武廣鐵路客運專線長枕埋入式無砟道岔施工技術

張軍林

(中鐵十一局集團第三工程有限公司,湖北十堰 442012)

武廣鐵路客運專線長枕埋入式無砟道岔施工技術

張軍林

(中鐵十一局集團第三工程有限公司,湖北十堰 442012)

針對武廣鐵路客運專線工期緊、現場施工環境復雜,道岔施工控制工期的情況,介紹長枕埋入式道岔施工技術和施工工藝如何有效地利用到鐵路客運專線道岔的建設中。重點對無砟道岔的運輸和裝卸、組裝和精調、混凝土澆筑、焊接等現場關鍵技術進行詳細敘述。

武廣鐵路客運專線;長枕埋入式;無砟道岔

1 概述

武廣鐵路客運專線 GDGCI標正線道岔設計數量60組,均采用 BWG高速無砟道岔,直向通過速度 350 km/h。道床類型有長枕埋入式和板式兩種。其具有容許通過速度高,旅客乘坐舒適度好,高安全性、高可靠性、少維修性的特點。這些特點決定了無砟道岔的鋪設需要組織專業化的隊伍,裝備專門的機械設備,嚴格按照相關文件的要求進行鋪設,確保道岔鋪設驗交后,即滿足列車以設計速度通過的要求。

2 主要技術標準

無砟道岔鋪設定位偏差及驗收幾何尺寸靜態驗收標準見表1、表2。

表1 道岔定位允許偏差 mm

表2 無砟道岔靜態(直向)平順度允許偏差及檢驗方法 mm

3 道岔驗收、運輸與吊卸

3.1 道岔驗收

廠內驗收是一項非常重要的工作,產品組裝精度直接決定道岔內部尺寸精度,必須選派責任心強、有經驗的人員負責。

3.2 無砟道岔運輸

廠內驗收合格后,根據 BWG道岔運載方案,一般分解為三大部分發運,其中轉轍器軌排(24.596m×2.8m,19 t)、轍叉段軌排(15.014m×3.241m,14.6 t)、散軌件(29.413～21.575m鋼軌 8件,件重 1.3 t;22.762 m×1.226m軌排 2件,件重 6.3 t)及道岔散件。

道岔分解后通過火車運輸至施工地點臨近貨站,然后公路運輸至目的地。

3.3 卸車方案

為了確保道岔吊卸安全,采用了大噸位吊車,并配備了 25m扁擔梁,道岔的運輸、包裝、吊卸等均滿足設計要求及相關技術條件。

首先將導曲線段散件卸至岔位支承層兩側路基上,待轉轍器和轍叉段就位后再進行組裝。轉轍器及轍叉段運達后直接利用吊車卸于已組裝好的移位臺車上,然后推送縱移就位。

4 無砟道岔鋪設

4.1 鋪設工藝流程

CPⅢ復測→道岔區控制樁測設→銷釘放樣及鉆孔→擺放道床板鋼筋→鋪設移位臺車臨時軌道→移位臺車組裝→道岔軌排汽車運輸、岔后過渡段及導曲線軌排組裝、道岔軌排分段吊裝縱移就位→連接長、短岔枕→安裝螺桿調節器→道岔高程調整→拆除移位臺車→軌向及水平初調→軌排固定地錨鉆孔、綁扎道床板鋼筋→道床板鋼筋絕緣測試→道岔位置一次精調→軌檢小車檢測→軌排固定地錨錨固→安裝枕木支撐絲桿、拆除螺桿調節器→模板安裝及固定→道岔位置二次精調→軌檢小車檢測→側向固定架安裝→混凝土拌制及運輸、道岔板混凝土施工→混凝土澆筑后 0.5～1 h放松螺桿 1/3圈→混凝土澆筑后 2～4 h松開扣件螺栓→混凝土養生、支撐絲桿及側向固定架拆卸、模板拆除→道岔內部幾何尺寸檢查及調整→道岔內鋁熱焊。

4.2 鋪設工藝

4.2.1 施工準備

(1)準備并熟悉相關施工、設計文件以及無砟道岔相關規范、規程、技術條件等。

(2)編制詳細的施工組織設計,細化各工序質量控制方法及標準,編制作業指導書。

(3)就接口工程施工順序、施工便道、施工場地、道岔運輸與吊卸、道岔工電聯調、跨區間無縫線路施工等事宜與有關單位做好溝通、協調,劃分施工界面,明確各自的工作內容和配合事宜。

