轨道交通石龙路处理设计论文.doc

上上海海市市轨轨道道交交通通三三号号线线 一一期期 石石龙龙路路站站 龙龙漕漕路路站站 区区间间过过渡渡段段沉沉降降处处理理 文章摘要 本文分析了上海市轨道交通三号线 一期 石龙路站 龙漕路站区间过渡段沉降原因 叙述了多方案 的研究 比选及专家评审的经过 最后确定采用碎石道床方案 针对碎石道床方案 文章又从技术可行性 运 营组织 施工组织等方面出发 解决了在运营线路上施工的难题 最后提出了在轨道交通线路不同轨道结构过 渡段处理方法的意见 关键词 过渡段 沉降处理 方案研究 碎石道床方案 运营组织 施工组织 1 工工程程概概述述 上海市轨道交通三号线 一期 于2000 年 12 月开通试运营 至今将近四年 石龙路站 龙漕路站区间过渡 段是指由桥梁进入地面碎石道床之间的整体道床段 里程范围为K1 464 K1 681 32 该段既有路基填土最高 约 2 5 米 桥头处 填料为砂夹碎石 轨道结构为整体道床 下部垫层为粉煤灰三碴 地基土采用 700 双头 水泥搅拌桩加固 桩长根据路基填高采用10 15 米长度不等 在试运营前 该段整体道床就被发现发生不均匀沉降 当时即采用 在扣件铁垫板下加高垫板 加长固定螺 栓 的方法将线路轨道抬高 临时解决了沉降问题 但是试运营后至今 沉降依然不止 继续发展将危及行车 安全 按上述垫高方法已无法解决问题 目前使用的特殊扣件已没有调整的余地 且信号调试完成 线路正式 开通后 再实施改造就更困难 因此该段线路必须马上进行整改 该整改工程被列为上海市轨道交通类必须及 时整治的 安全整改项目 2 沉沉降降原原因因分分析析 根据以往的沉降观测资料 经整理后得到沉降曲线图1 从图中可以看出 A 该区段 4 根钢轨的沉降趋势基 本同步 B 沉降由石龙路车站端起加剧 至K1 640 处达最大128mm 到桥头处沉降量快速减少 形成一个勺 底型 沉降曲线图 图1 140 120 100 80 60 40 20 0 464 484 504 524 544 564 584 604 624 644 664 683 沉降值 mm 上行右轨 28 23 27 30 29 30 33 38 42 48 49 58 66 74 85 98 114 123 128 120 115 85 13 上行左轨 30 25 28 31 31 30 36 39 44 47 51 61 67 77 84 89 113 123 128 122 116 90 18 下行右轨 27 26 28 29 29 29 33 39 44 48 51 57 61 67 82 87 98 107 121 120 113 86 23 下行左轨 29 29 29 32 31 31 34 40 44 48 52 55 62 67 81 85 96 106 122 118 113 91 25 12345678910111213141516171819202122232425 另据对 K1 580 K1 681 区段的工程地质补充勘探 表明在上行线外侧K1 643 K1 659 范围及下行线外 侧 K1 645 K1 663 范围内发现暗浜 深4 米左右 上部有碎砖石 煤渣等杂物 下部为流塑状淤泥粘性土 据访问调查 该区段历史上为沼泽地 回填时间不长 从地质地层上显示从上而下依次为 层淤泥质粉质粘土 层淤泥质粘土都呈高压缩性 承载力不到80 Kpa 平均厚度达12 米左右 层灰色粉质粘土亦呈高压缩性 承载力在90 Kpa 左右 平均厚度更高达20 米左右 层缺失 