淺談山區高速鐵路CRTS-I型雙塊式無砟軌道施工技術

冉 鵬， 胡 勇， 鄧 忠 誠

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

淺談山區高速鐵路CRTS-I型雙塊式無砟軌道施工技術

冉 鵬， 胡 勇， 鄧 忠 誠

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

依托滬昆高鐵某標段無砟軌道施工，通過技術研究分析，對如何較好地控制軌道平順性及精調程度，降低扣件更換率，提高道床混凝土施工質量及電阻的絕緣控制質量提出了具體要求及解決辦法；同時，結合工裝選擇、物流組織等措施，有效地降低了施工成本，為后續類似工程建設提供了參考。

CRTS-I型；雙塊式；無砟軌道；施工技術

1 工程概述

滬昆客專貴州段為中國境內第一條山嶺重丘區高速鐵路，工程十分艱巨、工程地質條件復雜、技術難點眾多，貴州境內正線全長559.473雙線公里，設計時速為350 km/h，為目前最高時速高速鐵路。滬昆客專貴州段某標段全長35 km，其中路基區間35段，橋梁32座，涵洞27座，隧道9座。

CRTS-I型雙塊式無砟軌道單延米70 km，均處于貴州山嶺重丘區位置，且施工工期僅為1.5個月，工期緊，精度要求高，對現場施工組織及質量控制提出了較高的要求。

2 施工技術控制難點

(1)軌道精調要求極高。軌距誤差不得大于1 mm，高程不得大于2 mm，中線偏差不得大于2 mm，軌道變化率不得大于1/1 500，其遠遠超過混凝土施工規范的誤差要求。鑒于精調本身受外界因素影響較大，因此，如何保證在不同環境條件、不同施工條件下軌道精調數據的精確性以及軌道的平順性是無砟軌道控制的難點。

(2)混凝土質量控制難度大。CRTS-Ⅰ雙塊式無砟軌道道床板寬280 cm，高26 cm，在隧道和路基地段均為連續澆筑，且間距65 cm預埋混凝土軌枕。道床板混凝土屬薄層混凝土，混凝土施工質量受溫度、環境及配合比影響較大，且因線路所處地區地質條件復雜，路橋隧涵交錯布置，在各結構物不均勻沉降影響下如何保證道床板混凝土不開裂、不變形等是該地區無砟軌道施工的控制重點。

(3)山區物流組織難度大。因該工程地處山嶺重丘區，橋隧比高達72%，高山溝壑較多，故良好的物流組織是關系到無砟軌道能否順利施工及成本可控的關鍵。

(4)工裝選型對施工影響大。目前國內CRTS-I型雙塊式無砟軌道施工主要采用機組法、軌排框架法、人工軌排法、人工工具軌法等，但不同的施工工法精調控制難度、扣件更換率及人員設備投入情況不一致，存在較大差異，因此，選擇一種較為合理的施工工法，對加快無砟軌道施工進度、降低施工成本、提高質量控制尤為重要。

3 技術研究的總體思路

項目部圍繞滬昆客專貴州段山嶺重丘區CRTS-Ⅰ雙塊式無砟軌道“精調平順性控制、混凝土澆筑質量控制、物流組織、工裝選型、施工效率、變形裂縫控制”開展了技術攻關，其總體思路如下：

第一步。針對無砟軌道施工，先行準備線外試驗段，在線外試驗段對CRTS-Ⅰ雙塊式無砟軌道精調作業、混凝土作業、施工效率等進行初步摸底。

第二步。在隧道內進行線上無砟軌道先導段施工。在施工環境影響較小、外界溫度較為恒定的隧道內施工，進一步對精調作業、混凝土作業、物流組織、施工效率、工裝選型等做詳細的分析與研究，初步確定施工方案及工藝。

