地鐵軌道施工概述教育課件

1、地鐵軌道施工概述PPT講座一、地鐵的發(fā)展1863年1月10日，用明挖法施工的世界上第一條地鐵在倫敦建成通車(chē)，列車(chē)用蒸汽汽車(chē)牽引，線(xiàn)路全長(zhǎng)6.4km。1890年12月8日倫敦首次用盾構(gòu)法施工，建成用電氣機(jī)車(chē)牽引5.2km的另一條線(xiàn)路。從此，城市交通進(jìn)入軌道交通時(shí)代，因此可以說(shuō)城市軌道交通的歷史比汽車(chē)的歷史還悠久。城市軌道交通的發(fā)展經(jīng)歷了曲折的過(guò)程，大致分為以下幾個(gè)階段：初步發(fā)展階段（18631924年） 在這一階段，歐美的城市軌道交通發(fā)展較快，期間13個(gè)城市建成了地鐵，還有許多城市建成了有軌電車(chē)。20世紀(jì)20年代，美國(guó)、日本、印度和中國(guó)的有軌電車(chē)有了很大的發(fā)展。2停滯萎縮階段（19241949）

2、 第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)和汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，促使了城市交通的停滯和萎縮。汽車(chē)的靈活、便捷和可達(dá)性，一度成為城市交通的寵兒，得到飛速發(fā)展。而軌道交通因投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)，一度失寵。這一階段只有五個(gè)城市發(fā)展了地鐵。3.高速發(fā)展階段（1970年至今）世界各國(guó)城市化的趨勢(shì)，導(dǎo)致人口高度集中，要求軌道交通高速發(fā)展以適應(yīng)日益增加的客流運(yùn)輸、各種技術(shù)的發(fā)展也為軌道交通奠定了良好的基礎(chǔ)。俄羅斯地鐵站法國(guó)里爾地鐵無(wú)人駕駛的全自動(dòng)列車(chē)新加坡地鐵東京地鐵線(xiàn)路圖二、我國(guó)地鐵發(fā)展1969年，北京開(kāi)通了我國(guó)第一條地鐵線(xiàn)路，此后停頓了20多年，到1995年上海才建成地鐵一號(hào)線(xiàn)。目前，我國(guó)已成為世界上最大的軌道交通市場(chǎng)。根據(jù)我國(guó)

3、“十一五城市軌道交通發(fā)展規(guī)劃，北京、上海、廣州、南京、重慶、武漢、沈陽(yáng)、西安、成都、杭州、蘇州等15個(gè)大城市，在未來(lái)的10年里，規(guī)劃建設(shè)軌道交通線(xiàn)路55條，總長(zhǎng)度約1700公里，投資額6000億元。我國(guó)進(jìn)入軌道交通大發(fā)展時(shí)期。三、軌道結(jié)構(gòu)的形式 最常見(jiàn)的鋼輪鋼軌系統(tǒng)由鋼輪輪緣和鋼軌之間的作用里來(lái)提供導(dǎo)向力。軌道是鐵路線(xiàn)路的組成部分，這里所指的軌道包括鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床、防爬設(shè)備和道岔等。作為一個(gè)整體性工程結(jié)構(gòu)，軌道鋪設(shè)在路基之上，起著列車(chē)運(yùn)行的導(dǎo)向作用，直接承受機(jī)車(chē)車(chē)輛及其荷載的巨大壓力。在列車(chē)運(yùn)行的動(dòng)力作用下，它的各個(gè)組成部分必須具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保證列車(chē)按照規(guī)定的最高速度，安

