大西高鐵更換雙塊式軌枕探析

摘要：大西高鐵軌枕采用鋼筋桁架聯(lián)結(jié)的雙塊式軌枕。雙塊式軌枕狀態(tài)的完好，尤其是擋肩部分的完好，對于保證無砟軌道幾何尺寸良好狀態(tài)是至關(guān)重要的。但大西高鐵無砟軌道上的雙塊式軌枕由于設(shè)計(jì)、制造、施工等方面原因造成個別損壞。文章對雙塊式軌枕更換條件、軌枕擋肩失效原因、預(yù)防措施及建議、更換施工工藝、效果及體會等方面進(jìn)行了有益探索。

關(guān)鍵詞：大西高鐵；雙塊式軌枕；鋼筋桁架；無砟軌道；軌枕擋肩

中圖分類號：U232 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）31-0086-03

1 概述

大西高鐵正線全線鋪設(shè)CRTSⅠ雙塊式無砟軌道，軌枕采用鋼筋桁架聯(lián)結(jié)的雙塊式軌枕。雙塊式軌枕狀態(tài)的完好，尤其是擋肩部分的完好，對于保證無砟軌道幾何尺寸良好狀態(tài)是至關(guān)重要的。筆者參加了大西高鐵無砟軌道的靜態(tài)驗(yàn)收、軌道精調(diào)、聯(lián)調(diào)聯(lián)試、動態(tài)驗(yàn)收及試運(yùn)行等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在上述各個環(huán)節(jié)中，檢查發(fā)現(xiàn)有個別雙塊式軌枕由于外力破壞造成軌枕擋肩損壞，甚至擋肩失效，直接導(dǎo)致軌道幾何尺寸不能保持，嚴(yán)重影響大西高鐵行車安全。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，大西高鐵432K+000-559K+000間由于雙塊式軌枕擋肩失效造成的軌枕更換就達(dá)20余根，給施工單位造成了不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失，給大西高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試及試運(yùn)行帶來了不良影響。本文對雙塊式軌枕更換條件、軌枕擋肩失效原因分析、預(yù)防措施及建議、更換施工工藝、效果及體會等方面進(jìn)行了有益探索和

嘗試。

2 雙塊式軌枕更換條件

2.1 更換條件

雙塊式軌枕松動、擋肩失效或扣件調(diào)整量用到極限，采取其他措施不能保證無砟軌道穩(wěn)定性和行車平穩(wěn)性時(shí)，應(yīng)更換雙塊式軌枕。本文主要對擋肩失效原因引起的雙塊式軌枕更換進(jìn)行研究。

2.2 擋肩失效

如雙塊式軌枕兩螺栓孔間縱裂引起的縱向裂縫、承軌面和擋肩交界處橫向裂縫寬度大于1mm，或擋肩面破損長度超過擋肩長度的1/2，則判定為擋肩失效。

3 雙塊式軌枕擋肩失效原因分析

3.1 設(shè)計(jì)缺陷

大西高鐵采用鋼筋桁架聯(lián)結(jié)的雙塊式軌枕，該型軌枕的擋肩在設(shè)計(jì)中沒有設(shè)置配筋，采用一次性混凝土脫模成型，這種設(shè)計(jì)對于縱向、橫向及垂向的外力撞擊顯得強(qiáng)度不足，屬于設(shè)計(jì)缺陷。

3.2 制造缺陷

雙塊式軌枕在工廠制作過程中由于混凝土配比、脫膜、搬運(yùn)等環(huán)節(jié)原因，造成部分肉眼無法觀察的潛在裂縫，在靜態(tài)無荷載條件下狀態(tài)完好。但是經(jīng)過一段時(shí)間的列車運(yùn)營后，潛在的裂縫逐步擴(kuò)大，達(dá)到擋肩失效標(biāo)準(zhǔn)。大西高鐵下行線K445+518編號為445323027的軌枕就屬于此種情況，發(fā)現(xiàn)時(shí)軌枕擋肩已從承軌臺往上破裂為4塊。

3.3 線路鋪設(shè)中的破壞

在無縫線路長鋼軌的鋪設(shè)過程中，每根500m長的長鋼軌從鋪軌列車后方凸出，由于施工人員操作不當(dāng)，長鋼軌很容易縱向撞擊軌枕擋肩，造成軌枕擋肩破損。另外，在長鋼軌的現(xiàn)場焊接中及無縫應(yīng)力放散過程中，大型施工機(jī)械由于操作不當(dāng)也容易對軌枕擋肩造成撞傷。

