長線法生產(chǎn)梯形軌枕的質(zhì)量控制研究

張春利

(北京中鐵房山橋梁有限公司，北京 102400)

長線法生產(chǎn)梯形軌枕的質(zhì)量控制研究

張春利

(北京中鐵房山橋梁有限公司，北京 102400)

梯形軌枕是地鐵交通中的主要承重部件，它為列車及軌道結(jié)構(gòu)提供平臺并將集中荷載均勻分布。為保證梯形軌枕產(chǎn)品國產(chǎn)化生產(chǎn)效率，滿足施工進(jìn)度需求，研制適用于長線法工藝的可滑動模具。并通過采取模板預(yù)留反拱、對稱張拉受力、更改套管定位方式等措施，嚴(yán)格控制產(chǎn)品拱度、扭曲、道釘位置。結(jié)合北京地鐵7號線梯形軌枕的生產(chǎn)，介紹改進(jìn)后長線法施工過程中的關(guān)鍵施工工藝及質(zhì)量控制要點。實踐證明通過采取上述措施，梯形軌枕產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高。

地鐵；梯形軌枕；長線生產(chǎn)； 可滑動模具； 質(zhì)量控制

1 概述

近幾年，我國城市軌道交通高速發(fā)展，給人們的生活帶來了極大的便利。其中，“浮置式彈性支撐的梯形軌枕軌道結(jié)構(gòu)”在日本成功應(yīng)用于地鐵和高架軌道線路中。梯形軌枕是梯形軌道結(jié)構(gòu)的重要部件，它承受來自鋼軌的各種作用力，并將彈性作用力傳布于道床。梯形軌枕與框架式軌道板相似，為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其主要作用是為列車和軌道結(jié)構(gòu)提供平臺，并將軌道集中荷載均勻分布[1-4]。目前，梯形軌枕國產(chǎn)化生產(chǎn)采用長線法工藝，可以提高模具的周轉(zhuǎn)使用，提高效率，滿足了城市軌道交通快速發(fā)展的要求。

2 生產(chǎn)任務(wù)及梯形軌枕結(jié)構(gòu)簡介

梯形軌枕由2片預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土縱梁和3根橫向方鋼連接而成，形似梯子[5]。每側(cè)縱梁內(nèi)設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋18根；縱梁上設(shè)承軌臺，每個承軌臺上預(yù)埋扣件用尼龍?zhí)坠埽徽韨?cè)面安裝緩沖墊，枕底面安裝減振墊。梯形軌枕鋪設(shè)時，通過減振墊、緩沖墊支撐在L形的混凝土底座上，形成“浮置式彈性支撐的梯形軌枕軌道結(jié)構(gòu)”[6]。梯形軌枕的外形尺寸、預(yù)埋套管間距都要求很精確，翹曲、撓度需要嚴(yán)格控制，對生產(chǎn)過程中的工藝質(zhì)量控制提出了較高的標(biāo)準(zhǔn)。

2013年6月，北京中鐵房山橋梁有限公司承攬了北京地鐵7號線1 679塊枕長5 900 mm和26塊枕長3 500 mm兩種規(guī)格的梯形軌枕生產(chǎn)任務(wù)。鑒于以往長線法生產(chǎn)經(jīng)驗，對模型結(jié)構(gòu)、套管定位方式等進(jìn)行改進(jìn)，嚴(yán)格控制成品拱度、扭曲值，使產(chǎn)品達(dá)到了技術(shù)條件要求。梯形軌枕平面如圖1所示。