层位于地面下40 米左右 因此软土层深厚 承载力低下 从上述资料分析认为 路基下卧软弱土层深厚 承载力低以及暗浜区内搅拌桩复合地基承载力下降是造成 路基沉降的主要原因 列车活载 路堤填料及周边堆场的堆载产生的附加应力 使沉降加剧 3 方方案案研研究究经经过过 研究方案由2003 年 6 月开始 起初方案研究时考虑三号线一期已由2000 年年底试运营 因此前提是要保证 运营不中断且能彻底解决沉降问题 当年11 月提出了压密注浆和静压钢管桩两个方案 在11 月 17 日召开专家 评审会 会上专家普遍认为压密注浆方案可控性差 对土层扰动大 后期还有一定的沉降等缺点 因此不宜采 用 同时认可了压桩处理地基和改造轨道扣件相结合的方案 因其受力明确 可靠 可以达到彻底处理沉降的 目的 但由于造价太高 压桩数量太多 专家建议对方案进行优化 后经研究提出 一桩一墩 的方案 即在钢轨底下 两块支承块之间的空档内 在整体道床上凿洞压桩 然后在桩顶新做支承墩支承钢轨 废弃既有的支承块 该方案于12 月再次进行了专家评审 随着主体工程研究 的深入以及配套工程的介入 认为压桩方案存在着施工风险大 工程费用大 施工工期难以保证 影响今年六 月信号调试完成后三号线正式运营等缺点 故在研究中又提出碎石道床方案 碎石道床方案即将整体道床凿除 改用道碴做道床 从碎石道床方案和静压钢管桩方案的优缺点比较 见表1 可以看出 就理论上而言 两套方案都是可行 的 但考虑到具体实施的安全性 可操作性 两方案的优劣自然分明 两套方案提出后 又经过了两次评审 一次由地铁运营公司在今年3 月召开 另一次由上海市建设和管理委员会科学技术委员会在5 月召开 建科委 最后提出了技术论证意见 专家一致认为 碎石道床方案具有较明显的实施可行性 施工时间短 有利于尽量 缩短轨道交通三号线的缩线运营时间 减少社会影响 相对压桩方案 碎石道床方案可避免因较长工期内需每 天夜里搬移轨道所带来的运营安全方面的重大风险 同时 该方案可以尽快解除目前轨道基础不均匀沉降造成 的安全威胁 实施费用相对低得多 也可解决今后长期的安全运营问题 因此 采用碎石道床方案是可取的 在目前情况下 也是最具有实施条件的方案 最终采用了碎石道床方案 表 1 碎石道床方案静压钢管桩方案 优 点 1 工程量较少 仅需破除整体道床 排水沟 迁移电缆 铺设碎石道碴 枕木 排水沟即 可 2 施工工期短 单线施工周期仅需3 周 双 线不超过一个半月 3 工程费用低 整个费用不超过300 万元 4 施工难度小 风险小 工程进度可控制 1 针对沉降主因采取措施 可以永久性解决沉降问题 日后维护工作量小 2 利用夜间施工 不影响运营 缺 点 1 施工期间线路需缩线运营 影响乘客出行 2 日后维护工作量大 1 工程量大 按照 一柱一墩 的布置形式 在150 米 范围内需压桩912 根 且长度每根为40 米 同时配合工 作量大 施工工艺复杂 2 施工周期长 进度难控制 仅利用夜间施工 一根桩 需 3 天才能完成 为保证白天的营运 机具亦需每天进 出场 风险极大 3 工程费用大 钢管桩 支墩都须特殊设计 且数量大 各专业的配合以及监测等费用大 4 压壮时不可避免地碰到原来已经实施的深层搅拌桩 增加施工的难度 4 碎碎石石道道床床方方案案研研究究 由于该段路基沉降目前还无法预测其最终沉降量 但是从三号线建成至今已有四年 沉降应当趋向于逐步 收敛 根据这种特性 碎石道床方案便于填碴起道 可随时调整轨面标高 调整量也不会太大 同时考虑现实 情况 碎石道床方案可操作性强 但要实施该方案还必须从以下方面着手论证 