CN112281619B - 跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥以及其施工方法，该轨道梁桥包括梁体和用于固定支撑梁体的基体，梁体包括轨道梁及端横梁，端横梁设置在轨道梁的两端侧，轨道梁垂直于端横梁的上端面，基体包括支撑端横梁的承压支座，端横梁为鱼腹状结构，包括连接承压支座上板的端部以及跨中的腹部，腹部的厚度大于端部的厚度，可降低端部连接支座后的整体高度。采用本发明新型轨道桥梁无须设置锚箱，不会破坏盾构施工的隧道管片，可以实现将盾构法应用于跨座式单轨隧道内轨道桥梁的施工，有效降低施工成本，同时可以降低轨道桥梁的整体高度，并提高轨道梁的抗倾覆能力。

Description

跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥及其施工方法

技术领域

本发明应用于单轨交通领域，具体涉及一种跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥以及该轨道桥梁的施工方法。

背景技术

单轨交通系统是一种较为常见的轨道交通系统，其与地铁交通系统、轻轨交通系统共同组成城市轨道交通最常见的三种类型。在单轨交通系统中，按照走行模式和轨道结构的不同，主要分为悬挂式单轨交通和跨座式单轨交通。

其中，跨座式单轨交通系统属于中等运量的轨道交通系统，其往往具有投资少、周期短，智能环保、适用性强、占地面积小等优点，并且相对于地铁而言，跨座式单轨的建设周期仅为地铁的一半，造价成本也仅为地铁的三分之一。

传统的跨座式单轨虽大部分区间位于地上高架铺设，但随着越来越多的城市立体交通枢纽的规范建设，单轨地下段区间比例越来越大。

盾构法由于安全开挖和衬砌，掘进速度快，盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低等特点，是最常用的地下施工方式。但是，由于传统铸钢拉力支座需采用长锚箱来实现支座的抗拉及水平调整能力，而盾构机开挖的隧道管片上无法对支座锚箱进行锚固，造成单轨地下段不能直接采用盾构法施工。

例如重庆单轨、芜湖单轨等国内外单轨制式在地下段区间均未采用过盾构法施工，在隧道内轨道梁桥的结构形式采用与高架区间相同的布置方案，轨道梁采用传统的铸钢拉力支座支撑于垫石上，垫石下方设置独立于地下结构底板的台座和基础。

这种方式不适合隧道长度过长的情况，且轨道梁与传统铸钢拉力支座的布置截面较大，造成隧道断面大、施工周期长、造价高等问题。

因此，实有必要提供一种新的轨道梁桥结构以及施工方法以解决上述问题。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种新的轨道梁桥结构以及施工方法，以便能够采用盾构法实现跨座式单轨隧道内轨道桥梁的建造。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥，包括梁体和用于固定支撑所述梁体的基体，所述梁体包括轨道梁和通过锚贴合筋与轨道梁相连的端横梁，所述端横梁设置在所述轨道梁的两端侧且所述轨道梁垂直于所述端横梁的上端面，所述基体包括支撑所述端横梁的承压支座，所述端横梁为鱼腹状结构，包括连接所述承压支座的端部以跨中的腹部，所述腹部的厚度大于所述端部的厚度。

优选的，所述承压支座为具有线形调整功能的球型支座，包括基座、线性调节机构以及球型支撑结构，所述球型支撑结构包括与所述端部相连接的上板以及与所述基座组配的球型组配面。

优选的，所述端横梁的上端面为平面结构，所述端横梁的下端面为中间突出的对称结构，所述腹部重心点低于所述球形支撑结构的球形组配面。

优选的，所述基体还包括一体浇筑在建筑内的月牙板，所述承压支座锚固在所述月牙板上。

优选的，所述月牙板包括位于中央承载轨道桥梁的主体部和位于所述主体部两侧的施工运输平台，所述主体部和所述施工运输平台之间设置有排水沟。

优选的，所述端横梁的下端面设置有突出的导向件，所述月牙板的主体部上设置有相对平行且沿轨道方向延伸的限位挡块，所述限位挡块设置在所述导向件的两侧。

为解决上述问题，本发明还提供一种跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥的施工方法，包括如下步骤：

