雙塊式無砟軌道整體道床施工技術(shù)分析

林艷超 LIN Yan-chao

（中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司，西安 710000）

0 引言

近年來我國高速鐵路呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，全國范圍內(nèi)的高速鐵路建設(shè)數(shù)量增多。在高速鐵路項目中軌道施工尤為重要，傳統(tǒng)的軌道施工技術(shù)存在高成本、維護(hù)難度大等缺點，而無砟軌道技術(shù)可克服這些問題，凸顯此技術(shù)的優(yōu)越性。長期以來，許多高速鐵路中都采用了無砟軌道技術(shù)，行業(yè)內(nèi)構(gòu)建了相對完善的技術(shù)體系。以雙塊式無砟軌道為例，其結(jié)構(gòu)特點如圖1 所示，因其結(jié)構(gòu)及技術(shù)等，在我國許多高速鐵路中都有相對成功的應(yīng)用。未來的行業(yè)發(fā)展中需繼續(xù)研究雙塊式無砟軌道施工技術(shù)。

圖1 雙塊式無砟軌道橫斷面圖

1 線路概況

高鐵CKGZTJ-9 標(biāo)段正線起訖里程為D1K818+403.9～D1K881+602，全長63.745 雙線公里，路基8.404km（含站場），占線路總長的13.2%，橋梁11.775km，占線路總長的18.5%，隧道43.566km，占線路總長的68.3%。考慮到該標(biāo)段內(nèi)有大量隧道段，因此對軌道施工技術(shù)有更高要求。雙塊式無砟軌道施工技術(shù)最大的優(yōu)點是少維修與免維修，無砟軌道的全壽命維護(hù)費用比有砟軌道低很多，而且軌道幾何形狀保持良好，非常適合隧道內(nèi)鋪設(shè)。因此該標(biāo)段決定采用CRTS-I 型雙塊式無砟軌道整體道床施工，施工單位在施工中合理配置了軌道排架等設(shè)備，對施工工藝進(jìn)行了改進(jìn)和完善，順利完成了該隧道的整體道床施工，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，并在實踐中形成了本工法。隧道內(nèi)雙塊式無砟軌道整道床施工場地布置如圖2所示。

圖2 雙塊式無砟軌道整道床施工場地布置圖

2 工法優(yōu)勢

①機(jī)械設(shè)備簡單可靠，資金投入少。②可實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，一次澆筑道床混凝土成形，勞動強(qiáng)度低，作業(yè)安全。③測量工具簡單，易操作，施工精度高，可提高工程質(zhì)量。④施工程序簡單，連續(xù)性強(qiáng)，各道工序銜接配合緊湊有序，全過程平行流水作業(yè)，施工進(jìn)度快，工效高。⑤環(huán)境污染小，現(xiàn)場施工便于組織和管理。

3 適用范圍

本工法適用于CRTS-I 型雙塊式無砟軌道整體道床的鐵路隧道、城市地下鐵道等工程（只要兩側(cè)有水平方向約束或可以形成水平方向約束即可滿足施工條件）。

4 工藝原理

正式安裝雙塊式軌枕、軌道排架之前，相關(guān)人員需結(jié)合施工現(xiàn)場的環(huán)境特點，建立臨時的可移動組裝平臺，在該平臺上進(jìn)行一系列組裝與安裝任務(wù)。平臺建成后，利用龍門吊完成就位，每組軌道排架間的連接由接頭夾板來實現(xiàn)。為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，應(yīng)利用軌道排架、螺紋絲完成局部加固。

①軌道排架在結(jié)構(gòu)體系中的作用突出，為避免存在質(zhì)量問題，必須利用特定型號的鋼軌來制作，把控軌距、軌向、軌面平直度等關(guān)鍵參數(shù)。②利用兩側(cè)軌向調(diào)整絲杠完全固定軌排的軌向，如需將軌面高程控制在正常標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)配備軌排支腿杠，在有需要的情況下上升或者下降軌排支腿杠，以調(diào)節(jié)高程大小。③為確保軌道排架的定位精度，主要需利用調(diào)軌的相關(guān)理論及方式。

