長沙地鐵2號線混凝土軌枕工藝工裝的研制

劉紅桃

(中鐵株洲橋梁有限公司，湖南株洲 412005)

長沙地鐵2號線混凝土軌枕工藝工裝的研制

劉紅桃

(中鐵株洲橋梁有限公司，湖南株洲 412005)

參考國內地鐵混凝土軌枕的預制技術，結合長沙地鐵2號線地鐵混凝土軌枕的技術要求及多年來軌枕產品的生產工藝，研制長沙地鐵2號線地鐵混凝土軌枕的工藝工裝，重點研究成組聯整體模型和生產工藝。通過成組聯整體模型的成功研制，克服了目前地鐵混凝土軌枕生產中存在的功效低、成本高的缺陷，為地鐵建設提供了有利保證。

地鐵；混凝土軌枕；工裝；研制

1 研究背景

隨著城市軌道交通的發(fā)展，對地鐵線路基礎組件短軌枕的需求日益增多，但目前地鐵短軌枕的生產中，普遍存在端部漏漿、鋼筋骨架定位不準確及端部掉角嚴重等問題，既影響產品的外觀，也不利于地鐵線路的鋪設。

長沙地鐵2號線一期工程范圍為望城坡站—光達站，線路全長21.926 km，均為地下線。我公司參與了長沙地鐵2號線軌枕和岔枕的生產，在借鑒國內現有的地鐵軌枕預制模型及工藝基礎上，吸取其優(yōu)點，改進其不足之處，研制出了成組聯整體模型。使用成組聯整體模型生產效率高、生產成本低，最大的優(yōu)點是由于模型采取整體形式，避免了側模和端模的頻繁安裝和拆卸，生產出的產品外觀沒有缺陷，非常漂亮。研制出的成組聯整體模型已經申請了國家專利(專利號：201220659488.5)。

2 地鐵軌枕的工藝工裝研制

2.1 地鐵軌枕設計簡介

長沙地鐵短軌枕分為A型、B型、C型、D型和E型，由C50混凝土和鋼筋組成，預埋塑料套管。A型枕用量最多，A型枕結構如圖1所示，B、C、D、E型短軌枕結構與A型枕一樣，僅外形尺寸有變化。每根A型枕混凝土用量0.017 6 m3，質量45 kg。地鐵軌枕的檢驗項目及標準見表1，鋪設在線路上的地鐵軌枕見圖2。

2.2 地鐵軌枕生產工藝方案研究

目前地鐵混凝土軌枕生產中主要使用單塊獨立模型和成組聯組裝兩種模型。單塊獨立模型的優(yōu)點是設備投資費用小，操作簡單，產品外觀漂亮，缺點是機械化程度低，勞動強度較大；成組聯組裝模型生產效率較高，但由于生產過程中端模或側模的頻繁拆卸和組裝影響產品外觀質量，產品經常出現端部漏漿、鋼筋骨架定位不準確及端部掉角嚴重等問題，端模或側模的頻繁拆卸和組裝同時在很大程度上影響了生產效率。我公司根據現有的設備條件和短軌枕的市場需求量，設計如下2套工藝方案。

圖1 A型枕結構(單位：mm)

序號檢驗項技術要求/mm檢驗類別1長度±5C2寬度±5C3高度±5B4套管中心距離±1B5套管下沉≤1B6套管歪斜≤1B7承軌面不平度±1B8承軌臺表面缺陷長度≯15,深度≯5B9其他部位表面缺陷長度≯30,深度≯10C10鋼筋外露(除錨固鋼筋)不允許A11肉眼可見裂紋不允許A12標記A

圖2 鋪設在線路上的地鐵軌枕

方案一：采用單塊模型結構

采用單塊模型，全人工手工作業(yè)，混凝土通過下料斗落入模型，或由人工將混凝土鏟入模型，振動采用插入式振動棒或將模型放置振動臺上振動，振動密實并抹面后，將模型依次碼放后吊入養(yǎng)護池進行蒸汽養(yǎng)護。因為模型體積較小、質量輕，模型的垂直運輸和翻模、拆模工序均可由2個人完成。

