CRTSⅡ型軌道板預(yù)制場的規(guī)劃設(shè)計

王 浩

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司,北京 102600)

1 概述

CRTSⅡ型板式無砟軌道系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)精度高,施工專業(yè)化等特點。其中,軌道板的制造是CRTSⅡ型板式無砟軌道施工技術(shù)中的關(guān)鍵,具有機械化程度高、工藝標準高、產(chǎn)品質(zhì)量好的特點。由于CRTSⅡ型板生產(chǎn)工藝復(fù)雜,板場使用的機械設(shè)備多,板場建設(shè)前需要對板場各功能區(qū)進行合理規(guī)劃布局,以保證軌道板生產(chǎn)流程經(jīng)濟合理、高效順暢。

2 CRTSⅡ型軌道板場的生產(chǎn)效率

CRTSⅡ型軌道板生產(chǎn)過程中的兩個控制節(jié)點為毛坯板生產(chǎn)與成品板打磨。其中,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,在調(diào)試正常后,打磨機的生產(chǎn)能力為每天打磨80～120塊軌道板,與1臺打磨機匹配的毛坯板生產(chǎn)線產(chǎn)量也應(yīng)控制在每天80～120塊。軌道板場的生產(chǎn)效率應(yīng)該結(jié)合施工周期、供板里程等因素統(tǒng)籌考慮。

毛坯板生產(chǎn)24 h為一循環(huán),軌道板模具數(shù)量直接體現(xiàn)毛坯板的生產(chǎn)效率。CRTSⅡ型板標準長度為6.50 m,每月標準工作日按25 d計算,板場配置軌道板模具數(shù)量的確定公式總結(jié)為

式中M——模具數(shù)量；

n——單線n=1,雙線n=2；

S——供板里程，km；

T——生產(chǎn)工期，月。

以某板場為例,雙線鐵路供板里程為S=72.4 km,軌道板生產(chǎn)周期為T=9個月。則按上式計算需要模具數(shù)量為

綜合考慮生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)設(shè)備故障等因素影響,可將軌道板預(yù)制車間布置4條生產(chǎn)線,為方便管理,統(tǒng)一生產(chǎn)線長度,每條生產(chǎn)線25組鋼模,則該板場生產(chǎn)效率為100塊/d。

3 CRTSⅡ型軌道板場總體規(guī)劃

3.1 板場功能區(qū)劃分

軌道板場按照CRTSⅡ型板生產(chǎn)、存放等工藝條件分為軌道板預(yù)制區(qū)、軌道板打磨區(qū)、軌道板存放區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)。各功能區(qū)內(nèi)部、各功能區(qū)之間設(shè)置運輸聯(lián)絡(luò)線。

軌道板預(yù)制區(qū)為毛坯板生產(chǎn)區(qū),主要完成鋼筋網(wǎng)片加工、混凝土供應(yīng)、軌道板澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、毛坯板脫模、臨時養(yǎng)護等作業(yè)。包括鋼筋加工車間、混凝土攪拌站、砂石料存放場及軌道板預(yù)制車間,其中,鋼筋加工車間與軌道板預(yù)制車間為室內(nèi)生產(chǎn)區(qū),一般采用新型鋼構(gòu)廠房。

軌道板打磨區(qū)為毛坯板打磨及裝配區(qū),經(jīng)打磨裝配區(qū)生產(chǎn)的成品板可轉(zhuǎn)至成品板存放區(qū)或直接運至鋪裝現(xiàn)場。打磨區(qū)主要作業(yè)包括毛坯板翻轉(zhuǎn)、鋼筋余頭切割、軌道板打磨、軌道板清洗及扣件裝配。其中毛坯板翻轉(zhuǎn)及鋼筋余頭切割作業(yè)在廠房外完成。其余工作應(yīng)設(shè)置在廠房內(nèi)部完成。

