《高速鐵路軌道工程施工技術指南》編制原則及技術要點

曹德志,孫柏輝

(中鐵一局集團新運工程公司,陜西咸陽 712000)

高速鐵路軌道施工技術標準是鐵路工程建設技術標準體系的重要組成部分。隨著鐵路建設高潮的到來,不僅鐵路里程快速增加,而且列車運行速度和標準也有了極大提高,同時對列車運行的高可靠性、乘車的舒適度、軌道平順性也提出了更高要求,現行的《客運專線鐵路軌道工程施工技術指南》和《客運專線無砟軌道鐵路工程施工技術指南》已無法滿足高速鐵路軌道工程施工新技術的發展需要,甚至制約部分新技術的推廣。為統一高速鐵路軌道工程施工技術要求,加強施工管理和過程控制,保證工程質量,結合國內客運專線施工實踐及科研成果,正在研究編制《高速鐵路軌道工程施工技術指南》(以下簡稱《指南》)。本文謹對新編《指南》的主要編制原則、主要內容和技術要點加以闡述。

1 編制原則

(1)結合近年來國內京津、武廣、鄭西等客運專線無砟軌道設計、施工實踐及研究成果,細化高速鐵路無砟軌道施工配套技術和質量控制。

(2)重點體現現代化管理手段,圍繞機械化、工廠化、專業化、信息化等施工手段,整體提升鐵路工程施工技術水平。

(3)將管理制度標準化、人員配備標準化、現場管理標準化、過程控制標準化滲透到標準各章節。

(4)體現新設備、新材料研發而產生的新工藝,對既有施工工藝進行對比篩選,淘汰了一些工效低、勞動強度大、安全風險高、影響職業健康的落后工藝和做法。

(5)納入當前工程建設過程中,針對相關重、難點問題而制定的加強和改進措施。

(6)《指南》內容包括施工準備、施工測量、施工方法和裝備選擇、施工流程、關鍵技術過程控制要點、現場管理、接口質量、工序銜接等。

2 主要內容

《指南》主要是把現行的《客運專線鐵路軌道工程施工技術指南》和《客運專線無砟軌道鐵路工程施工技術指南》進行了整合,內容涵蓋高速鐵路有砟軌道和無砟軌道,納入了國內近幾年在高速鐵路方面研發的新技術成果,同時將現行的《高速鐵路無砟軌道工程施工精調作業指南》、在編的《高速鐵路無砟軌道鋪設作業技術規程》相關內容納入到本《指南》中,使將來的標準體系更簡潔,更利于現場執行。

《指南》共分 18章,主要內容包括:總則、術語、施工質量管理及施工準備、軌道施工測量、CRTSⅠ型板式無砟道床施工、CRTSⅡ型板式無砟道床施工、CRTSⅠ型雙塊式無砟道床施工、CRTSⅡ型雙塊式無砟道床施工、有砟軌道施工、枕式無砟道岔施工、板式無砟道岔鋪設、有砟道岔鋪設、鋼軌伸縮調節器鋪設、軌道過渡段施工、無縫線路施工、軌道精調整理及鋼軌預打磨、線路及信號標志、竣工驗收階段工作,相關附錄及條文說明等。

3 主要技術內容和要點

3.1 適用范圍

本《指南》適用范圍定義為旅客列車設計行車速度 250～350km/h標準軌距高速鐵路軌道工程施工,適用于高速鐵路軌道工程實施各階段。較現行的軌道施工指南適用速度范圍 200～350km/h有所提高,主要是與將來標準體系一致。隨著鐵路建設的大規模展開,以列車設計行車速度劃分出現了較大差別,從普速的 120、200km/h的客貨共線,到 350km/h的客運專線,對軌道平順度的要求因列車行車速度的不同也有較大差異,為此,經過專家幾次討論,最終確定 250 km/h及以上的新建鐵路工程定義為高速鐵路,形成一整套完整的高速鐵路標準體系。其他速度等級將按新的標準體系重新進行劃分。同時本《指南》內容涵蓋有砟軌道和無砟軌道,能夠取代目前實施的多項施工指南,較原來的指南適用范圍更全面。

