津秦客运专线CRTSⅡ型预埋套管式道岔板铺设技术

2013-08-04宋荣方刘秀元

铁道标准设计 2013年5期

宋荣方，刘秀元

(1.中州大学工程技术学院，郑州 450044;2.中铁十七局集团物资有限公司，太原 030006)

1 工程概况

津秦客运专线自天津站引出，经天津滨海新区、唐山、北戴河引入秦皇岛站，正线全长261.2 km。全线设天津、军粮城北、滨海、滨海北、唐山、滦河、北戴河、秦皇岛8座车站，设计时速350 km，单向输送能力8 000万人次/年。津秦客专正线轨道长度257.429 km(双线)，无砟轨道铺设长度为162.344 km，占线路总长的63.1%;有砟轨道铺设长度为95.085 km，占线路总长的36.9%，是我国继京津城际和京沪高速铁路后第3条采用CRTSⅡ型板的高速铁路。全线6个中间车站和1个线路所，均采用CRTSⅡ预埋套管式道岔板铺设正线高速道岔。

2 结构组成

CRTSⅡ型预埋套管式无砟道岔结构自下而上依次为:路基、级配碎石防冻层、130 mm厚C25混凝土垫层、180 mm厚C40钢筋混凝土底座、240 mm厚C55钢筋混凝土预制道岔板、扣件系统和钢轨。其中，道岔板采用C55混凝土工厂预制，厚度为240 mm，长宽根据道岔板不同编号而有所不同;道岔钢轨采用工厂预拼装，然后分段运至铺设地点。正线部分前后搭接为CRTSⅡ型板式无砟轨道，开岔接口为双块式无砟轨道［1]。

3 道岔板铺设工艺

3.1 垫层的施工

按《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》的要求，根据评估后的轨道控制点(CPⅢ)数据进行垫层的放样，在路基表层分别放出道岔板板前、岔心及道岔板板后位置，设置基标，并在垫层的两侧边每隔5 m设置1对加密基标，其级配碎石层顶面高程满足设计及验标要求。

利用CPⅢ网测设出垫层的边线，根据模板撑杆的长短用电锤在级配碎石层上打眼，孔内插入φ12 mm的钢筋，然后与模板支撑杆连接。采用［12型钢作为垫层模板，模板立好后，根据整体线性调整模板位置，安装好加固装置，确保模板牢固，模板安装每隔5 m标出高程控制点，底面用木楔调整模板高度，确保模板顶面高程和设计高程相符［2]。安装后必须保证模板及支架稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。垫层施工前对路基表面进行清洁，洒水湿润。混凝土采用插入式振捣器或振动梁振捣，不得漏捣和过振。振捣时混凝土不再下沉，表面泛浆、无气泡，水平有光泽即可停止。表面人工刮平，并进行拉毛处理。

3.2 道岔板特征点放样

根据设计单位给定的道岔板各特征点设计坐标以及线路曲线要素计算施工坐标系中各特征点的坐标，用全站仪测放出每块板板角点位置，放样偏差为±5 mm，然后放样出道岔板边线、板缝中线，隔离墙边线，各转角处用记号笔标记，边线弹出墨线。

3.3 底座板钢筋绑扎及隔离墙施工

钢筋严格按照设计尺寸进行下料，单根钢筋下料长度允许偏差±10 mm。钢筋切断应根据钢筋号、直径、长度和数量，长短搭配，先断长料后断短料，尽量减少和缩短钢筋短头，以节约钢材。同时绑扎底座板钢筋，根据设计的钢筋位置，相应在垫层上的投影位置弹出墨线，纵向钢筋下支垫40 mm厚的混凝土保护层垫块。纵、横向钢筋交叉点处用塑料绝缘卡进行绑扎绝缘处理［3-5]，如图1所示。纵向φ25 mm钢筋采用绑扎搭接，搭接长度不得小于1.85 m。钢筋绑扎安装完成后对钢筋网绝缘性能进行检测，电阻值要求不小于2 MΩ，并对测量结果记录保存。

图1 底座钢筋网绑扎

为保证逐板灌筑自密实混凝土，道岔板横向缝处设置混凝土隔墙，用以分隔底座混凝土，钢筋网片绑扎完成后支立隔离墙模板。隔离墙支模前，先在垫层放样出轨道基准点(CPIV)，在放样点处用水钻钻孔，垫层上预钻35 mm左右的圆孔，深度约10 cm，然后在孔中放入φ25 mm的PVC管，管中灌入混凝土砂浆，然后中心植入测钉。管外套1个φ40 mm的PVC管，外面用混凝土固定，保证内外管相互独立，防止钢筋受热胀冷缩对CP IV点的影响。

