高志远

（中铁十一局集团华东建设有限公司，江苏南京 211200）

0 引言

目前国内城市轨道交通通过地裂缝和断裂带时，普遍使用可调式框架板轨道方案，理论上最大高程调整量500mm，水平调整量-13～93mm，优点是运营维护工作量较小，缺点是不能适用于最大错位超过500mm 的大变形地质断层。有砟道床方案采用散体的道砟，便于校正道床平纵断面，轨道不平顺可以通过抬道或落砟、捣固枕下道砟加以找平，轨道方向错乱可以通过拨道予以调整，其优点是能充分适应活动断层的变形，其施工及调整相对整体道床而言较为简单；缺点在于有砟轨道几何形位不易保持且维修量较大，在前后均为无砟轨道的情况下插入较短的有砟轨道，有砟轨道与整体道床之间刚度差异大，需设弹性过渡段，导致轨道结构的弹性频繁变化[1]。

从以上情况可以看出，国内城市轨道交通对活动断层、地裂缝等特殊地质进行过一些研究，但尚未对短时、大变形的活动断层地段轨道结构进行过系统研究，也没有可借鉴的工程经验。2005年6月聚氨酯固化道床理念诞生，聚氨酯固化道床是在稳定清洁的碎石道床内，灌注聚氨酯混合液，经发泡膨胀，充填道床内部空隙，使枕下道床结构整体化。自2007年以来，已铺设的聚氨酯固化道床大部分用于货运重载铁路，主要集中在德国和中国。乌鲁木齐轨道交通1 号线把首次设计的宽枕板式聚氨酯固化道床（见图1）应用于城市轨道交通，主要优点是能应用于短时、大变形的活动断层地段，具有良好的弹性、整体性和稳定性，且道砟无粉化、板结等问题，养护维修量低[2]；主要缺点是道床灌注需要专用设备，工艺较为复杂。

图1 宽枕板式聚氨酯固化道床

1 工程概况

由中铁十一局集团有限公司承建乌鲁木齐轨道交通1 号线工程轨道安装工程02 标段的施工范围为：铁路局站一国际机场站[正线及配线Y(Z)DK16+000～Y(Z)DK22+170，Y(Z)JDK0+000～Y(Z)JDK6+940]和百园路车辆段（含出入段线）的轨道施工，除百园路车辆段为地面线，其余均为地下线。该标段宽枕板式聚氨酯固化道床位于体植区间左右线里程范围Y(Z)DK17+880～Y(Z)DK18+080，合计长度为400m（折合为单线）。

2 施工工艺流程及控制要点

2.1 施工准备

施工前，与土建单位办理好施工场地移交手续，并进行现场交接桩。图纸到位后，组织项目有关人员进行图纸会审，有疑问及时与监理、设计、业主沟通解决。根据施工进度情况确保进场材料及机械设备的数量和质量合格。根据设计图纸并结合施工技术交底、施工安全技术措施进行交底，确保相关作业人员熟悉并掌握各工序操作要点及注意事项，保证施工质量。提前清理隧道，做到施工段内无积水，无杂物。

2.2 仰拱回填

轨道结构高度为900mm，宽枕板固化道床高度为793mm，故道床下方107mm 需提前进行回填，回填时严格控制标高，允许偏差：-20～0，平整度不得大于10mm/m。浇筑完成后并对混凝土表面进行拉毛或凿毛处理。在过渡段位置道床厚度要按照线性递减的方式进行过渡。

2.3 道砟槽施工

根据交接桩与复测成果布设水沟施工基标，然后根据基标弹出水沟内侧挡墙边线，为模板支立做好准备。水沟内侧挡墙类似两道平行的连续墙，此结构使用平面模板，因没有轨道作为参照，模板上沿的定位和加固比较困难，现场可采用铁丝、钢筋桩、木条斜撑和木条内撑相结合的方式加固模板。安装后检查模板是否牢固，线型是否良好。水沟混凝土每隔9m 设置一道伸缩缝或者变形缝，隧道结构变形缝位置水沟也应设置变形缝，变形缝或伸缩缝宽20mm，伸缩缝及变形缝内设置10～20mm 厚经防腐处理的木板，顶面用沥青做防水处理。钢筋绑扎严格按照图纸进行，钢筋采用HRB400 级，直径10mm，钢筋净保护层厚度不小于35mm。钢筋间距、位置、长度可以根据现场实际情况适当调整。过渡段水沟顺接处纵向钢筋可根据水沟的具体布置的需要进行截断。因道砟槽侧墙上设置有纵向水沟，若要做到侧墙一体成型，则需定制专门的模板，这样既不经济，也耽搁工期，所以最终采用分层浇筑的方式进行施工。浇筑混凝土时需注意以下几点：第一，混凝土振捣时必须快插慢拔，保证挡墙混凝土的密实度；第二，道砟槽顶面抹面允许偏差为：平整度5mm/1m、高程0～-5mm；第三，混凝土浇筑完毕后12～18h，进行洒水养护处理，养护时间一般不少于7d。拆除侧墙及水沟模板，过程中注意避免损坏挡墙即水沟棱角，并打扫干净。

2.4 走行轨安装

铺轨龙门吊走形线采用的走行轨为P24 钢轨，安装前应提前将P24 钢轨运输至线路两侧，由于有道砟槽作为支撑无需安装走形轨支腿，直接在道砟槽侧墙上安装走形轨，采用膨胀螺栓和扣板进行固定，间隔1.2m 设置一处。走行轨横向跨度定为3.7m，走行轨应设斜撑加固，保证P24 钢轨的稳定性及铺轨龙门吊的行驶安全。

