重载铁路弹性支承块式无砟轨道施工技术.pdf

轨道工程 收稿日期:20131231重载铁路弹性支承块式无砟轨道施工技术高兴江(中铁十二局集团有限公司太原0300241)摘要以山西中南部铁路通道重载弹性支承块式无砟轨道施工为例，介绍了重载弹性支承块式无砟轨道的轨排框架法施工技术，包括了施工工艺、施工设备以及施工质量控制措施等，可为今后类似相关施工提供参考。关键词重载铁路无砟轨道弹性支承块轨排框架法中图分类号U213 244文献标识码B文章编号1009-4539(2014)03-0043-05Construction Techniques for Low Vibration Ballastless Track of Heavy Haul ailwayGao Xingjiang(China ailway 12thBureau Group Co Ltd，Taiyuan 030024，China)AbstractTaking the low vibration track construction of the railway in south-central Shanxi as an example，the paper intro-duces the construction technique of the track skeleton frame，including the construction process，the construction equipmentand quality control measures to provide experience for the future constructionKey wordsheavy haul railway;ballastless track;low vibration track;the track skeleton frame1工程概况山西中南部铁路通道为国家十一五规划的大能力运煤通道，起点为山西兴县瓦塘镇，终点为日照港，全长1 260 km，项目总投资 998 亿元，计划于 2014 年9 月全线贯通。主要设计技术标准为线路等级 级、双线电气化、行车速度 120 km/h、最小曲线半径一般地段不小于1 200 m，困难地段不小于800 m，重载铁路。路基段、桥梁段及长度不大于500 m 的隧道段采用有砟轨道，500 m 以上的隧道内采用无砟轨道结构，其中，大部分为重载弹性支承块式无砟轨道。中铁十二局集团承建的 ZNTJ-1 标、ZNTJ-2 标共有超过 500 m隧道 9 座，总计施工弹性支承块式无砟轨道长度17.083 km，其中临县隧道为长度超过 6 km 的长大隧道，长度为10632 km。弹性支承块式无砟轨道是无砟轨道结构形式的一种，具有精度高、少维修或免维修的特点，而道床弹性与有砟轨道相当1。弹性支承块式无砟轨道主要由钢筋混凝土道床、重载弹性支承块组件(含支承块、块下垫板及橡胶套靴)、扣件系统、钢轨等组成。我国曾在西康线秦岭隧道、西南线磨沟岭隧道、桃花铺单线隧道、东秦岭双线隧道、兰武线乌鞘岭隧道中有过应用。2重载弹性支承块式无砟轨道施工设备21弹性支承块式无砟轨道结构山西中南部铁路通道弹性支承块式无砟轨道由 60 kg/m 钢轨、弹条型扣件、重载弹性支承块式轨枕、道床等组成。重载弹性支承块式轨枕由混凝土支承块、块下橡胶垫板、橡胶套靴组成，在支承块制造厂组装成一体。道床板采用 C40 混凝土，板宽2 8 m，顶面设 1 0%的人字形排水坡，道床两侧边角设 20 mm 20 mm 倒角，无砟轨道道床板设计厚度 390 mm，有 砟 变 无 砟 隧 道 内 道 床 设 计 厚 度509 mm。道床板分块浇筑，长度 6 580 mm，道床板间设 20 mm 伸缩缝，缝内采用聚乙烯泡沫塑料板填充，并在表层 30 40 mm 范围内采用聚氨酯密封。