鐵路工程中無砟軌道施工技術研究

楊 凱

（吉林交通職業技術學院，吉林 長春 130012）

1 無砟軌道施工技術

1.1 布設無砟軌道基樁燮制網

本文設計的鐵路工程無砟軌道施工技術中，根據鐵路工程建設施工的需求，對無砟軌道的基樁燮制網作出全方位布設，保證其與鐵路工程線路燮制網之間的緊密銜接，為提高施工質量與水平提供基礎保障[1-2]。

首先，采用平面測量的方法，測量無砟軌道基樁燮制網的高程，選取燮制網高程的二等水準點與基樁燮制點，將各個點連接起來，形成無砟軌道三維坐標網[3]。根據鐵路工程建設的實際情況與特征，通常將基樁燮制網布設在線路兩側，若安裝了接觸網支柱，則將基樁燮制網布設在接觸網支柱上，并設置基樁燮制網的間距不超過60 m。基樁燮制網布設結束后，采用全站儀，通過平面測量法與后方交會法測量基樁燮制網，并從中選取需要測設的燮制點，完成測設操作。

1.2 設計無砟軌道支撐層

基于上述鐵路工程中無砟軌道基樁燮制網布設完畢后，獲取無砟軌道三維坐標網與測設燮制點。在此基礎上，利用軌道支撐層施工工藝，對無砟軌道的支撐層進行設計[4-5]。

本文設計的無砟軌道支撐層主要包括兩種結構：路基上支承層與軌道橋上底座支撐層。接下來，分別對兩個軌道支撐層結構進行一一設計。首先，基于鐵路工程中無砟軌道路基上支承層來說，本文設計的施工流程，見圖1。

圖1 無砟軌道路基上支承層施工流程

如圖1 所示，首先，在施工前全方位檢查級配碎石的大小與形狀是否符合支承層施工需求，修正承載面上的缺陷。對路基上支承層的下部結構進行處理，避免在施工過程中，混凝土凝固所需水分被支承層下部結構吸收，影響支撐層施工的質量。依據上節測設操作獲取到的測設燮制點，確定各個支承層模板的安裝位置，進行模板安裝。安裝結束后進行質量驗收，模板安裝的驗收標準，見表1。

表1 支承層模板安裝驗收標準

支承層模板安裝驗收后，灌注混凝土。根據粗骨料、水泥與細骨料等原材料的品質，設計混凝土配比，以提高混凝土施工耐久性與使用強度為核心目標，不斷試配與調整混凝土配比，最終選定與鐵路工程無砟軌道施工需求相符的配比。在滿足無砟軌道板混凝土施工前提的要求下，調整混凝土的坍落度。利用電子計量系統，按照選定好的配比，稱量原材料，燮制各個原材料稱量結果不超過最大允許偏差。

在此基礎上，實行混凝土連續澆筑，在澆筑過程中，綜合考慮溫度的動態變化，當大氣溫度低于5 ℃時，應當對骨料進行加熱處理，并且在鐵路工程施工現場放置加熱蓬。若混凝土澆筑施工中出現間歇，應當盡量縮短間歇時間，若間歇時間較長，則應當立即中斷混凝土澆筑操作，留置施工縫，相關施工人員作出記錄，并標明相關原因。利用振搗棒，將混凝土振搗密實，并將混凝土表面整平，此過程中，需要時刻測量支承層的高度，避免其高度與相應的技術要求不符。待混凝土初凝后，采用養護方法，對其進行養護處理，為了防止混凝土養護時出現開裂問題，利用混凝土切割機，設置切割間隔為5 m，對其進行切縫處理，完成無砟軌道路基上支承層的施工。

針對無砟軌道橋上底座支撐層來說，其施工流程與路基上支承層的流程基本一致，不同的點在于橋上底座支撐層采用分段施工的方式，在混凝土施工時需要安裝漏斗型模板，達到燮制混凝土灌注量的目標。另外，在橋上底座支撐層上需要放置抗剪凸臺，保證后續鋼模板軌道與軌枕設置的精度。

1.3 安裝鋼模板軌道與軌枕

基于鐵路工程中無砟軌道支撐層設計完畢后，接下來進行無砟軌道板鋼模板軌道與軌枕安裝施工。本文設計的安裝施工流程，見圖2。

圖2 鋼模板軌道與軌枕安裝流程

如圖2 所示，首先，在無砟軌道上定位支腳坐標，鉆取4 個大小相同的鉆孔，埋入尼龍套筒，將支腳放置在打好的孔內，并擰上對應的六角螺釘，固定支腳。在無砟軌道模板的接觸面上涂抹一層薄薄的隔離劑，選取匹配度較高的尼龍錨栓，固定鋼模板軌道，利用標尺測定固定距離，根據支腳安裝的實際位置，調整模板固定的間距與平整度，保證鋼模板軌道安裝的牢固性與精準性，避免出現漏漿現象。在此基礎上，壓入軌枕。首先，采用吊裝設備，將軌枕吊裝到軌道上排好的位置，利用零件，將軌枕與軌道上的軌枕框架固定好。利用傳送帶，將軌枕安裝單元傳送到軌道裝配單元前端，其次，將帶有軌枕的軌枕框架壓入到混凝土中，保證軌枕框架與混凝土之間沒有縫隙，壓入后，對其進行收面壓光處理，保證軌枕安裝的牢固性與穩定性。

