客運(yùn)專線鐵路預(yù)埋套管式高速道岔板預(yù)制工藝特殊技術(shù)研究

付國才，黃 杰

(中鐵四局集團(tuán)第五工程有限公司，江西九江 332000)

1 工程概述

中鐵四局集團(tuán)五公司承擔(dān)了石武客運(yùn)專線河南段全線范圍內(nèi)共74組(1 590塊)預(yù)埋套管式高速道岔板的預(yù)制任務(wù)。這些道岔板涉及6種型號(hào)的道岔［1］，每組道岔板由多塊尺寸不同的道岔板組成:32組60 kg/m 18號(hào)道岔板，每組21塊;38組60 kg/m18號(hào)渡線道岔板，每組19塊;4組60 kg/m 42號(hào)道岔板，每組49塊。最長(zhǎng)的道岔板長(zhǎng)度為5.90 m，最寬的道岔板寬度為5.445 m，厚度均為24 cm;質(zhì)量最大的道岔板為12.69 t，質(zhì)量最小的道岔板為4.01 t。預(yù)制工期為2010年7月～12月。

2 預(yù)埋套管式高速道岔板預(yù)制工藝特殊技術(shù)

2.1 預(yù)制工藝流程

預(yù)埋套管式高速道岔板采用工廠化施工，將多套模具根據(jù)不同型號(hào)組成一條生產(chǎn)線進(jìn)行循環(huán)生產(chǎn)。按照預(yù)制工藝，道岔板預(yù)制生產(chǎn)線可分為模具安裝、模具清理、預(yù)埋件安裝、鋼筋骨架加工及安裝、混凝土澆筑振搗、拉毛、道岔板養(yǎng)護(hù)、道岔板脫模、道岔板翻轉(zhuǎn)及存放等10個(gè)主要工序［2-4］。預(yù)制工藝流程如圖1所示。

2.2 預(yù)制工藝特殊技術(shù)

2.2.1 模具安裝

道岔板板型的變化主要是通過組合式模具的底模更換和圍板調(diào)整實(shí)現(xiàn)的，因此道岔板模具圍板的固定是否牢固，位置是否精確，直接影響到道岔板外形尺寸質(zhì)量。在道岔板試生產(chǎn)中，先后試驗(yàn)了3種固定方式:磁鐵壓緊機(jī)構(gòu)固定、圍板與底板焊接固定、螺栓拉頂支座固定。

(1)磁鐵壓緊機(jī)構(gòu)固定圍板

由于磁鐵壓緊機(jī)構(gòu)具有通用性，各種圍板均可以使用磁鐵壓緊機(jī)構(gòu)，操作方便簡(jiǎn)單，且壓緊間距、位置隨意可調(diào)。在設(shè)計(jì)首套模具時(shí)首先試用了該壓緊方式，但通過試生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，混凝土振搗時(shí)磁鐵壓緊機(jī)構(gòu)會(huì)發(fā)生移位，導(dǎo)致模具圍板出現(xiàn)較大的連接縫隙，漏漿嚴(yán)重，最終導(dǎo)致試生產(chǎn)的道岔板外觀質(zhì)量及外形尺寸均不合格。

(2)圍板與底板焊接固定

第二次試生產(chǎn)時(shí)采取模具圍板與底板焊接固定的方式，該方式圍板固定牢固可靠，試生產(chǎn)過程中圍板沒有發(fā)生偏移，道岔板脫模后經(jīng)檢測(cè)外形尺寸合格，但是當(dāng)?shù)啦戆灏逍妥儞Q，模具圍板位置發(fā)生變化時(shí)，模具底板上有大量焊接點(diǎn)需要進(jìn)行打磨處理，不僅影響生產(chǎn)效率，而且經(jīng)過點(diǎn)焊和打磨的模具底板留有麻面、斑點(diǎn)，嚴(yán)重影響道岔板的外觀質(zhì)量。

(3)螺栓拉頂支座固定

通過對(duì)前兩種圍板固定方式的總結(jié)，研制了一種螺栓拉頂支座固定模具圍板的裝置。該固定裝置(圖2)主要由頂拉支座、厚螺母、螺栓組成，通過在模具底板設(shè)計(jì)位置及圍板上預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)孔，采用M16-80改制螺栓及厚螺母將頂拉支座與圍板連接定位，并且將支座與模具底板連接定位，定位好的圍板在混凝土澆筑時(shí)不發(fā)生松動(dòng)、偏位。

圖2 道岔板圍板拉頂固定裝置

該拉頂支座為機(jī)械固定裝置，具有裝卸簡(jiǎn)易速度快、定位牢固可靠的優(yōu)點(diǎn)。在第3次試生產(chǎn)過程中，有效地解決了模具圍板不易固定的難題，保證了圍板在施工過程中的精確定位，保證了道岔板外形尺寸及外觀質(zhì)量。