由于山西中南部铁路通道无砟轨道全部为隧34铁道建筑技术AILWAY CONSTUCTION TECHNOLOGY2014(3)轨道工程 道地段，曲线超高设置在无砟轨道板上，采用外轨抬高方式，在圆曲线范围内外轨抬高至超高值，缓和曲线范围内外轨超高递减顺接。直线地段无砟轨道结构见图 1a，直线地段无砟轨道结构组成及高度见表 1;曲线地段无砟轨道结构见图 1b，曲线地段道床参数见表 2。图 1弹性支承块式无砟轨道横断面表 1弹性支承块式无砟轨道结构高度(直线地段)mm结构组成结构高度轨道结构高度60 kg/m 钢轨弹条型扣件承轨面至道床板面高差道床板1761071390647表 2弹性支承块式无砟轨道曲线地段道床断面参数mm超高H153045607590105120偏移量 e3581013151821道床板外侧距轨面高度 h123621419317115012810785道床板内侧距轨面高度 h226327027628328929630230922弹性支承块式无砟轨道施工设备山西中南部铁路通道 ZNTJ-1 标、ZNTJ-2 标隧道内重载弹性支承块式无砟轨道采用轨排框架法施工，施工设备主要由轨排框架及模板、龙门吊、轨排组装平台、轨排吊具、轨枕吊具、混凝土运输车、混凝土输送泵等组成，见表 3。表 3轨排框架法施工设备序号设备名称规格型号数量用途1轨排框架GP6600150固定、调整支承块2龙门吊10 t2运输机具、材料等3轨排组装平台PT66001轨排组装4轨排吊具3 t2吊运、铺设轨排5轨枕吊具GW401吊装支承块6道床模板ZNZM2200900道床成型7模板撑杆ZNZC013 600支撑架设模板8混凝土罐车8 m34混凝土输送9混凝土输送泵HTB601现场浇筑混凝土221轨排框架及模板轨排框架及模板主要由两大部分组成，即轨排框架及支撑体系、模板及支撑体系，两体系相互独立，架设、调整互不影响。主要为无砟轨道施工实现弹性支承块式轨枕状态调节、位置固定、道床浇筑等。轨排框架及支撑体系包括工具轨、楔形夹板、托梁、螺柱框架、角度调节装置、高低调节螺柱、轨向调节器等组成2。针对山西中南部铁路通道隧道段的特殊情况，相比客专隧道横向尺寸较小，线间距 4 m，道床侧面与电缆沟侧壁间只有 110 mm 间距，轨道排架采取非对称结构设计，外侧采用异形螺柱框架，以满足施工要求。轨排框架及支撑体系单元见图 2。图 2轨排框架及支撑体系单元模板及支撑体系包括纵模板、横模板、模板支撑等组成。模板长度规格统一为 2 200 mm，纵向每3 块模板与一榀排架等长，便于水槽电缆沟侧110 mm缝处模板开槽与排架支腿匹配。模板结构形式分为 3 种，主要体现在模板是否开豁口、开豁口的数量。模板开豁口主要是在电缆沟侧避让轨排支腿。模板及支撑体系单元见图 3。44铁道建筑技术AILWAY CONSTUCTION TECHNOLOGY2014(3)轨道工程 图 3模板及支撑体系单元222轨排组装平台轨排组装平台采用型钢焊接，主要为轨排组装提供支承块摆放、定位，轨排框架与轨枕安装定位提供平台(见图 4)。图 4轨排组装平台223轨排吊具轨排吊具型钢板材焊接，由整体吊架及 4 组钢轨夹钳组成，与龙门吊配合使用，作为轨排的专用吊具(见图 5)。图 5轨排吊具224支承块吊具支承块吊具采用型钢作为吊梁，吊梁上设置 6组滑座，滑座上设置吊链，滑座可等间距收拢、等间距分开，为支承块吊运及在组装平台上布枕的专用工具(见图 6)。图 6支承块吊具3重载弹性支承块式无砟轨道施工技术31施工工艺流程(见图 7)。图 7施工工艺流程32施工工艺321施工准备施工准备主要包括隧道工程的验收、CP控制网点复测、混凝土配合比试验、无砟轨道铺设条件检查评估等。322测量放线进行无砟轨道道床板施工前，清除施工范围内下部结构表面的浮渣、灰尘及杂物。