(4)按照有關程序和規范要求,對線下工程施工質量、無砟軌道精測量網、沉降變形觀測與評估等事項進行檢查和確認,辦理相關交接手續。

(5)無砟道岔施工宜在車站或正線無砟道床板施工前完成。若站內正線或區間無砟道床板早于無砟道岔施工,則與無砟道岔前后相連區宜預留至少 80m,待無砟道岔施工完畢后進行。

(6)開展對道岔施工各工序操作人員的崗前培訓,測量、道岔組裝與精調、焊接、裝卸、運輸等特殊工種人員需持證上崗。

4.2.2 CPⅢ接收與復測

從線下施工單位接收 CPⅢ點、CPⅡ點及輔助點、二等水準基點及測量成果。組織測量人員對 CPⅢ點進行復核。

4.2.3 道岔岔位測量放樣

(1)對道岔支承層進行驗收,平整度誤差范圍 15 mm/4m,高程誤差范圍為 +5mm,-15mm。

(2)無砟軌道道岔區測量以 CPⅢ控制點為基準,根據站場設計圖進行道岔區控制基樁測量,確認無誤后進行道岔樁位放樣。

(3)站場內的各組無砟道岔一次測設完成,并復核道岔間相互位置。

(4)無砟道岔施工前應增設加密基樁。加密基樁一般 5～10m設置 1個,直股應布置不少于 5個,側股不少于 2個。加密基樁宜設置在線路中線的兩側。

(5)鋪岔前復核道岔中心控制基樁的中線、里程和高程,檢查路面高程,復測岔前、岔后直股、側股控制基樁。

(6)道岔與區間或站線無砟軌道銜接時,應以道岔控制基樁為依據進行調整。

4.2.4 銷釘放樣及鉆孔

(1)根據銷釘布置圖以及道岔樁位對銷釘孔位進行放樣,采用墨線彈出縱橫線定點。

(2)利用手提電錘鉆孔,孔徑 32mm,孔深不小于250mm。

(3)清孔后利用棉紗等堵孔,防止雜物落入。

4.2.5 擺放道床板鋼筋

(1)嚴格按照無砟道岔道床鋼筋布置圖在鋼筋棚內加工道床板鋼筋,并分類堆放,做好防銹措施。

(2)將加工好的道床板縱向鋼筋按照設計圖沿線路中心擺放在支承層上,縱向位置準確,搭接長度不小于70 cm。

4.2.6 臨時軌道鋪設及移位臺車安裝

(1)根據道岔線路中心線控制,進行定向測量,放樣定出移位臺車走行軌道的位置,軌道頂面高程值按設計線路高程值返算確定,必須滿足：軌頂面位置最終水平面以下 35～50mm,橫向位置 ±20mm以內。

(2)根據實際情況確定其軌距,再鋪設移位臺車走行軌道,并用軌距鎖定器對行走軌道進行固定,以增加其穩定性。

(3)移位臺車安裝時,須根據道岔長度、寬度等尺寸確定縱、橫向梁長度,必須滿足岔尾鋪設時的寬度需要。

(4)移位臺車安裝后,用弦線檢查道岔移位臺車的線向,并調整直到符合要求為止。

(5)安裝完成后,根據道岔中心線及道岔鋪設圖計算出道岔直股方向的位置,并在移位臺車的橫梁上標記,以便確定道岔吊裝放置的位置。

4.2.7 道岔軌排組裝

(1)根據道岔鋪設圖利用汽車吊,將放置于線路兩側導曲線段岔枕散布于對應支承層上,人工初步方正,然后吊放鋼軌,先直后曲。

(2)鋼軌入槽后依照鋼軌上標示的岔枕位置進行方枕并上扣件,檢查支距、軌距(誤差均為 ±1mm),檢驗合格后吊裝。

(3)調整軌距、支距。使尖軌檢測點支距和導曲線支距允許偏差符合設計要求。

(4)調整尖軌、可動心軌密貼和頂鐵間隙。保證密貼段密貼良好、間隙值不超限。

4.2.8 道岔軌排分段吊裝與縱移就位

(1)將已組裝好的移位臺車沿行走軌道推至道岔存放區,用楔形塊進行固定。

(2)轉轍器及轍叉段軌排利用吊車直接吊卸于移位臺車上,在道岔離移位臺車 10 cm位置時,人工配合穩住道岔,根據運輸車輛橫梁上已標記好直股方向的記號,進行對準后再緩慢落下。

