高速鐵路CRTSⅠ型軌道板換板施工技術

王有能 上海鐵路局上海高鐵維修段

高速鐵路CRTSⅠ型軌道板換板施工技術

王有能 上海鐵路局上海高鐵維修段

結合某城際鐵路3塊CRTS-Ⅰ型無砟軌道板換板施工作業實踐，提煉和總結出利用夜間天窗時間對運營條件下更換軌道板的施工技術。通過對鋸軌和不鋸軌兩種方案的施工工藝流程及方法進行闡述，提出在有條件的情況下盡可能采用不鋸軌方案進行換板施工。可為高速鐵路同類無砟軌道養護維修提供參考。

高速鐵路；CRTSⅠ型板式無砟軌道；軌道板；換板；施工技術

1 引言

高速鐵路CRTS-Ⅰ型板式無砟軌道主要由鋼軌、扣件、預制混凝土軌道板、凸形擋臺及周圍填充樹脂、CA砂漿及鋼筋混土底座等部件構成[1-2]。在高速鐵路運營養護維修中，發現個別軌道板出現裂紋、起鼓、掉塊、地圖狀裂損等傷損現象，呈現裂紋貫通成片及剝落掉塊趨勢，如圖1所示。經現場檢查確認，目前這些病害尚未影響軌道幾何不平順，但如果不及時處理可能會影響軌道板結構承載能力及其幾何狀態控制，存在巨大安全風險。因此，為了確保行車安全，必須對存在病害的軌道板進行更換。本文對某城際鐵路3塊CRTSⅠ型無砟軌道板換板施工作業進行提煉和總結，提出利用夜間天窗時間對運營條件下更換軌道板的施工技術，可為高速鐵路同類無砟軌道養護維修提供參考。

圖1 軌道板嚴重裂紋病害

2 換板施工原則及技術特點

2.1 施工原則

根據CRTSⅠ無砟軌道結構特點以及高速鐵路運營的要求，換板施工主要應堅持以下幾點原則：

（1）應以不鋸軌或少鋸軌為前提，以高效、安全、精確為原則進行施工方案的設計，盡量較少對無縫線路的影響；

（2）根據施工需要鑿除凸形擋臺周圍填充樹脂，不破壞凸臺以及相鄰軌道結構，且應盡量減少對無砟軌道結構的影響；

（3）必須制定周密的施工計劃以及與之相匹配的白天行車限速要求，以保障高速鐵路正常運營及安全；

（4）必須制定完善的施工安全控制措施和應急預案。

2.2 技術特點

2.2.1 施工難度大

CRTSⅠ型板式無砟軌道無縫線路換板施工技術迄今為止暫無很成熟的技術可沿用，必須自行對整個施工過程進行開發研究，邀請專家進行技術方案論證和相關檢算；施工場地狹窄，大型機械設備進場困難，橋面可操作空間相當有限。

2.2.2 精度要求高

高鐵施工測量采用CPⅢ基準網，基準精度為1/100 000精度。兩相鄰基準點間相對精度為：平面位置±1.0 mm，高程± 0.5 mm，軌道板加密基標點 GRP的相鄰平面位置±0.2 mm，高程±0.1 mm。軌道板精調主要指標為：相鄰軌道板接縫處承軌臺相對高差±0.3 mm，平面位置±0.3 mm，軌道板中線偏差0.5 mm，軌道板頂面高程±0.5 mm。水泥乳化瀝青砂漿填充層灌筑厚度直線段為30 mm，誤差±10 mm[3-5]。

2.2.3 工期緊

所有施工作業均需按照運營線施工要求，進行要點封鎖施工。封鎖要點時間內必須完成軌道起道、軌道板分離、軌道板外移、CA砂漿層清理、軌道板復位、軌道板精測、CA砂漿重新灌筑、軌道精調等工作，工期非常緊張。

3 施工方案設計與安排

3.1 施工方案擬定

根據施工現場地形條件限制，施工難易程度、施工風險等，擬定方案一（鋸軌換板方案，簡稱鋸軌方案）、方案二（不

鋸軌換板方案，簡稱不鋸軌方案），兩種方案各有優勢，可適用于不同條件，通過技術、工機具設備及優缺點綜合分析，建議曲線超高大于50 mm地段采用鋸軌方案，直線或曲線地段超高小于50 mm地段采取不鋸軌方案。詳見表1所示。

表1 換板方案

3.2 施工計劃安排及行車限速要求

3.2.1 施工計劃

本項目施工期間，利用3個施工天窗、2個維修天窗，其中前3個施工天窗分別為鋼軌切割（1天）、更換軌道板（1天），1個天窗鋼軌焊接；2個維修天窗，其中1個線路測量，1個線路精調。每個天窗點施工時間為300 min，施工路用列車跨站界施工，按照《技規》(第333條）規定辦理。

