白云山隧道無砟軌道施工技術

孟祥義

(中鐵十八局集團有限公司,天津 300222)

1 概述

無砟軌道是以整體混凝土結構代替傳統有砟軌道的軌枕和散粒體碎石道床的軌道結構,具有穩定性、剛度均勻性、耐久性、維修工作量顯著減少等特點。無砟軌道結構是高速鐵路的一個發展方向,在我國高速鐵路和客運專線上將具有廣闊的應用前景。

無砟軌道類型大致分類為軌枕埋入式和板式軌道兩類,如圖1所示。

圖1 無砟軌道結構

2 工程概況

白云山隧道全長6827 m,起迄里程為DK40+550～DK47+377。進口1 253 m為車站隧道,由四線雙連拱、三線大跨及燕尾式組成,其余地段為單線隧道。

白云山隧道Ⅱ線位于Ⅰ線右側,Ⅰ線與Ⅱ線之間利用橫通道相連接。

白云山隧道雙塊式無砟軌道施工,預制塊由建設單位招標廠家集中預制,我單位負責預制塊安裝、道床板混凝土澆筑施工等工作。

Ⅰ線：DK41+464.5～DK47+352段為無砟軌道,長5 887.5 m(共計942塊道床板)。

Ⅱ線：ⅡDK41+464.5～ⅡDK47+355段為無砟軌道,長5 901.66 m(共計944塊道床板)。

3 施工組織

3.1 施工隊伍安排及任務劃分

根據白云山隧道的實際情況,分進口和出口兩個工區。無砟道床作業組織如表1所示。

表1 無砟道床作業組織

3.2 施工設備選型與配備

主要施工設備配置如表2所示。

表2 主要施工設備配置

4 進度指標分析

道床板每段長6.25 m(含伸縮縫),每個軌道排架施工一塊道床板,為減少施工干擾,每個工作面分兩個作業區,每一工作循環施工81.25 m。道床作業循環施工時間安排：從“軌排安放及粗調”到“道床板混凝土澆筑”,每一循環時間分配如表3所示。

表3 每一循環時間分配

基底鑿毛、清理,底層鋼筋綁扎、抹面及養護,軌排架拆卸和道床板整理為平行作業,不占用循環時間。

根據上表分析,每次施工長度為81.25 m,所用時間為1 d,故進度指標為：81.25 m/d(每個工作面)。

5 施工方案

組合軌道排架法可簡述為：工廠精確加工軌道組合排架,使用軌道排架作為工具軌集中組裝軌排,專用吊具吊裝鋪設,粗調測量系統進行軌道排架粗調,專業軌道檢測小車控制軌道的精確調整,泵送混凝土入模,專業軌道檢測小車全程檢查控制。

6 施工工藝和方法

6.1 施工工藝流程

無砟軌道施工工藝流程如圖2所示。

6.2 施工準備

圖2 無砟軌道施工工藝流程

在無砟軌道施工前,做好施工準備相當重要,主要包括：控制測量、預埋件檢查、線下工程沉降評估、CPⅡ和CPⅢ網復測及線路擬合、無砟軌道施工設備準備、施工培訓與技術交底、鋼筋保護層同級混凝土預制塊等工作。

