鳊鱼洲长江大桥钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩装置铺设施工工艺研究.pdf

收稿日期：2023-01-16作者简介：陈本见（1978-），男，河南信阳人，高级工程师，硕士，研究方向轨道、桥梁及公路工程施工管理。1第22卷第2期石家庄铁路职业技术学院学报VOL.22 No.12023 年 6 月JOURNAL OF SHIJIAZHUANG INSTITUTE OF RAILWAYTECHNOLOGYJun.2023鳊鱼洲长江大桥钢轨伸缩调节器及鳊鱼洲长江大桥钢轨伸缩调节器及上承式上承式梁端梁端伸缩装置铺设施工工艺研究伸缩装置铺设施工工艺研究陈本见（中铁十一局集团第三工程有限公司湖北省十堰市442000）摘要：摘要：通过研究安九高铁鳊鱼洲长江大桥钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩一体化装置的铺设工艺，在工期极其紧张的工况下，采用过渡扣件高效快捷地铺设钢轨伸缩调节器，解决了先行铺设钢轨伸缩调节器在应力放散时需插入短轨和高精度产品成品保护困难的难题，为我国伸缩调节器及上承式梁端伸缩一体化装置铺设提供参考。关键词：关键词：钢轨伸缩调节器；上承式梁端伸缩装置；过渡扣件；施工工艺中图分类号中图分类号：U213.4文献标识码文献标识码：A文章编号文章编号：1673-1816(2023)02-0001-05新建安庆至九江铁路是京港客专的重要组成部分，该线衔接商合杭客专、合安铁路、昌九城际、昌吉赣客专，同时又与宁安城际铁路、武九客专连通，对推动沿线城镇化进程、沿线旅游资源开发和经济发展等方面具有重要意义。高铁线路上，大跨度桥梁建设逐年增多，为了适应大跨度桥梁及钢轨伸缩变形需求，钢轨伸缩调节器被广泛运用。由于其伸缩量大，结构复杂、精度高、施工及成品保护难度大，传统的钢轨伸缩调节器铺设一般是在无缝线路施工完成后插铺钢轨伸缩调节器。在安九高铁中，采用了铁科院研制的钢轨伸缩调节器与梁端伸缩一体化装置，本文从一个全新的角度着重研究了钢轨伸缩调节器施工工艺。1工程概况工程概况安九铁路鳊鱼洲长江大桥工程由南、北引桥及正桥组成，正桥全长 2.76 km，由南汊和北汊航道桥、跨北岸大堤连续梁桥、鳊鱼洲及北汊非通航孔区段 48 m 简支梁桥（共 17 孔）组成；桥梁采用跨度布置为（250+224+672+174+350）=1320 m 的双塔钢箱混合梁交叉索斜拉桥，平面位于直线上，纵向以主跨中心为对称点设 3 的人字坡，竖曲线半径为 25000 m。为改善高铁行车的舒适性，主跨跨中 72 m 范围内斜拉索交叉设置。主跨及辅助跨采用钢箱梁，边跨及次边跨采用预应力混凝土箱梁。采用半漂浮体系。轨道采用有砟轨道，按 250 km/h 标准设计。钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩一体化装置设置于南汊航道桥两端。2问题的提出问题的提出安九高铁鳊鱼洲长江大桥是目前国内首次使用伸缩量最大的钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩石家庄铁路职业技术学院学报2023 年第 2 期2装置，最大伸缩量达 800 mm。安九铁路根据铁总安排，提前半年开通，工期极其紧张，鳊鱼洲长江大桥主桥两端的钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩装置的铺设需在桥梁施工收尾阶段必须完成，不得占用有效铺轨工期，因此必须先行铺设。而先行铺设存在以下问题及矛盾，具体如下：（1）钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩装置先行铺设后，对钢轨伸缩调节器的钢轨部件等精密在后续的铺轨、上砟整道、工程列车行车等施工中极易造成损伤，增大成品保护的难度。（2）因是在尚未铺设无缝线路前直接铺设，在后续无缝线路焊轨及应力放散时因消耗和钢轨，需在伸缩器两端插入短轨，增加额外的焊接接头，会可能影响伸缩调节器两端的平顺性，进而影响轨检数据。针对此问题，我们做了详细的研究，摸索总结了一套施工工艺。采用此工艺，使用临时扣件系统配合使用工具轨代替尖基本轨铺通线路，再进行换铺钢轨伸缩调节器钢轨部件，既提高了施工工效，又有利于成品保护，解决了先行铺设难题。3鳊鱼洲长江大桥伸缩调节器铺设施鳊鱼洲长江大桥伸缩调节器铺设施工工艺工工艺3.1 工艺原理工艺原理本工法通过利用临时扣件铺设钢轨伸缩调节器，可先将梁端伸缩装置及调节器轨枕铺设到位，不铺设尖基轨组件，在铺设钢轨调节器范围内铺设工具轨（预留长轨伸入长度，保证焊轨及应力放散钢轨消耗量），待线路稳定及无缝线路应力放散完成后，再进行换铺钢轨伸缩调节器钢轨部件，同步进行铝热焊接，完成钢轨伸缩调节器与无缝线路的焊接。此方法既能在铺轨前铺设钢轨伸缩调节器基础，达到安装条件后高效快捷的换铺钢轨伸缩调节器，确保无缝线路锁定时无需插入短轨，又能减少钢轨伸缩调节器部件的损伤的风险，有利于的成品保护。