CRTS Ⅲ 型軌道板預制場規(guī)劃與設計

李秋全，曹新剛

（1.陜西鐵路工程職業(yè)技術學院，陜西 渭南 714009；2.中鐵一局集團有限公司，陜西 西安 710054）

0 引言

CRTSⅢ 型板式無砟軌道總體結構方案為帶擋肩的新型單元板式無砟軌道結構，該雙向先張法預應力混凝土軌道板主要由鋼軌、扣件、預制軌道板、配筋的自密實混凝土（自流平混凝土調(diào)整層）、限位擋臺、中間隔離層（土工布）和鋼筋混凝土底座等部分組成。

CRTSⅢ 型先張法軌道板是我國完全具有自主知識產(chǎn)權的新型預應力單元分塊式結構，在高速鐵路建設中得到了大量應用，因此 CRTSⅢ 型先張法預應力混凝土軌道板的預制生產(chǎn)，就成為高鐵軌道線路平順性、穩(wěn)定性關鍵所在，預制場規(guī)劃與設計就顯得尤為重要。

1 總體規(guī)劃

1.1 規(guī)劃原則

預制場總體布局按照物流順暢、工藝先進、節(jié)約成本的原則進行布置。軌道板預制應采用工廠化生產(chǎn)，施工工藝采用預應力先張法施工；生產(chǎn)廠房采用鋼結構廠房，張拉臺座采用整體臺座。

1.2 平面布置

預制軌道板場按功能區(qū)劃分為：軌道板生產(chǎn)區(qū)、軌道板存放區(qū)、混凝土拌合區(qū)、辦公生活區(qū)、輔助功能區(qū)五個部分組成。其中軌道板生產(chǎn)臺座結構形式?jīng)Q定了生產(chǎn)工藝流程的布置方式（見圖 1）。

圖1 CRTSⅢ 型軌道板場功能區(qū)域圖

1.3 生產(chǎn)臺座

現(xiàn)階段 CRTS Ⅲ 型軌道板預制生產(chǎn)目前主要有兩種方式：一種是臺座法（即窯池法），另一種是流水線法（見圖 2）。CRTS Ⅲ 型軌道板預制的核心工藝是張拉，張拉臺座形式的不同決定了張拉工藝的不同。臺座法又分為混凝土臺座（見圖 3）、鋼結構臺座（見圖 4）兩種方式。

圖2 流水線法

圖3 混凝土臺座法

圖4 鋼結構臺座法

2 CRTS Ⅲ 型軌道板制造工藝要求

TJ/GW 118－2013《高速鐵路 CRTS Ⅲ 型板式無砟軌道先張法預應力混凝土軌道板暫行技術條件》［1］要求：張拉臺座應具有足夠強度、剛度、穩(wěn)定性，滿足模板安裝、鋼筋入模、預應力筋張拉、澆筑成型、預應力筋放張、脫模等工藝要求。結合指導性施工組織設計月生產(chǎn) 1 800 塊，存板 7 700 塊，總工期 15 個月（含建場期）的實際，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、滿足工期、成本受控的前期下，在規(guī)劃中應重點考慮以下要素。

2.1 張拉臺座及配套工裝設備

1）張拉臺座應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，至張拉控制值時，其變形量≤1.0 mm。

2）張拉梁應具有足夠的強度和抗彎剛度，至張拉控制值時，其變形量應≤1.0 mm。

3）CRTS Ⅲ 型軌道板預制模板應具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性，并應能保證軌道板各部形狀、尺寸及預埋件位置的準確。

4）預應力施加應采用自動張拉設備，張拉記錄應由系統(tǒng)自動生成。預應力筋采用整體放張方式，放張順序宜為雙向同步放張，嚴禁超張拉；預應力放張時，應保證臺座處于覆蓋狀態(tài)。

5）CRTS Ⅲ 型軌道板養(yǎng)護宜采用臺座整體養(yǎng)護和單模覆蓋養(yǎng)護相結合的方式。

2.2 生產(chǎn)工藝布置的要求

軌道板生產(chǎn)以張拉工藝為核心技術，而生產(chǎn)臺座又是確保張拉質(zhì)量的關鍵。按照軌道板各工序銜接配合順暢、快捷，在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，按單工序作業(yè)時間最短進行工藝劃分，以實現(xiàn)軌道板生產(chǎn)規(guī)范化、程序化、工廠化、專業(yè)化。CRTS Ⅲ 型軌道板生產(chǎn)主要工序包括：模板工序、鋼筋工序、預應力張拉工序、混凝土工序、養(yǎng)護封錨工序、運輸存放工序。