第三步。全面開展無砟軌道施工，在橋、路、隧等不同線路條件、不同外界條件下，大量施做，總結不同條件下的無砟軌道施工方案及施工工藝，確定精調作業、混凝土作業、物流組織、施工效率、工裝選型、變形裂縫控制等各方面需要注意的事項，形成具有針對性的技術報告并最終歸納總結成具有指導性的山嶺重丘區CRTS-Ⅰ雙塊式無砟軌道施工工藝。

4 所采用的研究方法

為保證山嶺重丘區CRTS-Ⅰ雙塊式無砟軌道施工質量，經反復試驗、加強了對混凝土性能和施工工藝的理論研究，最終確定了C40混凝土坍落度140 mm和坍落度160 mm的配合比設計；為解決軌道精調平順性控制問題，加強了對小型工器的研究，固定軌排；為了更好地進行物流組織規劃，對全線施工進行了徹底排查，研究、制定了多種方案，最終形成了物流組織平面布置圖；通過無砟軌道的全面施工，從而得到了不同施工條件對應的工裝。

整個技術研究過程從方案設計到工藝控制、從配合比設計到現場控制、從精調數據采集到軌排精度控制，主要采用了統計分析、理論聯系實際的研究方法，采取理論研究、咨詢考察、查閱資料、CAD輔助設計等方式對山嶺重丘區CRTS-Ⅰ雙塊式無砟軌道施工技術進行了系統設計與分析，注重研究成果的實用性、可靠性和先進性，從工裝加工、廠內組裝試驗及現場實施控制三個層面開展了相關技術攻關工作。

5 技術研究的主要內容

5.1 軌道精調

無砟軌道精調施工主要分為洞內精調作業和露天精調作業兩種情況。洞內精調作業為隧道無砟軌道精調施工；露天精調作業主要為橋梁無砟軌道精調施工和路基無砟軌道精調施工。洞內精調作業和露天精調作業區別較大，具體如下：

(1)洞內精調。

洞內精調作業環境較為良好，主要受洞內施工條件本身影響。精調作業過程中，要求隧道內人員清場，僅留精調施工人員(4～6人)；灑水降塵，保持隧道內視線通暢；清理隧道水溝、電纜槽上的雜物及工程材料，保證CPⅢ觀測點外露、無遮擋；清理鋼軌表面的灰塵及污染物，保證軌道幾何狀態測量儀良好運行。

(2)橋梁、路基露天作業精調。

露天精調作業除受施工本身條件的影響外，主要還受外界環境因素的影響。鑒于精調儀器受大風、暴雨、炎熱等不利天氣影響，除保證CPⅢ觀測點外露無遮擋、鋼軌表面無灰塵及污染物外，還應避開大風、暴雨、炎熱等不利氣候條件的影響，以保證精調數據的準確性。

不同條件下的精調作業除滿足上述條件外，在精調過程中，還應根據外界溫度變化、精調完成后的間隔時間、精調控制精度等三方面控制精調作業，即第一次精調完成后，如果溫差大于15 ℃，必須重新精調；精調完成后時間超過12 h，必須重新精調；將精調作業精度盡量控制在0偏差，最大不得超過1 mm，從而保證無砟軌道澆筑完成后將精度控制在2 mm以內。

5.2 質量控制

混凝土澆筑質量主要分為隧道內混凝土質量控制及露天作業(橋梁及路基地段)混凝土質量控制。

(1)隧道內混凝土澆筑質量控制。

隧道內混凝土澆筑質量控制主要分為五個方面：即混凝土本身質量控制、混凝土澆筑振搗質量控制、混凝土抹面質量控制、無砟軌道扣件及螺桿調整期拆除時間控制及混凝土養護質量控制。