(3)組裝完成后檢查道岔移位臺車的線向,并調整直到符合要求后緩緩將導曲線軌排輕放在移位臺車上。

(4)通過人工將道岔軌排分段推移到設計位置上,根據已測設的岔位樁進行精確對位,縱向通過移動移位臺車實現,橫向通過臺車上的橫移裝置實現,調整完畢后用楔形塊固定移位臺車。

4.2.9 連接長、短岔枕

道岔縱移到位后,用專用鉸接板將長、短岔枕連接起來。

4.2.10 安裝螺桿調節器

(1)直、曲股外側鋼軌每隔 2根岔枕各安裝 1套螺桿調節器,螺桿調節器與支承層接觸處設置鋼板墊片,鋼板墊片中部須加工有凹槽。

(2)心軌位置設置托盤,防止因心軌較重而引起岔枕變形。

4.2.11 道岔高程調整

(1)道岔軌排準確對位后,在直股外側支承層上設置高程基樁,采用高精度水準儀逐點測量,比較設計與實測軌面高程,確定道岔高程調整數值。

(2)根據測量結果利用起道機將道岔軌排升起后擰緊螺桿調節器,提升高度以方便拆除移位臺車為準。

(3)當道岔軌面高程與設計相差較大時,高程調整應循序漸進,不可一次到位。

(4)待道岔軌排上螺桿調節器全部擰緊穩定后移位臺車工班人員拆除移位臺車,移走走行軌。

4.2.12 軌向及水平初調

(1)通過調整螺桿調節器起平道岔,高精度水平儀配合測量,調整后的軌面高程應控制在 -2～-0.5mm,水平≤1mm,導曲線不得有反超高,高低用10m弦量≤2mm。

(2)道岔方向調整。先從線路中線控制樁引出,全站儀測量控制,調整螺桿調節器的橫移裝置使道岔橫移對中并固定,再從道岔兩側加密測量基標拉弦線復核軌道中線,10m弦量≤2mm。

(3)軌距加寬(FAKOP)段軌向調整。先用全站儀控制岔前及尖軌跟端軌道中心,然后以直基本軌上的基準槽為準拉弦線調整軌向,誤差控制在 2 mm/10m以內。

(4)道岔軌排高程、方向調整到位后,檢查道岔全長,符合要求后連接鋼軌。

4.2.13 地錨鉆孔

道岔初調完成后進行地錨孔放樣,鉆孔完畢需及時對被污染的支承進行沖洗清理。

4.2.14 綁扎道床板鋼筋

(1)按照道岔鋼筋布置圖,先架設對應于轉轍機位置的道床板下層鋼筋(按要求設置墊塊),下層鋼筋架設完畢后再架設上層鋼筋。架設上層鋼筋時根據圖紙將鋼筋位置用紅油漆標示在岔枕上,以保證鋼筋間距。現場切割轉轍機牽引點處上層鋼筋網。道床板下部(支承層面)保護層厚度不小于 35mm,上部保護層(側面)不小于 40mm。

(2)縱橫向接地鋼筋間交叉點和搭接處進行焊接,單面焊焊縫長度不小于 200mm,厚度不小 4mm,雙面焊焊縫長度不小于 100 mm,厚度不小 4mm。在其他縱橫向鋼筋交叉點、縱向鋼筋與軌枕桁架下層鋼筋交叉點以及縱向鋼筋搭接處均設置絕緣卡,并用塑料帶綁扎牢固。上下層均應進行絕緣。

(3)道床板鋼筋架設并焊接完成后應進行絕緣性能測試,非接地鋼筋中任意 2根鋼筋的電阻值不小于2MΩ。

(4)錨固岔內支承層上的銷釘。根據已計算好的每孔需用量向孔內注入 RE500植筋膠,然后快速將銷釘插入孔內。

4.2.15 道岔精調

(1)道岔精調采用軌檢小車檢測道岔方向、高低、水平、軌距等幾何形位指標,根據軌檢小車檢測數據確定精調數值。精測小車作業時應禁止施工區域附近可能產生振動的機械作業。

