伊朗德黑兰地铁轨道施工方法研究与应用

【摘 要】 依托伊朗德黑兰地铁一、二号线工程，针对地铁单洞甲线采用的轨道施工轨排法存在的不足，根据单洞双线隧道的特点，提出了利用组装好的轨排直接铺设在隧道结构底板上作为轨道平板车临时轨道的施工新方法。

【关键词】地铁 轨道机构 整体道床 轨道施工 单洞单线 单洞双线 轨排法 临时轨道法

1 前 言
伊朗德黑兰地铁一、二号线工程，早在1978年就由法国ratp sofretu咨询公司完成了一、二号线的工程设计和34km隧道及大部分主体结构的施工，后来由于两伊战争的原因而搁浅。1991年德黑兰地铁一、二号线工程建设实行国际招标，中国国际信托投资公司作为总承包商，北京城建设计研究院作为设计总体单位与国内最具实力的企业组成联合体与法国、俄罗斯等国家的大公司共同参加投标，中方经过几年的激烈竞争而中标，1996年正式开始工程设计工作。
德黑兰地铁一、二号线，线路全长约50km，其中地下线34lan，地面线16km；共没43座车站、2座车辆段、1处控制中心。全线车站均为侧式站台形式，有效站台长度140m，近远期列车编组7辆，远期行车间隔为2分钟。工程分三期实施，一期为二号线e2-m2段，二期为—号线r1-a1-6，三期为二号线m2-x2段。
2 隧道结构概况
该工程隧道结构为单洞双线形式，结构断面形式有明挖法施工的直墙拱形、矩形和暗挖法施工的马蹄形、圆形四种，其中圆形隧道结构是采用盾构法施工的。隧道结构内轮廓尺寸，直墙拱形和矩形隧道大部分断面宽度为7400mm，部分断面宽度为7 600mm，圆形隧道直径为8 150mm；34km隧道在20多年前就已施工完毕。通过对既有隧道进行断面测量后得出结果是：施工误差较大、隧道平面局部最大误差达619mm，曲线地段的隧道没有设置加宽、线间距为3．2m。详细见图1。

3 轨道结构概况
该工程轨道结构，钢轨采用规格为54kg／m、18m长；一般地段采用弹性分开式扣件，配用2．4m预应力钢筋混凝土长轨枕，较高减振地段采用轨道减振器扣件，配用短轨枕。34km隧道内线路轨道采用长轨枕c30混凝土整体道床，地下较高减振地段采用短枕式c30混凝土整体道床，道床宽度为2．7m，道床建筑高度为600rain左右，纵向水沟设在左右线中心即隧道中心，一般宽度为500mm、深度为280mm，道床靠隧道结构边墙两侧设有20kv电缆槽，如图2历示。

图2 直墙拱形隧道轨道结构图
4 我国地铁长轨枕式整体道床轨道施工特点
我国地铁地下线路—般采用整体道床形式，整体道床一般又分为无枕式、短枕式、纵向浮置板式和长轨枕式等。长轨枕式整体道床轨道施工大都采用轨排法，其主要程序是在轨排场地用扣件将标准轨与轨枕组成轨排，然后用轨道平板车将轨排运到施工工作面，再用小型龙门吊将轨排运到线路位置，用钢轨支撑架将轨排架起，调整好钢轨方向、轨距和水平后，用小型龙门吊运输并灌注整体道床混凝土，施工进度约为每天单线50m。其特点如下：
4．1 先组装轨排
按照轨道设计图在轨排场地用扣件将钢轨与长轨枕组装成轨排。

