夏茂隧道雙塊式無砟軌道施工關鍵技術

王進志

(中鐵隧道股份有限公司，鄭州450003)

0 引言

無砟軌道作為高速列車的專用跑道，具有結構連續性、高精度和高標準等特征，有高平順性、高穩定性、良好的結構耐久性和少維修性等優點［1］，已逐漸成為高速鐵路、客運專線、城際鐵路等軌道的主要結構形式，正逐步推廣應用。例如:已建成的宜萬鐵路、溫福鐵路、福廈鐵路、武廣客運專線、鄭西客運專線等，對無砟軌道施工關鍵技術及注意事項已經做了較多研究;文獻［2］主要介紹了雙塊式無砟軌道工藝流程、工藝方法、施工質量控制標準、設備選擇等要點;文獻［3］側重于無砟軌道的鋼筋綁扎、軌排組裝、軌排就位和粗調、軌排精確調整、道床板混凝土澆筑及施工中存在問題等介紹，首次提出了鐵路客運專線雙塊式無砟軌道“組合軌道排架法”施工工藝，提出了“定點定位、兩點一線、順序進行、由遠及近”的測量原則和數據綜合分析評判方法，配制了適合泵送的耐久性混凝土;文獻［4］側重于雙塊式無砟軌道精調施工技術及質量控制要點，總結出軌排過渡段測量、復測超限處置、混凝土澆筑中的軌排精度控制等方法。而對于在單洞雙線隧道內左右線同時作業條件下，如何克服場地條件、運輸組織等方面的限制，確保軌道精確定位、道床板混凝土關鍵工序質量及施工組織、進度控制等方面問題仍需進一步研究、實踐和總結。本文通過對向莆鐵路夏茂隧道CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道關鍵技術進行總結，積累經驗，以期為同類項目提供借鑒。

1 工程概況

新建向塘至莆田鐵路FJ－2標夏茂隧道全長6 340 m，里程 DK322+345～DK328+685，為單洞雙線隧道，線間距4.6～5.0 m，采用客貨共線標準設計，線路按行車速度250 km/h標準施工。

洞內設計為CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道，主要由鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板組成，結構高度515 mm。洞口設5 m無砟軌道過渡段，洞口路基設20 m有砟軌道過渡段。SK－2型雙塊式軌枕，混凝土結構強度為C60，其配套采用 WJ－8A型扣件，正常段軌枕間距650 mm，過渡段為625 mm。道床板為C40鋼筋混凝土，頂面設置0.7%指向隧道中心線橫向排水坡，曲線段利用超高后的坡面單向排水。道床板結構尺寸寬度為2 800 mm，厚度257～267 mm。接地鋼筋設置在道床板上層鋼筋網內，即上層兩邊最外側一根和中間一根鋼筋分別搭接焊接，并與一根橫向鋼筋焊接在一起，其余鋼筋均進行絕緣處理。

2 施工關鍵技術

2.1 無砟軌道精調

2.1.1 精調作業

1)準備工作。將線路設計參數、CPⅢ控制網坐標及高程輸入到手簿顯示儀中作為現場測量依據。

2)確定全站儀空間坐標。由于全站儀具有自動搜索、跟蹤、計算、傳輸數據等功能，可采用自由設站交會網的方法測量。通過觀測附近8對固定在隧道邊墻上的CPⅢ目標棱鏡，并通過儀器自動平差、計算，從而確定其空間坐標。

3)測量軌道幾何形位。將軌檢小車靜置于待調整軌道上，通過全站儀對軌檢小車頂端棱鏡測量，并利用兩儀器間的藍牙進行數據傳遞及配套軟件計算，就可將軌道中線坐標、軌面高程、軌距、水平、超高、方向、誤差等軌道靜態參數在手簿顯示儀上顯示，并自動進行記錄整理，用于指導軌道調整作業。

4)調整中線。采用雙頭調節扳手，左右同時調整軌向鎖定器。

5)調整高程。用普通六角螺帽扳手，旋轉豎向螺桿，調整軌道水平、超高。高度盡量往上調整，不下調，因此在軌排粗調時高程宜比設計低5 mm。

2.1.2 精調程序

為了得到更為準確的測量數據，軌檢小車遵循“定點定位，兩點一線，由遠及近，順序進行”的使用原則，測量范圍宜控制在10～80 m，并結合“測點距離、平差精度、同測點的測量絕對偏差值”來綜合判斷測量數據的精度。

1)作業步驟。將軌檢小車靜置于軌道上，擰緊剎車，通過測量軌道幾何形位及偏差數值，調整軌向鎖定器及豎向螺桿，確保軌道幾何形位符合設計要求。

2)精調順序。先對軌排區段整體測量一遍，通過手簿顯示儀找出偏差值最大、較大、一般的各個里程，按照最大、較大到一般的順序調整。調整時，相鄰幾對螺桿要同時調整，步調應協調一致，曲線地段調整時豎直和水平方向同時調整［5］。對某2個特定軌排而言，精調順序為1→3→1→2→3→2→3→4→5→3→4→6→4→5→6→5→6(見圖1)。由于調節某一位置時，會對上一已調位置產生影響，因此需要來回反復進行調節，一般需3～4遍調整方能達到要求。