2.3 軌道板場建設工期要求

軌道板場建場周期受業(yè)主、工程所在地氣候（氣象）條件、生產(chǎn)車間土建施工、工裝設備安裝調(diào)試等因素綜合影響。在其他條件確定的情況下，軌道場建場周期由影響生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的主要工藝裝備（設備）安裝、調(diào)試時間確定，其中生產(chǎn)臺座、模具和張拉系統(tǒng)是生產(chǎn)安裝過程中的關鍵環(huán)節(jié)，其直接影響到軌道板場的投產(chǎn)時間。

2.4 軌道板場建設成本要求

軌道板場建設成本，應從基礎土建、生產(chǎn)車間、工裝設備投入、業(yè)主要求工期等多個方面綜合考慮，進行工程經(jīng)濟比選及對比分析后擇優(yōu)確定。軌道板場建設方案的確定，除考慮上述因素外，還應結合企業(yè)自有設備資源及軌道板供應計劃、生產(chǎn)效率，在這些信息的基礎上科學合理地確定。

3 關鍵方案的確定

CRTS Ⅲ 型軌道板預制的核心工藝是張拉，而生產(chǎn)臺座的形式?jīng)Q定了張拉工藝，張拉臺座形式的不同決定了張拉工藝的不同，進而影響到生產(chǎn)車間的布局、工裝設備的配置、建場工期的長短，從而影響生產(chǎn)功效和建場成本。

3.1 生產(chǎn)臺座形式的確定

CRTS Ⅲ 型軌道板預制生產(chǎn)目前主要有兩種方式。一種是臺座法（即窯池法），另一種是流水線法（類似于雙塊式軌枕預制生產(chǎn)工藝）。臺座法目前有混凝土張拉臺座和鋼結構張拉臺座兩種形式，工藝較為成熟。流水線法目前尚處于試制階段，但從工業(yè)化技術發(fā)展角度來看，流水線法將是今后的發(fā)展趨勢。

3.1.1 混凝土張拉臺座

1）優(yōu)點。張拉基礎穩(wěn)固，變形可控，能夠滿足技術條件要求；張拉安全系數(shù)高，工藝成熟；造價相對較低，目前應用廣泛。

2）缺點。生產(chǎn)工藝布置方式不夠靈活；臺座施工（模板、鋼筋工程）復雜，預設管（線）、預埋件數(shù)量多、精度要求高；現(xiàn)場濕作業(yè)多，受氣候因素影響大，施工周期長；臺座結構為一次性投入，不能周轉，復耕困難；臺座設計需要專業(yè)設計及結構檢算。

3.1.2 鋼結構張拉臺座

1）優(yōu)點。生產(chǎn)工藝布置相對較為靈活；鋼結構臺座均為栓接組拼，安裝方便，能周轉使用；變形可控能夠滿足技術條件要求；臺座基礎施工相對簡單，現(xiàn)場濕作業(yè)少，施工周期短，能縮短建場時間（比混凝土張拉臺座縮短約 1.5 個月）；制造（供貨）單位能提供設計及結構檢算，無需進行專業(yè)設計。

2）缺點。一次性投入費用相對較高；完工后鋼結構張拉臺座需要拆除（拆除費約 8 萬元/個），周轉使用須進行二次安裝（安裝費 6 萬元/個）及運輸。

3.1.3 流水線生產(chǎn)臺座

1）優(yōu)點。更符合工業(yè)化生產(chǎn)的技術特點，生產(chǎn)流程清晰，生產(chǎn)工序明確并實現(xiàn)了專業(yè)化，產(chǎn)品質(zhì)量易于控制和保證，生產(chǎn)功效高；作業(yè)區(qū)域及作業(yè)內(nèi)容固定，減少了工序間的相互干擾，安全隱患少；機械化程度高，對作業(yè)人員操作能力要求低，人員配置少；工位設置數(shù)量與模具配備數(shù)量比例為 23∶64，車間占地面積小，車間內(nèi)使用的起吊設備（桁車）數(shù)量少；地面設施居多，地下管線預埋數(shù)量少，降低了臨建工程施工的難度；現(xiàn)場濕作業(yè)少，車間完成后流水線安裝在車間內(nèi)進行，氣候?qū)▓鍪┕みM度影響較小。

2）缺點。對設備依賴程度高，對流水線及設備的可靠度要求高；對單個模具變形及有效預應力保持的設計、制造要求高。

3.1.4 生產(chǎn)臺座的選定

根據(jù)工程所在地氣候、資源、工期情況結合不同臺座優(yōu)缺點，按照“工藝先進、物流順暢、節(jié)約成本、工期受控”的原則，最終選定鋼結構張拉臺座。

3.2 生產(chǎn)車間的布置方式

混凝土臺座和鋼結構臺座車間布置方式目前多采用三聯(lián)跨生產(chǎn)車間；流水線生產(chǎn)車間布置方式目前多采用兩聯(lián)跨生產(chǎn)車間布置方式。