隔离墙宽度应为板缝宽度两侧各加2 cm，将模板安装到隔离墙设计位置。采用高强度木模板，用手锯将纵向钢筋位置的木材锯掉扣住钢筋，防止模板漏浆。根据隔离墙位置的钢筋间距加工、支立完成隔离墙模板。模板设计高度为15 cm，在底座钢筋上支撑加固。根据垫层高程确定模板实际高度。隔离墙采用与底座板同强度等级的C40混凝土浇筑，机械振捣密实，人工磨平拉毛。隔离墙混凝土强度达到2.5 MPa以后，可以拆除模板，拆模时注意保护隔离墙和CPⅣ点。

3.4 CPⅣ点数据采集

3.4.1 平面测量

CPⅣ点的平面测量应按左右线分别在粗铺道岔板之前进行，采用全站仪自由设站极坐标法直接测量各点的坐标，外业采用自动记录方式，保证点号输入的正确性［6，7]。自由设站点应尽量靠近左右线的中线。自由设站采用局部独立坐标系，观测的CPⅢ点不应少于4对，位于所联测的CPⅢ点中间;全站仪设在线路中线附近，更换测站后，相邻测站重叠观测的CPⅢ点不应少于2对。对于外业观测，要求同一测站的CPⅢ和CPⅣ点均采用全站仪盘左进行观测，进行多个半测回测量。CPⅣ点观测不应少于3次。CPⅢ点观测不应少于4次，每站观测距离约70 m，至少观测11个点，重复观测上一测站的CPⅢ点不应少于2对，重复观测上一测站观测的CPⅣ点3～5个。本站观测的所有CPⅣ点都必须位于测站的一侧。数据处理应采用布板软件进行处理并进行复核，精度应满足下列要求［8]:

(1)相邻点平面相对精度不大于0.2 mm;

(2)CPⅣ点各半测回测量的坐标值与其平均值间的较差≤0.4 mm;

(3)重叠CPⅣ点的平面位置允许偏差:横向≤0.3 mm，纵向≤0.4 mm。

3.4.2 高程测量

高程测量应在道岔板粗铺之后进行，采用电子水准仪，按照附和水准方法和中视水准仪测量相结合进行施测，CPⅢ点一般作为中视点，除首末CPⅢ点位，其余CPⅢ点作为附合水准线路的转点。左右线路的CPⅣ点的高程分开施测。采用电子水准仪进行往返观测，起闭于CPⅢ点。在CPⅣ点上立尺时，水准尺须使用水准尺适配器，在CPⅢ点立尺时，不使用水准尺适配器，须使用与CPⅢ网测量时一致的水准测量杆。水准尺适配器常数需准确测定，同时保证水准尺适配器与CPⅣ点测钉的匹配。在同一站内的所有CPⅣ点高程测量时应采用同一把水准尺及其配套的水准尺适配器。水准尺适配器常数在外业时不输入，在内业数据处理中进行修正。

在两个CPⅢ中部安置水准仪，后视一个CPⅢ点，前视另一个CPⅢ或CPⅣ点，采用中视法测量该区间所有的CPⅣ点，然后搬站到下一对CPⅢ点之间，重复上一个测站过程。相邻两站之间应该至少重叠1个CPⅣ点。CPⅣ点往返高程值与其平均值的较差不应大于0.3 mm;重叠CPⅣ点高程较差不应大于0.3 mm;相邻CPⅣ点间的高程相对精度不大于0.1 mm。

3.4.3 数据处理

将相关的CPⅢ点坐标文件和CPⅣ点理论值文件导入布板软件的数据库，软件根据全站仪实测平面坐标的原始观测记录、电子水准仪实测高程原始记录数据进行处理。处理后的CPⅢ点的坐标与原CPⅢ坐标差值在2 mm以内则本站测量合格，搭接的CPⅣ点本站测量坐标与上一站测量的CPⅣ的坐标X、Y方向较差均应小于0.4 mm。当CPⅣ点测量合格后即可对道岔板进行精调。

用精密全站仪和水准仪分别测量CP IV的平面及高程，将结果进行平差处理。达到精度要求后方可进行道岔板粗铺。

3.5 道岔板铺设

3.5.1 轨道板粗铺

CP IV网测设完成后，进行垫层杂物清理。用吹风机将钢筋网下的杂物、灰尘吹走。将规格为100 mm×100 mm×60 mm的8～12块方木块放置在设计位置的四角。