2.5 分层铺砟、压实、捣固

为精准控制轨面高程，道砟的摊铺应分层进行。底砟采用专用的敞口箱（类似道岔扣件箱、侧边靠近底部开门，装料时用铁板挡门）运至施工作业地点，铺轨龙门吊运输道砟箱并配合摊铺道砟。道砟的摊铺厚度为30cm，摊铺应分层进行。对摊铺好的道碴进行碾压，碎石道床和整体道床衔接部位应加强碾压。碾压完成后，利用水准仪测量底砟面标高，确保底砟高度不超限。砟面平整度采用3m 直尺检查不得大于20mm。线路底砟捣固、养护采用小型压路机进行作业。为精准控制轨面高程，道砟的摊铺应分层进行，最上层采用50mm 面砟带。碾压完成后，利用水准仪测量面砟带顶面标高，确保面砟带高度不超限。砟面平整度采用3m 直尺检查不得大于5mm。

2.6 宽枕板轨排施工

宽枕板到达施工场地应检查宽枕板是否有磕碰或损坏，如有损坏需及时更换。因宽枕板本身较重（2.2×1.04×0.2m），为确保运输安全，宽枕板轨排组装在现场进行，宽枕板、扣件、钢轨、黄油等材料通过轨道车和铺轨小龙门吊运输至作业位置，运输过程应避免宽枕板的损坏。首先，在宽枕板铺设前，先进行泡沫板布置，采用500mm 宽的泡沫板铺设在线路中心，沿线路方向通长布置。其次，检查面砟的平整度，防止局部道砟不平整影响宽枕板的平整度。最后，进行宽枕板的铺设，轨排组装时宽枕板按照设计规定数量等距悬挂，前后两块间距允许偏差为±10mm。过渡段长枕式整体道床轨枕间距按设计要求布置。铺设时应注意，轨道车停车时要及时放入铁靴，防止平板车滑行。两台龙门吊共同作业时，要专人指挥，口令统一、清晰，司机操作熟练，配合默契。

2.7 轨道精调

以铺轨基标为基准，借助直角道尺和万能道尺，通过调整面砟带和宽枕板两侧填充砟带及嵌缝橡胶条对轨道几何状态进行初调。要求轨道目视顺直或圆顺，标高、轨距、水平及方向偏差均不超过验标要求，上紧接头螺栓并保持轨缝对接。

2.8 聚氨酯道床浇筑作业

第一，聚氨酯浇筑实尺试验。由聚氨酯供货及浇筑作业方制作单个宽枕板范围的碎石道床实尺模型，用轨道车运输至断层部位，进行现场同条件下的道床固化实尺试验，验证浇筑效果。此次试验所有的材料应与最终道床聚氨酯浇筑的材料完全相同，要求如表1 和表2所示[3]。

表1 聚氨酯材料工作性能指标表

表2 续表

表2 聚氨酯材料性能指标要求

第二，道床预热、烘干。采用专用的烘干除湿系统进行道床烘干和除湿操作，达到聚氨酯浇筑所需要的干燥程度。

第三，聚氨酯浇筑，轨道保压。采用在轨道车上加配重材料的方式保证轨道的保压达到聚氨酯固化所需要的保压压力，在聚氨酯供货方（用于道床固化的聚氨酯固化材料由铁科院研发）的指导下严格按工艺试验确定的配比、灌注体量、灌注时间、保压压力等参数进行灌注。灌注聚氨酯混合液结束后，在供货方指导下按照经过严密试验验证过的流程发泡膨胀，充填道床内部空隙，使枕下道床结构整体化。道床固化范围属于隐蔽工程范围，其固化效果的判定主要通过如下两个方面进行过程控制：其一，每块板聚氨酯材料的浇筑点位、灌注总量基本一致；其二，聚氨酯材料工作性能定期取样送有资质的第三方检测。

第四，根据聚氨酯供货方的试验结果，聚氨酯浇筑设备的浇筑流量为267g/s，标准道床各浇筑孔的浇筑量如表3所示，施工过程中可根据道床厚度、道砟清洁度、道床密度等关键参数的差异对浇筑量进行微调。每块板的浇筑点设计如图2所示。曲线地段应根据不同超高值，对各孔位灌注量进行调整。

表3 各点位浇筑量

图2 单个宽枕板浇筑点分布

2.9 附属施工

第一，瓜子石摊铺。在宽枕板的前后板缝之间、宽枕板与道砟槽之间的缝隙摊铺填充瓜子石，粒径按设计要求为10～35mm，摊铺时注意留出板间橡胶密封条和宽枕板与道砟槽间的混凝土盖板安装位置。

第二，混凝土盖板和橡胶密封条铺设。在宽枕板的前后板缝之间安装上橡胶密封条，在宽枕板与道砟槽之间摊铺的瓜子石上安放混凝土盖板，确保密封条安装稳固，混凝土盖板顶面高度与宽枕板顶面一致，混凝土盖板紧贴宽枕板。

第三，完成所有工序施工后，及时清理现场，做到工完料清。道床最终效果如图3所示。

图3 道床最终效果图

3 结语

通过对该研究的实施，保障了乌鲁木齐轨道交通1 号线体植区间宽枕板式聚氨酯固化道床质量以及轨道的安全性，确保该断层轨道一次性铺设施工质量满足设计和验标要求，减小地震发生时地层产生错动对轨道结构的破坏程度，降低经济损失、维修成本，创造较好的经济及社会效益，进一步推动地质断层地段城市轨道施工技术发展。项目研发成果首先可在乌鲁木齐市各条具有近似条件的城市轨道项目推广，远期有望在西安地裂缝、厦门地震带、德黑兰等地质变动可能性大的位置的城市轨道上应用。