3.4 高空墜物的破壞

橋面以上施工，如接觸網(wǎng)施工、剩余材料吊運(yùn)等過程中，吊裝的工器具從高空墜落，將雙塊式軌枕擋肩砸傷的情況比比皆是。

擋肩失效現(xiàn)場圖片如圖1所示：

4 預(yù)防措施及建議

4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

建議對雙塊式軌枕擋肩部分設(shè)計(jì)增加配筋，保證其對來自縱向、橫向、垂向的外力有足夠的抗撞擊強(qiáng)度。

4.2 嚴(yán)格產(chǎn)品檢驗(yàn)

雙塊式軌枕在生產(chǎn)、運(yùn)輸過程中難免出現(xiàn)裂紋，現(xiàn)場植入軌枕時(shí)必須嚴(yán)格把關(guān)，層層檢驗(yàn)，嚴(yán)禁不合格產(chǎn)品上線。

4.3 文明施工，防止砸傷

業(yè)主、監(jiān)理單位加強(qiáng)對施工單位的培訓(xùn)教育，形成有效的考核機(jī)制，防止野蠻施工。有效防范長鋼軌鋪設(shè)、焊接、應(yīng)力放散、接觸網(wǎng)安裝調(diào)試、橋面以上材料吊裝等施工過程對軌枕造成的破壞。

5 更換雙塊式軌枕施工工藝

5.1 施工準(zhǔn)備

5.1.1 確定鑿除范圍。該處無砟軌道雙塊式軌枕間距為650mm，為降低在鑿除時(shí)對相鄰軌枕的擾動，以破損軌枕與前后兩根相鄰軌枕分中彈出鑿除邊線，兩邊線間至道床板邊緣為鑿除范圍，如圖2所示：

5.1.2 松開待換軌枕的扣件，并用塑料模板將待換軌枕前后各5m范圍內(nèi)的扣件包裹，防止雜物落入扣件系統(tǒng)。

5.2 鑿除軌枕

5.2.1 在開始鑿除前，為保證相鄰道床板表面混凝土不被破壞，用小型切割機(jī)沿彈好的墨線對道床板四周進(jìn)行切割，切割深度20mm左右，切割時(shí)確保不得損壞道床板內(nèi)鋼筋。

5.2.2 用電鎬自切縫處向內(nèi)對道床板表面混凝土進(jìn)行鑿除，鑿除頂層鋼筋混凝土后，用墨斗彈出縱向鋼筋的切割線，切割線為縱向交叉切割，沿切割線用切割機(jī)將縱向鋼筋割斷。隨后繼續(xù)鑿除剩余混凝土，鑿除深度為道床板頂面向下200mm，以保證道床板底層鋼筋不被破壞。

5.2.3 混凝土鑿除后，將待換軌枕取出，并將道床板內(nèi)預(yù)留鋼筋上的混凝土用砂紙打磨干凈，隨后清除道床板內(nèi)雜物并用清水清洗干，利用小型鼓風(fēng)機(jī)清理鑿好的軌枕槽。

鑿除軌枕這個過程最少需要6小時(shí)。

5.3 安裝軌枕及綁扎鋼筋

5.3.1 將準(zhǔn)備好的新軌枕放入道床板內(nèi)，根據(jù)相鄰軌枕間距確定所更換軌枕的位置，在軌枕螺栓孔內(nèi)注入專用油脂，放好扣件墊板并用扭矩扳手按照160N·m扭矩要求上緊螺栓。

5.3.2 焊接縱向鋼筋，縱向鋼筋采用單面焊，焊接長度為200mm。隨后將橫向鋼筋用絕緣卡與縱向鋼筋固定，并將其他鋼筋交叉點(diǎn)用絕緣卡固定，以保證穩(wěn)固、絕緣。安裝軌枕及綁扎鋼筋這個過程最少需要2小時(shí)30分鐘。

5.4 安裝模板

模板采用鋼模板，施工前將模板清洗打磨干凈，均勻涂刷脫模劑。將模板固定在既有道床板兩側(cè)，用鋼管進(jìn)行支撐加固，模板接縫處采用雙面膠粘貼，保證拼縫嚴(yán)密。

