武廣鐵路客運專線 18#高速道岔板施工技術

張曉華

(中鐵十八局集團有限公司武廣客運專線項目部,武漢 430205)

1 工程概述

按照武廣公司的統一部署和要求,我集團公司承擔了新汨羅、新赤壁 2座車站共計 16組板式無砟軌道18#道岔板的鋪設施工任務。自 2008年 9月 21日進駐新汨羅車站,積極做好施工前的各種工藝性試驗工作,特別是自流平混凝土的配制,同時加大與兄弟單位的溝通、協調,于 2008年 11月 7日正式開始鋪板及混凝土灌注,2008年 12月 10日提前 12 d完成了 8組道岔板的施工任務。新赤壁車站于 2008年 12月 11日進駐現場,2009年 1月 15日前完成了 4組道岔施工,并在 2009年 4月另 4組具備條件后,全力施工,于2009年 5月 7日圓滿完成施工任務。

2 道岔板施工工藝及方法

2.1 施工工藝流程(圖1)

2.2 道岔板施工工藝

2.2.1 施工準備

1)施工機具準備。道岔板鋪設前首先應制作用于道岔板鋪設、精調的特殊專用設備和預制件,包括精調墊塊、吊具、精調爪及墊板、扣壓裝置、精調系統和自流平混凝土灌注的特殊設備以及專用設備等。

2)自流平混凝土配比準備。自流平混凝土設計的重點,是要保證混凝土具有良好的流動性和黏聚性,使得混凝土能夠自動貫穿于整個道岔板中,不離析、不泌水。細骨料選擇 0～5 mm的天然砂,粗骨料粒徑為5～10 mm且骨料密度應 ＜2.9 t/m3,經過多次試配,最終確定了水膠比在 0.3左右、外加劑摻量在 8%左右時能滿足設計要求。

圖1 道岔板施工工藝流程

3)構筑物沉降觀測及 CPⅢ精密測量網。高速鐵路對于構筑物的施工精度及沉降的要求是非常高的,為確保施工成品滿足設計要求,道岔板鋪設前,構筑物沉降觀測及 CPⅢ精密測量網必須通過專家評估,同時還應進行 CPⅢ精密測量網的復核工作,要求其交會精度縱向、橫向誤差控制在 ±0.3 mm、高程誤差控制在±0.5 mm。

4)道岔板存放。為加快現場施工速度,可事先將預制好的道岔板集中存放于施工現場附近。預制板采用 2排木墩進行支墊,最多堆碼 2層。

2.2.2 找平層驗收

按照驗標要求,對找平層表面平整度、高程、切縫等進行道岔板施工前的驗收,要求高程誤差 ±10 mm,平整度誤差應在 15 mm/4m范圍內,平面縱橫向誤差±20 mm,并用風力滅火機對表面雜物進行清理。

2.2.3 道岔板施工放樣

找平層驗收合格后,依據道岔相對坐標及公共點坐標,換算出設計大地坐標,分別放出道岔板用的基準點、粗鋪點,調節系統的混凝土墊塊點的位置,并且在混凝土墊塊點附近標明找平層高程以及到混凝土墊塊上沿的高程,其放樣的精度控制在 ±5 mm,高程精度控制在 ±1 mm。

2.2.4 安裝混凝土墊塊及綁扎底座板鋼筋

1)墊塊設置。依據放樣好的位置進行精調墊塊安裝,其安裝方式為先采用早強、黏結性好的砂漿在支撐墊塊安放位置鋪設一層 2 cm厚的砂漿墊層來調節其高度及平整度,墊塊位置橫向 ±3 mm、縱向 ±5 mm、高度 ±5 mm,對影響墊塊安裝的鋼筋可適當調整間距以避讓。

2)底座板鋼筋綁扎。依據事先用墨線標記的位置進行鋼筋綁扎施工,縱橫向鋼筋搭接處及縱向鋼筋連接處均采用絕緣卡扣進行隔離,鋼筋保護層采用預制好的 45 m×50 m×800 mm的混凝土條來實現。底座板鋼筋綁扎完成后應進行絕緣測試,要求絕緣電阻不小于 2 M Ω。

2.2.5 隔離墻混凝土

1)板間扣壓裝置。板間扣壓裝置植筋采用鉆頭打孔,注入喜力得速凝膠,植筋位置應在道岔板板縫中心,縱向誤差 ±20 mm、橫向應在道岔板中線處但不能影響精調時全站儀的架設位置。