①混凝土本身質量控制除選定良好的配合比外，還應根據現場實際調整入倉坍落度、含氣量等混凝土參數，以保證混凝土的和易性。項目部技術人員根據現場試驗結果認為：直線地段，混凝土坍落度保持在160 mm左右較好；曲線地段，混凝土坍落度保持在140 mm左右較好；②混凝土振搗除嚴格根據規范要求“振搗棒快插慢拔，不再冒出氣泡，不再顯著下沉，出現平坦翻漿”外，還應對已振搗完畢的混凝土進行復振作業，復振一般在混凝土振搗完成10～15 min進行；③混凝土抹面主要分為刮平、粗平、精平、壓光等4道工序，4道工序中刮平、粗平尤為重要。為此，根據無砟軌道特點，項目部特別制作了兩種刮面尺，即橫向、縱向刮面尺各一把。縱向刮面尺保證快速粗平，橫向刮面尺保證持續粗平,后續精平及壓光作業由于具有良好的基礎面，故均能保證抹面質量；④無砟軌道混凝土初凝后應及時松開扣件及軌排螺桿調整器，松開時應保持“先扣件、后螺桿調整期，從一側到另一側依次對稱松開”的原則，以保證混凝土收縮與預埋軌枕同步，不在軌枕周圍及棱角處出現裂縫及“八”字型裂縫；⑤混凝土養護作業采用“先噴霧、再覆蓋、后灑水”的養護方式， 即混凝土初凝后1 h開始進行噴霧養護，混凝土終凝后采用土工布覆蓋，覆蓋土工布后灑水養護，保持混凝土面濕潤不少于7 d。

(2)橋梁及路基地段混凝土澆筑質量控制。

①路基地段因受沉降影響較大，在混凝土澆筑之前，應做好線下工程沉降評估，待第三方檢測完成并出具沉降合格評估報告后方可澆筑道床板混凝土，澆筑混凝土之前，首先應鑿毛基礎面，鑿毛深度需控制在7 mm左右且鑿毛面積不應小于85%，以保證新老混凝土結合面不出現裂縫，同時在支承層表面每隔4.55 m切割伸縮假縫，并使其處于兩軌枕中間以進一步緩沖基礎沉降對道床板造成的影響；對于道床板施工過程中產生的施工縫，均在施工縫兩側植入兩排、每排4根M27的銷釘以及鋼網板，用以保證施工縫結合良好。

②橋梁地段應結合底座板的施工情況，選擇合理的模板加固措施，確保道床板與底座板結構尺寸完全一致；同時，應嚴格控制底座板標高，確保道床板混凝土厚度滿足要求。

③橋梁及路基地段無砟軌道混凝土澆筑質量控制除滿足隧道內施工相關要求外，還應根據天氣預報避開暴雨、烈日、高溫等惡劣天氣影響，并應提前準備防雨篷布、遮陽篷布、風冷機等以保證意外條件下的混凝土澆筑質量。

(3)鋼筋絕緣控制。

CRTS-I型雙塊式無砟軌道道床板鋼筋因列車運行電路電磁感應要求，需對所有鋼筋接頭及交叉點進行絕緣處理，否則列車信號將無法進行有效的傳輸和接收，將產生重大的安全隱患。每單側100 m道床板鋼筋交叉點及接頭數量約為15 000個，需對每個接頭及交叉點進行絕緣處理，其檢測時間較長且難度較大。筆者通過對檢測手段進行探索分析，最終確定采用“鏈條區域檢測法”進行篩選檢測，從而提高了檢測質量及效率，保證了其電阻滿足要求。

5.3 施工組織

山嶺重丘區受復雜地形條件影響，可能會造成某些段落無砟軌道施工段落較長，從而無法形成有效的運輸通道等情況，最終增加工程成本、制約施工進度。因此，在山嶺重丘區無砟軌道施工前，應全面熟悉、調查所有與正線有關的施工便道并形成相應的平面布置圖，通過對便道路況、與拌和站的運輸距離、無砟軌道施工方向、工裝投入套數等各方面因素進行綜合考慮方能定稿。該工程共計投入工裝15套，接入正線便道12條，每段無砟軌道施工長度控制在雙線1.5 km以內，從而保證了每段1個月的工期控制目標。