3.2.2 行車限速要求

換板施工后限速60 km/h（首列限速45 km/h）至焊接施工時止；焊接施工后限速120 km/h（首列限速80 km/h）至精調結束時止；線路精調結束后限速160 km/h、200 km/h、250 km/h各24 h，供電配合施工。

4 換板施工工藝技術流程與方法

換板施工主要包括施工前準備、換板施工及后續焊接、精調三個階段。本節首先對上述兩種方案共同點進行介紹，然后單獨對不鋸軌方案的特殊作業進行簡要說明。

4.1 施工前準備階段

施工前準備階段主要包括軌道板試吊、定位線標注、零配件緊固及編號以及鋼軌切割等工序，具體如下：

（1）軌道板試吊。全面檢查重型軌道車性能，在存板基地模擬線上接觸網導高、線間距、曲線超高等條件進行試吊工作。

（2）定位線標注。采用彈墨線、靠尺、鋼尺、弦線等對原軌道板的平面及高程位置進行測量和標識，并做好數據記錄，主要包括原軌道板和鄰近軌道板之間的相對水平位置、板間距離、板間高差、凸臺間隙等具有定位軌道板狀態的參數，具體參照圖2所示。

圖2 定位線標注示意圖

備注：①縱向：用鋼尺量出換板前圖中相應位置d1、d2、d3、d1'、d2'、d3'距離，換板后按原距離進行控制，精度控制在±1 mm內；

②橫向：以軌道板中心線為粗調控制線，兩鐵墊板邊線作為精調控制線，并用換板前后a1、a2、a1'、a2'四個橫向距離作為校核，精度控制在± 0.5 mm內；

③高程：用電子水準儀精確測量出換板前后圖中相應位置A、B、C、A'、B'、C'高程，換板后按原高程±2 mm進行控制，精度控制在±0.2 mm內。

（3）零配件緊固及編號。對作業點前后各100 m范圍內的T型螺栓進行緊固，防止無縫線路爬行。同時對零配件按照左右股、內外側進行編號，確保恢復線路時原位安裝。

（4）鋼軌切割。提前進行鋼軌切割。切割點的選擇須滿足插入短軌長度不小于20 m及“兩軌三縫”要求，并結合現場既有焊縫，盡量減少焊縫數量。切割完畢后，用無損夾具進行聯接，電務采取臨時跳線導接，限速60 km/h開通線路。

4.2 換板施工階段

換板施工階段的工藝流程和方法主要包括接觸網停電、零配件拆除、凸臺樹脂鑿除、鋼軌移位、舊板吊裝、CA砂漿表面清理、密封條粘貼、新板吊裝、軌道板精調、凸臺樹脂澆筑、鋼軌恢復、板底注膠、回檢清場共13個步驟。具體如下：

（1）接觸網停電。按照電調命令，進行接觸網停電、驗電、掛地線，并做好相關防護措施。

（2）零配件拆除。拆除需更換軌道板上所有零配件，拆除需移動鋼軌范圍內的T型螺栓及軌距塊，接頭夾板、聯接導線等，拆下的配件規范擺放。拆除鋼棒防護槽鋼、靜電連接線。

（3）凸臺樹脂鑿除。利用鋼釬等工具鑿除既有凸臺樹脂，并清理干凈。

（4）鋼軌移位。安裝輥輪，沿線路方向移動鋼軌，留出作業空間。負責人統一指揮移除鋼軌，指定每個撬棍、夾鉗等工具的使用人，并確定作業位置。

（5）舊板吊裝。安裝四個精調爪，同步均勻頂升軌道板，在軌道板與CA砂漿層脫離后拆除精調爪。安裝起吊螺栓，經吊裝負責人對吊點和螺栓松緊度核查后，統一指揮將舊板吊到軌道車平板上。重型軌道車停于鄰線對應位置，在起吊作業前必須用墊木墊實，確保液壓支腿穩固。起吊過程中作業人員撤離吊裝區域，嚴禁任何人站在吊臂和軌道板下方。施工過程中要嚴密注意控制吊臂高度，不得觸碰破壞供電接觸網。

（6）CA砂漿表面清理。對更換的軌道板處CA砂漿表面進行檢查，用鼓風機、磨光機、掃把等，對殘留浮渣進行打磨平整、清理干凈，同時對凸臺再次清理。清理完畢后，嚴禁站人。

（7）密封條粘貼。在距CA砂漿邊緣（2～3）cm處，黏貼（2～3）mm厚密封條，確保砂漿周邊全部密封，并留出注膠孔和排氣孔。

（8）新板吊裝。將新板吊至安裝位置，落板時每端利用三個預制木條對新軌道板橫向、縱向位置進行限位。落板后，利用弦線對軌道板平面位置進行復核，利用鋼直尺等對高程進行復核。利用精測小車對作業區段及前后各100 m進行測量，對線型進行分析，并制定精調方案。