軌道板存放區(qū)分為毛坯板存放區(qū)和成品板存放區(qū)2部分。毛坯板存放區(qū)為軌道板提供養(yǎng)護1個月的存放場地。成品板存放區(qū)為成品板出場前的臨時存放地。

輔助生產(chǎn)區(qū)是為保證軌道板生產(chǎn)環(huán)境條件、磨床工作環(huán)境條件以及生產(chǎn)生活的需要而設(shè)置的水、電、氣等配套設(shè)施的功能區(qū)。

為滿足管理、生產(chǎn)人員的工作生活,還需要設(shè)置辦公生活區(qū)及職工生活區(qū)。分別配備成套的辦公、生活設(shè)施及職工文化娛樂設(shè)施。

3.2 各功能區(qū)的聯(lián)系

CRTSⅡ型軌道板場軌道板各功能區(qū)即相互獨立又相互聯(lián)系,在總體規(guī)劃時應(yīng)深入研究各功能區(qū)之間的關(guān)系,才能合理布置各功能區(qū)位置。各功能區(qū)主要聯(lián)系如下。

軌道板預(yù)制區(qū)以生產(chǎn)線為核心,鋼筋加工區(qū)、混凝土攪拌站分別向軌道板預(yù)制車間提供鋼筋網(wǎng)片及混凝土,輸送方式均采用軌道平車與車間內(nèi)橋吊配合。

軌道板預(yù)制區(qū)向毛坯板存放區(qū)輸送毛坯板,毛坯板的輸送采用電瓶軌道平車,車間內(nèi)無需吊車配合,平車采用頂升裝置頂起軌道板運輸至毛坯板存放區(qū),使用存放區(qū)內(nèi)龍門吊吊至存放場地。

毛坯板存放區(qū)向軌道板打磨區(qū)提供養(yǎng)護強度達標的毛坯板進入打磨工序,采用毛坯板存放區(qū)設(shè)置的龍門吊將軌道板吊至打磨線的始端—軌道板翻轉(zhuǎn)機。

軌道板打磨區(qū)向成品板存放區(qū)輸送打磨裝配完成的成品板,通過電瓶軌道平車輸送至存板場,成品板存放區(qū)龍門吊吊至存放位置。

3.3 板場總體規(guī)劃布置原則

CRTSⅡ型軌道板場的規(guī)劃布局應(yīng)充分考慮Ⅱ型板生產(chǎn)各工序間流水作業(yè)要求,各功能區(qū)的銜接設(shè)置縱橫向軌道和運輸小車以及換轉(zhuǎn)機和滾輪托架線等輸送裝置。為使物流合理高效板場規(guī)劃應(yīng)遵循以下原則。

(1)原材料、半成品、成品的輸送線應(yīng)避免交叉影響,提高物流效率。

(2)軌道板預(yù)制車間與鋼筋加工車間聯(lián)跨設(shè)置,便于鋼筋網(wǎng)片向生產(chǎn)線轉(zhuǎn)移。

(3)混凝土攪拌站臨近車間布置,盡量縮短混凝土轉(zhuǎn)移時間。

(4)鋼筋加工車間、混凝土攪拌站應(yīng)布置在軌道板生產(chǎn)線的同一側(cè),臨時存放線布置在軌道板生產(chǎn)線的另一側(cè),避免毛坯板運輸與鋼筋網(wǎng)片、混凝土供應(yīng)產(chǎn)生交叉影響。

(5)各條生產(chǎn)線設(shè)置鋼模數(shù)量應(yīng)相同,便于生產(chǎn)組織。

(6)軌道板打磨區(qū)優(yōu)先與軌道板生產(chǎn)區(qū)設(shè)置聯(lián)跨廠房,必要的情況下,可單獨設(shè)置。

(7)軌道板打磨區(qū)與毛坯板存放區(qū)、成品板存放區(qū)應(yīng)臨近設(shè)置。

(8)軌道板的運輸盡量避免出現(xiàn)二次轉(zhuǎn)移。

(9)毛坯板存放區(qū)與成品板存放區(qū)在條件允許的情況下可通過設(shè)備建立有效聯(lián)系,使2個存放區(qū)具備協(xié)調(diào)存板功能。

