CRTSI型雙塊式無砟軌道智能化工裝配套施工技術分析

李 明

（中鐵十六局集團路橋工程有限公司，北京 101500）

0 引言

高速鐵路無砟軌道施工是一項系統性工程，為了滿足高速列車運行的高平穩性和高舒適性，必須對軌道的幾何線形進行科學、嚴謹的控制。贛深鐵路GSSG-1標義合隧道全長6.043km，橫嶺隧道全長7.874km，設計采用CRTSI型雙塊式無砟軌道，結構高度515mm，整個結構從上到下分別是60kg/m鋼軌、WJ-8B彈性扣件、SK-2型雙塊式軌枕、道床板。為了提升無砟軌道施工的智能化水平，有效控制施工質量，減少人力投入并提升施工效率，本文對CRTSI型雙塊式無砟軌道智能化工裝配套施工技術展開研究，以供相關技術人員參考。

1 智能化工裝配套施工技術要求

1.1 道床板絕緣和整體接地技術要求

在道床的基礎上，縱向和縱向的鋼筋連接用一種絕緣卡進行絕緣，其絕緣電阻應超過2MΩ；在道床的底板上，有三個縱向的地筋，也就是在道床的上部軌道中央和最外面的兩個鋼筋，在每隔100m的地方布置一條橫向的地筋，在每隔100m處要用一根橫筋，在橫線的交叉點上要進行焊接，接地鋼筋不能構成電氣回路，在與其它鋼筋相交時，要做絕緣處理。每隔100m，道床地板為一地，中間為“T”型“貫通地線”，接地裝置的接地端不接[1]。

1.2 處理施工縫技術要求

在道床前、后兩次澆筑不超過24h的情況下，在施工縫處只安裝快速收口網；并在網片的前后分別設置1個縱向橫截面的Φ16鋼筋；若隔24h以上，則需加植筋。

1.3 動橫梁精調軌排技術要求

軌排采用內套式連接結構，要求設計合理、外形簡潔、操作靈活、高程和中線控制準確，由外托梁、內托梁、高程調節裝置、中線調節裝置、鋼軌、軌排支護系統等組成。

2 智能化工裝配套施工工藝流程

2.1 隧道填筑和基坑的施工

在進行無砟軌道施工之前，應先清理隧道施工區域，在道床寬度以內的隧道回填或鋼筋混凝土基底應進行拉毛，拉毛線應均勻、清晰、整齊，若拉毛質量達不到要求或拉出破損，應再次鑿除，以保證道床與仰拱回填或混凝土基板的結合。

2.2 無砟軌道施工工藝流程

無咋軌道施工工藝流程為：測量放樣→底層鋼筋的鋪設→分枕智能化及組裝軌排→軌排粗調及安裝上層鋼筋→測試絕緣性→安裝縱向和橫向模板→智能化軌排精調→澆筑混凝土→自動化道床收面→混凝土養護→軌排架拆除→養護。

3 智能化工裝配套施工技術要點

3.1 底層鋼筋鋪設要點

在測量放樣完畢后，應根據設計圖紙進行基礎鋼筋的鋪設，并安裝16～20號絕緣卡。在縱向鋼筋的橫向交叉處，應按照規范的要求進行焊接，縱向鋼筋的長度應不少于200mm，搭接長度不得少于800mm，其他的縱向鋼筋用絕緣卡箍固定[2]。基礎鋼筋鋪設完成后，按照“梅花”字形排列，厚度與道床板相同的35mm混凝土墊片，每平方米不得少于4個。

3.2 智能化分枕及軌排組裝要點

3.2.1 智能化自動分枕

根據軌枕堆放及吊運特點，采用龍門吊與智能自動分枕機配合操作，自動分枕機采用“五枕二分”式分枕法（見圖1）。每次從軌枕垛上吊起5根軌枕（一層），一榀軌排需要吊放軌枕2次，與吊放軌枕的龍門吊動作同步，行走在分枕平臺上的分枕車承接軌枕（每組5根），升降機構舉升起軌枕后進行中線、垂直度和軌枕間距調整，完成后分枕車行走至設定位置、升降機構降落，軌枕被放置在平臺上，分枕車移動至第二位置待軌枕吊放，依次循環，完成分枕、調整及定位，采用機、電、光學三位一體化智能化控制系統，具有軌排、軌枕間距的記憶功能，實現了軌枕的自動分枕定位。智能化分枕機技術參數具體如下：