完成隧道管片施工并浇筑月牙板，月牙板上预留支座锚栓孔；

制备轨道梁及端横梁，将所述端横梁与轨道梁连接，加固后形成轨道梁桥的梁体；

将支座连接在端横梁上，使用在月牙板上行走的运架机，一同运输至架设位置；

将所述梁体通过支座锚栓锚固在月牙板上，预留锚栓孔的空间，可消除轨道梁制造误差，提高架设精度，架设误差可通过支座调整装置进行调节。

优选的，采用钢板焊接形成所述端横梁的钢箱结构，所述钢箱结构包括为上端面为平面结构的，下端面为中间突出的对称结构；

将所述端横梁的钢箱结构与预埋在轨道梁上的锚筋连接，形成预制梁体结构；

采用螺栓固定和/或焊接固定的方式加固所述形成预制梁体结构；

向所述钢箱结构内灌注混凝土浇筑形成所述轨道梁桥的端横梁。

优选的，将所述梁体装配到月牙板上的方式为：

在月牙板的主体部上装配限位挡块；

将梁体的导向件对应到限位挡块之间完成位置校对；

将端横梁与承压支座组配并完成加固。

与相关技术相比，本发明的轨道梁桥结构以及施工方法具有如下特点：

端横梁采用鱼腹状钢箱结构，一来降低了承压支座与端横梁的整体高度，可以有效降低轨道的竖向高度，使得隧道的内径相较现有单轨技术，至少可以减少至5.9m，有效降低了隧道的施工难度和施工成本；二来，可以在钢箱内灌注混凝土，使得轨道梁桥的梁体重心向下偏移，提高轨道梁的抗倾覆能力；三来可以显著提高端横梁的截面刚度，提高梁体的承重限度；同时，利用设置在两端侧的承压支座支撑梁体两侧的端横梁，可以加大轨道桥梁的横向间距，进一步提高轨道梁的抗倾覆能力。

进一步的，本发明通取消传统轨道梁的铸钢拉力支座，采用具有线形调整功能的球形支座直接支撑梁体，这种结构只需抗压，不再对于抗拉有严格要求，因而无须设置长锚箱，可以采用较短的锚栓直接锚固在月牙板上，因此可以克服传统跨座式单轨隧道内轨道桥梁无法采用盾构法施工的技术难题。

本发明提供的轨道桥梁可以将盾构法应用于跨座式单轨隧道内轨道桥梁的施工中，由于盾构法具有安全开挖和衬砌，掘进速度快，盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业,施工劳动强度低等特点，使得施工成本大幅度降低的同时，有效提高施工效率。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所做的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：

图1为本发明跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥的结构示意图；

图2为图1所示I-I方向的剖视图；

图3为本发明跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥梁体的结构示意图；

图4为本发明跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥的使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

请参图1-图2所示，本发明提供了一种新型的跨座式单轨道的轨道梁桥，包括基体1和梁体2。

基体1包括月牙板11和锚固在月牙板11上的承压支座12。月牙板11在隧道管片施工完成后直接浇筑固定在隧道设施内。承压支座12为具有线性调节功能的球形支座，包括基座121、球形支撑结构122以及设置在基座121上的线性调节机构，线性调节机构优选设置在基座121底部的外周，完成承压支座的线性调节功能。线性调节机构可以通过调节球形支撑结构122的位置以提高轨道梁的线路精准度。

球形支撑结构122包括平面结构的上板1221以及与基座121相组配的球形组配面(未图示).对应的，基座121的上表面设置有与球形组配面相契合的曲面凹槽。上板1221用于支撑梁体，实现整个梁体的承重受力。

