上海地铁2号线东延伸接拨段轨道设计研究

上海地铁2号线东延伸接拨段轨道研究 上海地铁2号线东延伸接拨段轨道设计研究 2011年8月 第8期(总155) 铁道工程 JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETY Aug2011 NO.8(Ser.155) 文章编号:1006—2106(2011)08—0091—05 上海地铁2号线东延伸接拨段轨道设计研究 韩义涛料 (中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031) 摘要:研究目的:上海地铁2号线既有线和2号线东延伸在龙阳路与张江高科区间的高架梁上完成拨接,为国 内首次在高架梁上整体道床的拨移工程,具有很大的技术难度.本文结合该项目的成功实施,阐述整体道床 拨移工程的设计思路及施工,对类似工程具有借鉴意义. 研究结论:针对该工程封锁时间短,精度要求高,首次实施等特点,比选多种设计方案.3号梁采用了在 既有轨枕间浇注承轨台方案,4—7号梁道床采用在梁场预制纵向短枕承轨台的方案,无缝线路采用现场焊接 方案,并成功实施拨移工程.该工程对整体道床改造,维修的探索,对城市轨道交通延伸线路与既有线的 轨道拨接具有重要的参考意义. 关键词:上海地铁2号线东延伸;轨道设计;整体道床;拨接工程 中图分类号:U231.2文献标识码:A ResearchonDesignofTrackinEast ofShanghaiMetro HANYi—taO ExtensionConnectionSectionofLine2 (ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupCoLtd,Chengdu,Sichuan610031,China) Abstract:Researchpurposes:TheexistingLine2anditseastextensionlineofShanghaimetroisconnectedonthe elevatedbridgebetweenLongyangRoadandZhangjiangHi— TechRegionwithbigtechnicaldifficulty.Thiswasthefirst forChinatolineandmovethefulltrackbedontheelevatedbridge.Basedonthesuccessfulcompletionofit,the introductionisgiveninthispapertothedesignideaandconstructionplanforliningandmovingthefulltrackbedforthe purposeofprovidingthereferencetothesimilarworks. Researchconclusions:Accordingtotheprojectcharacteristicsthattheworkoccupationtimewasshort,theprecision requireshighanditwasthefirsttimetodo,theseveraldesignplansweremade.Therailcapwaspouredbetweenthe existingrailandtieontheBeam3,theshorttrackcapswereprefabricatedinthebeammanufacturingfieldforthebeds onthe4—7beamsandthein— siteweldingwasconductedfortheweldedrailtrack,withsuccessfulcompletionofthe