4 主要功能區(qū)規(guī)劃設(shè)計

4.1 軌道板預(yù)制區(qū)規(guī)劃設(shè)計

軌道板預(yù)制區(qū)包括鋼筋加工車間、混凝土攪拌站及軌道板預(yù)制車間3部分。

軌道板預(yù)制車間采用鋼結(jié)構(gòu)廠房,是軌道板預(yù)制生產(chǎn)的主體車間。軌道板生產(chǎn)中的大部分工序在這里完成,包括鋼筋網(wǎng)片入模、預(yù)應(yīng)力張拉、混凝土灌注、軌道板脫模、毛坯板臨時存放等。軌道板預(yù)制車間主要布置2線1區(qū),毛坯板生產(chǎn)線、軌道板臨時存放線、預(yù)應(yīng)力鋼筋存放加工區(qū)。為節(jié)省設(shè)備投資及優(yōu)化生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)線優(yōu)先采用長線臺座法布置,為便于預(yù)應(yīng)力鋼筋的定長加工及生產(chǎn)組織管理,每條生產(chǎn)線設(shè)置相同數(shù)量的鋼模。

廠房跨度結(jié)合生產(chǎn)線跨度、臨時存放線寬度及物流通道寬度確定,一般以21 m跨為佳,廠房長度根據(jù)具體設(shè)置的生產(chǎn)線長度及數(shù)量確定,生產(chǎn)線上應(yīng)預(yù)留設(shè)備停放及清洗位置。生產(chǎn)線中間布置毛坯板模具,模具下設(shè)置同步溫控養(yǎng)護系統(tǒng)及壓縮空氣管路,兩端布置預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉設(shè)備。生產(chǎn)線上布置多功能小車、混凝土布料機、拉毛機、預(yù)應(yīng)力鋼筋切割小車等設(shè)備。廠房內(nèi)設(shè)置真空吊具存放托盤、活動擋板存放托盤、清洗托盤及高壓清洗裝置等。生產(chǎn)線一側(cè)設(shè)置24 h臨時存放臺座,臺座下布置軌道板運輸車軌道,便于將軌道板運出廠房。廠房內(nèi)根據(jù)起吊任務(wù)需求設(shè)16 t電動雙梁橋式起重機、8 t+8 t電動雙鉤雙梁橋式起重機。

鋼筋加工車間采用鋼結(jié)構(gòu)廠房,與軌道板預(yù)制車間聯(lián)跨布置。廠房內(nèi)劃分為鋼筋原料存放、鋼筋切割加工、鋼筋網(wǎng)片制作等區(qū)域。為使鋼筋網(wǎng)片的產(chǎn)量與軌道板的產(chǎn)量匹配,應(yīng)合理設(shè)置鋼筋切割、加工設(shè)備,上層鋼筋網(wǎng)片胎具,下層鋼筋網(wǎng)片胎具,絕緣卡加工胎具,熱縮管加工胎具等的數(shù)量。鋼筋加工廠房內(nèi)配備5 t的電動單梁橋式起重機吊運鋼筋原料及鋼筋網(wǎng)片,并配備2臺橫移小車將上、下層鋼筋網(wǎng)片運送至軌道板預(yù)制車間。

在軌道板預(yù)制車間外側(cè)設(shè)置與軌道板生產(chǎn)任務(wù)匹配的混凝土攪拌站,攪拌站提供的混凝土采用混凝土輸送設(shè)備應(yīng)能夠方便輸送到軌道板生產(chǎn)線。其中,混凝土輸送設(shè)備應(yīng)優(yōu)先采用混凝土運輸平車及運輸罐方式。砂石料存放場應(yīng)臨近攪拌站布置,同時方便原料運輸。并配有砂石料裝載機,砂石料清洗設(shè)備等。軌道板預(yù)制區(qū)典型布置如圖1所示。

