客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)用預(yù)埋套管式混凝土道岔板生產(chǎn)工藝研究

朱 娜

(中鐵株洲橋梁有限公司,湖南株洲 412005)

1 概述

客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)用預(yù)埋套管式混凝土道岔板(以下簡(jiǎn)稱(chēng)道岔板)適用于時(shí)速350 km客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)板式無(wú)砟軌道道岔區(qū),是具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)產(chǎn)品,2010年6月～7月,首次在滬杭客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鋪設(shè)了8組,隨后在石武客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)、杭甬客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)等線(xiàn)路鋪設(shè),使用效果良好。它具有高平順性、高穩(wěn)定性、剛度均勻性好、結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)和少維修等的特點(diǎn)。由于道岔板的形狀復(fù)雜,且每塊板的形狀、尺寸、釘孔位置等均不相同,所以道岔板的生產(chǎn)組織比較復(fù)雜,產(chǎn)品質(zhì)量將會(huì)直接影響道岔鋪設(shè)的平順性,道岔板的生產(chǎn)工藝控制也是高速道岔質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。

2 道岔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)道岔板分為到發(fā)線(xiàn)和渡線(xiàn),按道岔方向又分為左開(kāi)和右開(kāi)。

(2)道岔板的質(zhì)量在5.3～9.6 t,最大外形尺寸為5 300 mm×3 075 mm,最小外形尺寸為2 531 mm×3 500 mm,厚240 mm。18號(hào)道岔板1號(hào)板外形如圖1所示。

圖1 1號(hào)道岔板外形(單位：mm)

(3)到發(fā)線(xiàn)道岔板板面0.5%的坡度從直股向側(cè)股傾斜,渡線(xiàn)道岔板板面0.5%的坡度從側(cè)股向直股傾斜,承軌臺(tái)面無(wú)坡度。

(4)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不低于C55,脫模時(shí)混凝土強(qiáng)度不低于45 MPa。

(5)采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),分上、下兩層縱、橫向鋼筋。配筋按截面中心為非對(duì)稱(chēng)布置。

(6)縱、橫向受力鋼筋采用Ⅱ級(jí)熱軋帶肋鋼筋,橫向鋼筋、箍筋、連接鋼筋和架立筋采用環(huán)氧涂層鋼筋。橫向接地鋼筋采用Ⅰ級(jí)熱軋光圓鋼筋。

(7)預(yù)埋套管采用(研線(xiàn)0405-4)Ⅲ型預(yù)埋塑料套管,起吊套管采用(研線(xiàn)0711)混凝土軌道板起吊套管。

3 道岔板生產(chǎn)工藝研究

3.1 組合鋼模設(shè)計(jì)

由于一組道岔板中每一塊板的形狀、尺寸及孔距均不相同,若每塊板采用不同的鋼模,則模具數(shù)量多,費(fèi)用巨大。以18號(hào)道岔板為例,到發(fā)線(xiàn)道岔板有27種板型,渡線(xiàn)有23種板型,左右開(kāi)道岔的排水坡方向相反,則共有100種板型。

因此,充分考慮板型特征及排水坡方向等因素,綜合經(jīng)濟(jì)性原則,設(shè)計(jì)組合模具,18號(hào)道岔板共設(shè)15套模具。模具結(jié)構(gòu)為底模固定,按不同板型配備不同的側(cè)模和端模,模具支腿與預(yù)設(shè)基礎(chǔ)相連。模具結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 道岔板模具結(jié)構(gòu)示意(單位：mm)

模具底板固定,通過(guò)變換側(cè)模和端模來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)不同板型,大部分組合模具的組合板型為12種,其中最多的模具可組合14種板型,根據(jù)板型特點(diǎn),也有不可組合、固定板型的模具,如生產(chǎn)21號(hào)板的模具。

底模是道岔板鋼模的主體件,它采用板鋼為主件,焊接后消除內(nèi)應(yīng)力,整板經(jīng)數(shù)控龍門(mén)銑床精密加工,承軌面、排水坡和預(yù)埋套管定位孔一次整體加工而成。其結(jié)合面和成形面平整光亮、密封溝槽規(guī)范、各安裝定位孔準(zhǔn)確,從而保證了底模的平面度和表面粗糙度要求。側(cè)模和端模下部整體加工的倒角滿(mǎn)足道岔板板面四周倒角的要求。為了使側(cè)模、端模與底模定位準(zhǔn)確、密貼、牢固,在側(cè)面安裝了多套定位裝置,定位采用錐體錐套定位方式,保證了定位的準(zhǔn)確性,除定位固定位外,安裝了若干個(gè)螺栓緊固點(diǎn),以保證側(cè)、端模與底模緊固的可靠性和密貼性。

模具組裝后的尺寸允許偏差見(jiàn)表1。

表1 模板尺寸允許偏差

3.2 生產(chǎn)工藝流程及質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.2.1 生產(chǎn)工藝流程

道岔板生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 道岔板生產(chǎn)工藝流程

3.2.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)模型組裝

依據(jù)所需生產(chǎn)的板型尺寸選擇相應(yīng)的側(cè)模和端模,在對(duì)應(yīng)的底模上進(jìn)行組裝。將底模和側(cè)模上需要用的預(yù)埋套管、起吊套管、接地端子等固定孔打開(kāi),封堵其他不用的孔。模型組裝完成后,對(duì)整個(gè)模型型腔進(jìn)行清理。