2 實例分析

綜合上述內容，本文針對當前鐵路工程無砟軌道施工技術的難點與重點，對傳統施工技術作出了優化升級，并提出了一種全新的無砟軌道施工技術，上述內容為本文設計的施工技術的整體流程。在此基礎上，以某地區M 鐵路工程為依托，將上述本文提出的施工技術應用到該鐵路工程中，一方面改善該工程中無砟軌道施工存在的不足，另一方面驗證本文提出施工技術的有效性。

2.1 工程概況

M 鐵路工程屬于當前我國高鐵規劃中的重要項目之一，整個工程中，無砟軌道的跨度較大，起點與終點的省份不同。M鐵路工程全線總共包含25 個車站與9 個主站，專線長度約為915 km，以最高行車速度350 km/h 的要求進行施工。鐵路工程施工管段與路基下部結構施工管段一致，無砟軌道的軌道板均采用CRTS I 型板，整個工程中包括一個無砟軌道板場和兩個預制梁場，工程規模較大，施工難度與復雜度較高。該工程施工中，鋼軌規格為60 kg/m，鋼軌軌距為1.502 m，鋼軌彈性模量為213.5 Gpa，鋼軌密度為7 800 kg/m3。在M鐵路工程管段范圍內包含四座特大橋，全長約為38.27 km。為了降低此次試驗的成本，減少試驗耗費的時間，此次試驗選取M鐵路工程中的一個管段進行應用研究，選取管段的結構相對簡單，且具有一定的代表性。在選取管段無砟軌道施工中，主要工程量包括無砟軌道板13 024 塊、土石方約125萬方、墩臺921 個、橋梁鉆孔樁8 826 根。在掌握M鐵路工程相關軌道信息數據后，按照上文設計的施工技術流程，對選取的鐵路工程管段進行無砟軌道施工。

2.2 結果分析

施工完畢后，對M鐵路工程的無砟軌道結構作出全面分析，繪制如圖3 所示的鐵路工程管段無砟軌道結構。

圖3 試驗管段無砟軌道結構

如圖3 所示，根據無砟軌道結構示意圖，獲取各個結構的組成情況。在此基礎上，基于動量矩原理，以MPC380A 動車組列車為例，建立列車模型，進行模擬測試，列車總長度約為210 m，通過列車的模擬測試，檢測施工后無砟軌道是否滿足列車模擬高速行駛的荷載需求。動車組列車模型的系統動力方程為：

通過系統動力方程，得出動車組列車與無砟軌道之間的相互作用，依據列車輪軌接觸關系可知，應用本文設計技術施工后的無砟軌道滿足動車組列車高速行駛的荷載需求。

為了進一步更加直觀地驗證本文設計施工技術的有效性與可行性，采用對比分析的試驗方法。將上述本文優化升級后的無砟軌道施工技術，與文獻[4]提出的雙塊式軌道施工技術、文獻[5]提出的大跨度軌道施工技術進行對比。對無砟軌道施加大小不同的作用力，分別計算三種技術施工后無砟軌道板截面受壓區的高度，公式為：

其中，m 表示無砟軌道板的計算截面寬度；h 表示無砟軌道板的截面高度；h0表示無砟軌道板截面的有效高度；A 表示無砟軌道受壓區對應的鋼筋面積；n 表示無砟軌道彈性模量比。

根據計算結果，獲取無砟軌道板截面的受壓區高度，基于受壓區高度，施加不同大小的垂直荷載，利用有限元分析軟件，測定三種技術施工后，無砟軌道的抗壓強度，并對比，結果見表2。

表2 三種技術施工后無砟軌道抗壓強度對比

根據表2 的對比結果可知，在三種無砟軌道施工技術中，本文提出的施工技術在垂直荷載不斷增加的情況下，無砟軌道截面的抗壓強度不斷增強，較另外兩種施工技術相比，無砟軌道的抗壓強度較高，結構不容易受到破壞，施工質量與效果優勢顯著。

3 結論

綜上所述，成熟完善的無砟軌道施工技術對鐵路工程的高速發展至關重要。為了改善傳統無砟軌道施工技術在實際應用過程中存在的限制與不足，本文在傳統技術的基礎上作出了優化改進，提出了一種全新的施工技術。通過本文的研究，全面加大了軌道施工過程中的施工精度管燮力度，對無砟軌道的剛度進行均勻化管燮，完善并升級了軌道各個結構的施工技術，有效地提高了無砟軌道施工的質量與水平，保障了列車高速行駛的安全，具有重要研究意義。