3.2 工艺流程图（见图工艺流程图（见图 1）3.3 关键工艺工序操作要点关键工艺工序操作要点3.3.1 施工准备为使得钢轨伸缩调节器及梁端伸缩装置一体化铺设施工较为顺利，在施工前，需要进行大量的应力放散形成无缝线路铺设工具轨施工准备铺设底层道砟铺设梁端伸缩装置铺设钢轨伸缩调节器剩余轨枕使用临时过渡扣件人工上砟整道长轨铺设通过线路上砟整道封锁线路拆除临时过渡扣件换铺伸缩调节器铝热焊焊连钢轨检查验收达到线路平顺图 1工艺流程图第 2 期陈本见鳊鱼洲长江大桥钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩装置铺设施工工艺研究3准备工作，准备工作包含设备装卸及存放、铺设位置准备。具体如下：（1）设备装卸及存放备齐材料并分别运输到铺设现场，准备机具，包括运输设备，吊装设备，及相应小型机具。并注意以下事项：必须采用 CP点定位一体化设备的线路中心；起吊梁端伸缩装置无纵梁钢枕组件，该组件事先安装两根长不短于 1.5 m 的钢枕，钢枕组件包含剪刀叉及其连接件，长 2.1 m、宽 4.3 m，轨顶至活动钢枕底面 543 mm，重 2900 kg；起吊时，应采用吊带从钢枕端部底部穿过；卸车存放或起吊暂时摆放无纵梁钢枕组件时，应对两根钢枕枕底部垫软支垫，避免钢枕表面防腐保护层擦伤，严禁将钢枕底部接触支承面。（2）铺设位置准备如图 2，按铺设图现场清理出梁缝左右的道床铺设空间，其中自引桥挡砟墙外侧边向引桥方向7100 mm，自主桥挡砟墙外侧边向主桥方向 18500 mm。图 2现场铺设位置图 3固定卡总成现场安装固定卡具的钢套。CP定位线路中心在钢挡砟板顶面的位置并做标记，从线路中心两侧各横向水平距离 1500 mm（公差+5/-10 mm）、且自钢挡砟板顶面向下 280 mm(公差+5 mm/-0 mm)处，各钻 2 个30 mm(公差+5/-0 mm)的通孔；将固定卡总成的钢套紧贴钢挡砟板内侧面、且钢套顶面处于水平面后进行周边焊接，如图 3。从外侧防撞墙向桥内方向，主桥梁端的上下行固定卡总成编号依次为 1#、2#、3#、4#；引桥梁端的上下行固定卡总成编号依次为 1#、2#、2#、1#，如图 4、图5 所示。图4主桥侧安装 1#-2#-3#-4#固定卡钢套图5引桥侧安装 1#-2#-2#-1#固定卡钢套3.3.2 铺设底层道砟铺设底层道砟梁端挡砟钢板安装、梁面防水、保护层等施工完成并验收合格后，开始铺设底砟。底砟质量需严格控制，清洁度、粒径、集配符合相关技术标准，在上道前水洗后装入吨袋并运输至铺设位置附近，利用吊车吊至铺设位置。人工配合挖机铺设底砟，底砟分两层铺设，第一层厚度 200 mm，摊铺整平后，利用大型压路机静压 23 遍，然后再铺设第二层，厚度 100 mm，继续用大型压路机静压 23 遍。若大型压路机无法到达，可采用小型平板夯夯实，但底砟铺设按照三层控制，每层厚度不超过 100 mm。石家庄铁路职业技术学院学报2023 年第 2 期43.3.3 安装梁端伸缩装置安装梁端伸缩装置（1）摆放梁端伸缩装置位置轨枕并安装扣件系统铺放挡砟板左右相邻的 12#（，引桥侧）和 16#（，中桥侧）枕，并安装固定卡总成的拉钩。将 7#11#枕铺设在梁缝一侧的有砟道床上，17#24#枕铺设在梁缝另一侧的有砟道床上，采用 CP控制 12#16#枕中心位置，如图 6 所示。图67#11#、17#24#枕铺设图7完整的梁端伸缩装置（2）安装梁端伸缩装置将 13#、14#、15#钢枕及剪刀叉结构吊至安装位置.安装 3 根低摩阻的纵梁（扁担梁）扣件，注意每根纵梁必须采用吊具在两端起吊，并连接牢固，在 10#、11#、12#枕上固定，安装 16#21#号枕上钢轨轨枕连接扣件，形成完整的梁端伸缩装置并替换出工具短轨。（见图 7）检查一体化中心位置，调整到与线路中心重合。3.3.4 铺设铺设剩余轨枕并安装临时扣件铺剩余轨枕并安装临时扣件铺工具轨工具轨（1）将 1#6#枕安装在铺设 7#12#枕一侧的有砟道床上，将 25#46#枕安装在另一侧的有砟道床上，并调整轨枕间距，使其符合设计要求。（2）轨枕摆放完成，轨枕型号、间距验收合格后，方可安装扣件系统。1#24#，43#46#轨枕上安装设备所配置的扣件，25#42#安装临时扣件，并用 2 根 12.5m-P60 钢轨代替尖基本轨铺通线路。3.3.5 人工上砟整道后长轨铺设通过人工上砟整道后长轨铺设通过（1）工具轨安装完成后，采用人工配合小机养护进行上砟整道。上砟整道分两遍。第一遍上砟整道，将道砟均匀散步到道床内，人工用起道机抬高线路，抬高后的轨面应大致平顺。第二遍上砟整道，首先补充道砟，然后对轨面标高及线路方向进行微调，人工小机养护将道床捣固密实。起道后轨道标高略低于设计标高，预留 58 cm 大机养护起道量。（2）此时，在不铺设尖基轨组件的情况下，能够连通线路，保证调节器范围内工程列车能够以不大于 15 km/h 的速度通过，后续换铺尖基轨组件不影响无缝线路锁定施工。3.3.6 线路上砟整道应力放散形成无缝线路线路上砟整道应力放散形成无缝线路（1）长钢轨铺设通过后，并伸入到铺设钢轨伸缩调节器范围，及时进行正线线路上砟整道工作，长轨与伸缩调节器工具轨应连接平顺，采用临时接头将线路进行连接。