4．2 作业空间小
我国地铁地下线路大部分是采用单洞单线形式，隧道的作业空间比较小，限制了一些施工设备的使用，需要进行交叉作业，容易造成施工工序的重叠和矛盾。
4．3 进料口少
由于组装好的轨排一般都在18~25m，所以在区间隧道中能用于轨排进料的口较少，一般隧道的两头进出口可以用于轨排的进料口。
4．4 运输距离长
一条地铁线路长约为15km左右，可轨排场地只设1个，混凝土搅拌场也只设1～2个，这样就造成运输距离比较长。
4．5 依靠小龙门吊
龙门吊是轨排法中运送轨排和混凝土的主要机具，由于新灌注的道床混凝土达到要求强度需要时间，所以，只有依靠小龙门吊通过走行轨将轨排和混凝土从距工作面一定距离的轨道车上吊运到工作面。而小龙门吊的速度是有限的，需要运量却较大。
4．6焊轨场地大
最后一道工序是铺设无缝线路，需要用150~200m的长钢轨运到隧道内将原来组装轨排的工具轨换下，此时用的长钢轨又需要在地面焊轨场地先加工好，焊轨场地一般需要面积为250m 40m左右。
5 德黑兰地铁试验段轨道施工方法
1998年7月13日在德黑兰地铁二号线e2-m2段开始进行轨道施工试验段工作，由于对承包商的施工设备、机具和技术力量不了解，建议采用类似以上介绍的我国在单洞双线上采用的轨排法，主要工序是将组装好的轨排由轨道平板车从铺轨基地运送到隧道内临近工作面时，再用2刊咙门吊通过38ks／m走行轨进行轨排的吊运和铺设，等轨排调整固定好后又用小龙门吊从平板车上将混凝土斗吊运到工作面进行道床混凝土的灌注。此方法由于受新灌注的道床混凝土强度的限制，轨道平板车不能直接到轨道施工作业面进行铺设轨排和灌注道床混凝土的作业，所以，主要依赖小龙门吊来进行约100m距离的往复运输，而小龙门吊的运行速度和起吊重量都是有限的，另外，小龙门吊走行轨的安装也比较复杂，其所在的位置对其他工序的作业有较大的影响，这样就使得轨道施工速度比较慢，大约每个工作面每天进度在50m左右。
轨排法施工相对于宽度为7．6m单洞双线隧道和新施工设备等条件，存在以下几点不足：
(1)过分依赖小龙门吊；
(2)没有充分利用单桐双线隧道的较大空间；
(3)没有发挥组装好轨排的作用；
(4)工序交叉重叠；
(5)混凝土运输距离长。
6 德黑兰地铁轨道施工新方法
德黑兰轨道施工要求严、工期紧，需要在总结试验段轨道施工方法及工艺流程的基础上，结合德黑兰地铁特点及伊方施工设备进行研究开发一种新的轨道施工方法，其主要思路如下：
6．1 少用小龙门吊、多用轨道平板车
为了克服小龙门吊的不足，尽可能地少使用小龙门吊，而尽量使用轨道平板车进行轨排和混凝土的运输，并尽量靠近工作面，只在右线铺设轨排时使用小龙门吊，右线灌注道床混凝土和左线任何作业都不使用小龙门吊，提高运输工作效率。
6.2 利用空间、左右线互动
充分利用单洞双线隧道的空间，左右线同时交叉作业，可以利用右线进行左线各工序的施工，利用左线进行右线各工序的作业，做到左右线互动，减少工序间的重叠和矛盾。
6．3 利用组装好的轨排作为轨道平板车的临时轨道
为了使左右线做到互动，需要解决平板车受道床混凝土强度限制的难题，如果将组装好的轨排直接铺设到隧道结构底板的左右线平面位置上，先不架设，作为轨道平板车施工运输用的临时轨道，这样就可以充分发挥轨道平板车的作用和效率，实现左右线互相倒运的目的。改造利用新设备新机具