5 施工工藝流程

5.1 施工工藝流程（圖3）

圖3 雙塊式無砟軌道整體道床施工工藝流程圖

5.2 操作要點

5.2.1 道床基地清洗

無砟軌道基礎(chǔ)頂面必須平整，高程誤差為0mm-20mm。施工前對基頂面進(jìn)行鑿毛，徹底清除泥塊、浮砟等雜物，并用高壓水沖洗，清刷干凈基底表面，道床板混凝土灌注時基底不得有積水。基底處理后進(jìn)行驗收簽認(rèn)。

5.2.2 水溝外側(cè)處理

施工作業(yè)期間隨著道床板的伸縮現(xiàn)象，可能引發(fā)隧道側(cè)溝邊墻的開裂問題，為有效預(yù)防這一問題，澆筑道床板混凝土前期，有關(guān)人員需做好防開裂處理，涂刷乳化瀝青隔離層。

5.2.3 基準(zhǔn)點測設(shè)

基準(zhǔn)點的測設(shè)至關(guān)重要，它是軌排架設(shè)與調(diào)整的基準(zhǔn)。沿線每5m 設(shè)置一個基準(zhǔn)點。基準(zhǔn)點測設(shè)在兩側(cè)水溝頂上，在軌面線同一標(biāo)高處，同時施工現(xiàn)場要按設(shè)計埋設(shè)基準(zhǔn)器。施工作業(yè)開始之前為保障后續(xù)工作的順利開展，有關(guān)人員需按照設(shè)計圖紙在現(xiàn)場進(jìn)行一系列測量，并將測量結(jié)果清晰記錄和標(biāo)記出來，在變坡點和豎曲線起點增設(shè)一個控制點。先加密中線點，后加密水準(zhǔn)點。然后將中線點與水準(zhǔn)點引至同一對應(yīng)基準(zhǔn)點，制表記錄每個基準(zhǔn)點的標(biāo)高及基準(zhǔn)點到線路中心線的距離，在恰當(dāng)?shù)奈恢冒凑障鄳?yīng)標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)隧道精密百米樁，減小或去除縱向施工導(dǎo)致的偏差，在后續(xù)有調(diào)整軌排需要的情況下利用此百米樁。基準(zhǔn)點的測量結(jié)果對施工質(zhì)量的影響較大，為得到相對準(zhǔn)確的測量結(jié)果，相關(guān)人員需執(zhí)行測量規(guī)范。經(jīng)反復(fù)復(fù)核無誤后，方可使用測量結(jié)果。

5.2.4 道床板鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)及接地焊接

道床板鋼筋在洞外加工，在洞內(nèi)綁扎組裝。鋼筋進(jìn)場后應(yīng)做好存放工作，避免銹蝕及被油料污染。基底處理結(jié)束后按6.25m 的縱向間距組裝，按設(shè)計尺寸在隧道內(nèi)制作鋼筋骨架，骨架鋼筋采用φ18 鋼筋，橫向間距0.3125m；縱向鋼筋采用φ16 鋼筋，縱向間距0.2m，骨架用φ10 連接筋控制鋼筋形狀，確保鋼筋安裝后不侵入整體道床頂面及內(nèi)層鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層厚度。綁扎是為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，具體的操作中縱橫向鋼筋搭接位置應(yīng)設(shè)置絕緣套管，以隔開鋼筋，形成縱橫向鋼筋節(jié)點絕緣條件。每張鋼筋網(wǎng)在橫向伸縮縫位置斷開，網(wǎng)下利用特定規(guī)格的預(yù)制墊塊完成支墊處理，但需確保預(yù)制墊塊、道床板混凝土標(biāo)號的一致性，改變道床板的受力狀態(tài)，使鋼筋保護(hù)層厚度符合標(biāo)準(zhǔn)。墊塊遵循梅花形布設(shè)要求，用移動式焊機(jī)焊接道床板鋼筋和接地鋼筋。鋼筋和接地連接均要求有高質(zhì)量的金屬焊接。

5.2.5 組合式軌道排架鋪設(shè)