project.Theprojectcanbeconsideredtoexplorethewayofupgradingandmaintainingthefulltrackbedandcan providethereferencetothesimilarworks. Keywords:eastextensionlineofLine2ofShanghaimetro;trackdesign;fulltrackbed;connectionengineering 1工程概述公园站一张江高科站)向东延伸线,如图1所示.2号 线东延伸段工程(龙阳路站一浦东国际机场站)线路 上海地铁2号线东延伸工程为既有2号线(中山起自龙阳路站,经由张江高科科技 园区,唐镇新市镇及 收稿日期:2011—06—01 作者简介:韩义涛,1982年出生,男,工程师. 92铁道工程2Ol1年8月 川I沙新市镇等地区,至浦东国际机场站止,是2010年 上海世博会重点配套工程. 2号线既有线与2号线东延伸在龙阳路与张江高 科区间完成拨移,拨移点位于3号梁上的既有线直缓 点,如图2所示.大拨接时,既有线龙阳路一张江高科 区间中断运营,轨道在3号梁上完成拨移,新线敷设在 既有3号粱上,既有4,7号梁移除后架设新4,7号 梁,完成轨道,触网,通信等专业的贯通,全线贯通后, 既有2号线的张江高科站停用,2号线东延伸工程全 线贯通至浦东国际机场. 竺竺l里兰竺查垩 图12号线东延伸工程线路示意图 图2既有线与新线位置关系及拨移点位置图 既有线3,7号梁为301TI简支梁,梁上铺设长枕 埋入式整体道床,轨枕为无挡肩长轨枕,扣件为DTVII 弹性分开式扣件,轨道结构高度为540IYll2q,图3为既 有线桥上整体道床图. 图3既有线梁上道床图 2接拨段轨道设计 2.1关键技术难点 张江高科是上海市高科技人才集中地,龙张区间 是2号线最繁忙,客流量最大的区间之一.由于大接 拨时龙张区问要终止运营,地铁运营部门要承受很大 的社会压力,因此停运时间不宜过长,经建设公司协调 后,停运封锁时间定为一周.在该时间段内,需完成移 粱,架梁,轨道拨移及其他专业的全部工程,按照建设 单位安排,轨道专业的施工时间仅40h. 在国铁的既有线改造中,有大量线路拨移的工程 实例,并且也积累了丰富的工程经验.然而,本线有两 个显着的技术难点,其一本线为无砟轨道的拨移改造, 其二本线的线下基础为预制桥梁(需短时架设)而非 路基.因此,从技术难度而言,为国内目前首次实施, 要求极高的可靠度,对无砟轨道的改造精度要求极高. 同时,本工程的实施也可为其他线路无砟轨道改造提 供借鉴,具有显着的意义. 2.2轨道设计方案研究 2.2.13号梁上轨道拨移段设计方案 本线的拨移起点为3号梁上的既有线直缓点,新 线仍敷设在3号梁上,仅对轨道进行改造,平面拨移量 最大值为67.7mm.鉴于横向拨移量太大,既有扣件 调整能力有限,因此提出了两种拨道方案: 2.2.1.1采用大铁垫板特殊扣件(方案1) 该方案是基于利用既有线轨枕承轨台的思路,利 用特殊扣件的调整能力完成拨移,不破坏既有道床,改 造后道床美观,排水畅通.但是扣件需要特殊制造,且 每根轨枕上的扣件都不能统一,给以后的运营维护带 来不利,另一方面,对施工的要求极高,因为既有轨枕 为预应力枕,在既有轨枕上钻TLH,~,一旦打断预应力钢 第8期韩义涛:上海地铁2号线东延伸接拨段轨道设计研究93 筋,将破坏道床结构. 2.2.1.2在既有轨枕间做承轨台(方案2) 该方案是在两既有轨枕之间做承轨台,封锁前在 既有道床面凿除深度190mm后,放入钢筋笼浇注C50 混凝土.浇注道床混凝土前必须将浮渣冲洗干净,并 保证无积水,并采用混凝土界面剂.承轨台面设置 1:40轨底坡.封锁线路后,在承轨台上打孔,并植入 套管.图4,图5分别给出了两枕之间承轨台平面布 置和断面图. 