（9）軌道板精調。安裝精調爪，將軌道板精調到位，精度控制在2 mm內。按照精調方案對線路進行調整，作業時嚴格執行技術標準和作業要求，嚴肅作業回檢制度。

（10）凸臺樹脂澆筑。粘結凸臺灌注袋，均勻攪拌樹脂料，立即進行澆筑。

（11）鋼軌恢復。將鋼軌移回原位，安裝扣件、接頭夾板及聯接導線。在施工時應準備足夠的WJ-7型扣件配件用于更換和調整軌道線型。對更換區段內的鋼軌切割勻縫，原位焊接、精細打磨、焊縫探傷。

（12）板底注膠。采用與原CA砂漿性能相似的砂漿樹脂進行壓漿填充，壓力控制在0.1 MPa，確保板下空隙填充密實。

（13）回檢清場。供電拆除地線。對軌道結構、幾何尺寸進行全面檢查。清理現場，將工具、垃圾全部撤出線路。負責人確認并申請銷記。限速60 km/h開通線路（其中首列限速45 km/h）。

4.3 后續階段

該階段包括鋼軌焊接、線路測量、軌道精調等工作。

（1）鋼軌焊接。對更換區段內的鋼軌切割勻縫，原位焊接、精細打磨、焊縫探傷。

（2）線路測量。利用精測小車對作業區段及前后各100 m進行測量，對線型進行分析，并制定精調方案。

（3）軌道精調。按照精調方案對線路進行調整，作業時嚴格執行技術標準和作業要求，嚴肅作業回檢制度。

4.4 不鋸軌方案特殊作業說明

上一小節中介紹了兩種方案共同的工藝流程和方法，本節對不鋸軌方案的一些特殊作業即舊板移出和新板移入兩方面進行簡要說明。

（1）舊軌道板移出。松開換板地段兩端各100 m線路扣件，利用起道機把鋼軌頂升50 cm，墊好枕木，防止鋼軌落下；同時利用軌道板精調爪安裝孔做為支點，用起道機頂升軌道板，舊軌道板底部抬升至既有軌道板面高10 cm，將自制起滑移裝置安裝其中（如圖3所示），經技術人員對滑移裝置支點、滑塊位置和螺栓松緊度核查無誤后，由現場負責人下令由舊軌道板緩慢降落到滑移裝置上，滑移裝置的兩個軌道要平行，置于軌道板正中間不得偏位且垂直于待換裂損軌道板（該裝置可以采用測量方法在裂損板上做標記將其居中）。隨后將舊軌道板通過滑移裝置使其滑移至兩線之間，利用鄰線相對應位置軌道車進行吊裝，放入到軌道平板車上。

（2）新軌道板移入。用軌道吊把新板吊至兩線間橫移裝置上，利用移出舊板的起滑橫移裝置，把新板移入所需移入位置，橫向到位后拆除橫移裝置，緩慢松開起道機，4臺起道機同步操作，把新板進行落位，利用精調爪進行粗調。

圖3 滑移裝置安裝示意圖

5 材料設備及人員組織

進行 CRTSⅠ型板式軌道板換板時，需要的機具設備比較多，在施工前必須由專人負責機具設備的準備工作，確保施工順利進行并且不超過審批封鎖要點工期。軌道板換板作業，必須由具有 CRTSⅠ型板式軌道板施工經驗的技術管理人員帶班作業，配置相應的實驗工程師、測量工程師、安全員及一定數量工人進行換板作業。

6 結束語

通過對高速鐵路CRTSⅠ型軌道板換板施工技術現場實踐經驗總結，筆者建議盡量采取不鋸軌施工方案，減少前期鋸軌準備及后續焊接施工環節，減少現場焊接接頭數量，減少焊接施工風險，同時應根據鎖定軌溫條件，選擇合適封鎖天窗；另外，應在現有換板機械設備的基礎上，著手研究開發適應無砟軌道換板大修作業的機具，實現機械化施工，進一步實踐高速鐵路運輸天窗條件下無砟軌道換板施工技術，為高鐵鐵路養修儲備和積累更多經驗。

[1]李培剛,劉學毅,黎國清.砂漿層脫空對橋上單元板式無砟軌道動力特性影響研究[J].中國鐵道科學,2014(03).

[2]趙國堂.高速鐵路無砟軌道結構［M］.北京:中國鐵道出版社,2006．

[3]鐵建設函［2009］674號高速鐵路無砟軌道工程施工精調作業指南［S］

[4]TB 10754-2010高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準［S］.

[5]熊云,劉學信,翟重珍.無砟軌道板安裝精調控制施工技術.[J]．鐵道建筑技術,2008(6).

責任編輯：王華 胡雄偉

來稿日期：2015-02-04