孟祥义

(中铁十八局集团有限公司,天津 300222)

1 概述

无砟轨道是以整体混凝土结构代替传统有砟轨道的轨枕和散粒体碎石道床的轨道结构,具有稳定性、刚度均匀性、耐久性、维修工作量显著减少等特点。无砟轨道结构是高速铁路的一个发展方向,在我国高速铁路和客运专线上将具有广阔的应用前景。

无砟轨道类型大致分类为轨枕埋入式和板式轨道两类,如图1所示。

图1 无砟轨道结构

2 工程概况

白云山隧道全长6827 m,起迄里程为DK40+550～DK47+377。进口1 253 m为车站隧道,由四线双连拱、三线大跨及燕尾式组成,其余地段为单线隧道。

白云山隧道Ⅱ线位于Ⅰ线右侧,Ⅰ线与Ⅱ线之间利用横通道相连接。

白云山隧道双块式无砟轨道施工,预制块由建设单位招标厂家集中预制,我单位负责预制块安装、道床板混凝土浇筑施工等工作。

Ⅰ线：DK41+464.5～DK47+352段为无砟轨道,长5 887.5 m(共计942块道床板)。

Ⅱ线：ⅡDK41+464.5～ⅡDK47+355段为无砟轨道,长5 901.66 m(共计944块道床板)。

3 施工组织

3.1 施工队伍安排及任务划分

根据白云山隧道的实际情况,分进口和出口两个工区。无砟道床作业组织如表1所示。

表1 无砟道床作业组织

3.2 施工设备选型与配备

主要施工设备配置如表2所示。

表2 主要施工设备配置

4 进度指标分析

道床板每段长6.25 m(含伸缩缝),每个轨道排架施工一块道床板,为减少施工干扰,每个工作面分两个作业区,每一工作循环施工81.25 m。道床作业循环施工时间安排：从“轨排安放及粗调”到“道床板混凝土浇筑”,每一循环时间分配如表3所示。

表3 每一循环时间分配

基底凿毛、清理,底层钢筋绑扎、抹面及养护,轨排架拆卸和道床板整理为平行作业,不占用循环时间。

根据上表分析,每次施工长度为81.25 m,所用时间为1 d,故进度指标为：81.25 m/d(每个工作面)。

5 施工方案

组合轨道排架法可简述为：工厂精确加工轨道组合排架,使用轨道排架作为工具轨集中组装轨排,专用吊具吊装铺设,粗调测量系统进行轨道排架粗调,专业轨道检测小车控制轨道的精确调整,泵送混凝土入模,专业轨道检测小车全程检查控制。

6 施工工艺和方法

6.1 施工工艺流程

无砟轨道施工工艺流程如图2所示。

6.2 施工准备

图2 无砟轨道施工工艺流程

在无砟轨道施工前,做好施工准备相当重要,主要包括：控制测量、预埋件检查、线下工程沉降评估、CPⅡ和CPⅢ网复测及线路拟合、无砟轨道施工设备准备、施工培训与技术交底、钢筋保护层同级混凝土预制块等工作。