6.3 底板處理

在無砟軌道施工前,對底板進行鑿毛處理,清理干凈。

在進行道床板施工前,按照鐵路客運專線質量檢查及驗收標準規定的項目,全面進行檢查驗收,確保滿足鋪設無砟軌道的要求。

6.4 鋼筋和軌枕存放和運輸

(1)鋼筋

進場鋼筋在庫篷存放、檢驗,經現場試驗合格后進行加工；鋼筋運進隧道內,根據使用數量,分段間隔放置在隧道底部的兩側。

(2)軌枕

雙塊式軌枕采用普通平板車運輸,汽車吊裝卸。

軌枕運輸到工地,堆放場地為隧道洞口段場地,在隧道施工面設置軌排組裝場。

6.5 底層鋼筋安裝

(1)框架放線

采用全站儀,每6.25 m一個放樣中線點,中線點采用水泥鋼釘,邊框線可以石筆或粉筆畫出,用鋼卷尺量出底層鋼筋間距,用粉筆標記。

(2)布置橫向鋼筋

按照設計圖紙,鋼筋采用 φ16螺紋鋼,布置完畢后安裝16 mm×16 mm的絕緣卡,要求每一與縱向連接處都有絕緣卡。

(3)布置縱向鋼筋

按照設計圖紙進行縱向鋼筋的安裝,要求縱向鋼筋與絕緣卡連接,全部安裝完畢后,絕緣處上塑料扎絲。

底層鋼筋綁扎完畢后,按梅花形布置預制好的混凝土墊塊,每平方米不少于4塊。

6.6 軌排組裝和吊裝

使用6.25 m軌排架組裝軌排,軌排組裝場設置在隧道內,每一施工作業區設置1個移動軌排組裝平臺,組裝好的軌排,用龍門吊按照軌枕位置安裝軌排。

(1)軌排組裝平臺的制作

移動式軌排組裝平臺可通過平臺絲杠調平裝置精確調平,可以通過機械牽引或人力移動,平臺上設置兩排10根軌枕的定位座(誤差1 mm),一端頂部設置鋼軌對位鋼板擋頭。

(2)軌排的組裝

軌枕在軌排組裝平臺上完成組裝。

(3)軌排的運輸

根據該隧道為單線的特點,每一個施工面配屬兩臺單線龍門吊,雙塊式軌枕采用平板車運至施工作業面,在加工平板小車上進行安裝,然后采用龍門吊就位安裝。

6.7 軌排架的粗調

利用軌道排架的絲杠支腿(調整高程和水平)和軌向鎖定器(調整軌道中心)進行,使用軌道排架橫向、豎向調整機構完成軌排的粗調工作；調整原則以先中線后水平的順序循環進行。

6.8 上層鋼筋安裝

軌道粗調工序完成后,進行道床板上層縱橫向及接地鋼筋安裝。結構鋼筋之間采用絕緣卡子絕緣,并綁扎絕緣扎絲。接地鋼筋采用“L”形鋼筋焊接,單面焊接長度不得小于10 cm。

6.9 綜合接地

(1)接地鋼筋連接

接地鋼筋采用“L”形鋼筋焊接,單面焊接長度不得小于10 cm。每一6.25 m排架用三根縱向上層鋼筋與一根橫向鋼筋進行焊接。

(2)接地端子安裝

接地端子采用焊接方式固定在道床兩側接地鋼筋上,兩塊道床板上端子間距不得大于40 cm。接地端子露出道床板混凝土面5 mm左右。

道床板接地每100 m形成一個接地單元,接地單元中間部焊接一個絕緣端子與“貫通地線”單點“T”形可靠連接,接地單元的接地端子不連接。

(3)絕緣電阻測試

首先通過目測檢查,鋼筋沒有直接搭接接觸情況,絕緣卡安裝良好,沒有脫落現象；然后用手搖的ZC25B-4型兆歐表進一步檢查鋼筋間的絕緣情況,相互絕緣的鋼筋之間電阻必須達到2 MΩ,驗收合格后方可進行下道工序。

6.10 模板安裝

(1)縱向側模板安裝

側模板采用[30槽鋼,按長短分為接頭模板和中間模板兩種,接頭模板和中間模板間用插銷聯結成組合體,水平支撐固定。由于整體道床與水溝電纜槽間間距只有23 cm,所以水平支撐采用方木直接支撐在水溝電纜槽上。模板表面在澆筑混凝土前應涂刷脫模劑。

(2)安放伸縮縫鋼板

伸縮縫設在前后兩塊道床板之間并貫通整個道床橫斷面,每隔6.25 m(10對無砟軌枕)設一伸縮縫,寬度為2 cm。施工時先采用鋼板預留伸縮縫,后期采用瀝青或瀝青砂漿嵌縫。

6.11 軌道排架精調

為了得到較為準確的測量數據,使用軌道檢測小車進行測量時,需要按照“定點定位,順序進行,兩點一線”的原則進行。距離測站20～80 m長度范圍內的數據具有較高的準確度,搭接測量段和順接段長度宜在6.25～20 m之間(一般取10 m),具體長度根據測量距離和兩次測量數據比較確定；測量時,測站位置、數據記錄和數據的分析判斷很重要,必須綜合考慮。

精調采用天拓天寶S6全站儀和相應的配套測量小車,以及萊卡2003配國產長沙悅誠生產的測量小車各一套。

6.12 混凝土澆筑

(1)澆筑方法

自動計量拌和站集中拌制混凝土,混凝土攪拌運輸車將混凝土運輸至施工現場,混凝土輸送泵直接將混凝土泵送入模,平板振搗器配合插入式振搗器振搗。

(2)施工技術要點

混凝土的品質必須在整個澆筑過程中保證始終恒定,每車運送的混凝土坍落度應該處于設計范圍之內。

在混凝土澆筑前,使用防護罩保護鋼軌及軌枕不被混凝土污染。

混凝土保持從起始端一個軌枕的澆筑口灌注,直至軌枕面下1.0 cm,振搗密實后移至下一個軌枕澆筑口,使用振搗棒振動密實。表面使用木抹抹平順。

第一個軌枕下混凝土未密實之前,不要將澆筑口移至下一處。

灌注過程中加強對軌枕底部及其周圍混凝土的振搗。振搗時應避免搗固棒接觸軌排及支撐架,插點布置均勻,不得漏振。同時注意軌排幾何狀態的變化,保證軌排、模板、支撐架的穩定牢固,并隨時監測。