該方案投入費用較低，僅需新制模型，且模型結構簡單。缺點是機械化程度不高，工人勞動強度較大，生產效率低。

方案二：采用成組聯整體模型結構

以A型短軌枕為例，A型枕尺寸為460 mm×270 mm，采用2×12聯的方式，則模型外形尺寸可設計為6 000 mm×610 mm，生產工藝可采用機組流水法，脫模不采用翻模機，可利用橋式起重機起吊模型翻轉后將軌枕脫出。

通過對單塊模型結構和成組聯整體模型結構的經濟效益及產品質量的對比分析，決定采用成組聯整體模型結構形式。

2.3 成組聯整體模型的結構設計

根據地鐵軌枕的結構特點，總結出地鐵軌枕模型的設計重點主要如下：實現機組流水法工藝即保證生產效率；保證產品外觀質量；保證套管在產品中的安裝精度等關鍵尺寸的合格率。我公司根據以上3點要求，在多次試制的基礎上，研制出了成組聯整體模型，即保證了產品的外觀，又大大提高了生產效率。下面重點介紹A型軌枕成組聯整體模型的結構。A型軌枕成組聯整體模型總體結構示意見圖3、圖4、圖5，其結構主要包括鋼模殼體1、槽鋼制成的主梁2和端梁3，鋼筋定位鉤4，脫模支撐組合5、吊鉤筋板6、主梁加強板7、預埋套管定位套8、縱板9及支撐角鋼10。為保證生產效率和產品質量，每套A型軌枕鋼模殼體共有24個，鋼模殼體結構示意見圖6，均為整體沖壓成型件，且鋼模殼體的端部形成圓弧倒角，鋼模殼體的側面帶一定脫模斜度；將單個鋼模殼體面板間隔焊接在已經成型的、含有2根主梁2和2根端梁3的槽鋼骨架上，便構成了2×12雙聯整體槽形結構。同排模板在每個隔斷處采用不共用端模的形式，兩塊端模鋼板之間均要將側模與端模之間以及端模與端模之間以焊接方式連接固定。每個鋼模殼體底板上設有兩個預埋套管定位套8，并與安裝預埋套管用道釘連接，以使預埋套管定位精確，預埋套管定位套結構示意見圖7；主梁2上設有鋼筋定位鉤4、吊鉤筋板6和主梁加強板7，鋼筋定位鉤結構示意見圖8，主梁加強板7固定在主梁2上以增強其剛性，吊鉤筋板6也固定在主梁2上以便模型起吊時掛鉤，每個鋼模殼體分別與3個鋼筋定位鉤4相對應，以利鋼筋骨架準確定位；脫模支撐組合5固定在主梁2和端梁3上，以便軌枕脫模時起到緩沖作用并提高蒸汽養(yǎng)護的效果，且主梁2和端梁3均用槽鋼制作。

圖3 A型軌枕成組聯整體模型總體結構示意

圖4 A型軌枕成組聯整體模型總體結構俯視

圖5 圖3中的A-A剖視

圖3～圖5中各序號分別表示：1-鋼模殼體，2-主梁， 3-端梁，4-鋼筋定位鉤， 5-脫模支撐組合，6-吊鉤筋板，7-主梁加強板，8-預埋套管定位套，9-縱板，10-支撐角鋼。

圖6 鋼模殼體結構示意

圖7 預埋套管定位套結構示意

圖8 鋼筋定位鉤結構示意

在澆筑混凝土前，須將預埋套管定位套8固定在鋼模殼體1的底部，將鋼質道釘通過預埋套管定位套8與預埋套管形成剛性連接，使得預埋套管與鋼模殼體1的底部表面緊密接觸，而鋼質道釘安裝和拆卸時需將模型側立，直至軌枕脫模時取出道釘。這種預埋套管安裝方式徹底避免了套管的下沉和歪斜。由于有脫模支撐組合5、吊鉤筋板6和主梁加強板7，所以在澆筑、振搗和脫模過程中，整個模型骨架均不會移位變形。本模型一次可成型24根美觀的軌枕產品，且可反復循環(huán)使用。

2.4 成組聯整體模型結構的主要特點

(1)鋼模外型采用[20型鋼作為框架，根據地鐵軌枕產品的外形確定內部殼體采用單列或雙列，由于槽鋼型號所限，太長鋼模容易變形等原因，成組聯整體模型長度控制在6 m左右，1套鋼模可一次生產11～34根軌枕。

