濟青高鐵流水機組法CRTS Ⅲ型先張軌道板制造技術

王玉策

中鐵二十三局集團軌道交通工程有限公司 上海 201399

高速鐵路CRTS Ⅲ型先張法預應力混凝土軌道板制造技術是我國具有完全自主知識產權的板式無砟軌道技術的重要組成部分[1]，它具有改善軌道板整體剛度，增強抗裂性和抗撓曲變形能力等優點[2]，目前已成為我國高速鐵路建設的首選結構形式。我國普遍采用矩陣法（臺座法）以推進前期CRTS Ⅲ型軌道板的規模化工程應用，但是矩陣法生產過程中鋼筋安裝及預應力筋張拉以人工作業為主，機械化程度低，且作業工序與產品質量的自動化和信息化控制水平低，因此需進一步改進其生產工藝，提高工業化生產水平[3-5]。

借鑒工業產品流水線生產工藝，通過關鍵工序和關鍵技術參數的中央控制及產品信息化管理，濟青高鐵建設中成功研發和采用了CRTS Ⅲ型軌道板流水機組法生產工藝。該技術可按照生產工藝需要，通過PLC嵌入式控制系統自動控制機組傳動系統，驅動軌道式鋼模運輸車及生產線兩端橫移擺渡車自動配合，可依次在生產線上完成模具檢測、鋼筋安裝與定位、同步張拉與錨固、混凝土澆筑與振搗、快速蒸汽養護、放張、自動脫模及產品檢驗等關鍵工序，實現了軌道板制造工序的等節拍流水循環作業。

1 工藝原理

濟青高鐵CRTS Ⅲ型先張軌道板的流水機組法生產線以軌道板混凝土養護質量為核心，混凝土澆筑時間為生產線的控制節拍，不同型號軌道板也可在同一條流水線上同時生產。

其流水生產工藝的工藝原理為：模具在作業線上一字排開，牽引設備帶動模具按照時間節拍流動，通過連接器同預應力鋼筋連接，模板承受張拉應力，將每塊軌道板的制造過程轉換成單體重復工作。再通過牽引裝置在軌道上流動，可實現不同作業工位的同時作業，并與蒸養線形成閉路循環完成其他工序作業。

2 先張軌道板制造關鍵技術

2.1 工藝流程

具體工藝流程如圖1所示。

圖1中的關鍵工序及質量控制點為：預應力張拉時，控制張拉值、張拉速度、預應力筋伸長值及位置；混凝土攪拌時，控制投料計量偏差、攪拌時間、混凝土稠度；混凝土灌注時，控制混凝土下料、振動時間；養護工序，控制養護溫度、時間，混凝土強度及彈性模量；放張工序，控制放張值、放張速度。

圖1 工藝流程

2.2 流水機組法先張板制造的關鍵技術

2.2.1 模具

先張軌道板模具采用高精度、高強度、高結構剛度以及高穩定性的箱體式結構，可保證預應力張拉鎖緊后不變形，從而確保軌道板的各部位形狀、幾何尺寸和預埋件位置，曲線地段的軌道板可以通過調整模具承軌槽空間尺寸擬合線路。縱橫鋼筋張拉力全部由端側模和底模共同承擔，通過40 h的疲勞試驗（相當于使用480次），模型變形量符合技術條件要求。如圖2所示，軌道板模具依靠自重和運輸小車上的限位銷固定，通過驅動電機傳動，實現模具的工位移動。

圖2 模型示意

2.2.2 鋼筋骨架安裝及絕緣檢測

運輸小車將模具運送至鋼筋骨架入模工位，通過桁車吊運實現骨架入模操作，在完成張拉桿的連接、預緊工作后，將模具傳送至絕緣檢測工位。再通過自動絕緣監測儀，實現快速絕緣檢測。一旦鋼筋骨架絕緣超標，經快速調整后，可再次啟動絕緣檢測儀檢測，確保骨架絕緣性能合格。

2.2.3 預應力張拉及鎖緊

完成絕緣電阻檢測后，模具自動傳送至張拉工位，啟動張拉操作按鈕，此時縱橫向單束液壓張拉機械手實現與張拉桿的連接。

通過傳感器信號采集反饋后，張拉系統可實現縱橫向單束預應力筋的自動張拉，張拉速度≤4 kN/s，達到設計張拉力值后持荷1 min，張拉系統的自動氣動液壓馬達將預應力筋鎖定。張拉設備不但實現了雙向預應力筋的單根同步張拉，還通過鎖定裝置將預應力筋進行有效鎖定，減小其回縮損失。