3)順接過渡方法。前一站調整完成后，下一站調整時需重疊上一站至少8根軌枕，同一點位的橫向和高程的相對偏差均不應超過2 mm［6］。

4)軌排精調到位后，應對軌排采取相應措施進行加固，防止混凝土澆筑時軌排橫向移位及上浮，并采集數據作為最終的精調數據資料。

圖1 線路精調作業Fig.1 Fine turning

2.1.3 精調作業質量控制標準

無砟軌道精調作業質量控制標準見表1。

表1 無砟軌道精調質量控制標準［7］Table 1 Fine turning control standards of ballastless track

2.1.4 精調作業注意事項

1)精調作業應嚴格執行測量復核制度，必須進行換手測量及更換測量設備。如采用精密水準儀、數顯軌道尺，測量結果應與監理工程師的培訓測量結果進行對照，對測量計算資料進行2人以上對算，測量結果必須經監理工程師認可、簽字后生效。

2)在道床板混凝土澆筑過程中，軌檢小車應跟蹤檢查，發現問題及時進行調整，確保精度達到要求。

3)測量儀器設備須經具有鑒定資質機構鑒定合格，同時加強對儀器設備的維護、保養。對現場測量樁點進行妥善保護，同時要求測量人員必須持證上崗，測量記錄規范、準確、整潔。

4)為了確保軌道幾何形位保持準確，應及時釋放由于混凝土溫度、強度等的變化引起的鋼軌應力。如在混凝土初凝后及時松開夾板及扣件螺栓和豎向調節器放松一圈等裝置，待道床混凝土強度達到5 MPa后(具體時間以試驗室提供數據為準)，拆卸固定裝置、軌排框架等。

2.2 道床板混凝土澆筑

2.2.1 混凝土澆筑前的準備

1)軌道精確調整和固定完畢，驗收合格，且該項工作須在混凝土澆筑前1.5～2 h完成［8］;

2)混凝土澆筑前對鋼軌、扣件和軌枕表面用鐵皮罩子或風管布進行覆蓋，防止污染;

3)底板、道床板端頭及軌枕應灑水濕潤，保證界面結合;

4)混凝土道床澆筑前，應反復測量軌道幾何形位、鋼筋保護層厚度、檢測鋼筋網架絕緣性能;

5)進行報檢，并經現場監理檢查確認滿足澆筑條件后方可開始澆筑。

2.2.2 混凝土澆筑及抹面

1)混凝土澆筑宜從一端向另一端連續進行，當混凝土從軌枕下自動漫流至下一根軌枕后，方可前移至下一根軌枕繼續往前澆筑。

2)在混凝土澆筑過程中，應加強對軌枕底部及周圍混凝土的振搗，同時應避免振搗器碰撞鋼筋、預埋件、軌排和豎向螺桿。插點布置應均勻，不得漏振、過振、重復振及欠振。每一振點的振搗時間宜為20～30 s，以混凝土不再下沉，不出現氣泡，表面呈現浮漿為止。振搗器變換其在混凝土中的位置時，應豎向緩慢拔出，不得在混凝土內平拖，也不得用其平拖將混凝土推向遠處。

3)使混凝土下料口距澆筑面不大于500 mm為宜，下料時應均勻緩慢，不得沖擊軌排，并防止混凝土漏漿、跑模，同時注意軌排幾何狀態的變化。

4)混凝土振搗密實后，應及時抹面(見圖2)，按設計做好橫向排水坡。在混凝土入模后0.5 h內用木抹完成粗平，1 h后再用鋼抹抹平。為防止混凝土表面失水產生細小裂紋，在混凝土入模3～4 h后進行第3次抹面、壓光，抹面時嚴禁灑水潤面，并防止過度操作影響表層混凝土的質量。

5)抹面過程中要注意加強對軌排下方、軌枕四周等部位的操作，同時應及時清理鋼軌、扣件、軌枕、軌排上殘留的混凝土，保證工具清潔。

2.2.3 混凝土養護及后續工作

1)混凝土初凝前后采用噴霧器霧化養護，待混凝土強度達到5 MPa后，采用土工布覆蓋噴水保濕方式，養護期不少于7 d。

2)遺留的豎向調節器螺栓孔采用M40無收縮砂漿封堵。灌孔前，檢查待灌孔，保證螺桿孔清理干凈，無殘留隔離套、雜物及積水。灌注后的砂漿應密實、無空洞、孔口平整，不得污染道床面。

3)道床板結構表面應密實、平整、顏色均勻，不得有露筋、蜂窩、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷，外形尺寸符合表2規定。