圖1 智能化自動分枕示意圖

（1）設備運行速度：25～35m/min；

（2）分枕速度：30～60s；

（3）中線精度：±0.5mm；

（4）間距精度：±1.5mm；

（5）方正度：±1mm；

（6）軌枕數量：10塊；

（7）操作人員：1人。

3.2.2 鋪設組裝軌排

鋼軌排采用動梁精調鋼軌，手工與龍門起重機相結合，將鋼軌鋼軌的扣件螺栓孔與鋼軌枕頭的螺栓孔對齊，將鋼軌平穩、緩慢地放入鋼軌枕木，檢查枕木的位置，并上緊扣件。對鋼軌排螺栓的安裝質量和軌枕間隔進行檢驗，合格后，將龍門吊從分枕裝配平臺上吊裝到架設現場，按照中線和高程進行定位，偏差范圍為-10～0mm，中線±10mm。相鄰的鋼軌采用魚尾板連接，每個鋼軌上各安裝4組螺釘，并進行預旋，軌縫6～10mm。每一組鋼軌都按照精確的里程來調節鋼軌的端部。

3.3 粗調軌道及上層鋼筋安裝要點

3.3.1 粗調軌道

采用橫、豎向調整的鋼軌排粗調，按先中、后水平的順序依次進行。經粗調整后，軌跡的定位誤差為-5～-2mm，中線±5 mm。粗調完畢后，將相鄰的兩列車架之間用4個孔洞的新魚尾板連接起來。

3.3.2 安裝上層鋼筋

在完成粗調后，根據設計圖紙進行上部鋼筋的安裝，在垂直方向的鋼筋和橫梁（包括枕梁的橫向鋼筋）的交叉部位應按要求進行焊接。

3.4 測試絕緣工作要點

做好絕緣電阻試驗。首先要用肉眼觀察絕緣卡的安裝情況，看看有沒有脫落；再利用兆歐表對鋼筋之間的絕緣資料進行了測量，發現任何兩個非接地鋼筋之間的電阻應大于2MΩ。

3.5 縱向和橫向模板安裝要點

3.5.1 安裝模板之前的檢查

模板安裝之前要進行的檢查主要包括：模板平整度、模板清潔性、脫模劑涂覆情況、替換破損或彎曲的模板。

3.5.2 縱向模板的安裝

在安裝之前，要先對導軌排梁上的模板進行超高調整，以確保縱模工作面與地面垂直。樣板的調整精度與成品混凝土的幾何尺寸有很大的關系，這是驗標的硬性指標，對縱向模板的調整和加強應引起高度的重視，并注意兩邊的頂桿在同一時間內均受力[3]。

3.6 智能化軌排精調要點

3.6.1 智能化軌排精調方法

利用自動精調機器人和全站儀，利用全站儀對4對連續的CPⅢ點進行測量，自動調整，計算出設站的位置，精調機器人通過藍牙信號自動讀取精調小車數據，測量得到誤差數據經過運動模型修正后，控制伺服調整器，驅動軌排調整螺桿轉動，自動進行高程、中線定位。雙塊式無砟軌道精調機器人工作時，操作人員一鍵按下，全站儀測量、數據傳輸、位移量計算、調整器轉動等，都由電腦控制自動、重復完成（見圖2）。

圖2 智能化軌排精調

3.6.2 智能化軌排精調優點

（1）高程精調采用兩套伺服執行組件分別精調一個橫梁的兩個螺桿，安裝范圍300mm,精調精度0.3mm；

（2）中線精調采用一套伺服執行組件精調橫梁的橫向調節螺桿，安裝范圍400mm,精調精度0.3mm；

（3）工程使用機構緊湊，重量輕，施工方便；

（4）軌排精調機器人能夠大幅度減輕工人勞動強度，操作簡單，作業效率高；

（5）與精調小車復測誤差0.01之內，完全滿足施工需要。

3.6.3 智能化軌排精調技術參數

（1）工作面寬度：2800/3400mm；

（2）輪距：1510mm；

（3）軸距：800mm；

（4）設備尺寸：1000×950×3800mm；

（5）設備運行速度：0.8～3.2m/min；

（6）設備功率：4kW；

（7）設備重量：120kG；

（8）操作人員：1～2人。

3.6.4 智能化軌排精準調序

精準調整兩個特定軌排架之間的順序為：1→4→5→8→2→3→6→7→1→2→3→4→5→6→7→8，軌排精調順序如圖3所示。

圖3 軌排精調順序圖

3.6.5 過渡順接方式

在上一次調整結束后，在下一次調整中需要疊加8～10個軌道枕木。

3.6.6 智能化軌排精調注意事項

（1）所有的計量器具都要按照有關的標準進行定期的檢驗;