4、全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行。 鋼輪鋼軌系統(tǒng) 輪緣是有高度h和坡度的，鋼軌頂面也是由圓弧組成，保證鋼輪向中間靠。2、軌道結(jié)構(gòu)的組成軌道結(jié)構(gòu)的組成：鋼軌軌枕道床連接部分（扣件）道岔附屬設(shè)備2-1鋼軌 （1）鋼軌鋼軌的化學(xué)成分鋼軌的主要成分為鐵（Fe），其次是碳（C),含碳量增加，抗拉強(qiáng)度、耐磨性及硬度都增加，但是含碳量越高，會(huì)使延伸率、沖擊性越差，所以含碳量一般不超過(guò)0.82%其他成分還有錳、硅、磷、硫等。錳能夠提高強(qiáng)度和韌性，一般低碳鋼含錳為0.6%1.0%，對(duì)含錳超過(guò)1.2%的稱(chēng)為中錳鋼，屬于低合金鋼，鋼軌類(lèi)型鋼軌的類(lèi)型和強(qiáng)度以kg/m來(lái)表示。每米鋼軌的質(zhì)量越重，它所承受的荷載越大。世界上第一條鐵

5、路的鋼軌為18kg/m，最重的鋼軌在美國(guó)，重達(dá)77kg/m。我國(guó)現(xiàn)行的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)有50kg/m、60kg/m、75kg/m、43kg/m四種。接頭和軌縫接頭軌道上鋼軌和鋼軌之間用夾板和螺栓連接，稱(chēng)為鋼軌接頭。接頭處的輪軌動(dòng)力很大，接頭時(shí)軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。軌縫為適應(yīng)鋼軌熱脹冷縮的需要及便于更換鋼軌，需要在街頭處預(yù)留軌縫預(yù)留軌縫的條件：（1）當(dāng)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈罡哕壍罍囟葧r(shí)，軌縫應(yīng)大于或等于零，使軌端不受擠壓力，以防止溫度壓力太大而脹軌跑到。（2）當(dāng)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈畹蛙壍罍囟葧r(shí)，軌縫應(yīng)小于或等于構(gòu)造軌縫，使接頭螺栓不受剪力，以防止接頭螺栓拉彎或者拉斷。（構(gòu)造軌縫是指受鋼軌，接頭夾板和螺栓尺寸限制，在構(gòu)造

6、上能實(shí)現(xiàn)的軌端最大的縫隙值）。鋼軌連接現(xiàn)場(chǎng)（2）無(wú)縫線(xiàn)路Long welded rail鋼和鋼是同種材料，可以通過(guò)焊接的方式將其焊接成長(zhǎng)鋼軌。焊接長(zhǎng)鋼軌線(xiàn)路就是無(wú)縫線(xiàn)路。一般而言，焊接長(zhǎng)鋼軌的無(wú)縫線(xiàn)路長(zhǎng)為12km，目前技術(shù)上已可能做到全路段的超長(zhǎng)無(wú)縫線(xiàn)路。無(wú)縫線(xiàn)路技術(shù)無(wú)縫線(xiàn)路是把標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的鋼軌焊接而成的長(zhǎng)鋼軌線(xiàn)路，又稱(chēng)焊接長(zhǎng)鋼軌線(xiàn)路。它是當(dāng)今軌道結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)重要新技術(shù)，世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展。 在普通線(xiàn)路上，鋼軌接頭是軌道的薄弱環(huán)節(jié)之一，由于接縫的存在，列車(chē)通過(guò)是發(fā)生沖擊和振動(dòng)，并伴隨有打擊噪聲，沖擊力可達(dá)到非接頭區(qū)的三倍以上。接頭沖擊力影響行車(chē)的平穩(wěn)和旅客的舒適，并促使道床破壞、線(xiàn)路狀況惡化、鋼軌及