该方案可在封锁前完成承轨台的制作,且施工精 度易于控制,无需特殊扣件,有利于以后的养护维修. 该方案缺点是,现浇承轨台的精度要求较高,且在接拨 ,枕 完成后短期内强度需满足运营通车要求,另一方面间做承轨台后需凿除原来轨枕高出道床的部分,可能 会对既有道床扰动过大. _IOooo I ooo,I ooOO ooo, || \枕间承轨台\梁端承轨台 图4承轨台布置平面图 图5承轨台道床断面图 综合比较两个方案,方案2相对成熟,可利用封锁 前的夜间天窗时间完成承轨台的浇筑,封锁后打孔植 入套管,施工精度易于控制,故采用方案2. 2.2.24,7号梁上轨道施工方案 既有线的4,7号梁在封锁期间需移出,而后架设 预制新梁,针对移梁段的工程特点,提出了三种轨道设 计方案: 2.2.2.1有砟轨道方案(方案1) 在4,7号梁上敷设有砟轨道是最简易的方案,与 国铁铺架工程一样,施工简单,轨道精度易于控制.但 是,对城市轨道交通而言,有砟轨道不便于养护维修, 给工务人员带来诸多不便,该段线路将成为养护部门 的盲点和难点,故该方案不作为推荐方案. 2.2.2.2FFU合成长轨枕方案(方案2) FFU轨枕为钢化玻璃纤维材质的高分子材料制造 而成的轨枕,具有力学强度高,吸水性低,抗腐蚀能力 强,尺寸稳定性好及使用寿命长等优点,在日本铁路有 着广泛应用.另外,FFU轨枕可有效提高轨道的安装 速度与精度,施工方可以根据实际安装需要在现场打 孔进行安装扣件. 鉴于此,拟在4—7号梁在梁场完成收缩徐变后, 在梁上浇注FFU长枕埋入式整体道床,待移梁工程完 成后,根据平面调整情况现场打孔,安装扣件,铺设钢 轨.该方案具有精度可控的显着优势,一旦移梁出现 平面偏差,可以通过现场打孔调整轨距.但是针对桥 上无缝线路的特点,需在桥上设置小阻力扣件,为此需 设计适应FFU轨枕的特殊扣件,造成全线高架扣件不 统一,不利于养护维修,另一方面,FFU轨枕在中国应 用较少,原料依赖进口,造价很高. 2.2.2.3短枕承轨台道床方案(方案3) 短枕承轨台式整体道床方案是目前国内城市轨道 交通高架上采用最广泛的轨道结构型式(如图6所 示).与方案2类似,桥梁在梁场完成收缩徐变后,在 梁上浇注短轨枕承轨台.移梁后,仅需铺设线路精调 和无缝线路施工,即可贯通线路. 图6高架段短枕承轨台式整体道床 该方案具有全线高架轨道型式统一,造价低,养护 维修量小等优点.但是在梁场预制整体道床,对轨道 94铁道工程2011年8月 铺设的精度要求极高,在梁场每个承轨台的坐标需与 移粱后的位置坐标一一对应,另外,移粱时需保证承轨 台不受破坏,否则将影响全线开通运营. 通过比较以上三种方案,结合移粱土建工程,建立 了精测网后能满足承轨台的精度要求,因此4,7号梁 的轨道设计采用方案3. 3接拨段轨道施工图设计及施工方案 3.13号梁拨移段施工图设计及施工方案 3.1.1承轨台设计 封锁前,凿承轨台槽时,采用隔二凿一的方式,分 3次循环施工,如图7所示.在两既有轨枕之间凿除 既有道床面凿除深度190mrll后,放入钢筋笼浇注C50 混凝土.浇注道床混凝土前必须将浮渣冲洗干净,保证 无积水,并采用混凝土界面剂.承轨台面设置1:40轨 底坡.混凝土强度达到75%前,严禁碰撞踩踏. 图73号梁承轨台侧视图 考虑到承轨台混凝土浇注后至地铁列车通过间隔 时间较短,采用早强混凝土,以避免受列车振动新老混 凝土裂缝和塌落. 3.1.2施工技术要求 施工前应完成测量,计算出每个承轨台的平面偏 移量,承轨台外形尺寸偏差及外观质量要求如下:长 度?5mm,宽度?2mm,厚度:;mm;顶面要求光滑,不 平度?1miIl;承轨部位表面缺陷(气孔,粘皮,麻面 等)长度?10Fom,深度?2mm,其他部位长度 ?2Omm,深度?5mm;承轨面设置1:40轨底坡,轨 底坡应控制在1/30,1/50范围内;套管中心距离 ?1mm,凸起高度?1mm,不得低于承轨面,歪斜度 ?0.5.. 