2)隔離墻混凝土。隔離墻混凝土采用與底座板同強度等級的 C 40混凝土,寬度應為板縫寬度兩側各加 7 cm,高程控制為道岔板底面以下 3 cm,誤差在 +5、-10 mm。

2.2.6 基準點的測量及平差

隔離帶混凝土施工完成后(混凝土凝固),通過CPⅢ網精確測量線路中心,標出每一塊道岔板接頭中心點,用鉆機在中心點上鉆取孔徑為 20 mm、深度 100 mm的孔,安裝錨桿。同時預埋基準點(GRP點)紫銅釘,并在混凝土達到一定強度測釘穩固后進行基準點(GRP點)的精確坐標測量,并對測量結果用平差軟件進行平差處理。要求平差精度:平面 ±0.2 mm,高程±0.1 mm,作為精調道岔板的設站點和定位點。

2.2.7 粗鋪道岔板

首先將專用吊具上的帶有導鏈的螺栓與道岔板上預埋螺栓孔連接,然后用 50 t吊車將道岔板緩慢吊放至臨時方木塊支墩上,初鋪平面精度控制在 ±10 mm,高程精度控制在 ±5 mm,最后將精調爪(精調爪三個方向調到活動量的中間位置)安裝在岔道板兩側的指定位置,旋緊高度調節螺栓使所有的支承點基本相同,保證其均勻受力。精調爪安裝完后,取出道岔板下的方木塊支墩,準備進行精調。

2.2.8 精調道岔板

1)總體思路:利用徠卡 T C A 2003全站儀測量道岔板四個角點測量板上棱鏡孔位置的棱鏡三維坐標,經全站儀快速精調系統對比后,確定三維方向的調整量,再使用精調爪的三維調整器進行逐步調整,最終達到設計的理論位置及高程。

2)全站儀建站及定向:全站儀架設在道岔板之間的 GRP基準點上,利用基準點進行設站(站位距精調道岔板在 6～20 m)和對中,利用一塊已精調到位的軌道板直股上的一個棱鏡點及對應的基準點來實現定向。

3)精調數據測量。全站儀架設在軌道基準點上,通過快速測量系統,測量正在調整的道岔板上的 4個(或 6個)定位孔上棱鏡的實際三維坐標,電腦通過事先輸入的置放棱鏡點理論坐標與實測坐標對比后,其偏差值會實時地顯示在快速精調系統的屏幕上。

4)道岔板精調。依據電腦屏幕顯示的偏差值,按照先調整 4個角點高程,再調整平面位置;短板精調時,盡量使用對角兩點調整,在角點的高度及平面調整好后,再調整板中部高程,通過道岔板四周的精調爪,對道岔板進行橫向、豎向、縱向的調整,消除偏差量,直到道岔板達到高程 ±0.2 mm、橫向 ±0.3 mm、縱向 ±0.4 mm的偏差范圍的要求。

5)施工注意事項。①精調完成后,借助輔助量尺、游標卡尺等,對相鄰道岔板上的定位孔之間測距進行測量檢查,可獲得縱向補充控制;②儀器三角架的尺寸,目標棱鏡的高度,棱鏡加常數等必須準確無誤;③精調完成后,對道岔板要加以保護,嚴禁踩踏。

2.2.9 道岔板的封邊和扣壓裝置、模板安裝

1)封邊。道岔板板縫處應采用和自流平混凝土強度相等的 C 40混凝土進行封邊,岔板封邊應嚴密并保證灌注自流平混凝土時不溢出,封邊過程中應對基準點測釘用 PVC管進行保護。

2)扣壓裝置。為了確保自流平混凝土澆注過程中道岔板不發生移位,應在道岔板兩側及板間設置扣壓裝置,側向扣壓裝置間距為 3.7m。扣壓力由錨桿和角鋼共同作用來實現,錨桿的植筋深度應 ＞10 cm,其抗拔力≥30 k N。

3)側向模板。采用定型鋼模板,依據底座板邊線進行支立,模板應垂直、穩固、平順,相鄰模板錯臺≤1 mm,采用黏貼雙面膠來確保接縫嚴密。模板安裝時,模板與混凝土墊塊外側有 2 cm軟纖維墊層。