(1)道岔板现场二次运输。在临时存板场用1台50 t吊车和4辆15 t平板车将道岔板倒运到铺设现场，采用4根等长的吊索，把道岔板吊放在16 t平板运输车上，一次运输1块道岔板，平板车上需用2根枕木支垫道岔板［9]。

(2)道岔板安装。粗铺时，人工配合50 t吊车将道岔板平稳吊装，需人工使用橇棍配合将道岔板落在预安装的方木块上(图2)，2人检查并防止纵连筋与底座钢筋直接接触，防止影响道岔板精调;2人通过对照道岔板角点与放样坐标，尽可能使道岔板的粗铺精度控制在5 mm以内。

3.5.2 道岔板精调

利用设计院给出的线路曲线要素，计算出公共点坐标，即为大地坐标，局部坐标和大地坐标之间的数据转换属于任意两空间坐标系的转换，可以利用平面坐标转换软件进行平面转换，各点轨面高程根据线路坡度计算得出。转换完成后，再通过设计给定的另外一个公共点坐标与转换后的同一点坐标进行坐标比较，验证道岔数据转换的准确性。精调测量正在调整的道岔板上的4个定位孔上棱镜的实际三维坐标，对道岔板进行横向、竖向、纵向的调整，消除偏差量，直到道岔板达到要求［10]。

图2 道岔板粗铺定位

(1)精调的整体顺序

①视距要保证在6～25 m范围内。

②对于渡线道岔板，应先精调渡线道岔的过渡区域的道岔板，再由此向两边延伸，单开道岔要从岔尾处调起，依次向岔头方向调整，不得在调整过程中变换调整方向，这样会对道岔的整体平顺性产生影响。

③每次设站(一站内)均须以上一块板为基准搭接。

(2)单个道岔板的精调顺序

①单块道岔板精调时要先调整4个角点的高程。将4个角点的高程精调到位，再检验棱镜孔位是否合格，棱镜孔位的相对较差应小于1 mm，否则就应将不合格的孔位剔除，以保证道岔板位置的准确。

②调整平面位置时，根据测得的各棱镜孔位实际坐标计算出道岔板的调整方向和调整量。如发现道岔板2个板边的调整方向相反时，应先将道岔板调整顺直，使2个板边的调整方向相同，调整量接近后再进行纵横向的调整。调整时精调人员一定要保持动作一致，以保证道岔板调整精度。

③对质量较小的道岔板尽量使用对角点调整方法。对质量较大的道岔板，不宜使用此方法，因为板的质量会使精调爪受损，应使用四角调整方法。

④在所有的位置都调整完毕后，要进行一次完整测量，满足横向允许偏差0.3 mm，纵向允许偏差±0.3 mm，高程±0.3 mm，并与上一块已精调完毕的道岔板进行搭接，相邻道岔板承轨面相对横向偏差及高差不大于0.3 mm。

(3)混凝土灌注前后道岔板的复测和验收

精调完成后，在混凝土灌注前，应依据CPⅢ控制点用全站仪和水准仪分别对道岔板进行线性和高程检测。复测各定位棱镜的平面坐标和各承轨面的高程以及每一块板之间的搭接是否平顺，获得实测值与理论值的偏差量，判断是否达到铺设精度要求。应依据CPⅢ控制点采用全站仪自由设站方式对道岔板进行线性检测，采用电子水准仪，对精调所用的棱镜孔边的高程进行测量。其中滦河18-5号道岔灌板前复测部分结果见表1、表2。

表1 津秦客专滦河18－5号道岔灌板前平面复测结果

表2 滦河18－5道岔灌板前承轨台高程复测结果

由表1和表2可知，有个别点的偏差不在允许范围之内，必须重新进行精调。

灌浆之后复测的方法、仪器、棱镜、采用的控制点应与上述保持一致，承轨面的高程复测应采用水准测量的方法进行，每个承轨面都应检查。

3.6 底座板混凝土施工

3.6.1 安装侧向扣压装置螺杆

道岔板复测合格后，安装侧向扣压装置螺杆。采用植筋方式，在垫层上钻孔深10 cm左右，用空压机清孔，孔内注入2/3孔深的植筋胶，插入锚固螺杆上下移动搅拌均匀，静置螺杆1h以上。

