弹性支承块按顺序摆放在组装平台上，龙门吊吊装轨排架至组装平台上方对位，用扭矩扳手按设计要求扭矩将扣件与支承块及排架扣紧安装垫板、弹条、轨距挡块等部件，即形成可供铺设的轨排。由龙门吊将组装好的轨排吊运至完成底层钢筋安装段落，进入下道工序施工。

4.4轨排就位与粗调

龙门吊从组装平台上吊起轨排运至铺设地点，粗调利用轨道排架的丝杠支腿（调整高程和水平）和轨向锁定器（调整轨道中心）进行。调整原则以先中线后高程的顺序循环进行，误差控制：高程-10～0mm、中线±10mm。相邻轨排使用夹板联接，每个接头安装4套螺栓，初步拧紧，轨缝预留6～10mm。

采用轨向锁定器固定轨排的水平方向，轨向锁定器的一端支撑至轨排的横梁上，另一端支撑到水沟电缆槽侧壁上。

利用轨道中线点参照轨排框架上的中线基准器进行排架中线的定位调整，左右调节轨向锁定器进行调整。旋动竖向支撑螺杆进行高程方向的粗调。粗调后的轨排定位误差控制标准：高程-10～0mm、中线±10mm。

4.5上层钢筋绑扎与接地电阻测试

轨道粗调工序完成后，进行道床板上层纵横向钢筋、架立钢筋、支承块四周箍筋及接地钢筋安装。

接地端子采用焊接方式固定在道床两侧接地钢筋上。

进行绝缘电阻测试：先目测检查绝缘卡（绝缘绑扎带）安装是否良好，有无脱落现象，然后用兆欧表进一步测量钢筋间的绝缘数据，任意非接地钢筋间电阻不小于2MΩ。

4.6安装纵、横向模板

检查模板平整度及模板整洁情况，均匀涂刷脱模剂，按顺序铺设纵向模板，模板下方与隧底空隙应采用专用止浆材料填塞密实，不得使用木条或碎布任意填塞；模板间应安装双面胶止浆条，防止漏浆。

架设模板撑杆，调整线性并锁定。侧模和钢筋之间应安装保护层垫块，净保护层厚度为4.3cm。横向端头模板采用d=4mm钢板按照道床宽度及高度尺寸加工定型，按照设计纵向钢筋位置在模板上钻孔，钻孔位置误差≯5mm。模板安装后，注意接地端子的位置（设置在电力电缆槽一侧），并在模板对应位置用红色油漆标示。

4.7精调

轨排精调是无砟轨道施工工序中最关键的一步，它是利用全站仪配合轨检小车对轨道进行测量定位，通过人工调整螺杆调节器达到对轨排精调的目的。利用轨检小车定点三维测量功能，全站仪后视8个CPIII控制点后确定全站仪控件位置，再前视轨检小车上的棱镜得到数据，由无线传输系统将数据输入到手持电脑，由人工根据测量人员指令调整相应的螺杆调节器，直到满足精度要求。

A、调整高程：用六角螺帽扳手，旋转竖向螺杆，调整轨道水平、超高。调整螺杆时要缓慢进行，旋转一圈高程变化大致在1.5mm，调整后用手检查螺杆是否受力，如未受力则调整拧紧附近的螺杆。

精调时，为减小轨排高程调整对中线的影响，应按高程中线的调整顺序反复进行调整，左右各配备1人同时作业、降低工人劳动强度、提高精调效率。

B、调整中线：采用专用开口扳手调节轨排左右两侧轨向锁定器，调整轨道中线，左右各配备1人同时作业，对称调整。

确认中线调整满足要求时，及时对轨向锁定器进行锁定，避免精调后轨排中线方向发生位移。

C、轨排精调完成后，通过轨向锁定器对轨道排架进行固定。

D、前一站精调完成后，下一站精调时需要重叠上一站8～10根轨枕，必须满足钢轨的平顺性。

E、轨排精调后应尽早浇筑混凝土，如果轨排受到外部干扰，或放置时间过长（12h），或环境温度变化超过15℃时，必须重新检查确认轨排精度是否满足设计要求。合格后，方可浇筑混凝土。

精调后轨排几何形位容许偏差表

序号项目名称容许偏差备注

浇筑混凝土前清理浇筑面上的杂物，为确保轨枕与新浇筑混凝土的结合良好，在浇筑混凝土前在道床底面洒水湿润1～2次。采用定型塑料防护罩覆盖轨枕、扣件，并用塑料布包裹钢轨和框架横梁。检查轨排上各调整螺杆是否出现悬空。检查接地端子是否与模板密贴。