5.5 道床板澆筑

澆筑前用弦線法對鋼軌幾何位置進(jìn)行檢查，滿足條件后對接茬混凝土表面和軌枕噴水濕潤，澆筑前用防護(hù)罩覆蓋軌枕、扣件，用塑料薄膜覆蓋鋼軌。

安裝模板、道床板澆筑這個過程需要60分鐘。

5.5.1 使用支座灌漿料進(jìn)行澆筑。在大西高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，不允許中斷行車太長時(shí)間，所以道床板澆筑材料選用SJGF-I支座灌漿料。施工時(shí)漿料按粉料∶水=1∶0.13（重量比）配制。先將水加入攪拌桶內(nèi)，然后逐漸加入稱量好的灌漿料，邊投料邊用電動攪拌槍進(jìn)行攪拌，直至粉料全部加完，再繼續(xù)攪拌2～3分鐘，使?jié){料均勻。隨后即可澆筑，混凝土澆筑時(shí)入模溫度控制在5℃～30℃，炎熱氣候條件下，應(yīng)控制混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫不超過40℃，宜安排在傍晚開始澆筑，不宜在早上澆筑以免氣溫升到最高時(shí)加劇混凝土內(nèi)部溫升。攪拌好的漿料在25分鐘內(nèi)灌注完畢。用刮尺和鐵抹子進(jìn)行抹面，使?jié)仓蟮牡来舶迮c既有道床板表面平順自然。

澆筑完成后采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)適當(dāng)散水保濕，養(yǎng)護(hù)時(shí)間3小時(shí)，隨后拆除模板，待材料強(qiáng)度達(dá)到40MPa后恢復(fù)線路正常行車。

5.5.2 使用C40混凝土進(jìn)行澆筑。如果有充足的施工時(shí)間，建議采用C40混凝土進(jìn)行澆筑。入模的溫度不應(yīng)該低于5℃。道床混凝土搗固采用兩個振搗器人工分左右進(jìn)行振搗，不可一前一后，主要搗固軌枕底部和下部鋼筋網(wǎng)，最后用ZD30振動棒主要搗固軌枕四周及模板內(nèi)側(cè)并對欠振處進(jìn)行補(bǔ)振。搗固時(shí)應(yīng)避免搗固棒接觸鋼模板和軌枕，防止模板失效混凝土砂漿留出。嚴(yán)格控制道床板尺寸超出范圍。

澆筑完成后采用土工布覆蓋防護(hù)，如果在冬季養(yǎng)護(hù)時(shí)可以采用電熱毯，光熱源進(jìn)行輔助保溫，最后蓋上被子及稻草防寒。設(shè)置專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，每3個小時(shí)測量混凝土表面溫度。養(yǎng)護(hù)5天后，待道床板達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度方可拆除模板，清理現(xiàn)場遺留雜物。

6 效果與體會

6.1 效果

筆者參加了20余根雙塊式軌枕在靜態(tài)精調(diào)和聯(lián)調(diào)聯(lián)試2個階段的更換施工，全面解決了大西高鐵雙塊式軌枕的質(zhì)量隱患，保證了大西高鐵如期開通運(yùn)營。通過施工后幾周的靜態(tài)檢查、動態(tài)驗(yàn)收檢測結(jié)果和正式運(yùn)營第一次動態(tài)檢測數(shù)據(jù)看，20余根所更換的雙塊式軌枕地段軌道檢測合格率達(dá)到了100%合格。

6.2 體會

6.2.1 及早進(jìn)行全面排查。建設(shè)單位、鐵路局、施工單位各方要在靜態(tài)驗(yàn)收、聯(lián)調(diào)聯(lián)試、試運(yùn)行等階段對無砟軌道進(jìn)行全面檢查，及早發(fā)現(xiàn)雙塊式軌枕受破壞隱患，發(fā)現(xiàn)后及早安排進(jìn)行更換施工。

6.2.2 制定有效機(jī)制進(jìn)行全面防范。業(yè)主、監(jiān)理、施工單位要制定有效機(jī)制，教育相關(guān)單位文明施工，杜絕野蠻破壞，盡量避免雙塊式軌枕遭到各種外力破壞。

6.2.3 接管養(yǎng)護(hù)單位要全程監(jiān)督提早積累經(jīng)驗(yàn)。接管高鐵養(yǎng)護(hù)的工務(wù)車間要全程參加施工單位的更換雙塊式軌枕施工，一方面監(jiān)督施工單位高標(biāo)準(zhǔn)完成更換施工，另一方面留取全面的影像資料，以保證在正式運(yùn)營階段出現(xiàn)需要更換雙塊式軌枕時(shí)干部職工能熟練操作。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：李峰（1972-），山西臨汾人，大秦鐵路股份有限公司侯馬北工務(wù)段工程師，研究方向：土木工程。