（2）其他工程暫停在測量范圍內進行;

（3）鋼軌在精調后要做好保護工作，不得踐踏、碰撞;

（4）在進行鋼軌精密調整后，應及早進行混凝土澆筑，如遇外界干擾、或放置時間過長（12h），或環境溫度變化大于15℃，則需再次進行檢測，以確保其符合要求。

3.7 澆筑混凝土施工要點

3.7.1 混凝土布料

利用龍門吊車和吊車進行混凝土澆筑。混凝土應從遠到近，按順序按順序均勻分布，布好后要及時振搗，如有缺料，應及時補料；入模時，應將混凝土排出，并與上部鋼筋網之間的間隙保持一致，不得直接沖擊軌排、軌枕及鋼筋。

3.7.2 搗固道床混凝土

振動錘由4個手工振動棒組成，工作時間為前后兩個區域，每隔3m左右搗實。前區2個50號桿，主要用于下段鋼絲網和枕底搗固，后區2個30號桿，主要搗固軌枕的周圍和底部。在搗固過程中，要防止搗固桿與排架、枕木發生碰撞，出現過多或過少的混凝土時要進行修補。

3.8 道床收面自動化施工要點

運用自動化道床收面小車收面，操作時需要2名工人，一邊一個操作小車，在軌排橫梁之間邊走邊振動刮平，遇到橫梁時行程開關感應后自動停止行走，人工將小車后退提前通過軌排橫梁，然后再放下振動刮平。

3.9 養護混凝土工作要點

（1）在混凝土澆注完成后，應及時用400g/m2的土工織物覆蓋，并由專業人員用噴霧機對布的內部進行補充，確保其始終保持濕潤；后續的拆軌工作中，工作一次一次地掀起一次，并維持一次一次的翻蓋。

（2）卸下軌排架后，應及時用土工織物進行遮蓋，鋪好后噴灑水，徹底將路面混凝土完全覆蓋，并隨時檢查、補水，確保在養護期間混凝土的表面保持潮濕。

（3）補水是保證養護質量的關鍵，在施工場地設置100m長的水管，以保證養護段有足夠的水源，然后在導軌板高的一側采用滴水的方式使道床板始終保持濕潤。

4 道床板混凝土質量控制措施

（1）優化混凝土配合比：骨料集配良好，減小水灰比，滿足施工的前提下盡可能減小塌落度。

（2）加強混凝土振搗：特別注意枕底和軌枕周圍振搗到位，如發現振搗后表面砂漿過厚，初凝前進行二次振搗。

（3）澆筑過程中嚴格盯控：嚴禁混凝土澆筑過程中為了好收面、收光面進行灑水收面，合理安排澆筑及收面時間，避免因澆筑過快導致收面不及時造成混凝土初凝。

（4）雙塊式軌枕灰塵清理及澆筑前潤濕：在施工過程中，要在軌枕粗鋪前對軌枕進行仔細沖洗，特別是軌枕周邊及底部認真刷洗，確保沒有塵土。澆筑前對軌枕進行潤濕，并在澆筑過程中對該段澆筑區域后方軌枕定時潤濕，避免澆筑時間過長后方軌枕水分揮發變干。

（5）合理掌握鋼軌應力釋放時機：過早會引起軌排沉降，過遲會引起軌枕引起道床混凝土裂縫，爭取在5MPa的混凝土應力時間內進行。

（6）加強養護：專人負責養護，保持充分濕潤。

5 結束語

通過動橫梁精調軌排、自動分枕平臺機、精調機器人、道床收面小車等智能化工裝賦能，CRTSI型雙塊式無砟軌道施工質量更加穩定，工期得到更有效保障。贛深鐵路CRTSI型雙塊式無砟軌道施工實踐證明，智能化工裝配套施工，具有操作簡單、運行平穩、安全可靠等特點，符合“機械化換人、自動化減人”的現代化施工企業發展理念。