高速鐵路雙塊式軌枕制造關鍵技術研究

王正壽

1 無碴軌道板發展現狀

1.1 無碴軌道板在國外的發展

經過40年的運用和發展,高速鐵路無碴軌道結構逐步形成兩大技術體系,即日本的柔性充填層板式無碴軌道結構和德國整體式無碴軌道結構。日本于20世紀60年代率先開發和使用板式軌道技術,至今,鋪設的板式軌道已占日本新干線的60%以上。從1965年開始,德國積累了大量的高速鐵路建設經驗。初期的線路運營速度為200 km/h。到1991年,新建的線路列車運營速度達到了250 km/h～280 km/h,最新建成的高鐵運營速度達到了300 km/h,其無碴軌道結構形式多達99種。

1.2 無碴軌道板在國內的發展

國內自20世紀90年代開始板式無碴軌道的研究,先后在秦沈客運專線2座橋、贛龍線1座隧道內鋪設了板式無碴軌道,3個工點均采用雙向預應力軌道板,生產工藝研究處于初期階段,所生產的軌道板品種單一。為了對軌道板結構進行嘗試,遂渝線無碴軌道試驗段在橋上、隧道內、路基上大量使用混凝土軌道板進行成區段的鋪設。

2 CRTSⅡ型軌枕生產制造技術

2.1 軌枕生產工藝原理

CRTSⅡ型雙塊式軌枕生產制造原理主要是根據旭普林雙塊式施工原理,參照《雙塊式軌枕生產參考圖》和雙塊式軌枕暫行技術條例。環形流水法無碴軌道雙塊式軌枕生產線,參考旭普林公司的《旭普林無碴軌道系統技術報告書》和國外相關標準以及國內無碴軌道的前期科研成果。

2.2 軌枕生產工藝流程

軌枕生產工藝流程見圖1。

3 軌枕生產主要環節操作要點

3.1 清理模具

通過傾斜清理臺下方的液壓裝置將傾斜輥道頂起,操作工人即可對固定在清理臺上的模具實施清理工作。將模具殼體之間和縮口部位上殘留混凝土用氣動錘除去,用刮刀和空氣壓力噴槍對模具的殼體和套管定位軸上的螺絲部分進行清理。套管定位軸的螺絲位置不能殘留混凝土,如果殘留混凝土會造成套管擰不到模具殼體的底部,從而造成套管不能安放到位,影響套管的安放精度。在模具清理過程中,操作工人同時要注意觀察模具標志牌是否損壞,如有損壞,應及時進行修理或者更換,對于標志牌不全的模具不得投入使用。

3.2 噴脫模劑

用自動噴壺在模具上噴涂脫模劑,噴嘴應對準模具上方,調整噴壺使脫模劑成霧狀而非線滴狀,必須保證被噴面干燥。目測脫模劑是否噴涂均勻,如有漏噴再次噴涂,如噴涂過多可用清潔棉紗除去。脫模劑的均勻程度和噴涂量的多少直接關系到脫模的難易程度,是需要嚴格控制的一個環節。

3.3 安裝套管

套管安裝過程中,一定要注意安裝到位,使之與承軌槽板密貼。操作過程中,操作人員要觀察定位軸是否牢固和磨損程度,如果磨損嚴重或者不能牢固固定,都要及時更換新定位軸。

3.4 鋼筋入模和安裝擋漿夾

把焊接好的網片鋼筋和U形筋放入軌槽板內,注意U形筋不要放錯方向;安裝桁架鋼筋到模具的縮口內,注意桁架鋼筋與模具縮口的相對位置準確。用專用卡子固定桁架鋼筋和U形鋼筋,注意定位的準確和牢固,保證桁架鋼筋與U形鋼筋隔開不少于2 mm;用桁架固定夾固定桁架鋼筋;安裝擋漿夾,將擋漿夾的垂直面朝向模具腔的內側,彎曲面朝向模具腔外側。鋼筋入模和固定是一個比較耗時間的過程,一般安排4個人在模具的兩側同時安放,才能保證4 min的流水節拍。

3.5 混凝土灌注、振動

控制混凝土入模溫度在5℃～30℃范圍之內。制備好的混凝土通過輸送皮帶輸送到布料機內,專人控制布料機向模具中分兩層灌注混凝土,布料的過程中盡量使各部位布料均勻、適量,個別部位布料不到位,可手動調節單獨的布料口進行補料。混凝土灌注完第一層后,振動臺開始工作,低頻振動,同時繼續第二層布料。混凝土振動的后期,模具邊角難免會產生欠或者超的情況,操作人員根據模具中嵌板高度來添加或鏟除混凝土進行細微調整。生產過程中用測距規來檢測混凝土面高度與桁架鋼筋高差,保證軌枕底面鋼筋保護層厚度不小于25 mm。

3.6 拆卸配件、清渣、清邊

灌注完成后的模具在停放處拔出擋漿夾,拔出擋漿夾時要用抹子壓住混凝土面防止混凝土松動;拔出后的擋漿夾放入水池中清洗,清洗干凈的擋漿夾晾干后運到安裝擋漿夾工位,投入下次使用。漏漿用刮刀等工具弄松并盡量清理干凈,這些工序完成后由操作人員將模具用天車調運到運模小車上。為監控混凝土質量,每班次做三組混凝土試件,其中一組混凝土試塊跟隨第一個運模小車進入養護通道。

3.7 養護

為提高軌枕早期強度,加快軌枕流水作業,專門設置了兩條養護通道,從物理結構上分為四個區段,即“靜養區段”“升溫區段”“恒溫區段”和“降溫區段”,我軌枕場通過運模小車車位布置來達到各區段的合理布置:靜養區段設置車位5個,靜養時間4 h;升溫區段設置車位4個,恒溫區段設置車位7個,降溫區段設置車位2個。軌枕養護的四個區段,軌枕自上工序進來,一直到下工序為止,其經歷的溫度變化規律模具見圖2。

3.8 脫模

牽引裝置由蒸養通道中拉出模具,試驗人員檢測抗壓試塊強度,試件強度不小于40 MPa即可進行脫模。操作人員用天車吊模具至預備輥道上,松開桁架固定夾旋轉90°轉到兩桁架鋼筋的中間位置。多功能小車運送模具到翻轉脫模裝置,在翻轉之前要用保護裝置將模具內的軌枕加以保護,翻轉180°后,下部的支撐結構將軌枕支住后,撤除保護裝置,通過沖擊完成脫模。

4 應用效果

使用CRTSⅡ型雙軌枕的鄭西高速鐵路,于2009年年底投入試運營,一次性聯調成功,達到設計時速標準,其中部分路段測試速度達到380 km/h。鄭西高鐵偃師軌枕場占地約130畝,設計生產軌枕總數量約45萬根,具有以下特點:1)生產效率高,生產節拍時間4 min,年生產能力42萬根/3班,比德國技術效率高16%～23%。2)生產線建設周期與完全采用德國技術相比縮短5個月。3)生產線與軌枕存儲場地占地面積減少23%。

5 結語

通過武廣高速鐵路、鄭西高速鐵路和京津城際鐵路的運營已經證明,自主研發的軌枕板技術建設的高速鐵路標準已經超過了國外高速鐵路的運營速度。目前美國、俄羅斯和印度等國家正在計劃引進我國的高速鐵路建設技術。

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