如图3所示，梁体2包括轨道梁21和端横梁22。轨道梁21与端横梁22的延伸方向相互垂直。轨道梁21用于与交通设备相配合，起到交通设备的导向和支撑作用。端横梁22设置在轨道梁21两端侧，作为梁体2的承重支点与承压支座12的上板1221相组配，实现梁体2的固定。端横梁22为鱼腹状结构，包括连接承压支座12上板的端部222以及跨中的腹部221。端横梁22的上端面2201为与轨道梁延伸方向相垂直的平面结构，端横梁的下端面2202为中间向下突出的对称结构。腹部221的厚度大于端部222的厚度，在腹部的中点处下端面2202与上端面2201之间的距离最大。端横梁22内部灌注混凝土，使得腹部221的重心点低于所述球形支撑结构的球形组配面。这样的结构，可以显著提高端横梁的截面刚度，提高梁体的承重限度。

端横梁22和轨道梁21通过锚筋23固定在一起。锚筋23预埋在轨道梁21中，其沿轨道梁的延伸方向设置，贯穿端横梁的上端面2201和下端面2202并延伸到梁体2的底部。进一步的，梁体2还包括与所述锚筋23组配用于加固梁体的紧固装置24。在本实施方式中，紧固装置24为螺栓，在使用过程中，紧固装置24在锚筋23底部并旋紧至抵接并压紧下端面2202，从而实现梁体2的组配和加固。优选的，锚筋23贯穿端横梁腹部的中央位置。这样可以最大限度保证结构的对称性和稳定性。

当梁体2组配在承压支座12上时，腹部221位于两承压支座12之间，此时腹部221的重心点低于球形支撑结构的球形组配面。这样，一来，可以为承压支座12压重，增加轨道桥梁的抗倾覆能力；二来可以降低梁体2的整体高度，使得设备在高度方向上所占空间最小，因而对隧道直径的需求降低。在实际应用中，采用本结构的梁体2，隧道内径可以减小至5.9米，降低了施工的成本和难度。

进一步的，参照图3，梁体2上还设置有自下端面2202突出的导向件25。对应的，月牙板11上设置有沿轨道方向延伸的一组限位挡块13，在本实施方式中，限位挡块13为相互平行的一组，两限位挡块13之间形成导向槽，导向件25设置在两限位挡块13之间形成的导向槽中，从而实现轨道的定位和设备的导向。当然，上述仅为一种较优的实施方式，在可选择的其他实施方式中，也可以设置多组限位挡块，或仅在导向件25的一侧设置限位挡块13。限位挡块13可以为连续的条状结构，也可以为间断的多个导向块，均是可以实施的。导向件25和限位挡块13的材质合金钢板，在地震作用下、支座失效时防止梁体滑落。

一并参照图1和图2，月牙板11包括位于中央位置，承载轨道桥梁的主体部111和位于主体部111两侧的施工运输平台112，施工运输平台112可以为运梁车提供行走通道。限位挡块13设置在主体部111的中央位置。优选的，两限位挡块13相较月牙板的中心对称设置，使得导向件25的投影刚好位于月牙板的中心。其中，主体部111所在的平面低于施工运输平台112所在的平面。这样，可以有效降低月牙板11承重部分的高度，使得设备整体所占的高度进一步减小。进一步的，主体部111和施工运输平台112之间设置有排水沟113以保证在投入使用后的排水需求，保障设备的可靠性。

如图4所示，为本方案的轨道桥梁的使用状态示意图，交通设备200骑在轨道梁21上，通过轨道梁21实现交通设备的支持、稳定和导向。由于端横梁22采用鱼腹式结构，使得设备的整体中心下移，有效降低设备的整体高度，从而可以响应减小隧道300的内经。与此同时，由于重心的下移，也使得轨道梁的抗倾覆能力显著提升，提高了设施的安全性。

此外，由于取消传统轨道梁的铸钢拉力支座，采用鱼腹状结构的端横梁22与具有线性调节功能的球形承压支座的配合，使得设备整体只需考虑抗压，不在对于抗拉有严格要求，因而无须设置长锚箱，可以直接锚固在月牙板上。因此不会破坏盾构施工的隧道管片，可以采用盾构法进行隧道的施工。在本实施方式中，隧道内径为5.9m，因为无须设置锚箱，可以通过盾构机直接挖掘施工。