4.2 軌道板打磨區(qū)規(guī)劃設(shè)計

軌道板打磨區(qū)采用鋼結(jié)構(gòu)廠房,可與軌道板預(yù)制廠房聯(lián)跨布置,必要情況下獨立設(shè)置。軌道板打磨區(qū)的布置需要與2個存放場地聯(lián)系緊密。毛坯板存放場提供打磨毛坯,而打磨裝配合格的軌道板需要輸送至成品板存放區(qū)存放。

軌道板打磨區(qū)主要布置1線,即滾輪托架線,從打磨區(qū)第一道工序毛坯板翻轉(zhuǎn)開始,一直到裝配完成,所有工序均在托架線進行。打磨區(qū)廠房外配翻轉(zhuǎn)機、預(yù)應(yīng)力鋼筋切除設(shè)備、清洗設(shè)備、污水處理設(shè)備,廠房內(nèi)配備打磨機、清洗機、高壓吹掃設(shè)備、軌道板運輸車等。成品板通過運輸小車運到成品板存放場。

軌道板打磨區(qū)典型布置如圖2所示。

4.3 軌道板存板區(qū)規(guī)劃設(shè)計

軌道板的存放可采用連續(xù)基礎(chǔ)或獨立基礎(chǔ),具體形式結(jié)合板場實際地質(zhì)情況確定。毛坯板與成品板分別按12層、9層碼垛,軌道板垛之間橫向、縱向需留有足夠的空間。每垛軌道板之間及底層軌道板與基礎(chǔ)之間使用方木三點支承。毛坯板的擺放方向應(yīng)與滾輪托架線走向一致,避免旋轉(zhuǎn)。成品板方向使從打磨車間輸送出的軌道板起吊后無需旋轉(zhuǎn)直接碼垛。

毛坯板場在軌道板的制造過程中處于承上啟下的位置,上接軌道板預(yù)制車間下接軌道板打磨車間,因此整體規(guī)劃應(yīng)充分合理的協(xié)調(diào)三者的位置關(guān)系。根據(jù)CRTSⅡ型板生產(chǎn)工藝,毛坯板在打磨前養(yǎng)護時間為1個月,因此,毛坯板存板臺座數(shù)量應(yīng)為能保證存放1個月產(chǎn)量的毛坯板。毛坯板場可根據(jù)需要設(shè)置1～2臺龍門吊,用于碼放新生產(chǎn)出的毛坯板及給翻轉(zhuǎn)機上板。

成品板存放區(qū)的規(guī)模主要綜合各方面因素考慮確定存板臺座數(shù)量,一般考慮能夠存放1～2個月的產(chǎn)量。由于生產(chǎn)建設(shè)的不確定性因素影響導(dǎo)致成品板過多時,可通過與毛坯板場協(xié)調(diào)存放或考慮沿鋪設(shè)線路現(xiàn)場存放。成品板場也需要設(shè)置1～2臺龍門吊,用于碼放新生產(chǎn)出的成品板及為成品板運輸裝車。

4.4 輔助生產(chǎn)區(qū)規(guī)劃設(shè)計

CRTSⅡ型軌道板按生產(chǎn)工藝需要,需設(shè)置供電系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、供氣(壓縮空氣)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)等配套輔助設(shè)施。

CRTSⅡ型軌道板制造所需各種機械設(shè)備較多,大多為高耗電型大功率機械設(shè)備。根據(jù)用電負荷設(shè)置1 000 kVA變壓器1臺,備用500 kW發(fā)電機組1臺。