道床板混凝土灌注密實后,表面需要抹面平整,抹面應形成設計的橫向排水坡,在抹面的同時清理鋼軌、軌枕、扣件和支撐架等表面的灰漿。收光抹面分三次進行。

必須逐根檢測軌底與復合橡膠板是否密貼,防止因扣件組裝不嚴格導致軌道不平順。軌排經過精調驗收合格后進行道床板混凝土的灌注。施工中應防止碰軌道排架。由測量人員、質檢專人負責,通過全站儀、水準儀和萬能道尺,隨時檢查鋼軌及軌枕的位置、軌距、水平,發現問題及時校正。

6.13 拆除軌排及模板

道床板混凝土強度達到5 MPa,可拆除軌道排架。道床混凝土未達設計強度70%前,嚴禁各種車輛在道床上通行,或碰撞支承塊。

先拆掉扣件螺栓,然后采用門吊拆除排架。拆除中注意保護成品混凝土。

在澆筑混凝土間隙,利用龍門吊將縱、橫向模板和鋼軌等材料從后方運至前方。

6.14 預留孔處理、養護及成品保護

(1)預留孔處理

在取出調整絲杠支腿裝置之后,絲杠支腿的空孔采用高標號的混凝土砂漿進行灌注,灌注要求飽滿密實,同時對混凝土整體外觀進行檢查整理。

(2)混凝土養護

初期養護采用噴霧器霧化方式；后期養護(拆除軌道排架后)采用土工布覆蓋噴水保濕方式；養護時間一般不少于7 d或10 d,具體時間可以根據溫度情況確定。

(3)成品保護

道床板澆筑完畢后,必須保證混凝土成品以及軌枕塊不被破壞,WJ-7A型扣件不被破壞和被盜。

7 物流方案

白云山隧道無砟軌道施工分進出口兩段施工,兩端均從中間分界線向進出口方向施工,縮短了獨頭施工的距離,便于物流組織。

7.1 Ⅰ線物流組織方案

由于有Ⅱ線通道存在,Ⅰ線物流組織相對靈活一些,施工中應充分利用Ⅱ線通道多方案多形式組織。橫通道的口部預留15 m左右水溝電纜槽不施工,無砟軌道施工將至時,再澆筑水溝電纜槽。

7.2 Ⅱ線無砟軌道物流組織方案

Ⅱ線無砟軌道施工,物流組織相對困難,由于Ⅰ線已施工完畢,不能再用作施工通道。

其余的物流組織都與前種情況一樣,只有混凝土運輸澆灌有差別。就目前的現狀看,只有一種施工工況。

能夠停進輸送車的橫通道,暫時施工靠近Ⅰ線的一半襯砌,靠近Ⅱ線的位置暫不施工(15 m左右的電纜槽也不施工),以便輸送車停放。待無砟軌道施工將至時再施工。

混凝土輸送泵安裝Ⅱ線正洞內,接輸送管至澆筑現場。混凝土輸送車同樣停在Ⅱ線正洞內供料,利用橫通道做為輸送車匯車之用,這樣可以加快混凝土的供應速度,同時減少輸送車倒車距離。

8 結束語

做好預埋件(特別是過軌預預埋件)的清理工作極其重要,道床板一旦施工成型,拆除、重新施工相當困難。

無砟軌道技術、質量控制點多,精度要求高,綜合性較強。因此,有一定施工經驗和經歷的專業化高素質技能隊伍是保證無砟軌道工程質量的一個重要前提,尤其是對于工期緊張的線路。

引入的CPⅢ施工基標精密控制網、高精度的絕對定位測量控制手段與以往的鐵路建設測量理念不同,要引起高度重視,尤其是測量儀器的選用、測量方法的掌握和數據結果的綜合評判等。

抓好施工過程控制,保證無砟軌道施工質量(關鍵是道床板混凝土質量及軌道的幾何尺寸)。

由于空間狹小,平行作業受限,各施工工序銜接組織極其重要。如果安排不合理,就會造成施工工序間脫節及勞力窩工現象。混凝土施工勞力較多,分配任務一定要明確,特別是搗固人員及收光抹面人員要固定。

混凝土運輸時間一般較長,不利于混凝土入模,所以對混凝土攪拌質量要求嚴格。

加工好的半成品鋼筋不宜過早放入洞內,因洞內濕度相當大,鋼筋易生銹,銹水能將上下層鋼筋連通,對絕緣電阻測試不利。

每次軌排組裝前,要對扣件及軌排進行全面清潔,否則會影響施工精度及抹面效果。

收面抹光及后期清理工作時間緊,且工作量大,需要合理安排人員,確保收面及時。

單線施工場地窄小,物流組織相當困難,特別是Ⅱ線施工。所以,充分利用現有的橫通道極其重要。

充分理解線路擬合的含義,做好擬合資料的提供和復核,盡量減少擬合時間及重復工作,對無砟軌道盡早開工相當有利。

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