本发明还提供一种如上跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥的施工方法，采用如下步骤：

1.挖掘隧道并浇筑施工轨道桥梁的月牙板，并在月牙板上预留安装支座的锚栓孔，以便安装轨道桥梁的梁体，对设备起到整体的定位和支撑作用，具体包括：

1.1采用盾构法完成隧道的挖掘及隧道管片的施工；

1.2在隧道管片上浇筑月牙板，具体包括：

1.2.1通过钢板或钢筋焊接形成月牙板的外周形状的钢箱结构，该钢箱结构的下端面一体灌注于隧道的隧道管片，上端面形成位于中央的第一平面和位于两侧的第二平面，其中第二平面高于第一平面，进一步的，第一平面和第二平面之间焊接形成向下凹陷的沟槽。

1.2.2向钢箱结构中灌注混凝土完成月牙板的浇筑，浇筑完成后，第一平面形成月牙板的主体部，第二平面形成月牙板的施工运输平台，沟槽处形成月牙板的排水沟。

1.3将作为承压支座的具有线形调整功能的球形支座锚固在月牙板上形成轨道桥梁的基体。

2.完成梁体的制备，具体包括：

2.1采用钢板焊接形成所述端横梁的钢箱结构，该钢箱结构包括为上端面为平面结构的，下端面为中间突出的对称结构，同时通过钢板或钢筋在下端面焊接形成导向件的雏形；

2.2向钢箱结构内灌注混凝土，形成鱼腹状的端横梁；

2.3将端横梁与预埋在轨道梁上的锚筋连接，形成预制梁体结构；

2.4将支座连接在端横梁上，使用在月牙板上行走的运架机，一同运输至架设位置；待预制梁体运输到现场后，采用螺栓固定和/或焊接固定的方式加固所述端横梁与轨道梁，在本实施方式中，加固方式为先通过作为紧固装置的螺栓紧固，将螺栓组配在锚筋底部并旋紧至抵接并压紧下端面，从而实现梁体预制梁体的组配和加固。而后对加固后的预制梁体焊死并灌注混凝土，减小锚筋在受拉时的变形，完成梁体的加固。

3.将梁体通过支座锚栓锚固在月牙板上，完成基体与梁体的组配，并在月牙板及梁体上预留锚栓孔的空间，这样可消除轨道梁制造误差，提高架设精度，架设误差可通过支座调整装置进行调节：

3.1在月牙板的主体部上装配或浇筑形成限位挡块，将梁体的导向件对应到限位挡块之间完成位置校对；

3.2将端横梁与承压支座的上板相组配，并通过锚筋与上板固定在一起，完成梁体与基体的组配。

需要说明的是，上述步骤的标号仅为便于说明，并不必然代表上述步骤完成的先后顺序，例如关于预制梁体的制备、端横梁的制备等可以在基体制备前即完成，而不必然按照本说明书的叙述顺序。

与相关技术相比，本发明的轨道梁桥结构以及施工方法具有如下特点：

端横梁采用鱼腹状结构，一来降低了承压支座与端横梁的整体高度，可以有效降低轨道的纵向高度，使得隧道的内径相较现有技术，至少可以减少至5.9m，有效降低了隧道的施工难度和施工成本；二来，可以在端横梁内灌注混凝土，使得轨道梁桥的梁体重心向下偏移，提高轨道梁的抗倾覆能力；三来可以显著提高端横梁的截面刚度，提高梁体的承重限度；同时，利用设置在两端侧的承压支座支撑梁体两侧的端横梁，可以加大轨道桥梁的横向间距，进一步提高轨道梁的抗倾覆能力。

进一步的，本发明通过在轨道桥梁的梁体上设置端横梁，取消传统轨道梁的铸钢拉力支座，采用具有线形调整功能的球形支座直接支撑梁体，这种结构只需抗压，不再对于抗拉有严格要求，因而无须设置长锚箱，可以采用较短的锚栓直接锚固在月牙板上，因此可以克服传统跨座式单轨隧道内轨道桥梁无法采用盾构法施工的技术难题。