(2)鋼筋籠綁扎、入模

鋼筋籠綁扎在專(zhuān)用胎具上進(jìn)行,采用絕緣綁扎絲,并在涂層鋼筋之間、涂層鋼筋與普通鋼筋之間墊絕緣膠墊。鋼筋籠綁扎完成后,用500 V兆歐表測(cè)量鋼筋籠的絕緣性能,保證鋼筋間的電阻值不小于2 MΩ。采用專(zhuān)用吊具將鋼筋籠平衡起吊入模。

(3)安裝預(yù)埋件

按產(chǎn)品圖要求安裝預(yù)埋套管、起吊套管和接地端子等預(yù)埋件。

(4)混凝土制備

混凝土攪拌站采用微機(jī)控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng),通過(guò)自動(dòng)控制方式實(shí)現(xiàn)混凝土的生產(chǎn)與管理,微機(jī)控制系統(tǒng)包括信號(hào)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)對(duì)話(huà)功能,裝有混凝土生產(chǎn)專(zhuān)用控制軟件,具有配比儲(chǔ)存、落差自動(dòng)補(bǔ)償、砂石含水率補(bǔ)償?shù)裙δ?攪拌站配料計(jì)量控制誤差：砂、石,±2%;水泥、水、外加劑,±1%。

在每個(gè)班的任意一塊道岔板澆筑成型中,取樣制作3組混凝土抗壓強(qiáng)度試件,用于混凝土脫模抗壓強(qiáng)度及28 d強(qiáng)度；每隔15 d制作1組28 d彈性模量試件。

(5)混凝土澆筑及振動(dòng)成型

混凝土必須連續(xù)、分層澆筑,下料均勻、適量。振動(dòng)成型采用氣動(dòng)振動(dòng)器,底振和側(cè)振相結(jié)合,邊澆筑邊振動(dòng),嚴(yán)格控制振動(dòng)時(shí)間,確保混凝土振動(dòng)密實(shí)。

(6)養(yǎng)護(hù)

自然養(yǎng)護(hù)：澆筑后及時(shí)在混凝土表面覆蓋養(yǎng)護(hù)薄膜,并對(duì)整個(gè)模型加蓋養(yǎng)護(hù)篷布。

蒸汽養(yǎng)護(hù)：采用自動(dòng)溫控系統(tǒng),嚴(yán)格按照產(chǎn)品技術(shù)條件的要求控制養(yǎng)護(hù)溫度。通過(guò)做混凝土芯部溫度測(cè)試,得出混凝土芯部溫度和蒸汽溫度關(guān)系曲線(xiàn)如圖4所示。

圖4 道岔板蒸養(yǎng)溫度曲線(xiàn)

蒸汽養(yǎng)護(hù)制度分靜停、升溫、恒溫、降溫4個(gè)階段,升溫/降溫速度不大于15 ℃/h,混凝土芯部溫度不超過(guò)55 ℃。

(7)脫模

道岔板脫模時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于45 MPa。首先拆除側(cè)模和各預(yù)埋件的固定裝置。用千斤頂水平緩慢頂升道岔板,保證道岔板不受沖擊、各起吊點(diǎn)受力均勻,并用專(zhuān)用吊具水平緩慢地吊起。

(8)翻板

將道岔板吊到翻轉(zhuǎn)機(jī)上,平衡放置,控制翻板機(jī),操作均衡、緩慢,進(jìn)行翻板作業(yè)。

(9)水養(yǎng)

將道岔板置于水中養(yǎng)生3 d以上,養(yǎng)生的水溫不低于10 ℃。

(10)存放

道岔板成品應(yīng)按型號(hào)分別存放,道岔板宜豎立存放,應(yīng)保證存放時(shí)的穩(wěn)定、牢固和可靠。道岔板平放時(shí),不超過(guò)3層。

4 產(chǎn)品檢測(cè)

道岔板出廠(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目主要是外形尺寸和外觀質(zhì)量檢驗(yàn),外形尺寸檢驗(yàn)除長(zhǎng)、寬、厚等,還有承軌面平整度及預(yù)埋套管間距等。其中預(yù)埋套管間距包括每一橫排套管間距和各排套管相對(duì)位置等尺寸,測(cè)量數(shù)量大。為保證檢測(cè)精度,提高工作效率,道岔板套管間距檢測(cè)采用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),檢測(cè)系統(tǒng)包括高精度自動(dòng)全站儀、釘孔適配器、球型棱鏡和檢測(cè)后數(shù)據(jù)處理軟件等,能快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)道岔板的預(yù)埋套管尺寸。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)道岔板生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)合理、可靠,能滿(mǎn)足道岔板技術(shù)條件和產(chǎn)品圖的要求。

(2)研制的道岔板組合模具整體性強(qiáng)、精度高,套管定位方式可靠,有效提高了道岔板的外形、外觀質(zhì)量。

(3)采用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)道岔板進(jìn)行檢測(cè),有效地減少人為因素的影響,快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測(cè),保證了道岔板的質(zhì)量。

(4)經(jīng)廠(chǎng)內(nèi)驗(yàn)收合格的道岔板已在滬杭客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)和杭甬客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)等新建鐵路上使用,效果良好。

[1] 王其昌,韓啟孟.板式軌道設(shè)計(jì)與施工[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,2002.

[2] 盧祖文.客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路軌道[M].北京：中國(guó)鐵道出版社,2005.

[3] 鐵道部工程管理中心.工管技[2010]145號(hào) 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路預(yù)埋套管式混凝土道岔板制造及驗(yàn)收技術(shù)條件[S]. 北京：中國(guó)鐵道出版社,2010.

[4] 劉延龍.CRTSⅢ型路基縱連軌道板制造技術(shù)[C]∥2010工程建設(shè)優(yōu)秀科技論文選編.北京：中國(guó)鐵建股份有限公司,2011.