CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工技術與質量控制

戴志興

(中鐵一局集團第二工程有限公司,河北唐山 064002)

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工技術與質量控制

戴志興

(中鐵一局集團第二工程有限公司,河北唐山 064002)

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道屬于新型軌道結構,具有結構耐久強、高穩定性、高平順性、少維修等優點,廣泛應用于高速鐵路。本文結合作者在武廣客運專線鐵路無砟軌道路基和橋梁段的施工經驗,結合雙塊式無砟軌道的結構特點,對施工工藝流程、施工方法、質量控制等進行分析,期望為CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工提供參考。

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道 結構特點 施工方法 質量控制

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道是一種新型的高速鐵路軌道結構,事先預制雙塊式軌枕,通過現場安裝配筋、現澆混凝土的方式將其連續、均勻地固定在鋼筋混凝土道床內,以此確保無砟軌道結構的整體性。CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道具有耐久性好、穩定性高、整體性強、使用壽命長、維護工作量小等優勢,已經在我國多條客運專線和高速鐵路上得到成功應用。

1 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道結構概述

1.1 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道系統結構

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道系統結構根據線下結構物不同,在路基、橋梁上存在差異,但主要包括鋼軌、扣件系統、雙塊式軌枕、道床板、底座等部分構成。其中橋梁地段的底座結構不同時期、不同線路存在一定的差異,即底座凸臺和底座凹槽設計,如下圖1所示。[1]

1.2 結構特點

因雙塊式無砟軌道其軌枕預制件與現澆混凝土之間的結合面較小,道床縱向連續配筋與軌枕桁架鋼筋綁扎安裝,有利于裂縫的均勻分布和控制裂縫寬度,從而使雙塊式無砟軌道結構的整體性得以提高。同時,雙塊式無砟軌道結構還具有工程造價低、施工難度小,使用壽命長等特點。此外,除了具有這些無砟軌道的固有特點外,還具有其獨特的優勢,第一,由于是現澆道床板底座,可使工作面增加,軌道的拼裝場可選擇在就近的梁場,受工期影響較少,適用于地形復雜的高速客運專線鐵路施工。[2]第二,無需工廠化預制軌道板,降低了軌道板的運輸費,可減少建設投資。

a路基直線地段軌道結構示意圖

b橋梁直線地段軌道結構示意圖(底座凸臺)

圖1 路基、橋梁地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道結構示意圖

2 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工方法及工藝流程

2.1 施工方法

在完成了基礎沉降評估、線路交接后,首先施工道床底座,在橋梁上為鋼筋混凝土底座板、在路基上為混凝土支承層。

施工無砟道床時,在底座上安裝、綁扎底層鋼筋,再利用扣件系統接連工具鋼軌與雙塊式軌枕,并組裝為軌排。使用專用的支承架支立軌排,安裝、綁扎上層縱向鋼筋和綜合接地鋼筋,然后精確測量、調整軌道。最后支立模板澆筑混凝土形成無砟軌道。

2.2 工藝流程

雙塊式無砟軌道施工工藝程序多,主要包括工具軌的安裝及扣件緊固、混凝土底座施工及養護、提升軌排、軌道粗調、模板安裝、混凝土澆筑、扣件和支承架螺桿應力釋放、支承架拆除等。[3]在每一個工藝流程中,應嚴格按照施工方法與技術要求進行施工,確保施工的準確、合理。

3 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工要點

3.1 施工準備

在雙塊式無砟軌道施工過程中,施工準備階段是工程順利開展的基礎,應合理把握施工準備工作。在施工前,測量現場數據、比選施工方案、審核圖紙,并對施工狀況進行調查。編制實施性施工組織設計和施工作業指導書。同時,還應對技術人員、施工人員進行崗前培訓,組織培訓交流會,提高工作人員技能。此外,還應及時召開討論會、總結會,針對重點工序編制專項施工方案,并依據施工方案制定合理的施工質量管理辦法,確保施工的順利開展。

3.2 混凝土底座施工

橋梁地段道床板支承結構為底座板,底座板直接澆筑在橋面混凝土上。主要工序為施工準備、梁面鑿毛清理、鋼筋綁扎、底座及凹槽(或凸臺)混凝土澆筑(每塊底座板設置限位凸臺或限位凹槽兩個)、養護等。混凝土澆筑時一次成型,澆筑完成后1h后立即進行保溫保濕養生,并及時用土工布覆蓋,養護時間不低于14天。

3.3 隔離層、彈性墊層施工

橋梁底座混凝土強度達到設計強度的75%時,可按設計要求鋪設隔離層和彈性墊層;隔離層分中鋪設,根據凹槽(或凸臺)位置剪裁隔離層。隔離層宜與道床板等寬,鋪設時應鋪貼平整,無褶皺,無破損,接縫采用對接,不得重疊;接縫處及邊沿無翹起、空鼓、皺折、脫層或封口不嚴等缺陷;