图3 正在利用右线灌注左线混凝土

6.4改良利用新设备新机具
由于采用了轨排直接铺设在隧道结构底板上作为轨道平板车的走行轨，所以为充分利用轨道平板车创造了条件，原来将运送混凝土斗的做法需要改进，改为在平板车上安装混凝土搅拌机，直接运送混凝土到工作面灌注混凝土，同时保证在运输途中对混凝土进行搅拌，提高工作效率；另外，在轨道平板车上还可以安装能方便轨排装卸的小型起重设备，为左线轨排的设置创造条件。
轨道施工临时轨道法思路的创新点是改变了原来用小龙门吊架设左右线轨排和灌注道床混凝土的方法、充分利用了单洞双线隧道的空间和利用组装好的轨排作为轨道平板车临时轨道，使得混凝土搅拌设备和轨排装卸机具可以直接安装在轨道平板车上，实现了左右线互动和倒运，既保证了道床质量，又大大提高了工作效率，其各工序间的衔接关系见框图4。

7 应用效果
根据新研究的轨道施工临时轨道法方案及工序框图，很陕于1998年9月在一期工程的二号线e2-m2段中实施，首先是承包商依据限界要求，在轨道平板车上进行起吊和混凝土搅拌设备以及配合轨道平板车进行左线轨排装装卸设备的准备；其次是将轨排铺轨基地用轨道平板车运送到隧道中，将轨排直接铺设在隧道结构的右线中心地板上，然后将轨排调顺、连接好及适当用废胶垫垫平，又作为轨道平板车的走行轨，直至轨排铺设在一个区间甚至两个区间更好，此时如果有条件可以尽可能地利用空闲时间多铺设右线轨排。在右线轨排铺设到一个区间后就应该利用右线铺设左线的—个区间轨排，然后进行左线工作面的各工序工作，此时利用轨道混凝土搅拌车走在右线临时轨排上进行左线道床混凝土的灌注；当完成左线—个区间(800m左右)的道床混凝土灌注后，即可进行右线工作面的各工序工作，此时利用轨道混凝土搅拌车走在左线正式轨道上进行右线道床混凝土的灌注；左右线如此循环实施，效果非常明显，具体如下：
7．1 减少小龙门吊使用频率、工序衔接良好
由于小龙门吊只用来进行轨排铺设，左线轨排铺设、道床混凝土灌注及右线道床混凝土灌注都不使用小龙门吊，使得小龙门吊使用频率减少，同时还省去了小龙门吊走行轨的架设工序，工序衔接良好，右线可以尽可能地持续将轨排铺设到隧道结构底板上。
7．2左右线互动、运输速度加快
由于右线此前已经将轨排铺设了两个区间以上，右线作业工序减少，而左线的轨排铺设和道床混凝土灌注都通过右线临时轨道来实施，充分利用了单洞双线隧道的空间，实现了左右线互相倒运，运输速度明显加快，其中灌注道床混凝土速度比用小龙门吊要快3倍左右。
7．3 有利于保证质量
由于混凝土运输中可以进行搅拌，解决了混凝土由于运输距离长容易造成混凝土离析和坍落度损失的问题，由于运输速度加快和混凝土运输量加大，保证了道床混凝土的连续灌注，所以较好地保证了道床混凝土的质量。由于作业工序减少，工序衔接良好，较好地保证了轨排调整和固定的质量。
7．4 临时轨道轨枕损坏少
在设计临时轨道法时，由于轨排是直接铺设在隧道结构底板上的，预计轨枕由于受力不均匀，可能会损坏严重，经过德黑兰地铁实践证明，轨枕损坏极少，新方法实施顺利。
7．5保证了工程的顺利实施
采用临时轨道法后，使得轨道施工效率大大提高、速度大大加快，一个工作面每天进度为120m左右，保证了德黑兰地铁—期工程二号线e2-m2段和二期工程bi-r1段的顺利开通和商业运营。
7．6推广价值
经过德黑兰地铁实践检验并成功应用的地铁地下线轨道施工临时轨道法，操作简单，工序衔接良好，突出了适宜性、充分性和有效性，极具推广价值。比如，在单洞单线隧道中也可以利用临时轨道铺设轨排直至终点，然后按照终点至起点的顺序进行架轨、调轨和灌注道床混凝土的作业，此时如果采用泵送混凝土进行道床混凝土灌注，效果将更好。

参考文献
【1】 施仲衡地下铁道设计与施工 .西安：陕西科学技术出版社，1997

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