2.2.4 模具檢測

軌道板的精度是依靠模板精度實現的，流水機組法生產工藝使得模具承受預應力筋的全部張拉力，極容易造成模板底模變形，導致軌道板板面平整度超標。模具到達檢測工位后，自動檢測系統將采集模具關鍵部位數據，快速生成檢測報告。若模具底模平整度超限，檢測系統則自動報警。此時需將模具轉運至預留工位，調整完畢再次檢測合格后方可進入下一工位。

2.2.5 混凝土振搗

軌道板采用強度等級為C60的低水灰比、低坍落度高性能混凝土，通過分離式底部振動臺振搗成形。如圖3所示，當模具到達振搗工位，振動臺通過液壓頂升將鋼模與運輸小車分離，并依靠液壓鎖緊裝置將模具與振動臺緊固為一體。

圖3 軌道板脫模

啟動布料機進行分層布料，當混凝土布料厚度達到模板厚度的1/2時，啟動振動器，同時一邊布料一邊振搗，振搗頻率依次為中頻、高頻、中頻三擋，全程振搗時間控制在（120＋30） s，同時以混凝土表面泛漿和不再明顯下沉為度。

2.2.6 軌道板養護

軌道板振搗成形后需要經過靜置、升溫、恒溫、降溫養護4個階段的養護，保證軌道板混凝土強度發展，實現軌道板的循環生產工效。流水機組法先張軌道板在養護窯內依靠通道式養護方式完成混凝土養護。養護窯內各養護區域的模具運輸小車配置數量與節拍時間需滿足各階段養護時間的要求，各區域恒溫保濕，從而保證軌道板的脫模強度要求。

3 流水機組法創新技術

3.1 一體化不開模技術

為提高軌道板模具使用壽命，并提高生產工效，濟青高鐵先張板采用一體化不開模技術（圖4）。模具底模沿頂部設置1°脫模傾角，減小脫模阻力，實現軌道板快速脫模操作。為抵消軌道板放張過程承軌槽因約束造成軌道板的翹曲變形，將模具承軌槽沿長度方向自兩端朝中部，按照線性比例設置預拱，最大預拱量為0.5 mm。

圖4 振動臺示意

3.2 軌道板模具在線檢測預警技術

流水機組法先張板的張拉預應力全部鎖定在模具上，模具在預應力張拉鎖緊后的尺寸精度直接影響軌道板的成形精度，因此，張拉檢測后模具各部形位的尺寸精度尤為重要。濟青高鐵流水機組法生產線采用在線模具檢測預警技術，能實現模具的快速檢測，保證模具平整度合格可控，從源頭上控制軌道板的翹曲變形。

3.3 分體式氣動振動臺技術

軌道板采用分體式氣動振搗器技術與空氣彈簧技術，由支座、振動電機、沉降軌道、變頻控制器、壓緊螺栓組成。使振動臺與底座裝置軟連接，消除振動臺面剪切應力和減少激振力向下傳輸。通過增加時間繼電器和電磁閥控制，實現變頻柔性振動?；炷琳駬v成形后板底浮漿少，且不過振，保證了軌道板板底、板面材質的均勻性，減少了軌道板后期的收縮變形。

3.4 風幕阻隔循節能保濕養護技術

軌道板采用通道式養護工藝，設置5條養護線，采用風幕分隔成靜置、升溫、恒溫、降溫等獨立功能區域。通過無線測溫探頭，當養護區域溫度低時，風機可將高溫區的蒸汽抽送至低溫區，實現熱氣循環和各養護區的梯度溫差。當養護區域溫度高時，自動抽送新鮮空氣調節溫度，滿足養護區域的溫度要求，大大節約了養護熱源需求量，減少了養護蒸汽消耗。各區域設置濕度測量儀，保證養護區濕度自動控制在95%以上。

3.5 霧化補水工藝

軌道板混凝土澆筑結束后，混凝土水化熱及蒸養過程中其毛細管內水分散失較快，在軌道板蒸養過程中進行自動霧化補水，保證混凝土在靜置、恒溫養護階段自動補水，從而保證軌道板混凝土強度的穩定發展和減小混凝土收縮變形，有效控制軌道板的翹曲變形。

4 結語

通過與流水機組法制造工藝相匹配，進行制造工藝的技術創新，濟青高鐵鄰朐軌道板場實現了牽引設備帶動模型在軌道上流動，不同作業工序可在規定的時間內同時完成的流水機組法生產方式。生產的CRTS Ⅲ型先張軌道板不但具有預應力施加精度高、均勻性好的優點，還通過保溫保濕養護減少了混凝土收縮，有效控制了軌道板翹曲變形，使軌道板混凝土成形品質更均勻。實踐證明，該制造工藝融合了更多的自動化、信息化技術，既改變了傳統的矩陣法生產模式，減少了勞動力數量，又提升了高速鐵路制品的流水線工業化生產水平，具有更高的生產效率和產品質量，是一種值得推廣的高速鐵路制造技術。