并对隧道底板进行凿毛处理。通过 CP控制点每隔 10 m 在仰拱填充层上测放出轨道中线控制点，并记录控制点准确里程及坐标值。以轨道中心控制点为基准放出纵、横向模板边线(墨线标识)。323钢筋绑扎根据道床板钢筋布置图画出道床板底层钢筋网边线及钢筋位置控制点，测放钢筋位置标识线;按标识线布置纵、横向钢筋，并垫预制好的梅花形砼垫块，在所有纵横向钢筋交叉位置安装绝缘卡并54铁道建筑技术AILWAY CONSTUCTION TECHNOLOGY2014(3)轨道工程 固定。道床板纵横向钢筋采用 HB33520 或 16钢筋(距离洞口小于 200 m 的范围内采用 20，大于200 m 采用 16)，箍筋和架立筋采用 12。钢筋绑扎完成后，将伸缩缝横模板摆放就位。324轨排组装使用专用吊具将弹性支承块摆放到组装平台上，利用平台上的定位装置将支承块初步定位，注意支承块轨底坡方向。使用门吊将轨排框架吊至组装平台上方对位，在支承块上按弹条型扣件安装要求进行扣件垫板、T 形螺栓、轨距挡板的安装。扣件将支承块与轨排框架联接紧固组成可供铺设的轨道排架。325轨排架设门吊从轨排组装平台上吊起轨排运送至铺设地点进行粗略定位，误差控制在高程 10 0 mm、中线 10 mm。相邻轨排间使用轨排联接板联结，轨缝控制在 6 10 mm 之间，每组轨排联接板安装4 套螺栓进行初步预紧。采用轨向锁定器固定轨排的水平方向，轨向锁定器的一端支撑至轨排的支腿上，另一端支撑到隧道侧壁或设置在隧道底板上的钢筋棍上。326轨排粗调利用轨道中线点参照轨排框架上的中线基准器进行排架中线的定位调整，左右调节轨向锁定器进行调整，旋动轨排高程调节螺杆粗调轨道高程。使用轨排高程调节螺杆、轨向锁定器完成轨排的粗调工作，按照先中线后水平的顺序进行，粗调后顶面标高应略低于设计顶面标高，粗调后的轨道位置误差控制在高程 5 2 mm、中线 5 mm。粗调完成后，拧紧相邻两排架间的轨排联接板接头螺栓。327模板组装检查模板平整度及模板清洗情况，涂刷脱模剂，顺序铺设纵向模板，并与横模板联接，架设模板撑杆，调整线型并锁定。328接地焊接采用 L 型钢筋单面焊接纵横向接地钢筋，焊接长度符合要求;接地端子焊接在道床两侧接地钢筋上;接地端子与接地钢筋单面焊接不小于 100 mm，双面焊不小于 50 mm，接地端子螺纹套筒盈余道床板侧面齐平。接地焊接完成后进行绝缘电阻测试，检查绝缘卡安装是否可靠，有无损坏、脱落现象，用兆欧表检查钢筋网绝缘数据，任意 2 根非接地钢筋间绝缘电阻值必须达到 2 M 以上。329轨排精调轨排精调采用先中线后高程原则，使用开口扳手调节轨向锁定器调整轨道中线，左右各配 2 人同时作业，调整时兼顾多组轨排。用套筒扳手调节轨排高程螺杆，调整轨道水平、超高。调整高程螺杆时要缓慢进行，旋转 360高程变化 3 mm，调整后检查高程螺杆是否受力，如未受力则调整相邻的高程螺杆。轨排精调完成后，通过轨向锁定器对轨道排架进行固定。3210混凝土浇筑(1)施工准备。混凝土施工前清理作业面上的杂物，洒水润湿后的作业面上不得有积水。为确保支承块与新浇道床混凝土的结合良好，浇筑前 6 h 内在支承块表面洒水湿润 3 4 次。用防护罩覆盖支承块及扣件。检查轨排上各高程螺杆是否悬空。检查接地端子与模板密贴情况。(2)轨排复测。混凝土浇筑前，复核轨道几何参数，如果有超过允许偏差的情况应重新调整轨排。(3)混凝土浇筑的同时进行振捣作业，采用 4个振捣器进行人工振捣，振捣时前后各2 人间隔2 m捣固，前面 2 人主要捣固下部钢筋网和支承块底部，后面 2 人主要捣固支承块四周与底部加强。振捣时应避免振捣器接触轨排框架及支承块，及时处理混凝土多余或不足的情况。(4)混凝土振捣过完成后及时修整、抹平道床表面，首先用木抹进行粗平，然后用钢抹抹平。