由于選定了鋼結構張拉臺座，為實現(xiàn)生產(chǎn)車間由傳統(tǒng)的三聯(lián)跨布置模式變成兩聯(lián)跨布置模式提供了有利條件，可減少約 1 500 余m2；節(jié)約設備購置費用約 16 萬元；同等規(guī)模情況下建場工期提前 3 個月；降低了因氣候因素對施工進度的影響，根據(jù)工程實際最終選定為生產(chǎn)車間為兩聯(lián)跨布置。

3.3 關鍵方案的確定

3.3.1 生產(chǎn)車間布置

按照同等規(guī)模生產(chǎn)能力計算，軌道板預制場生產(chǎn) 1 600 塊/月，存板能力為 7 700 塊進行分析，同等規(guī)模、同等工藝情況下，三聯(lián)跨布置模式比兩聯(lián)跨布置模式費用投入增加約 130 萬元，主要差異在車間面積，兩聯(lián)跨布置比三聯(lián)跨布置車間少約 1 500 余 m2，兩聯(lián)跨方案相對更經(jīng)濟，能夠降低建場投入（見表 1）。

3.3.2 工裝設備配置

采用混凝土張拉臺座方案和采用鋼結構張拉臺座方案設備費用基本接近（1 630 萬/1 646 萬）（見表 1）；工裝投入方面鋼結構張拉臺座方案比混凝土張拉臺座方案多了 768 萬元（即 8 個鋼結構張拉臺座費用）。

3.3.3 工期及成本

從建場工期指標來看，采用混凝土張拉臺座模式需要 6.5 個月，滿足業(yè)主施組工期相對困難；采用鋼結構張拉臺座模式需要 4 個月，剛能滿足業(yè)主施組工期（見表 1）。雖然流水線法生產(chǎn)模式占用廠房面積最?。?1 230 m2），流水線法符合工業(yè)化生產(chǎn)特點，能夠顯著提高勞動工效，降低勞務費用，其軌道板生產(chǎn)成本降低主要在生產(chǎn)過程中體現(xiàn)，但由于其目前尚處于試制研究階段，故未進行比選。

3.3.4 關鍵方案的確定

按照同等規(guī)模生產(chǎn)能力軌道板預制場建設比較，從車間布置、設備投入、生產(chǎn)效率、工藝流程、建場成本等方面進行比選，鋼結構臺座在現(xiàn)階段具有一定的優(yōu)勢，故選定鋼結構張拉臺座、兩聯(lián)跨布置方式。

表1 不同生產(chǎn)模式綜合技術指標對比表

4 應用實例

中鐵一局尚志軌道板場緊鄰哈尚公路，承擔了哈牡客專 23 806 塊 CRTS III 型軌道板預制任務，占地約 57 333 m2。軌道板場于 2016 年 3 月開始建場，2016 年 7 月完成，8 月試生產(chǎn)，9 月初完成取證并批量生產(chǎn)，2017 年 12 月 31 日完成全部軌道板預制生產(chǎn)任務。

軌道板預制場按功能區(qū)劃分為：軌道板生產(chǎn)區(qū)、軌道板存放區(qū)、混凝土拌合區(qū)、辦公生活區(qū)、輔助功能區(qū) 5 個部分（見圖 5）。尚志軌道板場占地 57 333 m2，生產(chǎn)車間采用兩聯(lián)跨布置，臺座采用鋼結構臺座，施工工藝采用預應力先張法施工，采用的“鋼結構臺座預制 CRTS Ⅲ 型軌道板施工工法”（SXSJGF 2017－016）獲 2017 年度陜西省級工法。

5 結語

雙向先張法 CRTS Ⅲ 型軌道板是具有我國自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品，本文基于哈牡客專 CRTS Ⅲ 型軌道板生產(chǎn)實際，根據(jù)工程實際情況、生產(chǎn)任務因素等，通過不斷總結、優(yōu)化、分析，在滿足質(zhì)量、進度、環(huán)保要求的前提下，通過對 CRTS Ⅲ 型軌道板生產(chǎn)的關鍵因素進行論證，使得軌道板場的規(guī)劃達到物流順暢、工藝合理、綠色經(jīng)濟、可周轉使用的目的，為同類工程積累、傳遞 實踐經(jīng)驗。

圖5 尚志軌道板場布置圖