供熱系統(tǒng)需根據(jù)板場當?shù)貙嶋H氣候條件,確定供熱面積,設(shè)置相應(yīng)規(guī)格的蒸汽鍋爐房1座,一般情況下采用4 t蒸汽鍋爐可滿足需用,車間采暖、拌和站和貯料倉地熱管供熱、水池加熱等可直接采用蒸汽供給。生產(chǎn)線臺座養(yǎng)護采暖宜采用熱水循環(huán)供給方式,用熱力交換站將蒸汽供給轉(zhuǎn)換為水暖系統(tǒng),從生產(chǎn)線每個臺座中間位置用鋼管引入生產(chǎn)線地槽,分兩路為每套模型下設(shè)置的環(huán)形散熱管供熱,溫控系統(tǒng)自動控制養(yǎng)護溫度。

供氣系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗設(shè)置6.3 m3×10 bar(1 bar=100 kPa)空氣壓縮機1臺,備用6.3 m3×8 bar空氣壓縮機1臺。供給管路出口處設(shè)2 m3儲氣罐1臺,油水分離器2套,管路系統(tǒng)沿墻布設(shè),地溝穿越車間。系統(tǒng)主要為打磨車間及軌道板生產(chǎn)線供氣。

CRTSⅡ型板場用水主要是混凝土制備、軌道板打磨、軌道板養(yǎng)護用水及生活用水等,打磨用水應(yīng)設(shè)置污水處理系統(tǒng)做到循環(huán)利用。整個板場的正式生產(chǎn)用水量為60 m3/h,供水管從泵房分別進入各用戶單元。

5 工程實例

京滬高速鐵路定遠軌道板場位于安徽省滁州市定遠縣境內(nèi),預(yù)制場西側(cè)毗鄰京滬高速鐵路,東側(cè)距離101省道約1 km,占地面積約7.333 hm2(110畝)。該板場承擔京滬高鐵四標段(DK843+500～DK915+039)范圍內(nèi)軌道板預(yù)制任務(wù),總鋪板里程為正線71.5 km。由于征地面積狹長,采用打磨車間與軌道板預(yù)制車間分離布置,軌道板預(yù)制車間設(shè)4條生產(chǎn)線,每條生產(chǎn)線布置鋼模24套。軌道板存放區(qū)共規(guī)劃存板臺座780個,毛坯板存放區(qū)、成品板存放區(qū)可通過配置門吊的高差協(xié)調(diào)軌道板的存放。其平面布置如圖3所示。

圖3 京滬高速鐵路定遠軌道板場平面布置

6 結(jié)語

由于實際征地情況、生產(chǎn)任務(wù)等因素均不相同,CRTSⅡ型板場的規(guī)劃建設(shè)應(yīng)綜合考慮各方面因素,靈活掌握總體規(guī)劃原則。通過對CRTSⅡ型板場各功能區(qū)的生產(chǎn)效率、平面布局以及各功能區(qū)之間物流關(guān)系的深入論述,力求使板場的規(guī)劃建設(shè)達到布局合理、物流順暢、經(jīng)濟實用的目標,為今后的CRTSⅡ型板場規(guī)劃建設(shè)提供參考。

[1] 中鐵第五勘察設(shè)計院集團公司.客運專線CRTSⅡ型無砟軌道板制造工藝說明書[Z].北京:2008.

[2] 中鐵第五勘察設(shè)計院集團公司.京滬高速鐵路定遠軌道板場規(guī)劃與土建設(shè)計圖[Z].北京:2008．

[3] 中鐵第五勘察設(shè)計院集團公司.滬杭客運專線嘉善軌道板場規(guī)劃與土建設(shè)計圖[Z].北京:2008．

[4] 鐵道部工程管理中心.客運專線鐵路預(yù)制軌道板(枕)場建設(shè)手冊[Z].北京:中國鐵道出版社，2009．

[5] 張立青.客運專線CRTSⅡ型無砟軌道板場建場技術(shù)研究[J].鐵道標準設(shè)計，2009(9).

[6] 薛 琪，韓建紅，李志強.石武客運專線CRTSⅡ型軌道板生產(chǎn)技術(shù)[J].鐵道標準設(shè)計，2010(9).