6.3 底板处理

在无砟轨道施工前,对底板进行凿毛处理,清理干净。

在进行道床板施工前,按照铁路客运专线质量检查及验收标准规定的项目,全面进行检查验收,确保满足铺设无砟轨道的要求。

6.4 钢筋和轨枕存放和运输

(1)钢筋

进场钢筋在库篷存放、检验,经现场试验合格后进行加工；钢筋运进隧道内,根据使用数量,分段间隔放置在隧道底部的两侧。

(2)轨枕

双块式轨枕采用普通平板车运输,汽车吊装卸。

轨枕运输到工地,堆放场地为隧道洞口段场地,在隧道施工面设置轨排组装场。

6.5 底层钢筋安装

(1)框架放线

采用全站仪,每6.25 m一个放样中线点,中线点采用水泥钢钉,边框线可以石笔或粉笔画出,用钢卷尺量出底层钢筋间距,用粉笔标记。

(2)布置横向钢筋

按照设计图纸,钢筋采用 φ16螺纹钢,布置完毕后安装16 mm×16 mm的绝缘卡,要求每一与纵向连接处都有绝缘卡。

(3)布置纵向钢筋

按照设计图纸进行纵向钢筋的安装,要求纵向钢筋与绝缘卡连接,全部安装完毕后,绝缘处上塑料扎丝。

底层钢筋绑扎完毕后,按梅花形布置预制好的混凝土垫块,每平方米不少于4块。

6.6 轨排组装和吊装

使用6.25 m轨排架组装轨排,轨排组装场设置在隧道内,每一施工作业区设置1个移动轨排组装平台,组装好的轨排,用龙门吊按照轨枕位置安装轨排。

(1)轨排组装平台的制作

移动式轨排组装平台可通过平台丝杠调平装置精确调平,可以通过机械牵引或人力移动,平台上设置两排10根轨枕的定位座(误差1 mm),一端顶部设置钢轨对位钢板挡头。

(2)轨排的组装

轨枕在轨排组装平台上完成组装。

(3)轨排的运输

根据该隧道为单线的特点,每一个施工面配属两台单线龙门吊,双块式轨枕采用平板车运至施工作业面,在加工平板小车上进行安装,然后采用龙门吊就位安装。

6.7 轨排架的粗调

利用轨道排架的丝杠支腿(调整高程和水平)和轨向锁定器(调整轨道中心)进行,使用轨道排架横向、竖向调整机构完成轨排的粗调工作；调整原则以先中线后水平的顺序循环进行。

6.8 上层钢筋安装

轨道粗调工序完成后,进行道床板上层纵横向及接地钢筋安装。结构钢筋之间采用绝缘卡子绝缘,并绑扎绝缘扎丝。接地钢筋采用“L”形钢筋焊接,单面焊接长度不得小于10 cm。

6.9 综合接地

(1)接地钢筋连接

接地钢筋采用“L”形钢筋焊接,单面焊接长度不得小于10 cm。每一6.25 m排架用三根纵向上层钢筋与一根横向钢筋进行焊接。

(2)接地端子安装

接地端子采用焊接方式固定在道床两侧接地钢筋上,两块道床板上端子间距不得大于40 cm。接地端子露出道床板混凝土面5 mm左右。

道床板接地每100 m形成一个接地单元,接地单元中间部焊接一个绝缘端子与“贯通地线”单点“T”形可靠连接,接地单元的接地端子不连接。

(3)绝缘电阻测试

首先通过目测检查,钢筋没有直接搭接接触情况,绝缘卡安装良好,没有脱落现象；然后用手摇的ZC25B-4型兆欧表进一步检查钢筋间的绝缘情况,相互绝缘的钢筋之间电阻必须达到2 MΩ,验收合格后方可进行下道工序。

6.10 模板安装

(1)纵向侧模板安装

侧模板采用[30槽钢,按长短分为接头模板和中间模板两种,接头模板和中间模板间用插销联结成组合体,水平支撑固定。由于整体道床与水沟电缆槽间间距只有23 cm,所以水平支撑采用方木直接支撑在水沟电缆槽上。模板表面在浇筑混凝土前应涂刷脱模剂。

(2)安放伸缩缝钢板

伸缩缝设在前后两块道床板之间并贯通整个道床横断面,每隔6.25 m(10对无砟轨枕)设一伸缩缝,宽度为2 cm。施工时先采用钢板预留伸缩缝,后期采用沥青或沥青砂浆嵌缝。

6.11 轨道排架精调

为了得到较为准确的测量数据,使用轨道检测小车进行测量时,需要按照“定点定位,顺序进行,两点一线”的原则进行。距离测站20～80 m长度范围内的数据具有较高的准确度,搭接测量段和顺接段长度宜在6.25～20 m之间(一般取10 m),具体长度根据测量距离和两次测量数据比较确定；测量时,测站位置、数据记录和数据的分析判断很重要,必须综合考虑。

精调采用天拓天宝S6全站仪和相应的配套测量小车,以及莱卡2003配国产长沙悦诚生产的测量小车各一套。

6.12 混凝土浇筑

(1)浇筑方法

自动计量拌和站集中拌制混凝土,混凝土搅拌运输车将混凝土运输至施工现场,混凝土输送泵直接将混凝土泵送入模,平板振捣器配合插入式振捣器振捣。

(2)施工技术要点

混凝土的品质必须在整个浇筑过程中保证始终恒定,每车运送的混凝土坍落度应该处于设计范围之内。

在混凝土浇筑前,使用防护罩保护钢轨及轨枕不被混凝土污染。

混凝土保持从起始端一个轨枕的浇筑口灌注,直至轨枕面下1.0 cm,振捣密实后移至下一个轨枕浇筑口,使用振捣棒振动密实。表面使用木抹抹平顺。

第一个轨枕下混凝土未密实之前,不要将浇筑口移至下一处。

灌注过程中加强对轨枕底部及其周围混凝土的振捣。振捣时应避免捣固棒接触轨排及支撑架,插点布置均匀,不得漏振。同时注意轨排几何状态的变化,保证轨排、模板、支撑架的稳定牢固,并随时监测。