本发明提供的轨道桥梁可以将盾构法应用于跨座式单轨隧道内轨道桥梁的施工中，由于盾构法具有安全开挖和衬砌，掘进速度快，盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业,施工劳动强度低等特点，使得施工成本大幅度降低的同时，有效提高施工效率。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其他实施例的全部或一部分来使用。

Claims (8)

1.一种跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥，包括梁体和用于固定支撑所述梁体的基体，其特征在于，所述梁体包括轨道梁及端横梁，所述端横梁设置在所述轨道梁的两端侧，所述轨道梁垂直于所述端横梁的上端面，所述基体包括支撑所述端横梁的承压支座，所述端横梁为鱼腹状结构，包括连接所述承压支座的端部以及跨中的腹部，所述腹部的厚度大于所述端部的厚度；

所述承压支座为具有线形调整功能的球型支座，包括基座、线性调节机构以及球型支撑结构，所述球型支撑结构包括与所述端部相连接的上板以及与所述基座组配的球型组配面；

所述端横梁的上端面为平面结构，所述端横梁的下端面为中间突出的对称结构，所述腹部重心点低于所述球型支撑结构的球型组配面。

2.根据权利要求1所述的跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥，其特征在于，还包括沿所述轨道梁的延伸方向设置的连接所述轨道梁和端横梁的锚筋，所述锚筋贯穿所述端横梁的下端面，所述梁体还包括与所述锚筋组配，抵接在所述下端面的紧固装置。

3.根据权利要求1所述的跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥，其特征在于，所述基体还包括一体浇筑在建筑内的月牙板，所述承压支座锚固在所述月牙板上。

4.根据权利要求3所述的跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥，其特征在于，所述月牙板包括位于中央位置，用于承载轨道桥梁的主体部和位于所述主体部两侧的施工运输平台，所述主体部和所述施工运输平台之间设置有排水沟。

5.根据权利要求4所述的跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥，其特征在于，所述端横梁的下端面设置有突出的导向件，所述月牙板的主体部上设置有相对平行且沿轨道方向延伸的限位挡块，所述限位挡块设置在所述导向件的两侧。

6.一种跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

完成隧道管片施工并浇筑月牙板，在月牙板上预留安装支座的锚栓孔；通过钢板或钢筋焊接形成月牙板的外周形状的钢箱结构，该钢箱结构的下端面一体灌注于隧道的隧道管片，上端面形成位于中央的第一平面和位于两侧的第二平面，其中第二平面高于第一平面,第一平面和第二平面之间焊接形成向下凹陷的沟槽；

制备轨道梁及端横梁，将所述端横梁与轨道梁连接，加固后形成轨道梁桥的梁体；采用钢板焊接形成所述端横梁的钢箱结构，该钢箱结构的上端面为平面结构，下端面为中间突出的对称结构；

将支座连接在端横梁上，使用在月牙板上行走的运架机，一同运输至架设位置；

将所述梁体通过支座锚栓锚固在月牙板上，预留锚栓孔的空间；将作为承压支座的具有线形调整功能的球形支座锚固在月牙板上形成轨道桥梁的基体。

7.根据权利要求6所述的跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥的施工方法，其特征在于，形成梁体的方法具体包括：

采用钢板焊接形成所述端横梁的钢箱结构；

将所述端横梁的钢箱结构与预埋在轨道梁上的锚筋连接，形成预制梁体结构；

采用螺栓固定和/或焊接固定的方式加固所述形成预制梁体结构；

向所述钢箱内灌注混凝土形成所述轨道梁桥的端横梁。

8.根据权利要求6所述的跨座式单轨盾构法隧道内轨道梁桥的施工方法，其特征在于，将所述梁体装配到月牙板上的方式为：

在月牙板的主体部上装配限位挡块；

将梁体的导向件对应到限位挡块之间完成位置校对；

将端横梁与承压支座组配并完成加固。

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