4 1 技技术术可可行行性性研研究究 4 1 1平 纵断面 由于本工程是既有线整治工程 平面维持原来的平面 纵坡受桥梁和车站的限制 无法根据沉降进行调整 因此须恢复到原设计标高 4 1 2路基及轨道结构 根据原整体道床结构高度 在C15 素混凝土层以上至轨底分别为 沥青混凝土弹性层厚5cm 整体道床厚 40cm 支承块高3 2cm 橡胶垫板厚0 5cm 铁垫板厚1 68cm 轨下铁垫板厚1cm 钢轨高度17 6cm 总厚度为 68 98cm 而根据碎石道床结构厚度要求 道碴厚度为30cm 钢筋混凝土枕木厚度为20cm 橡胶垫板厚度为 1cm 钢轨高度为17 6cm 总厚度为68 6cm 因此如果从沥青混凝土弹性层算起 两者的结构厚度基本相等 见图 2 因此改造方案是可行的 在C15 素混凝土层以下部分包括C15 混凝土层 25cm 厚度的粉煤灰三碴 基层 25cm 厚度的粉煤灰三碴垫层及以下都不作改动 3 排水沟 3 4 1 3路基排水 由于既有排水沟的沟底标高太高 因此考虑凿除既有水沟并新建碴底 碴顶混合式钢筋混凝土盖板排水沟 为缩短工期 采用预制方式 一般地段设置碴底式排水沟 盖板顶标高不高于路基面标高 道碴可以满铺以保 证无缝线路横向力要求的碴肩宽度 设置碴顶式排水沟 以利于疏通水沟 水沟排水可利用原窨井将水排出路 基 4 2 施施工工期期运运营营组组织织研研究究 上海轨道交通三号线从石龙路站起 最近处在宜山路站设有一组单渡线 利用宜山路站站前道岔进行折反 运营区间可缩短至宜山路站和江湾镇站之间 见图 3 按目前过渡信号设备的条件下 缩线运营后 宜山 路站至江湾镇站运营周转时间减少为89 5 分钟 其中江 湾镇站 宜山路站折反时间各为5 分钟 若保持既有7 5 分钟的行车间隔需要13 列车 含1 列备车 整改方 案实施时间安排在三号线正式信号系统投入使用后 正式信号系统在今年6 月份开通使用 若保持投入使用 13 列车 则运营周期可进一步缩短 列车行车间隔有望缩短到6 分钟 服务水平可得到提高 石龙路站至漕溪路站之间的三站停运后 周围居民的出行采用公交短驳方式解决 在工程实施前 通过媒体宣 传 车站公告等方式告知乘客 另新辟一条公交线路 起始于石龙路站终止于虹桥路站且沿三号线行走 这样 方便居民乘车 减少对居民出行的影响 利用宜山路站1 3 道岔可保证列车出入石龙路停车库 但需要施工区段上下行线分别进行 保证单线运 营的畅通 漕溪路站 龙漕路站 石龙路站行车值班员及扳道员仍需在车站办理接发车作业 同时在出入库作 业的过程中 相关施工全部停止 确保安全 4 3 施施工工组组织织研研究究 4 3 1工程重点 难点分析 由于本次沉降整改工程处在运营线上 施工期间还要保证列车的出入库以及故障车临时入库检修之用 因 此施工条件苛刻 首先 工期紧 工作量大 施工采用上下行线分别施工 两条线路的总工期计划仅有三十六 天 单线仅有半月 线路长度181 米 在这段时间内要完成整体道床改成碎石道床 工作量相当大 其次 施 工难度大 由于受接触网 电缆线 线路两侧栏板等的影响 临空面小 作业空间小 大型机具无法进场 凿 除标号达C40 的钢筋混凝土整体道床板是施工的重点 难点 直接关系到总工期的兑现 再次 场地狭小 运 输困难 只能利用邻线封锁和换铺短轨后的施工线路来进出材料和机具 4 3 2施工程序及总体安排 施工中采用如下施工程序 施工准备 水沟凿除 上行整体道床拆除 电缆沟 拆除 水沟预制件安装 道床回填及轨枕安装 上行线路调整 焊接 开通线路 下行整体道床拆除 