浇筑混凝土前，进行轨排几何参数的复核，超过允许偏差应重新调整。

料斗浇筑混凝土时，起重机将料斗吊至待浇筑的轨排上方（下料口与轨顶面平齐），开启阀门下料。下料过程中须注意及时振捣和防止污染，下料应均匀缓慢，不得冲击轨排。

A、振捣、抹面

混凝土浇筑的同时进行振捣作业，采用4个振捣器人工进行振捣，作业时分前后两区间隔2m捣固，前区主要捣固下部钢筋网和支承块底部；后区主要捣固支承块四周与底部加强。捣固时应避免捣固棒接触排架和支承块。

表层混凝土振捣完成后0.5h利用坡度尺及木抹进行第一次修整、抹平混凝土，使道床混凝土顶面基本符合设计标高及横坡要求（误差不大于3mm），并使支承块四周混凝土顶面低于支承块翼缘不少于2mm。

第一次振捣、抹面完成后及时采用小木刷对轨排、支承块、扣件表面残余混凝土进行清理。

B、抹面、成型

第一次抹面后1h开始用钢抹进行第二次抹面，使道床混凝土顶面标高及横坡符合设计要求。

为防止混凝土表面失水产生细小裂纹，在混凝土初凝前（入模后3h左右）用钢抹进行第三次抹面，抹面时严禁洒水润面，并防止过度操作影响表层混凝土的质量。

抹面过程中要注意加强对轨道下方、支承块四周等部位的施工。加强对表面排水坡的控制，确保道床板中心线以外设1%坡度，表面排水顺畅，不得积水。

4.9轨道排架拆除与扣配件清理

混凝土在凝固过程中，当用手指压混凝土表面无明显痕迹（或用一重2kg、直径约75mm的铁球轻轻放在混凝土表面，静置2～3分钟，然后将铁球拿起，测量混凝土表面压痕，当直径压痕在30～33mm）时，即可开始拧松竖向螺杆1/4圈，同时将扣件应力释放20%至120N·m，释放钢轨应力。

混凝土初凝3小时后将竖向螺杆松动3/4圈（转90度），同时解除钢轨全部扣件应力，（用手可以转动螺栓），使钢轨处于不受约束状态，并松开鱼尾板的螺栓。

当道床板混凝土养生强度达到5MPa，松开轨道扣件，顺序拆除排架，拆卸模板，最后经过确认扣件全部松开后，龙门吊吊起排架运至轨排组装区清理待用（排架拆除按照浇筑混凝土时的顺序进行依次拆除），进入下一循环施工。

安排专人负责对拆卸的模板、排架及配件等用毛刷进行清理，拆除的扣配件清理干净后摆放至对应支承块处。

4.10道床混凝土养护

每浇筑一段道床混凝土，在混凝土初凝后要及时进行全面覆盖及保湿养护。第一次洒水养护时应在砼表面覆盖一层土工布，避免水流直接冲刷道床砼表面。混凝土表面必须在湿润状态下保持至少7天时间。混凝土达到设计强度的75%前禁止在道床板上行车及碰撞轨枕。养护期间应设置相应的标示标牌，防止施工人员在未道床上行走。

5.质量控制要点

5.1道床施工前，必须确保隧道仰拱基底密实、道床底面平整干净无积水，确保道床混凝土与仰拱混凝土连接紧密。

5.2隧道沉降观测变形评估、CPⅡ、CPⅢ控制网的测设精度满足规范要求。

5.3轨道排架进场后必须对轨排的轨距、方正度、轨底挂篮的横坡进行检测，满足要求后方可投入现场施工。

5.4严格按规定顺序和扭矩要求组拼轨排，精调时必须严格控制精度误差，这两项工作质量的高低将会直接决定铺轨后的轨道精度。

铺轨后精度过低需更换大量异型扣配件，不仅会增加施工成本还会造成工期滞后。

5.5浇筑道床混凝土时，应重点加强对支承块底部的捣固，避免支承块底部混凝土不密实而影响整体混凝土质量。

5.6道床混凝土浇筑完毕，在解除轨排系统锁定前，采集轨排各项几何参数，与浇筑前精调完毕锁定后采集的数据进行对比，分析轨排浇筑混凝土前后的产生差异的原因，制定解决方案，控制浇筑成型道床混凝土精度。

5.7道床混凝土完成第一次木抹抹面后方可剪断支承块与橡胶套靴间绑扎带，过早剪断绑扎带有可能会造成支承块与套靴间脱空，通车后该处附近支承块在列车荷载作用下可能会发生断裂。

5.8道床混凝土顶面高度必须低于支承块翼缘橡胶套靴下不少于2mm，否则该处支承块靠近线路内侧处边角地带易受剪而发生破坏。

6.结束语

通过本隧道的施工技术分析，对关键技术难题提出了合理解决方案及有效措施。本隧道弹性支承块无砟轨道施工技术对保证其按时完工具有重大意义，为以后类似工程的建设提供了很好的借鉴。