2.2.10 道岔板自流平混凝土灌注

1)澆注前準備工作。①首先利用風力滅火機清除道岔板下的雜物,然后再用可旋轉的高壓噴槍對道岔板與找平層間的空間提前進行充分濕潤;②依據計劃澆筑的道岔板號,提前計算出所需的混凝土數量,根據計算數量及損耗確定混凝土每次的運輸量;③對道岔板的平面、高程進行一次復核測量;④安裝道岔板變形觀測裝置(百分表)。

2)自流平混凝土灌注。灌注前,應對混凝土的擴展度和入模溫度進行及時檢測,需滿足擴展度在 70～80 cm,入模溫度控制在 5～30℃之間。對于窄板(寬度小于 4.5m)可采用運輸罐車通過溜槽直接從一邊進行不間斷灌漿或采用吊車吊漏斗灌注,灌注必須一次性完成,嚴禁二次灌注作業。在寬板灌注時,必須在板的兩側以均勻速度同時進行灌注,利用板間的排氣孔排氣。待混凝土灌注超過道岔板下沿大于 1.5 cm時,在排氣孔中插入 S形鐵鉤,已確保灌注層和后澆混凝土更好地連接。

2.2.11 安裝道岔前剩余工作

當凝土強度 ＞10 MPa時可以拆除精調爪及模板,混凝土達到足夠強度后兩邊做 2%的排水坡,之后,用土工布覆蓋、灑水養護 7 d。期間,用同強度混凝土完成道岔板橫向接縫及轉轍機平臺的施工,在道岔板間接縫位置,對伸縮縫用熱瀝青澆注。

2.2.12 道岔板復測結果

1)平面位置復測如表1。根據測量結果可以看出偏差均在驗標要求的合格范圍之內,線路平順性良好。

2)高程復測。根據測量結果發現澆注完成后的道岔板表面高程普遍比澆注前低 0.1～0.2 mm,偏差均在驗標要求的合格范圍之內,平順性良好。檢測結果詳見表2所示。

3 施工體會及建議

1)板式道岔施工工藝簡便,施工質量容易保障,同時施工進度快。道岔板在工廠內集中預制、精確加工,施工質量好,同時在現場施工中不需要道岔組裝好后再進行灌注施工。汨羅站 8組道岔從正式開始施工到完成只用了 33 d。

2)在鋼筋綁扎前必須把道岔板抗剪筋的位置在找平層上標記出來,在鋼筋綁扎時錯開,保證粗鋪時道岔板預埋抗剪筋與底座板鋼筋不相沖突,以保證精調的質量與速度。不錯開時,會出現精調過程中道岔板調不動(抗剪筋與底座鋼筋沖突),造成道岔板必須重新吊裝返工,將會浪費大量的時間。

表1 混凝土澆注前后道岔板(右股)平面位置變化情況

表2 混凝土澆注前后道岔板表面(左側)高程變化情況

3)在安裝精調爪過程中,精調爪的三個螺栓行程在放置前一定調到 1/2處,保證道岔板精調時一次能調到位,三個螺栓中任何一個調整行程不在中間,都會增加重新安裝精調爪的概率,造成大量工期浪費。

4)灌漿前一定要把精調爪保護起來(建議在安裝精調墊板時套一個塑料帶,灌漿前把精調爪包裹好),以免灌漿的混凝土灌入精調爪里面,造成灌漿拆卸后損壞,降低精調爪使用壽命。

5)每組道岔板精調完后(灌漿前),必須要進行相應的復測工作,復測完后對數據進行整理,再進行調整。精調的數據與復測的數據往往存在一些波動,為保證道岔板的精度,數據符合要求才能灌漿。復測調整完的時間與灌漿的時間間隔不能太長(最好 ＜12 h),否則必須重新復測,以保證道岔板的精度。

6)為保證無砟軌道道岔結構長期的耐久性,C 40自流平混凝土的配制是一項相當重要的工作,自流平混凝土配合比設計是底座板灌注能否順利的關鍵,施工前必須進行嚴格的原材料選擇和多次的室內試驗,以及在施工現場進行大量的仿真模擬灌注試驗。直至混凝土擴展度、和易性、強度等性能穩定后才能進行正式道岔板灌注施工。

[1]中華人民共和國鐵道部.TZ 216—2007 客運專線無砟軌道鐵路工程施工技術指南[S].北京:中國鐵道出版社,2007.

[2]王志明.京津城際鐵路無砟軌道板生產測量與控制技術[J].鐵道建筑,2008(增):38-40.