彈性墊層粘結于凹槽(或凸臺)的側面,使其與凹槽周邊的混凝土密貼,頂面與底座表面平齊,不得有鼓泡、脫離、縫隙現象,接縫處及邊沿無翹起、空鼓、皺折、脫層或封口不嚴等缺陷;縫隙應采用薄膜封閉。

3.4 鋼筋綁扎及絕緣測試

需依據設計圖紙進行鋼筋綁扎,對鋼筋的型號、間距、數量、保護層進行重點控制。在這個過程中,最重要的是,必須用絕緣卡對道床板鋼筋與軌枕鋼筋的連接點或道床板鋼筋的每個節點進行綁扎。同時,鋼筋絕緣測試是施工的重要環節,安裝好絕緣卡,并對鋼筋的搭接狀況進行檢查,用手搖兆歐表對鋼筋間的絕緣狀況進行檢查。[5]并在混凝土的澆筑過程中,對絕緣卡的有無脫落現象進行檢查,確保絕緣測試的準確性。

3.5 軌排的組裝

在軌排組裝中,使用最頻繁的機具是龍門吊,它是吊運鋼軌、鋼筋、雙塊式軌枕等材料的必備工具。工具軌可循環使用,最后鋪設長鋼軌。在施工場地,按照雙塊式軌枕設計間距,用龍門吊布設雙塊式軌枕。在散枕時,應確保位置準確,輕放。當鋪設完雙塊式軌枕后,再鋪設工具軌,要確保工具軌的無毛刺、損傷等,還應經常檢查鋼軌的質量及狀態。并根據標準軌上每根雙塊式軌枕的位置刻畫標識線,以控制軌枕間距,提高施工效率。[4]

3.6 軌道的粗調

首先,在軌排的一端設置基標,以加密基樁為基標,并用“L”型軌道卡尺對基標處的基標垂線到鋼軌軌頭的水平距離進行量取,也可量取基標至軌面的垂直高度。然后,利用橫向調整絲杠,通過軌排的橫向移動,逐步調整軌排方向,并對軌排高程進行調整。

3.7 模板及固定體系的安裝

安裝道床模板前,用電鉆鉆孔,并用膨脹螺栓對模板三角支撐架進行固定,進行模板及固定體系的安裝。橋梁上可利用防護墻限制道床模板的橫向移動,并做為軌道橫向調整的著力點,路基上大約每隔2個軌枕進行鋼制地錨的埋設,并將橫向調整螺桿設在地錨上。縱向與橫向固定,在混凝土澆筑時具有防止軌排上浮的作用。

3.8 軌道精調

軌道精調是雙塊式無砟軌道施工的關鍵工序,決定了軌道的最終位置是否滿足設計要求。在軌道精調的過程中,應合理安排精調時間及分段長度。一般情況下,應在混凝土澆筑之前完成最終軌道的調整工作,調整長度應大于當班計劃澆筑段的長度。在精調的過程中,根據測量數據,利用旋轉螺桿調整器豎向調整軌道高程、高低;利用橫向螺桿對軌道中線進行調整。[6]對于曲線地段,如果高度與水平位置的調整出現沖突時,必須同時調整兩者方向。嚴格控制軌道調準的定時,要對每一斷面線路的軌向、水平、高低進行檢測,并逐步調整,確保軌道位置的準確。

3.9 混凝土澆筑

在混凝土澆筑前,應對模板安裝的穩定性進行檢查,確保其接縫嚴密,防止漏漿,清理干凈模板與混凝土的接觸面,并覆蓋扣件、鋼軌、軌枕表面,避免被混凝土污染。此外,用水濕潤軌枕、底座表面,多點檢測鋼筋保護層厚度、軌排的幾何形位,并對鋼筋絕緣性能進行檢測。當確保所有條件都符合設計要求后,進行混凝土澆筑。

對于混凝土的振搗,應遵循快插慢拔的原則,確保軌枕底部無氣泡。振搗應適度,不可過振,避免使混凝土離析。在混凝土澆筑完,應進行三次找平收光,分別在混凝土澆筑完成后、混凝土剛初凝時、混凝土初凝后一段時間之內。在找平收光后,對鋼軌面、軌枕的污染進行清理。

3.10 混凝土養護及支架拆除

無砟軌道道床板施工完成后,應及時進行全覆蓋保濕養護,防止因混凝土內部溫度導致的裂縫,其養護時間不應少于一周。

在支架拆除的過程中,應合理采取防止開裂的措施。應根據混凝土產生強度與環境溫度,選擇鋼軌扣件的松開時間,確保鋼軌的自由伸縮。在混凝土初凝后,將夾板螺栓解開,并將支承絲桿放松一圈,也適度放松扣件等固定裝置,使鋼軌的溫度應力以及混凝土徐變得到適度釋放。當混凝土強度達到5MPa后,進行支承架、模板、工具軌的拆卸。同時,在拆除支承架絲桿后,用同等強度的無收縮砂漿封堵道床上遺留的螺栓孔。

