歐標濕脫工藝雙塊式軌枕施工技術及質量控制措施

高志海

（中國土木工程集團有限公司，北京100038）

1 引言

目前，雙塊式無砟軌道被普遍應用于高速鐵路工程中，雙塊式軌枕在世界范圍內的應用日益廣泛。 雙塊式軌枕生產技術根據脫模方式不同分為2 種， 一種是混凝土達到設計強度70%時脫模，稱為“ 干脫”工藝；一種是混凝土澆筑后立即脫模，稱為“ 濕脫”工藝。 我國軌枕生產目前采用的全部是“ 干脫”工藝，“ 濕脫”工藝主要由歐洲國家使用，并經歐洲諸國多年實踐發展，生產工藝已十分成熟。

歐洲規范是國際工程最具影響力的國際標準， 在歐盟及其前殖民地國家具有權威性地位。 作為“ 走出去”的海外施工企業，需要熟悉歐標并掌握運用其施工技術。

中土集團公司承建的北非阿爾及利亞55km 鐵路復線項目，即采用了歐洲下蛋機“ 濕脫”工藝生產VAX-U31 雙塊式軌枕。 本文對施工技術進行介紹并對質量控制措施進行總結，供今后采用類似技術的項目借鑒參考。

2“濕脫”法雙塊式軌枕施工技術

2.1 主要生產設備

比利時產TYPE VDH-015 型雙塊式軌枕下蛋機。 該產品為歐洲專利設備，每臺機器1 套模具，填注、振動、脫模、移位連續循環作業， 每移動1 位， 生產出1 根軌枕， 就像機器在“ 下”軌枕，所以稱這種機器為下蛋機。 下蛋機生產僅需1 套模具，而“ 干脫”工藝則需要多套模具循環，這是“ 干濕脫”2 種工藝在設備上的主要區別。

2.2 軌枕廠布置

軌枕廠占地4ha，共劃分軌枕生產、鋼筋加工、混凝土拌和、軌枕存放、試驗檢測5 個區域。 生產區為半封閉廠房，內設6 條長90m、寬3.05m 的下蛋機生產線。

2.3 生產工藝流程

軌枕生產工藝流程，如圖1 所示。

圖1 軌枕生產工藝流程框圖

2.3.1 模具準備

用高壓氣槍清理模具內壁上一循環遺留的混凝土殘渣，清除干凈后噴涂脫模劑。

2.3.2 安裝螺栓膠套、角鋼骨架入模

將螺栓膠套安裝到膠套柱上，充氣并固定。 同時，將預先制作好的由軌枕角鋼、螺旋鋼筋、頂層鋼筋網片組成的角鋼骨架放入模具并鎖定。

2.3.3 混凝土制備、填注及振動

制備好的混凝土裝入下蛋機料斗， 開啟下蛋機下料控制開關， 分2 次向模具內填注混凝土， 填注的同時啟動振動裝置，邊填注邊振動，達到首次填注高度標線并安裝底層鋼筋網片后，實施二次填注。 二次填注要通過添加或鏟除混凝土達到頂面平整，保證底部壓花質量。

2.3.4 加壓、翻模及脫模

混凝土二次填注完成并振動充分后，將上鐵塊模板下壓軌枕底部，加壓并枕底印花。 同時，使用高壓氣槍對軌枕即將脫模的地面做最后清理，然后翻轉模具，將軌枕脫模到地面上。

至此，1 根軌枕的生產完成，下蛋機沿走行線前移0.5m 至下一機位， 生產下一根軌枕。 一個循環生產1 根軌枕用時約3min，1 臺下蛋機每個臺班可生產軌枕150 根。

2.3.5 養護及堆碼

當軌枕從模具中脫模初凝后，立即用養護布覆蓋并灑水，進行廠內養護，灑水頻率以養護布始終處于濕潤狀態為標準。廠內養護24h 后，移出廠房至存放區堆碼。 軌枕堆碼高度為9 層，軌枕間采用40mm×40mm 方木分隔。堆碼完成后，覆蓋養護布實施廠外灑水濕潤養護14d 以上。