道床回填及轨枕装 下行 线路调整 焊接 开通线路 现场施工时根据通道不畅 场地狭小的特点 采取现场作业以人工为主 基地作业以机械为主的方式 合理利 用人工的技能和机械的高效率 施工中采用平行流水作业 在水沟的凿除工作开始后一段时间即开始整体道床 板的吊装外运工作 等整体道床板的吊装拆除后即开始基底平整和回填道碴等工作 同时施工人员除了列车出 入库等需要封锁的时间外 均满员满负荷工作 这些措施的应用都为了确保工期的顺利完成 4 3 3施工关键节点 轨枕板的拆除 拆除整体道床轨枕板是这次施工中的重点 难点 直接影响工期 由于轨枕板混凝土标号高 C40 重量 大 每块约16 吨 施工场地小等因素 采用凿除破碎几乎不可能 现采用自制龙门吊吊装 整块运出的施工 方案 不仅施工速度加快 而且安全可靠 在施工段长钢轨被切割后 即铺设短钢轨 其作用便于使用四轮小车运送材料 机具以及轨枕板 根据运 输废料的方向 确定施工起点在龙漕路端 见图3 轨枕板装车采用自制的龙门吊 龙门吊的跑道一股设在 只凿除了侧墙的排水沟底板上 另一股设在电缆槽上 电缆槽上铺钢板条 自制龙门吊应满足各部分的限界要 求 特别防止侵入临线范围内 通过龙门吊上的倒链葫芦提升轨枕板 移至四轮小车上 然后根据运输线路推 送到石龙路交1 线 见图3 将其放在指定地点 8 4 18 12 2 16 14 6 10 4 3 4来料 废料的运输 本次整改工程进场通道单一 只能利用轨道平板车及汽车先将材料 设备运至石龙路交1 线后 利用施工 封锁倒运至施工现场 破除的废碴运至石龙路交1 线后装车运至指定地点 施工用短轨 枕木 道碴可以通过 轨道平板车运送 根据需要申请临线封锁利用临线运至现场 施工机具 废料可以通过四轮小车人工推送现场 两条线路分别采用以下运输路线 见图3 上行线施工 四轮小车从交1 线至现场 依次通过 18 16 14 12 6 4 10 号道岔 下行线施工 依次经过19 16 14 12 6 号道岔 5 结结语语 在各方的通力合作下 石龙路站 龙漕路站区间过渡段沉降处理整治工程由6 月 10 日正式施工 施工单位是 在轨道施工富有经验的南京大修段 原预定施工期二个月 但至7 月 7 日轨道结构改造完成 至7 月 23 日配套 工程完成 7 月 24 日凌晨全线恢复运营 施工期比预定计划提前了16 天 对于碎石道床来说 具有造价低 施工工期短 施工安全可靠 对运营影响最小等优点 但不能针对沉降 的主因采取措施彻底解决沉降的发展 上海属于软土地区 类似轨道交通类设施对沉降要求很高的建筑物 尤 其要注意软土地基的处理 特别在桥头路基 整体道床向碎石道床过渡段等由于软硬不同结构而产生的不均匀 沉降 一旦线路正式运营后 再处理就会很困难 在三号线北延伸线的设计中 针对这类地段采用了坞式结构 设计 以控制沉降差 达到逐步过渡多级调整的目的 效果较好 The Disposing of Shanghai Urban Mass Transit s Sedimentation Between Shilong Road Station and Longcao Road Station Shen jian Xu lin qi Shanghai Railway Urban Rail Transit Design And Research Institute Shanghai 200070 Abstract By analyzing the sedimentation reason of shanghai urban mass