(2)精調前必須先清潔鋼軌,保證精測小車與鋼軌接觸點無其他介質。

(3)整組道岔精調前應對彈條螺栓、岔枕螺栓副、限位器螺栓、翼軌間隔鐵螺栓副、長短心軌間隔鐵螺栓副進行復擰,復擰扭矩達到設計值。

(4)隨軌檢小車移動,根據檢測反饋數值逐點對道岔水平、方向進行微調定位。

(5)精調后的道岔需滿足《客專無砟道岔軌道道岔鋪設技術條件》中道岔鋪設及檢驗要求表中 1～67項的偏差要求。

(6)道岔精調需循序漸進,先將大偏差調成小偏差,再將小偏差調整至規范容許范圍之內。

4.2.16 安裝岔枕支撐絲桿及軌排固定地錨錨固

(1)道岔調整到位后,禁止人工抬重物通行,并應及時安裝岔枕支撐絲桿,絲桿上涂潤滑油,手工入扣,擰不動為止。

(2)將地錨鋼筋調整到錨固孔中央,然后灌入已拌好的錨固劑。

(3)待完全凝固后,再上緊調整螺栓,須保持原位,禁止擾動道岔。

4.2.17 模板安裝

(1)模板安裝前,應清理道床板鋼筋網片內遺留的雜物,并對支承層進行清洗。

(2)檢查模板平整度(1mm/m),模板須清洗干凈,并按要求涂刷脫模劑。

(3)道床板混凝土邊模板采用定型鋼模板,相鄰模板拼縫保證密貼,縱向模板與下部支承層表面垂直。

(4)模板固定裝置應同基礎層預埋件牢固聯接,防止跑模。

(5)根據設計道岔轉轍機基坑結構形式設置道岔轉轍機基坑模板,頂部設置加強肋梁。

(6)轉轍機基坑兩側岔枕之間加設臨時支撐,固定岔枕間距。

(7)混凝土澆筑前,在鋼軌需要焊接位置必須安裝預留焊接所需的溝槽模板。

(8)鋼模板固定后,應檢查轉轍機基坑長度、寬度和深度,應符合道岔鋪設及檢驗要求表中 68～76項的偏差要求。

(9)道床板模板安裝完畢并符合要求后,將接地端子與接地鋼筋焊接,必須保證接地端子與模板密貼,并做好接地端子的保護,以防止污染。

4.2.18 道岔二次精調

(1)道床板混凝土澆筑施工前,須對道岔系統進行二次精調。

(2)道岔二次精調,主要是利用軌檢小車對道岔方向、高低、水平、軌距等幾何形位指標進行檢測及調整。盡可能都調成“0”,并采集調整最終數據。

(3)隨軌檢小車移動,根據檢測反饋數值逐點對道岔水平、方向進行微調定位。

(4)整組道岔調試完畢應對彈條螺栓、岔枕螺栓、限位器螺栓、翼軌間隔鐵螺栓、長短心軌間隔鐵螺栓進行復擰,復擰扭矩達到設計值。

(5)調整后的道岔須由監理單位會同施工單位按照道岔鋪設技術條件中的檢測驗收項點逐項檢測道岔,混凝土澆筑前的道岔須完全滿足道岔鋪設驗收的要求。

(6)仔細檢查各地錨固定狀態,確保固定良好、可靠。

4.2.19 安裝側向固定支架

道岔精調完成后,立即緊固側向固定裝置。

4.2.20 道床板混凝土施工

(1)混凝土施工前用雨花布、塑料袋對鋼軌及基板進行包裹保護,澆筑時再用專用木盒覆蓋,防止混凝土澆筑時污染扣件。

(2)混凝土基礎層及岔枕灑水濕潤,但不得有積水,岔枕底部噴霧濕潤。

(3)檢查模板加固狀態和混凝土泵送、搗固設備工況以及電力設備備用情況,確保混凝土施工順利進行。

(4)道床板混凝土由統一的拌和站集中供應,混凝土攪拌運輸車運輸,泵送入模,機械振搗,對每車混凝土的坍落度、溫度等指標進行檢測。

(5)單開道岔混凝土施工從岔心開始,分別向岔前、岔后澆筑;渡線道岔從渡線中間開始澆筑,分別向兩岔岔前進行。

(6)混凝土入模后,立即插入振動棒振搗。對岔枕底部位置混凝土要加強振搗,確保混凝土的密實性。轉轍機基坑位置應加強搗固。

(7)搗固時防止振動棒觸碰支撐螺栓和側向支撐裝置。

(8)道床板混凝土表面人工抹平,確保道床板的頂面高程、平整度和排水坡度符合設計標準,道床板寬度誤差(+20mm,-5mm),高程誤差(0,-5mm),平整度為 10mm/4m。