2.3.6 試驗及檢查驗收

1）原材料試驗。混凝土細骨料使用細度模數2.2～2.8 的水洗砂，粗骨料使用粒徑3～25mm 的連續級配碎石。水洗砂試驗相較國內增加砂當量（ ES）檢測（ ES 標準為80%～90%）。 碎石試驗相較國內增加洛杉磯（ LA）和微蒂瓦爾（ MDE）檢測（ LA 和MDE 標準均不小于20%）。 水泥和鋼筋無特殊要求，試驗檢測項目及標準與國內基本相同。 角鋼為法國ALR 公司生產的雙塊式軌枕專用角鋼，出廠前經監理廠驗并出具報告，進場后不再檢驗。

2）混凝土試驗。 混凝土采用坍落度0～10mm 的干硬性混凝土，標號RN40 號（ 等同于國內C50 標號）。 混凝土需進行抗壓、 抗折試驗。 其抗壓試塊形狀有別于國內正方形，為φ160mm×320mm 圓柱形，28d 強度值≥40MPa。 混凝土抗折試塊為150mm×150mm×450mm 長條形，28d 強度值≥5MPa。

3）靜載和動載試驗。 軌枕滿足28d 強度后，進行靜載和動載試驗。 靜載試驗檢測項目及標準與國內基本相同。 動載試驗為軌枕正式生產前的資格性試驗， 我國目前尚不要求。 動載實驗委托Louvain-la-Neuve（ 比利時）天主教大學土木工程試驗室進行。 試驗原理為試驗機對軌枕截面施加動態荷載， 在軌枕截面底部裂縫達到某一數值（ 分別為0.05mm 和0.5mm）時對應的荷載作為標準值，加載的荷載大于標準值為合格。具體標準為：Fr0.05＞K1dFr0，Fr0.5＞K2dFr04[1]。式中，Fr0.05、Fr0.5為 裂 縫0.05mm 和0.5mm 時 的 荷 載；K1d、K2d為 動 態系數；Fr0初始試驗荷載。

4）拉拔試驗。 根據歐標規范要求，需對固定螺栓的軌枕膠套進行拉拔試驗。 為解決阿爾及利亞找不到軌枕膠套拉拔試驗設備的難題， 項目技術人員自行研發了軌枕拉拔試驗用傳力套件和使用方法。 該創新技術，已獲阿國工業產權協會、中國國家知識產權局專利發明授權。 試驗方法： 以軌枕面為依托，通過內外框架組成的反力裝置，使用千斤頂對膠套內的螺栓，加荷載60kN 保持3min，卸載后，承軌槽頂面無肉眼可見裂縫為合格[2]。 試驗頻率為6 000 根抽檢1 根。

5）外觀、幾何尺寸檢驗項目及標準如表1 所示[3]。

3 常見質量問題及控制措施

3.1 常見質量問題

常見質量問題包括：（ 1）表面粗糙度較高，外觀質量不佳。因“ 濕脫”工藝采用低水灰比、低坍落度的干硬性混凝土，雖然生產的軌枕強度高，耐久性強，但也因過小的水灰比，使得軌枕表面不細膩，光潔度不高。 同時，“ 干脫”工藝常見的表面氣泡、龜裂、混凝土離析等問題也存在。（ 2）軌枕幾何尺寸超限值。 軌枕在一種“ 濕軟”的狀態下脫模，這對各道工序標準化作業提出了極高的要求， 細微的操作不當都可能引起軌枕變形幾何尺寸超限。