7、連接零件的使用壽命縮短、維修勞動(dòng)費(fèi)用的增加。養(yǎng)護(hù)線(xiàn)路接頭區(qū)的費(fèi)用占養(yǎng)護(hù)總經(jīng)費(fèi)的35%以上；鋼軌因軌端損壞而抽換的數(shù)量較其他部位大2-3倍；重傷鋼軌60%發(fā)生在接頭區(qū)。隨著列車(chē)軸重、行車(chē)速度和密度的不斷增長(zhǎng),上述缺點(diǎn)更加突出，更不能適應(yīng)現(xiàn)代高速重載運(yùn)輸?shù)男枰榱烁纳其撥壗宇^的工作狀態(tài)，人們從本世紀(jì)三十年代開(kāi)始至今，一直致力于這方面的研究與實(shí)踐,采用各種方法將鋼軌焊接起來(lái)構(gòu)成無(wú)縫線(xiàn)路。這中間首先遇到了接頭焊接質(zhì)量問(wèn)題；其次就是長(zhǎng)軌在列車(chē)動(dòng)力和溫度力共同作用下的強(qiáng)度和穩(wěn)定問(wèn)題；還有無(wú)縫線(xiàn)路設(shè)計(jì)、長(zhǎng)軌逐步解運(yùn)輸、鋪設(shè)施工、養(yǎng)護(hù)維修等一系列理論和技術(shù)問(wèn)題。隨著上述一系列問(wèn)題的決，無(wú)縫線(xiàn)路在世界各國(guó)得到

8、了廣泛的運(yùn)用。縫線(xiàn)路由于消滅了大量的接頭，因而具有行車(chē)平穩(wěn)、旅客舒適，同時(shí)機(jī)車(chē)車(chē)輛和軌道的維修費(fèi)用減少,使用壽命延長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。有資料表明，從節(jié)約勞動(dòng)力和延長(zhǎng)設(shè)備壽命方面計(jì)算，無(wú)縫線(xiàn)路比有縫線(xiàn)路可節(jié)約維修費(fèi)用30%70%。在橋梁上鋪設(shè)無(wú)縫線(xiàn)路，可以減輕列車(chē)車(chē)論對(duì)橋梁的沖擊，改善列車(chē)和橋梁的運(yùn)營(yíng)條件，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少養(yǎng)護(hù)維修工作量。這些優(yōu)點(diǎn)在行車(chē)速度提高時(shí)尤為顯著。 無(wú)縫線(xiàn)路原理無(wú)縫線(xiàn)路的特點(diǎn)是軌條長(zhǎng)，當(dāng)軌溫變化時(shí)，鋼軌要發(fā)生伸縮，但由于有約束作用，不能自由伸縮，在鋼軌內(nèi)部要產(chǎn)生很大的軸向溫度力。為保證無(wú)縫線(xiàn)路的強(qiáng)度和穩(wěn)定，需要了解長(zhǎng)軌條內(nèi)溫度力及其變化規(guī)律。為此首先要分析溫度力、伸縮位

9、移與軌溫變化及阻力之間的關(guān)系。 一根長(zhǎng)度為l可自由伸縮的鋼軌，當(dāng)軌溫變化t時(shí)，其伸縮量為 L=Lt (5-1) 式中 -鋼軌的線(xiàn)膨脹系數(shù)，取11.810-6/； L -鋼軌長(zhǎng)度(mm)； t-軌溫變化幅度（）。如果鋼軌兩端完全被固定，不能隨軌溫變化而自由伸縮，則將在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。根據(jù)虎克定律，溫度應(yīng)力t為 t =Et =Et (5-2)式中 E鋼的彈性模量，E=2.1105Mpa； t鋼的溫度應(yīng)變。將E、之值帶入式（5-2），則溫度應(yīng)力為：t=2.110511.810-6=2.48t （5-3）一根鋼軌所受的溫度力Pt為：Pt=tF=2.48tF （5-4）式中 F-鋼軌斷面積(mm)