为防止道床表面产生细小裂纹，在混凝土初凝前需要进行二次抹平，抹平时不能洒水润面，避免过度操作影响混凝土质量。抹面时保证排水坡符合设计要求。(5)混凝土完成初凝后，旋松高程螺杆 1/4 1/2圈，同时松开扣件和轨排联接板螺栓，避免温度变化时钢轨伸缩对道床混凝土造成破坏。3211混凝土养护混凝土浇筑施工完成后，使用土工布覆盖道床并洒水，洒水次数根据具体情况确定，保证道床表64铁道建筑技术AILWAY CONSTUCTION TECHNOLOGY2014(3)轨道工程 面能保持充分潮湿状态。3212轨排模板拆除当道床混凝土强度达到要求后，首先顺序旋升高程螺杆 1 2 mm;然后松开扣件系统，顺序拆除轨道排架，拆除模板，最后检查确认扣件全部松开后，龙门吊缓慢吊起排架，运送至轨排组装区清理待用，进入下一循环施工。清理检查模板、排架及配件，集中堆放后备下次使用3。4弹性支承块式无砟轨道施工质量控制重载铁路弹性支承块式无砟轨道施工质量控制点较多，有弹性支承块质量控制、钢筋及混凝土等原材料质量控制、混凝土参数控制、施工机具质量控制、施工操作要点控制等。41弹性支承块质量验收控制按支承块外形尺寸偏差和外观质量要求检查支承块，不符合要求的支承块不能进入轨排组装工序。架挂弹性支承块前用木锤逐个对支承块与橡胶套靴的组装状态进行复查，底部出现空隙者重新组装合格后才能投入使用4。42轨排框架质量控制轨排框架是弹性支承块式无砟轨道施工的关键机具，弹性支承块的位置、状态完全依靠轨排框架保证，而弹性支承块的状态是保证后续铺轨精度的决定性因素。轨排框架采取工厂化生产，质量采取高标准、高精度控制，轨排出厂质量验收满足表 4要求。表 4轨排框架出厂验收标准序号项目验收标准1轨距(1 435 0 5)mm，变化率 052轨底坡1(40 2)3排架长度(L 1)mm4方正度3 mm5钢轨直线度0 5 mm/m6接头钢轨错牙0 5 mm43轨排组装、调整质量控制轨排架设调整精度是控制轨道精度的关键，轨排精调是弹性支承块式无砟轨道施工的关键工序，精调后的轨排系统必须满足表 5 要求。表 5精调后的轨排几何形位允许偏差序号项目允许偏差备注1轨距(+2，1)mm相对于标准轨距 1 435 mm1 mm/1 m变化率2轨向2 mm弦长 10 m3高低2 mm弦长 10 m4水平2 mm不包含曲线、缓和曲线上的超高值5扭曲2 mm(基长 625 m)含缓和曲线上超高顺坡造成的扭曲6轨面高程5 mm7轨道中线2 mm8轨底坡1/35 1/4544模板质量控制每次模板使用前均需进行表面清理及检查，模板的主要控制要素要满足表 6 的要求。表 6模板质量及安装允许偏差序号项目允许偏差1模板平面度2 mm/m2顶面高程5 mm3宽度5 mm4中线位置2 mm5结束语重载铁路弹性支承块式无砟轨道在山西中南部通道的大于 500 m 隧道内广泛应用，弹性支承块的几何形位参数完全依赖于施工机具，在双块式及弹性支承块式无砟轨道的各种施工方法中，只有轨排框架法对保证轨枕(支承块)的几何形位参数最为可靠，通过在山西中南部铁路通道建设中良好的应用效果，利用轨排框架法进行的重载铁路弹性支承块式无砟轨道施工技术能够在今后的施工中得到广泛应用。参考文献 1 张再喜 隧道弹性支承块预制及弹性整体道床铺设施工技术研究 J 科技创新导报，2012(03):59 60 2 章远方 双块式无砟轨道施工装备组合式轨排的研制及应用 J 铁道建筑技术，2011(增):244 249 3 张琼 乌鞘岭隧道弹性支承块式整体道床施工技术 J 铁路工程造价管理，2006(11):33 38 4 王建虎 套靴式弹性支承块整体道床施工质量控制 J 铁道建筑技术，2006(5):40 4274铁道建筑技术AILWAY CONSTUCTION TECHNOLOGY2014(3)