圖1 梯形軌枕平面

3 梯形軌枕施工工藝要點

3.1 生產(chǎn)線形式

以往長線法生產(chǎn)中，梯形軌枕模具底座固定于地面預(yù)埋鋼板上，放張預(yù)應(yīng)力鋼筋時，軌枕與底模之間產(chǎn)生較大位移。經(jīng)計算，1條長約60 m的生產(chǎn)線，單根預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉力為61 kN時的最大位移為131 mm，相對位移造成了預(yù)埋套管、枕端、承軌臺邊緣等部位損壞，甚至于產(chǎn)品報廢。地鐵7號線梯形軌枕模具采用底板滾軸裝置，地面預(yù)埋軌道，裝配完成后生產(chǎn)線整體可在預(yù)埋軌道上移動，保證了放張過程中梯形軌枕同模型同步位移。實踐證明，采用該種工藝的生產(chǎn)線，避免了梯形軌枕出現(xiàn)損傷。另外，側(cè)模由原來的定位銷定位改為推拉開合方式，端模由整體改為分塊式，更易于工人操作，減少磕損。梯形軌枕模具斷面如圖2所示。

圖2 梯形軌枕模具斷面(單位：mm)

3.2 長線法施工工藝

此次梯形軌枕生產(chǎn)線設(shè)7套模具及軌道，兩側(cè)鋼筋混凝土墩、滑動小車、活動錨固梁和固定錨固梁。活動錨固梁和固定錨固梁之間用8根φ25 mm精軋螺紋鋼筋連接，并將整條生產(chǎn)線的預(yù)應(yīng)力鋼筋用錨具固定在活動錨固梁上[7]。長線法生產(chǎn)，兩端的活動錨固梁之間的距離可以用滑動小車調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了梯形軌枕模型數(shù)量可以隨生產(chǎn)任務(wù)變化進(jìn)行增減。

長線法生產(chǎn)工藝流程：鋼筋下料、制作→模型清理、噴涂脫模劑→合模擺放箍筋→穿下排預(yù)應(yīng)力筋→放置預(yù)埋套管→穿上排預(yù)應(yīng)力筋、拼端模→張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋→綁扎箍筋、螺旋筋、預(yù)埋套管→包裹枕端預(yù)應(yīng)力失效位置→混凝土灌注→壓實抹面→放置減振墊→蓬蓋養(yǎng)護(hù)→拆模→放張、斷絲→起枕→鑿毛、封端→產(chǎn)品碼垛→定期檢驗、拱度監(jiān)測、扭曲監(jiān)測→檢驗合格后出廠。

4 質(zhì)量控制

4.1 拱度控制

梯形軌枕為偏心受壓構(gòu)件，容易起拱。實踐證明，由于混凝土徐變引起的起拱fx=(1.5～3.0)fy甚至更大[8]。生產(chǎn)中對7號線存放不同時間的梯形軌枕進(jìn)行了統(tǒng)計，如表1所示。為控制起拱，采取以下措施。

(1)模板預(yù)留反拱。根據(jù)對起拱值的分析，反拱曲線近似于二次拋物線，若在預(yù)制底模板時預(yù)留反拱，則可以抵消部分拱度以控制誤差，如圖3所示。二次拋物線方程為y=ax2+bx+c。設(shè)h為預(yù)留反拱值，l為底模板長度。根據(jù)表1，5.9 m的梯形軌枕設(shè)置了理論H=3 mm的反拱值。取h值約為-0.65H。由A=(-l/2，0)、B=(l/2，0)、C=(0，-0.65H)可得反拱曲線方程為y=2.6Hx2/l2-0.65H，由此計算模板上任意點的預(yù)留反拱值并指導(dǎo)預(yù)制底模。

表1 5.9、5.6 m梯形軌枕拱度監(jiān)測

注：h為預(yù)留反拱值；l為底模長度。圖3 反拱值設(shè)置

(2)控制好加荷時的混凝土齡期，注重混凝土原材料質(zhì)量和配合比，控制好養(yǎng)護(hù)溫度、濕度及成品碼放支點。

4.2 扭曲控制

梯形軌枕的兩片預(yù)應(yīng)力混凝土縱梁由3根方鋼連接，兩側(cè)結(jié)構(gòu)對稱，相對扭曲不允許超過1 mm。在長線法生產(chǎn)中，由于鋼筋下料誤差、鋼筋位置偏差等原因，易造成扭曲。北京地鐵7號線梯形軌枕生產(chǎn)中，采取了多項控制扭曲措施。