10、。公式（5-1、5-2、5-4）即為無(wú)縫線(xiàn)路溫度應(yīng)力和溫度力計(jì)算的基本公式。由此可知：1在兩端固定的鋼軌中所產(chǎn)生的溫度力，僅與軌溫變化有關(guān)，而與鋼軌本身長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。因此，從理論上講，鋼軌可以焊成任意長(zhǎng)，且對(duì)軌內(nèi)溫度力沒(méi)有影響，控制溫度力大小的關(guān)鍵是如何控制軌溫變化幅度t。2對(duì)于不同類(lèi)型的鋼軌，同一軌溫變化幅度產(chǎn)生的溫度力大小不同。如軌溫變化1所產(chǎn)生的溫度力。對(duì)于75、60、50kg/m軌分別是23.6、19.2、16.3kN。3無(wú)縫線(xiàn)路鋼軌伸長(zhǎng)量與軌溫變化幅度t，軌長(zhǎng)l有關(guān)，與鋼軌斷面積無(wú)關(guān)。為降低長(zhǎng)軌條內(nèi)的溫度力，需選擇一個(gè)適宜的鎖定軌溫，又稱(chēng)零應(yīng)力狀態(tài)的軌溫。在鋪設(shè)無(wú)縫線(xiàn)路中，將長(zhǎng)軌條始終端

11、落槽就位時(shí)的平均軌溫稱(chēng)為施工鎖定軌溫。施工鎖定軌溫應(yīng)在設(shè)計(jì)鎖定軌溫允許變化范圍之內(nèi)。鎖定軌溫是決定鋼軌溫度力水平的基準(zhǔn)，因此根據(jù)強(qiáng)度、穩(wěn)定條件確定鎖定軌溫是無(wú)縫線(xiàn)路設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。鋼軌溫度不同于氣溫。影響軌溫的因素比較復(fù)雜，它與氣候變化、風(fēng)力大小、日照強(qiáng)度、線(xiàn)路走向和所取部位等有密切關(guān)系。根據(jù)多年觀測(cè)，最高軌溫Tmax要比當(dāng)?shù)刈罡邭鉁馗?825，最低軌溫Tmin比當(dāng)?shù)氐淖畹蜌鉁氐?3。計(jì)算時(shí)通常取最高軌溫等于當(dāng)?shù)刈罡邭鉁丶?0，最低軌溫等于最低氣溫。軌枕軌枕既要支承鋼軌，又要保持鋼軌的位置，還要把鋼軌傳遞來(lái)的巨大壓力再傳遞給道床。它必須具備一定的柔韌性和彈性，硬了不行，軟了也不行。列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，

12、它可以適當(dāng)變形以緩沖壓力，但列車(chē)過(guò)后還得盡可能恢復(fù)原狀軌枕按照其制造材料的不同分為木枕，混凝土枕和混合寬枕。木枕主要優(yōu)點(diǎn)是彈性好，可緩和列車(chē)的動(dòng)力沖擊。與鋼軌的鏈接較簡(jiǎn)單。木枕缺點(diǎn)是容易腐朽、磨損、開(kāi)裂、使用壽命短。混凝土枕能保證軌枕的尺寸，提高了軌道的穩(wěn)定性，且不易受環(huán)境的影響，使用壽命長(zhǎng)?；炷淋壵淼奶攸c(diǎn)是自重大，剛度大，軌道動(dòng)力坡度小?；炷琳淼娜秉c(diǎn)是列車(chē)通過(guò)不平順的混凝土枕時(shí)，軌道的附加動(dòng)力增大，線(xiàn)路的抗震能力需要提高（1）木枕 木枕的彈性是最好的，結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的。由于資源有限，在我國(guó)除了橋上、道岔上很少使用。（2）砼（混凝土）軌枕砼軌枕2-3 道床有渣道床無(wú)渣道床 整體道床 板式道床

13、整體道床在城市軌道交通中為了免維修、減少工作量，在某些軌道結(jié)構(gòu)中為了加強(qiáng)軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使用了整體道床、板式軌道將軌枕和道床澆筑成一體的軌道結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)澆承軌臺(tái)式整體道床整體道床2-4 扣件鋼軌和軌下基礎(chǔ)是不同材料的兩種構(gòu)件，它們之間的連接需要可靠、簡(jiǎn)單，但是要滿(mǎn)足足夠的扣壓力、又要有一定的彈性。以保持軌距、組織鋼軌相對(duì)于軌下基礎(chǔ)的縱、橫向位移。木枕依靠道釘、鐵墊板與鋼軌相連。砼軌枕與鋼軌之間的連接則有不同的扣件形式可采用。 扣件鑄鋼底板扣件橡膠軌下墊板潘德羅扣件2-5 道 岔道岔是軌道部件重要的部分道岔分成 連接、交叉和交叉與連接三種類(lèi)型（1）道岔的類(lèi)型單開(kāi)道岔的組成左開(kāi)單開(kāi)道岔有害空間尖軌轍岔與