(2)各型號產品在殼體制作時采用四周折邊(全部用R20的圓弧過渡)，殼體高度方向采用焊接再打磨而成，采用R20圓弧過渡，是通過幾次實踐得出的結果，此過渡方式脫模對軌枕幾乎沒有傷損，外觀也相當美觀。

(3)殼體脫模斜度在產品設計允許的情況下盡量加大，以利于這種整體式殼體的脫模，根據經驗脫模斜度單邊最少保證15 mm。

(4)預埋套管的定位方式采用螺桿固定，脫模前將螺桿取出，這樣有利于脫模。

(5)鋼筋籠在鋼模上表面有限位及固定鉤，此方式操作簡單而且定位較準確。

(6)從實際生產來看，殼體與框架要聯接牢固且盡量采用滿焊，有利于提高模型的整體剛度，避免振動和脫模時對模型造成損害。

(7)實踐表明成組聯整體模型結構具有預埋套管定位準確、鋼筋骨架定位準確、脫模容易、產品端部圓角平滑且無掉角、端部不漏漿且操作簡單、產品外觀漂亮、生產效率高等優(yōu)點。

3 結論

通過成組聯整體模型的成功研制，避免了在生產過程中端模或側模的反復拆卸和安裝，實現了地鐵軌枕的機組流水法生產，提高了功效和產品質量，以A型枕2×12聯為例，每套模班產可達24塊，由于工藝工裝設計中充分考慮了關鍵項的控制，因此產品合格率幾乎可達100%。采取上述工裝及工藝，我公司在工期相當緊張的情況下，保質保量地完成了長沙地鐵2號線的地鐵軌枕供貨任務，滿足了長沙地鐵2號線的施工工期，取得了用戶的信任和好評。由于成組聯整體模型的一系列優(yōu)點，提高了生產效率，降低了生產成本，取得了較好的經濟效益，為日后生產此類型產品積累了豐富的經驗。

[1] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.長沙市軌道交通2號線一期工程軌道系統(tǒng)設計圖冊[Z].武漢：中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2011．

[2] 徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.

[3] 北京城建設計研究總院有限公司.GB50157—2013 地鐵設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[4] 中華人民共和國鐵道部.TB10082—2005 鐵路軌道設計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社，2005.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50010—2010 混凝土設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[6] 蔣昕.城市軌道交通用60 kg/m 9號對稱三開道岔的設計[J].鐵道標準設計，2013(8)：41-44.

[7] 馬晉，王俏.超長軌道交通線分期建設及運營方案分析探討[J].鐵道標準設計，2014(1)：53-56.

[8] 任樹文，龔昕.南京地鐵機場線預應力混凝土長軌枕結構設計[J].鐵道標準設計，2014(2)：33-35.

[9] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50490—2009 城市軌道交通技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009．

[10] 中華人民共和國國家技術質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB700—2006 碳素結構鋼[S].北京：中國標準出版社，2007．

[11] 中華人民共和國建設部.GB50299—1999 地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范(2003版)[S].北京：中國計劃出版社，1999．

[12] 中華人民共和國鐵道部.TB10413—2003 鐵路軌道工程施工質量驗收標準[S].北京：中國鐵道出版社，2004．

Development of Concrete Sleeper Production Model for Changsha Subway Line 2

Liu Hongtao

(China Railway Zhuzhou Bridge Co. Ltd. Zhuzhou 412005， Hunan， China)

With reference to domestic techniques for the prefabrication of subway concrete sleepers， and following the technical requirements for the production of concrete sleeper for Changsha Subway Line 2 and the years’ experiences in this regard, a processing model is developed， focusing on grouped and integrated model and production processes. The success of the model helps overcome such current problems as low efficiency and high cost， and contributes to subway construction．

Subway; Concrete sleeper; Model; Development

2014-04-16；

：2014-05-18

劉紅桃(1975—)，女，高級工程師，1999年畢業(yè)于中南大學(原長沙鐵道學院)機械設計與制造專業(yè)，工學學士，E-mail：taozi1017@126.com。

1004-2954(2014)10-0044-03

U213

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.10.011