3.2 總體內容調整

新增了部分內容。結合近幾年國內客運專線鐵路施工實踐經驗和新研究的成果,本《指南》總體結構上增加了施工質量管理、主要材料和構件的運輸及儲運(重點對軌道板、雙塊式軌枕、道岔板、高速道岔、500m長鋼軌、水泥乳化瀝青砂漿、滑動層等新材料的進場驗收、儲存、吊裝及運輸作了規定)、拖拉法鋪設長鋼軌、板式無砟道岔鋪設、無砟軌道精調整理、無砟道岔精調整理、有砟軌道精調整理、有砟道岔精調整理、竣工驗收階段工作等章節內容。

整合了部分章節內容。考慮到高速鐵路對長鋼軌焊接接頭質量的高標準要求,將現行施工指南中基地鋼軌焊接內容取消,把 500m長鋼軌焊接作為工廠化質量管理范疇,現場僅對 500m長鋼軌按成品材料進行進場質量檢驗和把關。結合施工現場現行管理模式,將現行施工指南中長鋼軌鋪設、工地鋼軌焊接、無縫線路應力放散及鎖定等內容合并為一章進行編制,內容作相應的調整,更便于現場使用和執行。刪除了現行指南中涉及線下工程、相關工程方面的內容,將其歸口到相應的施工指南中。

摒棄了一些不成熟和落后的施工技術、工藝、做法。考慮到 CRTSⅢ型板式無砟軌道道床施工技術目前還處在研究開發階段,還未達到推廣程度,經專家多次討論暫時予以取消。對高速鐵路無砟軌道長鋼軌鋪設,結合國內新設備研制及推廣情況,取消了“工具軌換鋪法”施工工藝。將基地 500m長鋼軌焊接內容取消,規定 500m長鋼軌全部由焊軌廠直接供應,更有利于長鋼軌焊接質量的控制。

3.3 編制的技術要點

(1)施工質量管理

增加了施工質量管理方面的內容。引入新的施工質量管理理念,從技術、管理兩個方面,并按管理層、技術層、作業層 3個層次對現場施工質量進行分級管理。規定施工單位應結合項目實際,明確管理層、技術層、作業層施工質量管理工作的內容,對施工質量管理、施工質量技術、施工質量作業進行全過程、全方位管理與控制?！吨改稀分忻鞔_了管理層、技術層和作業層施工質量管理的具體內容,檢查的具體要求,并以表格的形式進行了規定,使操作更簡便,執行更具體。

(2)接口質量

軌道工程與線下工程工序交接除按常規交接相應資料、復測 CPⅠ、CPⅡ平面及高程控制網、中線樁和路面(含路基面、橋面和隧道仰拱填充層頂面)高程、平整度及幾何尺寸外,對高速鐵路有砟軌道工程增加了對線下結構物沉降變形觀測的要求,對無砟軌道,按路基、橋梁、隧道分別規定了接口質量檢查要求。無砟軌道施工前,路基地段還需檢查路基過軌管線、集水井等施工情況;對橋梁地段,施工前還需檢查相鄰梁端高差、防水層、齒槽、預留套筒及鋼筋、排水系統、預留凹槽、伸縮縫、接地裝置、防撞墻、接觸網支柱基礎、遮板等施工情況;對隧道地段,施工前還需檢查隧道仰拱回填層表面鑿毛、預留孔道、沉降縫等情況。