表1 外觀、幾何尺寸檢驗項目及標準表

3.2 質量控制措施

3.2.1 編制高質量的施工程序

歐洲監理工程師對施工程序編制工作極為重視， 要求嚴格。 生產過程中的每一個步驟，都有細致具體的規定，可操作性強。 高質量的施工程序，在軌枕生產全程特別是試生產階段發揮了重要作用。 首批試生產軌枕即通過了靜載、拉拔和幾何尺寸資格性試驗，歐洲動載試驗也一次性通過。

3.2.2 嚴控進場原材料質量

阿爾及利亞砂場、碎石場的質量不穩定，常見問題為細度模數、級配指標變化大，潔凈度超標。 因此，需要為嚴格要求生產廠對技術指標進行控制，避免指標出現大的波動。 項目實驗室在進場環節嚴密監測， 并與生產廠保持溝通及時調整不合適指標。

3.2.3 提高員工操作水平

軌枕廠僅有5 名中國管理人員， 其余崗位全部為阿爾及利亞員工。 開工前，進行了為期2 周的全員崗前培訓，考核合格后上崗。 正式生產后，推行國內管理模式，拉開關鍵技術崗位和普通崗位薪資檔差，執行嚴格的質量獎懲制度，員工的工作效率和崗位操作水平均有較大提高， 軌枕質量得以保證的同時，也為阿爾及利亞培養了一批高素質的技術工人，獲得當地政府的好評。

3.2.4 嚴格各工序質量控制

嚴格各工序質量控制，從以下幾方面進行：

1）角鋼骨架加工。鋼筋網片加工間距均勻并焊接牢固。軌枕角鋼為特種鋼材，與鋼筋焊接時要調整好焊機電流，防止焊接電流過大損傷鋼筋降低骨架強度。 要經常檢查角鋼骨架焊接模具尺寸，發現超限及時修整。 避免因模具尺寸超限，造成角鋼骨架變形，引發軌枕承軌槽處鋼筋凸起，平整度超限。

2）混凝土拌和。混凝土骨料受外部環境影響干濕度變化大，這為實現高精度混凝土拌和增加了難度。實際拌和過程中，需實時監測骨料含水量變化，及時調整拌和用水量，同時注意控制原料溫度、 下料順序及攪拌時間， 使混凝土黏聚性合適坍落度精準。每拌和一“ 盤”混凝土可生產6 根軌枕，要控制好拌和與下蛋機生產間的工序銜接，確保拌和好的混凝土及時填注。

3）下單機生產。下蛋機生產各環節要嚴格按規定操作。模具準備環節要注意脫模劑均勻噴灑，不漏噴不多噴；膠套要安裝到位并牢固，角鋼骨架位置擺放準確；要定期對模具進行檢修，角鋼卡槽每半月進行一次磨損焊補，每生產2 000 根軌枕更換膠套柱，每50 000 根更換軌枕標識，每100 000 根更換整套模具；混凝土填注環節要控制填注高度誤差；振動環節要控制振動時間不少于150s，并注意觀察振動電機工作狀態，發現異常及時檢修或更換。

4）脫模后的修補。“ 濕脫”工藝最大的優點為軌枕脫模后可適度地對外觀缺陷進行修補，提高成品率。 修補只適用于缺陷較小且非關鍵部位的軌枕， 缺陷嚴重的軌枕需進行報廢處理。 修補必須由高水平的瓦工擔任并熟練掌握修補要領，嚴禁觸碰承軌槽頂面、擋肩等關鍵部位，避免修補不當造成軌枕變形幾何尺寸超限。

4 結語

中土阿爾及利亞有限公司55km 鐵路復線項目的軌枕生產，采用“ 中、歐、非”結合模式，中國的管理、歐洲的技術和標準、非洲的人工。 生產過程中，3 種不同文化和技術的碰撞融合產生的作用是積極的。經成本核算，軌枕生產成本僅為當地市場采購價的60%，項目收益好。 該項目的軌枕生產，不僅在技術上為今后采用類似工藝生產軌枕的企業提供借鑒， 其組織實施模式，也同樣為我國“ 走出去”的海外施工企業提供參考。