道床板混凝土灌注密实后,表面需要抹面平整,抹面应形成设计的横向排水坡,在抹面的同时清理钢轨、轨枕、扣件和支撑架等表面的灰浆。收光抹面分三次进行。

必须逐根检测轨底与复合橡胶板是否密贴,防止因扣件组装不严格导致轨道不平顺。轨排经过精调验收合格后进行道床板混凝土的灌注。施工中应防止碰轨道排架。由测量人员、质检专人负责,通过全站仪、水准仪和万能道尺,随时检查钢轨及轨枕的位置、轨距、水平,发现问题及时校正。

6.13 拆除轨排及模板

道床板混凝土强度达到5 MPa,可拆除轨道排架。道床混凝土未达设计强度70%前,严禁各种车辆在道床上通行,或碰撞支承块。

先拆掉扣件螺栓,然后采用门吊拆除排架。拆除中注意保护成品混凝土。

在浇筑混凝土间隙,利用龙门吊将纵、横向模板和钢轨等材料从后方运至前方。

6.14 预留孔处理、养护及成品保护

(1)预留孔处理

在取出调整丝杠支腿装置之后,丝杠支腿的空孔采用高标号的混凝土砂浆进行灌注,灌注要求饱满密实,同时对混凝土整体外观进行检查整理。

(2)混凝土养护

初期养护采用喷雾器雾化方式；后期养护(拆除轨道排架后)采用土工布覆盖喷水保湿方式；养护时间一般不少于7 d或10 d,具体时间可以根据温度情况确定。

(3)成品保护

道床板浇筑完毕后,必须保证混凝土成品以及轨枕块不被破坏,WJ-7A型扣件不被破坏和被盗。

7 物流方案

白云山隧道无砟轨道施工分进出口两段施工,两端均从中间分界线向进出口方向施工,缩短了独头施工的距离,便于物流组织。

7.1 Ⅰ线物流组织方案

由于有Ⅱ线通道存在,Ⅰ线物流组织相对灵活一些,施工中应充分利用Ⅱ线通道多方案多形式组织。横通道的口部预留15 m左右水沟电缆槽不施工,无砟轨道施工将至时,再浇筑水沟电缆槽。

7.2 Ⅱ线无砟轨道物流组织方案

Ⅱ线无砟轨道施工,物流组织相对困难,由于Ⅰ线已施工完毕,不能再用作施工通道。

其余的物流组织都与前种情况一样,只有混凝土运输浇灌有差别。就目前的现状看,只有一种施工工况。

能够停进输送车的横通道,暂时施工靠近Ⅰ线的一半衬砌,靠近Ⅱ线的位置暂不施工(15 m左右的电缆槽也不施工),以便输送车停放。待无砟轨道施工将至时再施工。

混凝土输送泵安装Ⅱ线正洞内,接输送管至浇筑现场。混凝土输送车同样停在Ⅱ线正洞内供料,利用横通道做为输送车汇车之用,这样可以加快混凝土的供应速度,同时减少输送车倒车距离。

8 结束语

做好预埋件(特别是过轨预预埋件)的清理工作极其重要,道床板一旦施工成型,拆除、重新施工相当困难。

无砟轨道技术、质量控制点多,精度要求高,综合性较强。因此,有一定施工经验和经历的专业化高素质技能队伍是保证无砟轨道工程质量的一个重要前提,尤其是对于工期紧张的线路。

引入的CPⅢ施工基标精密控制网、高精度的绝对定位测量控制手段与以往的铁路建设测量理念不同,要引起高度重视,尤其是测量仪器的选用、测量方法的掌握和数据结果的综合评判等。

抓好施工过程控制,保证无砟轨道施工质量(关键是道床板混凝土质量及轨道的几何尺寸)。

由于空间狭小,平行作业受限,各施工工序衔接组织极其重要。如果安排不合理,就会造成施工工序间脱节及劳力窝工现象。混凝土施工劳力较多,分配任务一定要明确,特别是捣固人员及收光抹面人员要固定。

混凝土运输时间一般较长,不利于混凝土入模,所以对混凝土搅拌质量要求严格。

加工好的半成品钢筋不宜过早放入洞内,因洞内湿度相当大,钢筋易生锈,锈水能将上下层钢筋连通,对绝缘电阻测试不利。

每次轨排组装前,要对扣件及轨排进行全面清洁,否则会影响施工精度及抹面效果。

收面抹光及后期清理工作时间紧,且工作量大,需要合理安排人员,确保收面及时。

单线施工场地窄小,物流组织相当困难,特别是Ⅱ线施工。所以,充分利用现有的横通道极其重要。

充分理解线路拟合的含义,做好拟合资料的提供和复核,尽量减少拟合时间及重复工作,对无砟轨道尽早开工相当有利。

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