①軌枕懸掛。組裝雙塊軌枕之前，有關(guān)人員需做好一系列的前期工作，如檢查其幾何狀態(tài)是否存在異常情況，重點檢查桁架鋼筋是否有彎曲、扭曲等異常問題，當(dāng)軌枕狀態(tài)與施工要求相一致后，按照特定的順序?qū)⑵浞胖糜诮M裝平臺。門吊規(guī)范吊起空排架，使其到達(dá)組裝平臺正上方后再對位，緩慢落下，利用軌排上掛籃的方式將軌枕與排架可靠連接，連接部位使用螺栓。

②軌排聯(lián)結(jié)及粗調(diào)。每榀軌排由門吊吊起運(yùn)至鋪設(shè)地點，利用二次襯砌墻兩側(cè)已標(biāo)的里程點（帶軌頂標(biāo)高及距中線距離）定好軌排里程、高程及中線。先粗調(diào)排架軌距中點至線路中線，一般距中線±5mm；再旋轉(zhuǎn)調(diào)整支腿螺柱定好軌頂標(biāo)高，軌頂標(biāo)高控制在±5mm 之內(nèi)。軌排聯(lián)結(jié)時，每榀軌排只調(diào)前端，下一榀軌排的后端與上一榀軌排的前端對接，軌排間應(yīng)利用特定型號的鋼軌夾板保持連接，每一接頭均以1、3、4、6 的順序擰緊4 套螺栓，按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置、控制軌縫。11～14 榀軌排為經(jīng)過連接處理的長軌道，其軌距、軌底坡均為固定值，無法根據(jù)實際需求來調(diào)節(jié)。借助左右支腿螺柱可調(diào)整這一長軌道的高低及水平，但需注意控制調(diào)節(jié)范圍。利用軌向調(diào)節(jié)絲杠即可使軌向符合相關(guān)要求。

5.2.6 沉降縫、橫向伸縮縫瀝青板安裝

道床板的長度較大，為提高其施工水平，有關(guān)人員必須在施工期間合理設(shè)置伸縮縫，如每間隔6.25m 即需布設(shè)一道橫向伸縮縫瀝青板，伸縮縫處于兩相鄰軌枕中間。為凸顯伸縮縫在結(jié)構(gòu)體系中的作用，相關(guān)人員需將伸縮縫布設(shè)在指定位置，并控制位置偏差。任何情況下伸縮縫都需要與線路中線相垂直，并且伸縮縫需貫穿道床板。伸縮縫下部用2900（長）×250（寬）×20（厚）mm 瀝青浸木板（根據(jù)兩側(cè)水溝間實際凈空寬度，確定瀝青木板的加工長度），伸縮縫上部5cm 用2900（長）×64（寬）×20（厚）mm 楔型木板（根據(jù)兩側(cè)水溝間實際凈空寬度，得到瀝青木板的加工長度）。楔型木板在混凝土初凝以后應(yīng)立即拆除，對于拆除后產(chǎn)生的分析，應(yīng)及時填充和封閉。伸縮縫位置所設(shè)置的木板，在安裝期間應(yīng)遵循牢固性要求，嚴(yán)禁安裝位置不佳、操作不規(guī)范等問題。在隧道沉降縫處增設(shè)一道伸縮縫，隧道沉降縫施工時根據(jù)二襯模板臺車預(yù)留，位置不確定。施工時應(yīng)注意，如與雙塊軌枕位置沖突應(yīng)立即與設(shè)計單位聯(lián)系解決。

5.2.7 軌排精調(diào)及鎖定

軌排精調(diào)施工工藝流程見圖4。

圖4 軌排精調(diào)施工工藝流程

①按照相應(yīng)的操作規(guī)范結(jié)束粗調(diào)后，需立即進(jìn)入精調(diào)環(huán)節(jié)，由排架支腿、軌向調(diào)整絲杠實現(xiàn)。

②測量軌道數(shù)據(jù)：配備精密水準(zhǔn)儀、塔尺，由專人操作這些儀器與工具，并與支腿相互配合，掌握軌面標(biāo)高情況，將標(biāo)高值與標(biāo)準(zhǔn)情況相對比，在偏差超出允許值時立即調(diào)整。軌排結(jié)構(gòu)中線以軌排架上廠家標(biāo)定軌距中點為準(zhǔn)。