(1)從設(shè)計上兩側(cè)縱梁內(nèi)部鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋完全一致，箍筋對稱綁扎。

(2)灌注分層對稱進(jìn)行，即在兩側(cè)縱梁各下灰2/3，開動高頻振動器，繼續(xù)灌注剩余1/3，混凝土振搗密實。

(3)張拉先從一側(cè)縱梁的內(nèi)側(cè)鋼絞線開始，然后張拉另一側(cè)縱梁對應(yīng)位置鋼絞線，依次對稱進(jìn)行。整個張拉過程以油表讀數(shù)控制張拉力，以預(yù)應(yīng)力鋼筋伸長值復(fù)核，確保兩側(cè)張拉力一致。

(4)制作模板時，嚴(yán)格控制單側(cè)底模平整度和兩側(cè)高差。每次生產(chǎn)前對60 m生產(chǎn)線及張拉錨固梁進(jìn)行超平、調(diào)整。

4.3 預(yù)埋套管定位

由于滑動式生產(chǎn)線抵消掉了放張過程中梯形軌枕與底模之間較大位移量，因此改變了原有鉚釘固定預(yù)埋套管的方式。采用廠家訂制的橡膠螺桿底座固定方式(圖4)。套管螺旋式擰入底座，緊密配合，避免了后續(xù)振搗、綁扎過程中造成的套管松動、歪斜、偏心、進(jìn)漿等質(zhì)量問題。螺桿底座固定預(yù)埋套管位置精準(zhǔn)，合格率達(dá)到100%。

圖4 螺桿固定預(yù)埋套管

5 梯形軌枕性能檢驗

(1)梯形軌枕外形、外觀尺寸檢測。

(2)梯形軌枕預(yù)埋套管抗拔強(qiáng)度試驗。對預(yù)埋套管進(jìn)行抗拔試驗，確認(rèn)其破壞荷載滿足設(shè)計要求。

(3)絕緣性試驗。通過預(yù)埋套管測試確認(rèn)左右軌間的絕緣電阻值滿足設(shè)計要求。

(4)抗彎曲試驗。對梯形軌枕進(jìn)行逐級加載，確認(rèn)其承載力滿足設(shè)計要求[9]。

6 結(jié)語

北京中鐵房山橋梁有限公司通過改進(jìn)生產(chǎn)線的模具形式、預(yù)埋套管定位方式、側(cè)模和端模開合方式等梯形軌枕施工工藝，大大提高了生產(chǎn)效率；通過采取嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，確保了產(chǎn)品品質(zhì)，為北京地鐵7號線、14號線，大連地鐵1號線等城市軌道發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

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Study on the Quality Control over the Long Term Production of Ladder Sleeper

Zhang Chunli

(Fangshan Bridges Co. Ltd，Railway Building Corporation of China，Beijing 102400，China)

The ladder sleeper is the main load-bearing element in the subway traffic， providing a platform for the train and the track structure and uniformly distributes the relative concentrated load. To ensure domestic production efficiency of sleeper and meet the construction schedule， sliding mould applicable to long term production is developed. The arch， twist and spik position of the the product is strictly controlled by reserving inverted arch of the template with symmetric stretching force and modifying sleeve positioning method. With reference to Beijing subway line 7， this paper illustrates the key construction processes and quality control points with approved long term production. Practice has proved that ladder sleeper production quality has been greatly improved by taking above mentioned measures，

Subway；Ladder sleeper; Long term production; sliding mould; Quality control

2014-03-03；

：2014-03-17

張春利(1972—)，男，工程師，1996年畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院交通工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：zhangchunli2013@yeah.net。

1004-2954(2014)10-0036-03

U213.3+4

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.10.009