最終確定采取螺栓拉頂支座固定裝置來進(jìn)行道岔板圍板固定，并且已成功將這種固定裝置申請(qǐng)了國家實(shí)用新型專利。

2.2.2 鋼筋骨架加工

(1)鋼筋骨架綁扎胎具設(shè)計(jì)

由于道岔板形狀多樣，鋼筋骨架的形狀、尺寸也不盡相同，造成胎具制作困難，本著節(jié)約成本、使用方便、節(jié)省空間的原則，專門設(shè)計(jì)的通用鋼筋骨架胎具，可根據(jù)鋼筋骨架不同的尺寸和鋼筋間距靈活調(diào)整，如圖3所示。

圖3 鋼筋綁扎胎具(單位:mm)

胎具上表面四周均有刻度尺，按布筋圖將鋼筋直接放到胎具上，如同一型號(hào)有多個(gè)數(shù)量，可以在鋼支架上用膠帶做好記號(hào)，以便下一個(gè)鋼筋骨架使用。

(2)鋼筋骨架綁扎

①鋼筋下料長(zhǎng)度誤差控制在±10 mm以內(nèi)，鋼筋間距誤差控制在±5 mm以內(nèi)，接地端子位置誤差控制在±10 mm以內(nèi)。用于綁扎不同道岔板的鋼筋不能混放。涂層鋼筋在存放和綁扎的過程中應(yīng)輕拿輕放、橫向接地鋼筋及接地端子的焊接過程中應(yīng)避免對(duì)鋼筋涂層的損傷。

②左右開道岔板鋼筋骨架綁扎時(shí)，應(yīng)注意鋼筋位置的鏡像關(guān)系，擺放好第一層鋼筋后必須先檢查鋼筋位置及左右關(guān)系，確認(rèn)無誤后再繼續(xù)綁扎。

③鋼筋骨架綁扎完成后用500 V兆歐表測(cè)量確認(rèn)鋼筋骨架的絕緣性能，保證鋼筋間的電阻值不小于2 MΩ［5］。

④綁扎完成的鋼筋骨架應(yīng)附有標(biāo)簽，內(nèi)容包括:板號(hào)、道岔型號(hào)、直股邊、大小號(hào)方向(或長(zhǎng)短邊)。

2.2.3 預(yù)埋套管安裝

安裝前人工先將絕緣套管螺旋筋、起吊套管螺旋筋分別擰在絕緣套管、起吊套管上面，然后人工在模具定位軸上安裝預(yù)埋絕緣套管、起吊套管［6-7］。用木槌或橡膠槌將套管敲緊，使其密貼在模具底板上，套管安裝以無法用手輕易拔出為宜。

2.2.4 道岔板脫模

(1)道岔板脫模專用吊具設(shè)計(jì)

由于道岔板種類較多，且板底面有預(yù)埋門型鋼筋，無法使用標(biāo)準(zhǔn)軌道板真空吊具進(jìn)行作業(yè)，故道岔板的側(cè)面設(shè)有6個(gè)起吊套管，采用從側(cè)面安裝起吊螺栓再使用外力起吊螺栓的方式進(jìn)行脫模。在試生產(chǎn)的過程中發(fā)現(xiàn)，采用外力起吊螺栓容易造成道岔板起吊位置出現(xiàn)開裂、破損。為保證道岔板脫模質(zhì)量，我公司聯(lián)合相關(guān)廠家設(shè)計(jì)出一種道岔板脫模專用吊具，該吊具連接好起吊螺栓以后可實(shí)現(xiàn)6個(gè)吊點(diǎn)垂直升降，保證各起吊點(diǎn)受力均勻，避免了因脫模受力不均勻?qū)е碌啦戆迤茡p的現(xiàn)象。該吊具大小可調(diào)節(jié)，適用于各種型號(hào)的道岔板脫模作業(yè)。

(2)吊具的組成

軌道板吊具主要由主架梁、吊鉤梁、吊鉤組件、定位支架、調(diào)整組件等部件組成。在三根橫梁上各有2個(gè)可以滑動(dòng)的吊鉤組件，以適應(yīng)道岔板不同的寬度;螺桿調(diào)整機(jī)構(gòu)，分別連接外側(cè)兩吊鉤梁，以適應(yīng)道岔板不同的長(zhǎng)度;吊鉤組件上的升降機(jī)與吊環(huán)連接，實(shí)現(xiàn)吊環(huán)的垂直升降，與固連在吊鉤架上的定位支架配合使用，可以保證6個(gè)吊環(huán)同步起吊作業(yè)。裝配好的道岔板吊具如圖4所示。