(3)CRTSⅠ型軌道板鋪設及精調施工

CRTSⅠ型軌道板鋪設精調施工,現行施工指南中規定主要采用三角規法,即在混凝土底座和凸形擋臺施工時,提前在凸形擋臺上埋設基準器,作為軌道板精調的基準點,在軌道板精調過程中,利用三角規,通過凸形擋臺上的基準器調整軌道板的方向和高低。該種精調軌道板技術,僅在武廣客運專線綜合試驗段及石太客運專線采用,不僅增加了大量施工測量的工作量,而且額外需投入基準器成本,也沒有充分發揮現有高精度測量系統的作用。吸收 CRTSⅡ型軌道板精調技術理念,對 CRTSⅠ型軌道板鋪設精調施工方法進行了修改,擬采用棱鏡標架法進行。該方法以 CPⅢ控制點為依據,軌道板粗鋪就位后,在板上安裝標架或螺栓孔定位適配器,用已設程序控制的全站儀測量放置在標架或適配器上的棱鏡,獲取各工位的調整量,使用軌道板專用調整機具將軌道板調整到位,軌道板精確調整后,將支承螺栓擰入軌道板的預埋螺栓孔內,并支承在底座混凝土上。該方法充分利用了現有的測量系統,且精度高,簡便易行,在哈大、京滬部分地段得到應用,效果較好。

水泥瀝青砂漿灌注,取消了原施工指南中“現場支立模板灌注砂漿”技術,推薦采用“灌注袋”灌注水泥瀝青砂漿,更符合現場實際,便于現場質量控制。水泥瀝青砂漿灌注分別從砂漿拌制、砂漿灌注、砂漿養護作了詳細規定。

(4)CRTSⅡ型板式無砟軌道施工

結合京津城際施工實踐及研究成果,同時結合京滬新的設計,完善了混凝土底座施工單元劃分,細化了混凝土底座張拉順序、鋼板連接器后澆帶設置、剪力齒槽后澆帶設置等關鍵技術。規定底座板施工前,應根據設計要求布置臨時端刺和劃分施工單元,形成布置圖,準確定位后澆帶位置,統計后澆帶數量。施工組織安排時,每個施工單元以 3～5km為宜,每個臨時端刺的長度約 800m。簡支梁上常規區底座板每次灌注長度最少為 1孔,一般宜為 3～4孔。臨時端刺區底座板應分段施工完成,后澆帶連接需根據臨時端刺和常規區設置情況,按照設計順序進行。與常規區不同,臨時端刺的混凝土澆筑段的長度是不一樣的,在 100～220m。

明確了鋼板連接器后澆帶、齒槽后澆帶設置。鋼板連接器后澆帶可以設置在單個的結構單位端刺、臨時端刺以及澆筑段之間,通過后澆帶實現各個結構單位的互相連接。齒槽后澆帶用于實現結構單元臨時端刺和底座板與橋梁的連接,部分后澆帶在縱連之前進行澆筑,并發揮作用,但是大部分后澆帶要在縱連之后才澆筑。后澆帶連接器縱向連接指的是相鄰的各個結構單元,如端刺,臨時端刺以及混凝土澆筑段之間的連接,縱連時要考慮構件溫度,每次張拉都要對每個鋼板后澆帶的張拉量以及實際需要達到的張拉量進行記錄?？v向連接及后澆帶施工最佳溫度 20～30℃,只進行連接,無需張拉,施組安排時應充分考慮這一點。

《指南》中對軌道板精調、限位結構(如側向擋塊、端刺、摩擦板、過渡板等)施工等均作了詳細規定,對軌道板縱連順序采用圖例的形式進行了說明,更便于操作人員對施工細節的把握。

(5)道岔鋪設方法

無砟道岔鋪設,現行施工指南中推薦采用“移位法鋪設”,即道岔提前在組裝廠組裝成軌排,運輸到現場以后通過縱移小車縱移、橫移就位后,架設軌排,拆除縱移軌道后精調道岔,澆筑道岔道床混凝土。當時提出這種鋪設方法主要是借鑒國外的施工經驗。從目前國內武廣、鄭西實施情況來看,由于大部分新建客運專線車站道岔區不具備軌排運輸至現場的條件,大部分采用了“原位鋪設法”,即道岔除尖軌組件、可動心軌轍叉組件采用整體運輸至現場吊鋪到位外,其他均采用散件運輸至鋪設位置,在道岔原位搭設組裝平臺組裝道岔,支撐系統架設道岔后拆除組裝平臺,然后精調道岔、澆筑道岔混凝土的施工方法,同樣能夠滿足道岔鋪設質量要求。本《指南》充分結合實際,對道岔鋪設同時提出了“原位法”和“移位法”兩種鋪設方法。對道岔長大軌件吊裝,規定采用橫梁吊具、尼龍軟索吊帶,對吊點間距也作了詳細規定,對道岔鋼軌件、岔枕、箱裝配件的現場存放也結合實踐作了具體規定。