14、護(hù)軌轍岔與護(hù)軌電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)鋪軌方法1.鋪軌方法的選擇 短軌枕式整體道床施工方法可分為兩種,一是換軌鋪設(shè)法,即首先用工具軌鋪設(shè)整體道床,永久軌在隧道外焊接成長(zhǎng)軌后,再運(yùn)至隧道內(nèi)換鋪;二是一次鋪設(shè)法, 不用工具軌,一次鋪設(shè)無(wú)縫線(xiàn)路,即用25 m 標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度鋼軌,按換軌鋪設(shè)法用工具軌鋪設(shè)整體道床施工工藝要求,鋪設(shè)整體道床,所有鋼軌接頭在隧道內(nèi)進(jìn)行焊接。換軌鋪設(shè)法施工。該方法鋼軌焊接除聯(lián)合接頭外均在鋪軌基地進(jìn)行,焊接質(zhì)量易保證; 同時(shí)避免了隧道內(nèi)的空氣污染,減少了施工干擾,各施工單位均有成熟經(jīng)驗(yàn);但工具軌的鋪設(shè)與拆除需增加工程投資,施工周期相對(duì)較長(zhǎng)。一次鋪設(shè)法,在隧道內(nèi)焊接鋼軌易造成空氣污染,施工干擾大,

15、需做好施工組織設(shè)計(jì),減少窩工,減少工程投資,施工周期相對(duì)較短。需要的機(jī)具設(shè)備施工工藝1.土建結(jié)構(gòu)移交工程部測(cè)量和技術(shù)人員及相關(guān)機(jī)電人員要參與洞內(nèi)的土建移交，同時(shí)做好混凝土下料口、隧道內(nèi)止排水情況、預(yù)埋件、預(yù)留管道、水電接口等施工情況調(diào)查。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要以報(bào)告的形式上報(bào)監(jiān)理，及時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)情況，并提前做好各種施工的技術(shù)方案及機(jī)械設(shè)備、水電準(zhǔn)備工作。如有問(wèn)題，必須及時(shí)提供相應(yīng)的施工解決方案，上報(bào)經(jīng)理部領(lǐng)導(dǎo)，及時(shí)解決，并做好相應(yīng)的技術(shù)交底。同時(shí)還要做好施工技術(shù)資料的準(zhǔn)備工作，保證各種技術(shù)資料能及時(shí)到達(dá)各領(lǐng)工區(qū)和作業(yè)人員手中。2.基標(biāo)測(cè)設(shè)基標(biāo)測(cè)設(shè)的依據(jù)為上道工序提供的基樁（導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)），基樁移交后及時(shí)進(jìn)

16、行標(biāo)示和防護(hù)。及時(shí)對(duì)上道工序提供的導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的閉合差和水準(zhǔn)測(cè)量的誤差應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求及規(guī)范的精度要求。復(fù)測(cè)成果通過(guò)后進(jìn)行控制基標(biāo)和加密基標(biāo)測(cè)設(shè)。3.基底鑿毛在進(jìn)行整體道床施工前，要對(duì)隧道底板或者回填層進(jìn)行鑿毛、沖洗，疏干積水，并除去混凝土碎屑。鑿毛可采用風(fēng)鎬和鋼釬將基底鑿成寬度和深度都為5mm，縱橫距離不大于100mm的凹凸面，以保證道床和基底良好銜接。鑿出的垃圾要及時(shí)清掃干凈并袋裝，用軌道車(chē)和龍門(mén)吊搬運(yùn)出隧道，統(tǒng)一運(yùn)走。4.鋪設(shè)洞內(nèi)龍門(mén)吊走行線(xiàn)洞內(nèi)龍門(mén)吊走行線(xiàn)采用長(zhǎng)度為12.5m的22kg/m的鋼軌，兩股鋼軌的中心距為3.1m，其中心線(xiàn)須與線(xiàn)路中心線(xiàn)一致，其軌頂標(biāo)高應(yīng)高于