4.2.23 混凝土養護

(1)道床板混凝土澆筑 1～3 h后,將豎向支撐螺桿放松 1/3圈。4～6 h達到初凝后,松開扣件螺栓,拆除豎向支撐螺桿。遺留孔洞用無收縮砂漿填充,填充前應清孔,確保孔內無雜物,無積水。

(2)混凝土澆筑完畢及時覆蓋保濕棉墊,進行養生,保證混凝土表面濕潤,且不受陽光直射和風吹,養護時間最低不少于 7d。在道床板混凝土養生期間,施工區嚴格封閉,嚴禁行人、車輛等在道岔上通過。

(3)混凝土強度大于 5MPa后拆除道床模板,清洗、涂油后集中存放,以便下次利用。

4.2.24 內部幾何尺寸檢查及線形調整

(1)混凝土養生結束后,上緊扣件,對道岔的軌距、支距以及各部位密切進行檢查,超限部位進行整改。

(2)內部尺寸檢查調整完畢后,利用軌檢小車對道岔的方向、高低、水平、軌距等進行檢測,并采集數據進行分析。確定調整方案后再進行實施,以免重復調整。

4.2.25 道岔接頭鋁熱焊

(1)經自檢、電務互檢合格后,電務及時安裝轉轍機及鎖閉裝置。安裝轉轍機時,工務、電務部門應配合施工,并調試到最佳工作狀態。道岔狀態滿足鋪設與檢驗要求表中 1～67條的規定后方可進行鋁熱焊。

(2)焊接前尖軌應方正,限位器子母塊居中,兩側間隙差不大于 0.5mm。

(3)道岔焊接環境溫度不能低于 0℃,軌溫應在 0～35℃時焊接。

(4)焊接順序為：先岔前,再岔后;先直股,后曲股。焊接完成后尖軌相錯量不應大于 5mm,須對每一個焊頭進行探傷和平直度測量,平直度須滿足驗標要求。

4.2.26 道岔終調及驗交前的整修

道岔焊接鎖定后,對整組道岔包括前后過渡段進行最終的精細調整。調整后的道岔必須滿足設計和列車高速運行要求,同時完全滿足《客運專線無砟道岔鋪設技術條件》中道岔鋪設驗收基本項點各項要求。

5 經驗體會

(1)加強道岔廠內與進場驗收,發現問題及時記錄并書面匯報。

(2)道岔組裝完成后,首先要對道岔內部尺寸進行檢查,如軌距,支距等各項密切指標等,確認達到規范要求后才可進行下道工序,可最大程度減少道岔精調工程量。

(3)精調完成后必須對整組道岔數據進行采集。

(4)調整作業的經驗非常重要,道岔精調作業人必須固定。

(5)支撐系統及加固方案必須嚴格按照施工方案認真落實到位,并安排專人檢查。

(6)道岔線形后期調整工作非常重要,在調整測量之前首先要完成對道岔軌道的全面檢查,以保證后續測量的真實性和可靠性。

(7)道岔調整宜采用專用分析軟件進行分析,以達到用最小調整量換取最佳軌道線形的目的。

[1]何華武.無砟軌道技術[M].北京：中國鐵道出版社,2005.

[2]江 成,范 佳,王繼軍.高速鐵路無砟軌道設計關鍵技術[J].中國鐵道科學,2004(2).

[3]趙國堂.高速鐵路無砟軌道結構[M].北京：中國鐵道出版社,2006.

[4]楊來順.客運專線無縫線路的鋼軌焊接[J].鐵道工程學報,2005(1).

[5]王 平,劉學毅.無縫道岔受力與變形的影響因素分析[J].中國鐵道科學,2003(4).

1004-2954(2010)01-0090-04

2009-11-30

張軍林(1977—),男,工程師,1999年畢業于石家莊鐵道學院,工學學士。