有砟道岔鋪設,現行指南中推薦采用“專用機械鋪設法”和“專用機械換鋪法”,均屬于“移位鋪設法”,即提前在場外組裝平臺上組裝道岔軌排,然后通過專用運輸車運抵現場,專用機械鋪設。“專用機械鋪設法”需要研發或從國外引進斜板運輸車,國內目前尚未研制出或引進該車,該方法在現場沒有使用過?！皩Ｓ脵C械換鋪法”在甬臺溫鋪設 18號高速道岔時使用過,采用在鋪軌基地搭設道岔組裝平臺(三軌組合式組裝平臺),組裝道岔后在平臺上將岔內鋼軌焊接,整組道岔用 8組(上部、下部小車為一組)法國吉斯瑪公司的道岔換鋪機整組提升、運輸、鋪設就位,遠距離運輸可采用平板車整體運輸(18號道岔整組運輸平板車可采用換長 1.3+1.3+1.5+1.3+1.3的組合,并對應增加轉向裝置),通過實踐,該種方法施工效率高,能夠滿足高速道岔鋪設精度要求,在本《指南》中對該施工技術作了詳細規定。但該方法受專用設備約束,也有一定局限性,在合寧、合武、溫福、福廈等有砟高速道岔鋪設中,也大量采用了“原位鋪設法”,即在岔位搭設簡易組裝平臺,組裝道岔后,整組提升,拆除組裝平臺,完成道岔鋪設,同樣能夠滿足道岔鋪設質量要求。故本《指南》中同時規定了“移位法(專用機械換鋪法)”和“原位法”兩種高速有砟道岔鋪設方法,取消了需要斜板運輸車配套的“專用機械鋪設法”工藝。

(6)無砟軌道長鋼軌鋪設技術

無砟軌道長鋼軌鋪設,現行施工指南中主要采用“推送法”和“工具軌換鋪法”兩種方法。從近幾年實施情況看,“推送法”具有設備簡單、造價低等特點,比較適合鋪軌數量少、客貨共線長大隧道內、有砟軌道人工鋪枕的工況下長鋼軌的鋪設,每天鋪軌進度 4～6 km;“工具軌換鋪法”在營業線改造施工中大量采用,在客運專線無砟軌道幾乎沒有采用。高速鐵路無砟軌道道床表面相對平整,鋪軌工況條件較好,實踐證明,比較適合采用“拖拉法”施工,該方法施工效率也相對較高。特別是最近幾年,“拖拉法”鋪設長鋼軌配套設備也充分吸收了“推送法”長鋼軌放送車的一些優點,配套增加了推送裝置,既可以前面拖拉,也可以后方推送,并具備同步功能,能夠適應平坡、長大坡道鋪軌需要,使“拖拉法”在高速鐵路長鋼軌鋪設中更彰顯優勢,在京津、武廣、鄭西等成功運用,每天鋪軌進度 8～10km。故本《指南》中對高速鐵路無砟軌道長鋼軌鋪設推薦采用“拖拉法”,取消了“工具軌換鋪法”。