3.24—7号梁拨移段施工图设计及施工方案 桥梁在梁场完成收缩徐变后,首先完成精测,确定 每个承轨台的坐标,浇注承轨台整体道床.短轨枕为 C50混凝土预制,配套采用wJ一2扣件,道床混凝土 采用C40混凝土.梁场施工4,7号梁上整体道床时, 严格控制线路平面和高程位置,保证与3号梁及8号 梁顺接.图8为梁上承轨台道床横断面图. 图8梁上承轨台横断面图 值得说明的是,7号梁的承轨台位于缓和曲线上, 设计时需给出每个扣件节点处的超高值,以便于现场 施工时的钡0量精度要求. 3.3无缝线路施工方案 根据现场踏勘情况,既有线钢轨为2005年左右钢 轨,故3号梁平面拨移段钢轨利旧,4,7号梁上钢轨 在梁场焊成150I13长轨条,封锁期间完成合龙,双线共 焊接8个接头,焊接质量满足相关规范要求. 3.4相关专业接口设计 拨接段轨道设计接VI专业主要有排水和杂散电 流.拨接段位于24%左右的坡段上,可以利用纵坡排 水迅速排出道床积水.杂散电流专业要求道床钢筋兼 做排迷流钢筋,考虑到3号梁改造段增加钢筋很少,在 不破坏既有道床钢筋的情况下,可利用既有道床的钢 筋作为排流钢筋,不额外增加排流钢筋. 第8期韩义涛:上海地铁2号线东延伸接拨段轨道设计研究95 3.5施工注意事项 (1)严格按照调坡图纸进行道床施工,施工前应 按照既有线施工相关规定做好施工期间的安全防护, 并对施工人员进行安全培训. (2)因施工在夜间天窗时间进行,因此需遵照天 窗时间,非工作时间禁止进入工作区,严禁人员及施工 器械触及接触网及其他相关设备. (3)既有整体道床凿除后,该段道床未稳定前,需 增设临时支撑和加密轨距杆等加强措施,保证施工期 间运营安全. (4)凿除道床时防止对既有道床造成破坏,防止 对既有基础结构造成破坏. 3.6现场施工概况 龙阳路接拨段为2号线东延伸工程最重要的节点 工程,建设,设计,施工,监理,运管单位均高度重视,并 为此多次召开方案专论证会,肯定了接拨段的轨道 设计和施工方案.根据市政府安排,合理避开客流高 峰,接拨段工程安排在2010年春节假期完成施工,现 场施工情况良好,图9为施工改造后照片. 图9改造后道床图 4结论 在建设,设计,施工,监理,运管单位的通力合作 下,顺利完成了新旧线路的拨接,并于2010年2月成 功开通.目前,轨道结构状况良好,并成功完成上海世 博会的运输任务. 龙阳路接拨段在桥梁上完成整体道床的拨接,在 国内地铁改造工程中尚属首次,对于探索整体道床的 改造,维修具有重大意义.目前,国内地铁运营40年 左右,存在需要改造,改建的整体道床,同时存在延伸 线路与既有线的拨移线路,本线的成功实施同类工程 具有重要的参考和借鉴意义. 此外,对于预留延伸条件的地铁线路,尽可能保证 线路顺直,尽可能在车站端头完成拨接;对于延伸工 程,线路尽可能顺接既有线,尽可能避免区间拨接. 参考文献: [1]GB50157--2003,地铁设计规范[s]. GB50157--2003,CodeforDesignofMetro[S]. [2]TB10082--2005,铁路轨道设计规范[s]. TB10082--2005,CodeforDesignofRailwayTrack [S]. [3]上海市市政设计总院.上海市轨道交通2号线东延伸段 :上海市市政设计总 工程施工图设计技术要求[z].上海 院,2Oo7. SMEDI.DesignTechnologyRequirementsforShanghai Subwayline2ExtensionEngineering[z].Shanghai: SMEDI.2OO7. [4]刘道通,杨宝峰.地铁轨道施工常见问题及解决方案[J]. 铁道工程,2010(4):97—100. 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