圖4 吊具示意

(3)道岔板脫模

首先拆除側(cè)模，確認(rèn)工藝配件與模板的固定裝置全部卸除，然后安裝起吊螺栓和吊具，水平緩慢起吊道岔板，保證道岔板不受沖擊，各起吊點(diǎn)受力均勻，防止損傷邊角和其他預(yù)埋件位置處的混凝土。

2.2.5 道岔板翻面

(1)道岔板翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)

由于道岔板長(zhǎng)度、寬度不同，采用旋轉(zhuǎn)卡板或伸縮卡板鎖緊會(huì)造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整體剛性差、操作繁瑣等問題，故采用一種約束較少，一端固定的旋轉(zhuǎn)翻板方法。翻轉(zhuǎn)異形板時(shí)可加墊塊調(diào)整軌道板的平衡和受力。

(2)翻轉(zhuǎn)機(jī)組成

翻轉(zhuǎn)機(jī)由大支座、送板橫梁、接板橫梁、小支座、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成［8］。

①大支座。由厚壁矩形管組焊成的堅(jiān)固的門式結(jié)構(gòu)，有足夠的支撐力和抗傾覆力矩。

②送板/接板橫梁。安裝于大支座上，用于放板翻轉(zhuǎn)，可翻轉(zhuǎn)角度0°～100°。

③翻轉(zhuǎn)油缸。為送板橫梁、接板橫梁提供翻轉(zhuǎn)動(dòng)力。

翻轉(zhuǎn)過程示意見圖5。

圖5 道岔板翻轉(zhuǎn)示意(單位:mm)

(3)道岔板翻面

上述道岔板翻轉(zhuǎn)設(shè)備可適用于長(zhǎng)寬不一、大小不同的各種道岔板進(jìn)行翻面作業(yè)，提高了道岔板翻面工作效率，保證了道岔板在翻面過程中邊角不被損壞。

2.2.6 道岔板運(yùn)輸及存放

道岔板脫模后，采用專用運(yùn)板車運(yùn)輸，應(yīng)根據(jù)道岔板的大小及質(zhì)量進(jìn)行組合，保證每輛車的運(yùn)板質(zhì)量在汽車的承載范圍內(nèi)。運(yùn)輸時(shí)將最下層的墊塊用螺栓固定在運(yùn)板車上，每層道岔板間墊塊要上下對(duì)齊，且墊塊上下表面均應(yīng)設(shè)防滑橡膠墊，防止道岔板運(yùn)輸過程中滑動(dòng)［9］。

道岔板成品應(yīng)按型號(hào)和批次分別存放，不合格的道岔板應(yīng)單獨(dú)存放。存放采用4～6個(gè)木質(zhì)墊塊，每垛最多存放3層。道岔板存放時(shí)應(yīng)將板長(zhǎng)寬相近的3塊板堆在一起，存放時(shí)木質(zhì)墊塊應(yīng)放置在起吊套管孔下方，且上下要對(duì)齊。在道岔板鋪設(shè)現(xiàn)場(chǎng)需沿線建設(shè)臨時(shí)存板臺(tái)及存板區(qū)，存放基礎(chǔ)應(yīng)堅(jiān)固平整，保證道岔板存放質(zhì)量［10］。

3 結(jié)語

預(yù)埋套管式高速道岔板是在原德國鉆孔埋設(shè)套管技術(shù)上的國產(chǎn)化創(chuàng)新，我公司針對(duì)高速道岔板預(yù)制工藝特殊技術(shù)進(jìn)行了專項(xiàng)研究，主要工作有:道岔板模具安裝、鋼筋骨架加工、道岔板脫模、翻面、運(yùn)輸及存放等。這些研究成果的成功運(yùn)用確保了預(yù)制客運(yùn)專線鐵路預(yù)埋套管式高速道岔板的質(zhì)量指標(biāo)滿足客運(yùn)專線鐵路預(yù)埋套管式混凝土道岔板制造及驗(yàn)收技術(shù)條件(試行)的規(guī)定，對(duì)今后客運(yùn)專線高速道岔板的預(yù)制提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

由于國內(nèi)該類型道岔板預(yù)制施工較少，其生產(chǎn)工藝還可進(jìn)一步改進(jìn)完善。例如:每塊道岔板的設(shè)計(jì)質(zhì)量應(yīng)不大于10 t，便于生產(chǎn)調(diào)運(yùn)和出場(chǎng)運(yùn)輸;道岔板養(yǎng)護(hù)工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)及升溫場(chǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際等，這些都是需要繼續(xù)研究的課題。

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