3.6.2 安装底座混凝土模板

底座混凝土模板采用特殊加工钢模板，规格有400 mm×1 500 mm×5 mm和250 mm×1 500 mm×5 mm两种，灌注混凝土一侧安装40 cm高模板。根据事先测放出的底座边缘线，安装模板。模板安装前要进行试拼，便于现场快捷整齐地支立模板，安装要稳固牢靠，外侧用特制斜撑支护，斜撑脚用膨胀螺栓固定在垫层上。模板接缝采用双面泡沫胶带密封，确保不漏浆。模板下边缘内侧要紧贴底座墨线，内侧平面要垂直，模板底面与垫层之间缝隙用砂浆找平，对模板之间缝隙用双面胶密封。模板与混凝土的接触面必须清理干净，并均匀涂刷涂脱模剂。

3.6.3 安装扣压装置

扣压装置螺杆稳固后安装侧向和中部扣压装置，拧紧固定螺母，固定道岔板。防止在灌注底座混凝土时道岔板上浮，影响道岔板精度。

3.6.4 道岔板板缝封边等灌注前准备工作

道岔板底座模板安装完成后，进行板缝封边、排气孔S形钢筋安装及测钉保护处理等灌注自密实混凝土前的准备工作［11-12]。道岔板板缝需要用竹胶板隔开，并用砂浆密封，在隔离墙和道岔板底面，用砂浆填充密封，填充宽度同道岔板横缝，填充高度至道岔板底部以上1.5 cm以上，保证每块道岔板下面自密实混凝土单独浇筑。道岔板多余的起吊套管用胶带粘贴密封，防止底座灌注过程中流入混凝土，道岔板排气孔“S”形钢筋需要吊装在排气孔上面，以保证混凝土中气泡可以顺利排出。

3.6.5 灌注底座板自密实混凝土

道岔板下的底座混凝土采用C40高性能自密实混凝土。混凝土搅拌过程中，需人工配合试验检测、膨胀剂的准确称量与添加，以及拌和站混凝土的清理等工作。混凝土拌和后，在拌和站从罐车里取样品进行扩展度试验，结果宜≤700 mm，运输到道岔现场后，现场试验人员需在2名工人配合下再次进行扩展度试验，满足要求后方可进行灌注，记录试验结果，并进行同条件试件留置。混凝土入模温度控制在5～30℃。

C40自密实混凝土按重力式灌注方式，每块道岔板单独灌注。现场需6人配合混凝土罐车调整溜槽及控制料斗的开关等工作，混凝土通过灌注料斗下的溜槽流动到底座侧模(40 cm高模板)与道岔板边缘的间隔内，然后自由流动到道岔板下面(图3)，并靠重力和自身流动性填充密实，另一侧混凝土排出碎石后，灌注完毕。在灌注前用高压水枪润湿道岔板底面和垫层顶面，并把积水排出。当一块道岔板灌注完成后且相邻道岔板即将灌注完成时，及时拆除两道岔板之间的隔离模板，以使混凝土良好结合。

图3 自密实混凝土灌注

混凝土初凝后人工将多出部分混凝土用勺子舀出，使混凝土表面位于道岔板底面以上1.5 cm处，并将底座板边部抹平压光，做出2%的排水坡，在转辙机预留槽位置由内向外做出1%的排水坡。自密实混凝土必须在一定时间内(一般为1 h)运输到现场并完成灌注，必须一次性从道岔板一侧浇筑完成，不得分层、多次浇筑，必须待混凝土在另外一侧均匀密实后，方可达到自密实混凝土灌注的要求。因此，灌注过程中混凝土损耗将达到50%。同时，要及时清理承轨台表面溢出的混凝土。

底座混凝土初凝后洒水覆盖养护7 d，待混凝土强度达到5 MPa后，人工利用套筒扳手等工具拆除底座模板、精调装置及扣压装置等机具。拆除模板时注意保护底座混凝土，模板拆除后进行清洗处理。严禁用撬棍在混凝土表面撬模板，导致混凝土表面损坏。

3.7 道岔板板缝和排气孔施工

灌注完底座混凝土后进行板缝支模、植钢筋、灌注混凝土及排气孔混凝土灌注。在道岔板板缝两侧安装模板，模板与道岔板侧面齐平顺直，高度与道岔板承轨台齐平，外侧支撑加固。然后在板缝隔离混凝土上钻14.5 cm深的孔，用空压机风枪清孔，再在孔内注入10 cm深的植筋胶，插入钢筋充分拌和，静置1 h后可绑扎钢筋。钢筋十字交叉处，必须用绝缘卡绝缘处理。绑扎钢筋完成后，在板缝内浇筑与底座板同强度等级的普通C40混凝土，振捣密实，高度与道岔板齐平。初凝后，压实抹光。