（2）按照设计锁定轨温，将无缝线路进行应力放散及线路锁定。3.3.7 封锁线路，拆除临时过渡扣件封锁线路，拆除临时过渡扣件换铺钢轨伸缩调节器换铺钢轨伸缩调节器（1）无缝线路锁定完成后，拆除工具轨及 25#42#枕上的临时扣件。（2）安装设备配置的扣件及尖基轨，然后对钢轨伸缩调节器进行全面检查确认，补齐连接零件。第 2 期陈本见鳊鱼洲长江大桥钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩装置铺设施工工艺研究53.3.8 钢轨伸缩钢轨伸缩调节器与两端无缝线路焊联调节器与两端无缝线路焊联（1）焊接采用铝热焊，焊接前确认引桥范围 1#12#枕（含枕）扣件 T 型螺栓螺母处于松状态；（2）按梁端伸缩装置的标尺读数调整基本轨位置，使尖轨尖端处及基本轨跟端处的标尺读数与梁端伸缩装置标尺读数一致基本轨始端向梁缝方 1800 mm 范围内可根据现场情况锯切；（3）确认尖轨跟端位置正确后，首先焊接尖轨跟端；（4）焊接完成后将引桥范围 1#12#枕（含枕）扣件 T 型螺栓螺母拧紧，扭矩 120150 Nm。3.3.9 检查验收检查验收全部工序完成后，复测一体化设备轨道几何状态，检查一体化设备的各部扭矩、涂油、密贴与间隙，加强观测梁缝宽度、纵梁指针位置、调节器标尺。4效益分析效益分析安九铁路鳊鱼洲长江大桥钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩装置采用一体化铺设，铺设图号为研线 0726(21BYZ)-800Tps，其中钢轨伸缩调节器图号为研线 0726(21BYZ)，上承式梁端伸缩装置为研线 2007，二者的设计伸缩量均为800 mm，允许动车组运营速度为 250 km/h。通过项目课题组研发，形成了钢轨伸缩调节器及梁端伸缩装置一体化铺设施工技术，包括了梁端伸缩装置的安装、研发临时扣件系统及钢轨伸缩调节器安装等内容。项目研发的临时扣件系统，可先行铺设梁端伸缩装置及钢轨伸缩调节器轨枕，相较传统换铺工艺更高效快捷，不占用有效铺轨工期，对后续施工影响最小。5结语结语安九铁路鳊鱼洲长江大桥钢轨伸缩调节器及上承式梁端伸缩装置一体化铺设作为国产化伸缩量最大的设备首次应用，该项研究成果进行了为期一年的实践应用。不仅轨道施工质量合格率高，完全满足 250 km/h 速度开通运营，施工安全性也得到了很好的保证达到了“零事故”的安全生产条件，同时获得了监理、业主和路局的一致好评。Research on the Construction Technology of Steel Rail ExpansionRegulator and Upper Beam Expansion Device at Bianyu Island YangtzeRiver BridgeChen Benjian(The 3rd Engineering Co.,Ltd.of China Railway 11th Bureau Group,Shiyan,Hubei,442000,China)Abstract:Through the study of the construction technology of the steel rail expansion regulator andupper beam expansion integrated device at the Bianyu Island Yangtze River Bridge on the Anqing-JiujiangHigh-Speed Railway,under extremely tight construction schedules,the use of transitional connectorsefficiently and quickly laid the steel rail expansion regulator.This approach solves the problem of the needto insert short rails during stress release and the difficulty of protecting high-precision finished products inthe early laying of the steel rail expansion regulator.It provides a reference for the construction ofexpansion regulators and upper beam expansion integrated devices in China.Keywords:steel rail expansion regulator and upper beam expansion integrated device;transitionalconnectors;construction technology