17、道床面標(biāo)高，確保龍門(mén)吊走行時(shí)不會(huì)沖撞基標(biāo)。軌下采用鋼制支撐架，其間距按1.5m左右布置，用膨脹螺栓固定在隧道底板上。兩相鄰支撐架中間采用槽鋼支腿加固，以防產(chǎn)生過(guò)大的變形而影響龍門(mén)吊的走行。支架和支腿均采用螺栓和扣板將鋼軌固定鋼支架根據(jù)不同的隧道截面尺寸而制。龍門(mén)吊走行線(xiàn)的鋪設(shè)必須及時(shí)并超前鋪軌長(zhǎng)度50米進(jìn)行，以利轉(zhuǎn)運(yùn)鋼筋和袋裝垃圾，龍門(mén)吊走行線(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)和安裝時(shí)，要特別注意安全和對(duì)已鋪鋼筋網(wǎng)以及基標(biāo)的保護(hù)，杜絕野蠻施工和違章作業(yè)。鋼筋綁扎鋼筋在鋪軌基地加工，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙截?cái)嗪蛷澲?。成品鋼筋利用軌道?chē)從下料口運(yùn)至各作業(yè)面進(jìn)行綁扎、焊接。扎。綁扎采用0.7mm的鐵絲進(jìn)行跳扎。綁扎牢固，不漏綁。綁扎鋼筋時(shí)

18、，鋼筋的間距和外形必須符合設(shè)計(jì)要求。6.軌排組裝以軌節(jié)表為軌排拼裝的依據(jù)，軌排拼裝在拼裝臺(tái)座上進(jìn)行。先依據(jù)曲線(xiàn)資料（超高調(diào)整和扣件偏移表）安裝好鐵墊板及調(diào)高墊板等，然后在鐵墊板鋪設(shè)鋼軌并安裝扣件，再安裝鋼軌支撐架，7洞內(nèi)軌排鋪設(shè)及調(diào)試?yán)密壍儡?chē)牽引特制平車(chē)運(yùn)送軌排至作業(yè)區(qū)，再用洞內(nèi)的兩臺(tái)鋪軌龍門(mén)吊將軌排吊至作業(yè)面安裝。依據(jù)線(xiàn)路加密基標(biāo)控制其中線(xiàn)和方向，并用魚(yú)尾板和螺栓將其與已鋪設(shè)定位的軌排連接，利用人工、起道機(jī)及側(cè)向支撐初步調(diào)整軌道幾何尺寸，將軌排初步就位。軌排初步就位后，按照線(xiàn)路基標(biāo)，用萬(wàn)能道尺、直角尺并通過(guò)上承式鋼軌支撐架調(diào)整軌排高低，采用鋼制螺旋頂桿調(diào)整軌道方向。每隔45根軌枕設(shè)置一根鋼軌支撐架。由于鋼軌支撐架的位置與線(xiàn)路基標(biāo)不在同一橫截面上，以及調(diào)軌時(shí)鋼軌的牽連移動(dòng)，故調(diào)軌工作實(shí)際上是按趨近法進(jìn)行的，需重復(fù)多次才能完成支模板、澆筑混凝土采用從基地軌排井下料，料斗盛裝軌道車(chē)運(yùn)輸， 型支撐塊灌注用洞內(nèi)小車(chē)吊料斗從側(cè)面布料，采用分層布料，第一層以中間水溝側(cè)到標(biāo)