表2 道床板混凝土外形尺寸允許偏差［7］Table 2 Permission of size error of track bed board concrete

圖2 混凝土澆筑及抹面Fig.2 Concrete grouting and plastering

2.3 施工組織

綜合考慮工期、施工條件、現有技術裝備、設計標準、建設單位要求、混凝土齡期等因素，夏茂隧道無砟軌道按照軌排框架法組織施工，由出口往進口方向單向順序施作，左右線錯開、分區、分幅平行流水作業，人員、設備等資源配置滿足工期、技術要求、現場施工為原則。

2.3.1 施工人員配置

見表3。

表3 施工人員配置表Table 3 Labors

2.3.2 主要設備配置

主要施工設備、檢測設備配置見表4。

表4 施工及檢測設備配置表Table 4 Equipments

2.3.3 施工進度

考慮軌排過渡及混凝土強度等條件，軌排框架按每作業線2套配置，可以輪流使用。每65 m施工單元主要工序時間為21 h(見圖3)，也即是單工作面進度指標為74.3 m/d，綜合一些影響因素，月平均進度指標為2 100 m，夏茂隧道無砟軌道施工時間為3個月。

圖3 主要工序循環時間橫道圖Fig.3 Recircling time of main procedure

3 施工中出現的問題及對策

在夏茂隧道CRTSⅠ型無砟軌道施工過程中出現了一些異常現象及不足等問題，總結見表5。

表5 施工中出現的問題及對策Table 5 Problems and their treatments

4 結論與體會

1)軌排框架法作為施工CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道的一種新技術、新設備、新工法，目前正處于推廣應用階段;所以，在正式施工前組織管理、技術、主要作業人員進行觀摩、觀看工藝圖片、培訓等，掌握其關鍵技術尤為重要。

2)雙塊式無砟軌道施工技術的關鍵是施工精度和軌道幾何形位控制，且用于施工誤差的調整量非常小;因此，施工精度比砟軌道的要求更嚴格［9］，故必須依賴于先進的施工工藝、完整配套的施工設備、高精度測量儀器、CPⅢ控制網與控制基標準確測量、軌排位置的精確調整［10］、訓練有素的施工隊伍和合理的施工工期。

3)利用軌排框架法施工雙塊式無砟軌道較工具軌法更能保證軌枕塊定位質量、鋼軌間距、線路超高、軌排微調等軌道幾何形位精確定位，更易實現作業標準化、程序化、機械化、模塊化，同時具有操作簡便、安全實用和快速定位等優點。

4)采用龍門吊吊運混凝土吊斗灌注道床板混凝土工藝較泵送混凝土能大大降低混凝土沖擊軌排、鋼筋、軌枕塊，避免軌排移位，同時由于吊斗能前后左右移位，可隨意達到任何需灌注的位置，徹底消除了泵送混凝土反復架管、拆管工作以及堵管弊端，降低了勞動強度，減少了人員數量，提高了工作效率。

5)應用軌排框架法施工雙塊式無砟軌道，會在道床板混凝土結構中遺留軌排豎向調節器孔洞，也在一定程度上破壞了道床板結構的整體性，同時，由于軌排框架底面與道床板頂面僅有3 cm間隙，抹面等方面存在不足，有待進一步研究。

［1］ 冷道遠.高速鐵路無砟軌道CPⅢ控制網測量技術［J］.隧道建設，2009，29(2):239 － 242.(LENG Daoyuan.CPIII control points survey technology for ballastless track of hihgspeed railway［J］.Tunnel Construction，2009，29(2):239 －242.(in Chinese))

［2］ 安宏科.大別山隧道內雙塊式無砟軌道施工技術研究［J］.重慶建筑，2009(10):43 －45.(AN Hongke.Research on the construction technology of double-block type ballastlesstrack in dabieshan tunnel［J］.Chongqing Architecture，2009(10):43 －45.(in Chinese))

［3］ 王海彥，曾勇，周敏娟.溫福鐵路八仙侖隧道無砟軌道施工關鍵技術［J］.中國鐵路，2009(10):24－27.

［4］ 張興偉，李亞東，張武.淺談CRTSI型無砟軌道精調施工技術［J］.科技傳播，2011(5):126，128.

［5］ 鐵道部.鐵建設〔2010〕241號高速鐵路軌道工程施工技術指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2011.

［6］ 張梅.客運專線鐵路無砟軌道施工手冊［M］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［7］ 鐵道部.TB 10754—2010高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2011.

［8］ 陳玉龍，李賀勇.隧道內雙塊式無碴軌道施工技術［J］.隧道建設，2010，30(S):182 －184.

［9］ 嚴少發，丁立金，王善高.隧道內CRTSI型雙塊式無砟軌道施工關鍵技術［J］.鐵道工程學報，2009(11):13－16.(YAN Shaofa， DING Lijin， WANG Shangao. Key construction technology for crts I double-block ballastless track in tunnel［J］.Journal of Railway Engineering Society，2009(11):13 －16.(in Chinese))

［10］ 彭彥彬，金秀梅，呂玉梅.雙線隧道雙塊式無砟軌道施工技術［J］.鐵道建筑，2009(11):89－91.