(7)有砟軌道及道岔精調階段劃分

結合合寧、合武、石太、甬臺溫、溫福、福廈等客運專線有砟軌道施工實踐,將有砟軌道道床達到初期穩定階段以前的工作定義為鋪砟整道階段,將初期穩定以后的工作定義為精調整理階段,將現行施工指南中“道床達到初期穩定階段,道床厚度宜比設計厚度小40mm”更改為“道床達到初期穩定階段,軌面高程宜比設計低 50mm,軌道中心線與設計線路中線一致,允許偏差為 30mm”,通過軌面高程來控制軌道初期穩定階段起道量更為合理,對預留起道量由 40mm增加為50mm,主要是目前多條線都出現了精調后軌道起道量偏高的情況,故作此調整,為后期精調整理預留足夠的空間,同時增加線路中線允許偏差,更利于后期精調整理。

對有砟道岔,規定道岔鋪設到位,人工起平道岔、補砟、起道、撥道、搗固為人工上砟整道階段,其后,采用大型專用道岔搗固機作業階段為道岔精調整理階段。增加了道岔人工上砟整道階段鋪岔后的相應標準,即起平后的道岔高程宜低于設計高程 50mm,道岔內部幾何尺寸達標,在道岔搗固車搗固前應根據 CPⅢ軌道控制網和加密基樁對道岔整體平順性進行人工整治,保證道岔內高低允許偏差不大于 5mm/10m弦,軌向允許偏差不大于 3mm/10m弦,水平允許偏差不大于 2mm。同時也增加了道岔精調整理相應的作業技術要求和標準。

(8)有砟道床預鋪道砟厚度及機養遍數

現行施工指南中對于有砟軌道預鋪道砟攤鋪厚度和機養遍數均是結合秦沈客運專線及國內前期研究成果制定的,由于秦沈客運專線設計時速低,標準已無法適應高速鐵路有砟軌道施工技術要求。為此,中鐵一局新運公司在溫福、福廈鐵路鋪軌工程項目部開設了鋪砟整道工藝性試驗段。該試驗段設置在福廈線涵江車站出站端左線 DIK85+950～DIK86+850里程段,試驗段長度 900m,兩端各設置 50m與線路順接。在試驗段范圍內以 300m為一個分段,分別設置 3個試驗區段,對不同工況模擬試驗,確定合理的鋪軌前預鋪道砟厚度及碾壓遍數,確定鋪砟整道機養遍數及機養參數。通過試驗,并結合上海局合寧、合武實踐經驗,將有砟道床預鋪道砟厚度由原來的 150mm提高到200～250mm,這樣同樣能夠保證預鋪道砟的質量,同時減少了后期上砟整道作業遍數;有砟軌道機養遍數分為鋪砟整道和精調整理 2個階段,對鋪砟整道階段作業遍數正常狀況下經驗值為 4次,最終應以線路達到初期穩定狀態軌道標準為驗收依據確定遍數,對精調整理階段線路通常分 4遍進行大機精細整道,第1、2遍采用精確法作業,第3、4遍采用順平法作業,起道量控制在 15mm左右,宜采用雙搗,對相應的技術要求也作了詳細規定。

4 存在問題

高速鐵路軌道工程施工中,對 CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥瀝青砂漿灌注,如何科學地確定注入袋砂漿已灌滿,還需要進一步摸索;對于高速鐵路有砟軌道鋪砟整道技術要求及道床狀態參數還需通過進一步實踐驗證;有砟軌道采用大型養路機械機養,如何與 CPⅢ軌道控制網進行有效銜接,需要設立科研課題作進一步研究,用以解決機養過程中實現機養車起撥道量數據與 CPⅢ軌道控制網的聯測聯調技術難題;軌道過渡段施工技術也需結合相應的設計制定切合實際的施工方案及質量控制措施;所采用的施工設備配套及施工方法也需結合將來軌道結構形式及工程實踐不斷優化、創新。

[1]鐵建設函[2005]754號,客運專線無砟軌道鐵路設計指南[S].

[2]TZ211—2005,客運專線鐵路軌道工程施工技術指南[S].

[3]TZ216—2007,客運專線無砟軌道鐵路工程施工技術指南[S].

[4]工管技[2008]8號,客運專線有砟軌道道岔鋪設暫行技術條件[S].

[5]工管技[2008]8號,客運專線無砟軌道道岔鋪設暫行技術條件[S].