圖1 隧道物流組織示意圖

圖2 路橋物流組織示意圖

5.4 工裝選擇

該工程無砟軌道的施工使用了兩種工裝：一種為軌排框架工裝，另一種為人工工具軌排工裝。框架軌排及人工工具軌排施工工序基本相同，僅有的區別為：

(1)軌排框架工裝。主要通過高程螺桿調整器和水平螺桿調整器進行精調作業，調整完成后，采用專用可調節撐桿固定軌排。由于施工時需要機械配合較多，工裝占地較大，倒運較為不便，故施工進度相對緩慢，但其施工精度較高，人員配備一般少于人工工具軌排。

(2)人工工具軌。主要通過軌距撐桿、高程螺桿調整器、自制水平螺桿調整器進行精調作業，調整完成后，自行鎖定。其機械配合較少、場地占用較小、工裝倒運較為方便、施工進度較快，但施工控制精度受人為因素及軌排自身的缺陷影響較大，人員配備一般多于框架軌排。

軌排框架與人工工具軌具有的優缺點比較情況見表1。

5.5 成本控制

表1 軌排框架與人工工具軌優缺點對照表

山嶺重丘區無砟軌道施工成本控制主要包括：

(1)通過精調控制后期扣件更換率降低成本損失。根據統計，我國范圍內CRTS-Ⅰ雙塊式無砟軌道扣件更換率一般為30%左右，每塊扣件成本約200元。滬昆客專貴州某標段無砟軌道總共需要扣件22萬套，如果按30%計算，需要更換6.6萬個，大約花費1 320萬元，將會給項目造成巨額損失。通過采取有效的精調措施控制軌道的精確性及平順性，將更換率控制在10% ～15%。

(2)通過對工裝進行的對比選型，保證了工期進度目標，降低了成本損失。

(3)通過合理的物流組織安排，降低了材料運輸成本，保證了工期目標。

(4)通過混凝土澆筑質量控制及后期成品保護，降低了成本損失。

(5)通過對路基防水層、道床板排水坡進行優化，改變了施工順序，簡化了施工工序，加快了施工進度，降低了成本損失。

5.6 變形控制

該標段無砟軌道施工處于山嶺重丘區，地質條件復雜，路基地段及隧道地段沉降變形控制為工程的重中之重，在無砟軌道施工前，應嚴格監測線下工程沉降變形情況，探明地下地質情況，如有巖溶等不良地質問題，必須及時予以處理。控制線下工程沉降變形就是控制道床板的沉降變形，只有線下工程沉降評估完成后，方能進行無砟軌道施工。

6 結 語

穩定持久的軌道高平順性控制是高速鐵路無砟軌道施工管理的核心和技術關鍵，CRTS-I型雙塊式無砟軌道作為高速動車的載體，在其施工過程中，對質量控制標準提出了較高的要求，筆者通過技術研究分析，對如何較好地控制軌道平順性及精調成果、降低扣件更換率、提高道床混凝土施工質量及電阻的絕緣控制等提出了相應的解決辦法。隨著我國鐵路運輸事業的發展，中國高速鐵路施工技術已走出國門，高速鐵路CRTS-I型雙塊式無砟軌道施工技術將隨著中國高鐵技術的出口，為世界高鐵建設作出更大的貢獻。

(責任編輯：李燕輝)

2017-02-06

U215。1；U215。7；U215。6

B

1001-2184(2017)02-0013-04

冉 鵬(1985-)，男，四川巴中人，項目總工程師，工程師，學士，從事鐵路工程施工技術與管理工作；

胡 勇(1985-)，男，四川青白江人，項目總經濟師，工程師，學士，從事鐵路工程施工經營管理工作；

鄧忠誠(1972-)，男，廣東湛江人，工程師，從事鐵路工程施工技術與管理工作.