③10m 弦線調(diào)整：同時配合拉10m 弦線的方法進(jìn)行整體排架的調(diào)整，消除三角坑，在調(diào)整過的點位及其相鄰處用軌道尺將右軌調(diào)平，直至排架精度達(dá)到設(shè)計要求。

④鎖定：檢查軌排支腿螺柱及軌向調(diào)整絲杠有無松動，擰緊所有支腿螺柱及左右調(diào)整絲杠，鎖定軌排。

5.2.8 道床混凝土澆筑

組裝平臺的后部位置布設(shè)輸送泵，以方便物料的運(yùn)輸。在指定位置布設(shè)輸送管道，且該管道需與排水溝方向一致，完全沿排水溝布設(shè)。澆筑混凝土期間利用彎管促進(jìn)混凝土的輸送。為保持混凝土性能優(yōu)勢，相關(guān)人員在前期的工作中需做好配合比試驗，確定最佳配比，并依據(jù)施工中的材料需求，做好攪拌工作，控制攪拌時間，保障各種材料均勻混合。輸送管不得接觸排架、軌枕，保持輸送管與這些構(gòu)件之間的安全距離。當(dāng)澆筑任務(wù)完成且通過驗收后，有關(guān)人員需及時檢查和維修設(shè)備，并清理現(xiàn)場。

5.2.9 道床混凝土搗固及抹面成型

混凝土搗固：現(xiàn)場配備插入式振搗棒，在道床板下部、軌枕四周遵循快插慢拔的原則完成振搗，保障振搗的充分性與均勻性，避免過振、漏振。整個作業(yè)期間應(yīng)利用4 根插入式振搗棒，相互之間間隔2m，分前后兩步完成振搗。前兩個插入式振搗棒的工作范圍為下部鋼筋網(wǎng)、軌枕底部，后兩個的工作范圍為軌枕四周、底部。道床板表面的振搗作業(yè)應(yīng)配備平板振搗器來完成，相關(guān)人員需控制振搗參數(shù)。混凝土抹面：澆筑作業(yè)完成后，在混凝土襯凝前人工對道床板混凝土頂面進(jìn)行抹面整平，直線段按2%的橫向人字形排水坡整平抹面；曲線段按外軌超高計算的單向橫坡排水面整平抹面。

6 效益分析

采用本工法施工的雙塊式整體道床各項指標(biāo)的檢測結(jié)果顯示，整體道床質(zhì)量優(yōu)良，軌面高程偏差在±2mm 內(nèi)，軌向以一股鋼軌為準(zhǔn)，直線用10m 弦量，最大矢度不大于2mm；相鄰差不大于2mm 的高精度要求，保證了隧道內(nèi)超長無縫線路的鋪設(shè)質(zhì)量，受到了該段鐵路局、建設(shè)指揮部、監(jiān)理和設(shè)計單位的認(rèn)同和高度評價。

采用本工法施工后，工期提前約1 個月，節(jié)省各類費用180 萬元，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；整體道床設(shè)備購置費用少，使用、維修費用低，與大型施工設(shè)備相比較可節(jié)約費用150 多萬元；操作簡單，易于施工人員掌握，可節(jié)省人員培訓(xùn)費5 萬元；組織上場快，施工效率高，可節(jié)省工時費及機(jī)電燃油費25 萬元。本工法施工連續(xù)性強(qiáng)，各工序間隔距離合理，銜接配合緊湊有序，全過程平行流水作業(yè)，有利于文明施工。本工法施工，工程質(zhì)量滿足了整體道床高標(biāo)準(zhǔn)、高精度要求，同時推動了無砟軌道整體道床施工技術(shù)的進(jìn)步，社會效益明顯。

7 結(jié)束語

該高鐵段工程建成運(yùn)行后，滿足了鐵路運(yùn)行更快、更穩(wěn)、更安全的要求。其中雙塊式無砟軌道整體道床采用軌排框架法施工工藝，即滿足設(shè)計與規(guī)范要求，施工更簡單、施工精度更高、更經(jīng)濟(jì)適用，為類似設(shè)計工程施工提供借鑒和幫助。