3.11 鋪軌及聯調聯試

在雙塊式無砟軌道施工完成之后,不能馬上投入使用,需要經過后期綜合整理,并進行聯調聯試,在各項性能指標都符合設計要求之后,才能投入使用。

為了達到提高測量精度的目的,減少儀器設站產生的偏差影響,同一段落的復測、精調和軌道綜合整理時的全站儀設站點都應在同一個位置,要求其偏差小于10厘米,并施測同一測量段,使各項測量指標合格。

后期綜合治理精度滿足要求后,統一鋪設無縫線路。用長軌運輸車將長軌從長軌存放場運輸至現場,用鋪設機進行鋪設,并進行焊接,使其成為無縫線路。在鋪軌完成后,進行聯調聯試,按照高速客運線的標準對其進行驗收,確保符合要求后,投入使用。

4 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工質量控制

4.1 加強施工前驗收準備工作

在雙塊式無砟軌道施工前,應驗收基礎,確保基礎滿足鋪設要求,確保基礎頂面的平整,將高程誤差控制在0-20mm之間。[7]對基礎表面進行鑿毛,清除浮砟、松巖、泥塊等雜物,并用高壓水對表面進行沖洗,當基礎表面無積水時,可進行混凝土的澆筑。此外,通過線路測設,進行基表控制。在施工前,貫通測量線路中心線,復測系統高程系統。而對于基標的控制,在直線位置,可每隔100m設置一個控制基標,在曲線位置,可每隔50m一個。同時,也應在豎曲線起點、邊坡點等位置設置控制基標,并將其作為永久標志進行保護。

4.2 混凝土質量控制

混凝土施工前,對配比、原料等進行試驗,對比混凝土的自由收縮值、抗裂性能、工作性、絕熱性、耐久性指標等,對原材料及配比進行確定,在確保混凝土合格后,才可進行施工。施工過程中應加強混凝土溫度的控制。由于,在高溫的季節,溫度過高使混凝土表層升溫快;而在低溫季節,過分的通風散熱、冷空氣使表面的降溫過快,從而出現表面裂縫。因此,必須采取必要的表面隔熱措施,并加強養護。

4.3 裂紋控制

在雙塊式無砟軌道施工過程中,由于多種因素的影響,容易出現裂紋現象。因此,在施工過程中,應采取有效措施防止裂紋。在施工時,合理控制混凝土的澆筑時間,避免溫度過高或過低,在澆筑后及時覆蓋保水養護。在拆除支架和工具軌時,要確保拆除時間的合理性,防止對混凝土表面的破壞。同時,當發現裂紋時,應及時采取措施進行修補,防止裂紋的擴展。

4.4 軌道精度控制

軌道精調時,應嚴格按照要求進行測量工作,以確保準確性。當軌道的水平投射在直線下,應參考與鄰近的曲線段相同的鋼軌,當在曲線下時,應始終參考鋼軌的外側軌,確保測量條件的一致性。一般情況下,在鋼軌表面之下的14mm處的位置進行規矩測量。[8]為減少誤差、確保軌道位置的精確,應在同以位置對同一段落進行復測、精調。

5 結束語

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道因其自身的結構特點,其施工方法與精度要求也與傳統的有砟軌道不同,需要高水平的施工技術和嚴格的施工組織管理。施工時,應做好施工準備工作,進行必要的崗前技術培訓,以確保施工質量滿足設計要求。通過提高雙塊式無砟軌道施工質量來提高線路運行質量,并進一步促進我國高速鐵路向更高技術水平發展。

[1]李昌寧,戴宇.CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道軌枕預制與鋪設技術[M].中國鐵道出版社,北京2013,2-4.

[2]馬福山.淺析雙塊式無砟軌道施工方法及技術控制[J].城市建設理論研究(電子版),2012,(4).

[3]趙東田.雙塊式無砟軌道施工質量控制技術及措施[J].鐵道工程學報,2009,(5):24-27.

[4]蔣建設,羅新南,彭仁軍等.武廣客運專線CRTS Ⅰ型雙塊式無砟軌道施工設備配套研究[J].鐵道工程學報,2009,(7):54-56,66.

[5]陳驍文.雙塊式無砟軌道施工工藝及施工精度控制[J].鐵道建筑,2009,(2):108-110.

[6]李方東.武廣鐵路客運專線CRTS Ⅰ型雙塊式無砟軌道施工關鍵技術[J].鐵道建筑,2010,(1):26-29.

[7]韋合導,王森榮.高速鐵路雙塊式無砟軌道結構設計及施工技術[J].鐵道建筑技術,2008,(2):44-47,55.

[8]李立信.雙塊式無砟軌道快速施工綜合技術及配套設備、工裝技術[J].城市建設理論研究(電子版),2014,(5).