CRTSⅡ型轨道板预制生产关键技术

2011-03-17赵秀丽

铁道建筑 2011年7期

赵秀丽

(中铁丰桥桥梁有限公司，北京 100070)

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构在我国高速铁路上得到广泛采用。到目前为止，已开通运营的京津城际及在建的京沪、京石、津秦、沪昆等高速铁路和客运专线都采用了CRTSⅡ型板式无砟轨道结构，铺设长度近2 100 km，折合标准轨道板近65万块。

CRTSⅡ型板式无砟轨道板为单向预应力混凝土结构，预制时为提高生产效率，一般要求16 h混凝土强度达到48 MPa以上。由于需要采用数控磨床对承轨台进行加工，轨道板预制精度对打磨效率影响较大。因此，轨道板场设计、混凝土技术和与轨道板预制精度相关的模具整备技术是CRTSⅡ型轨道板生产的关键技术。

1 混凝土轨道板结构特点

标准轨道板长度6.45 m，宽2.55 m，厚200 mm，为有挡肩、单向先张预应力混凝土结构。配筋按截面中心对称布置，横向设置60根φ10 mm预应力钢筋，在预应力钢筋的上、下各布置一层钢筋网片;纵向设置6根φ20 mm的精轧螺纹钢筋用于板间纵向连接，板内所有钢筋交叉点均做绝缘处理;板上设置10对承轨台，承轨台间设置横向预裂缝;板中预埋接地装置、调高装置及扣件套管等，预设砂浆灌注孔。轨道板预制精度要求高，承轨台尺寸允许偏差在 ±0.5～±1.0 mm。

2 轨道板场设计

CRTSⅡ型轨道板生产场包括轨道板生产线、钢筋加工区、混凝土搅拌区、轨道板打磨装配区、轨道板存放区和砂石料存放区等主要生产区域，其总体设计及布置应按生产工艺原理，结合工程工期及预制场地情况，做到规模合理、工序衔接及物流顺畅。

2.1 生产规模

轨道板生产规模应根据工程量、工期及轨道板生产工艺合理确定。依据京沪高速铁路建设经验，生产板场供应半径以40～50 km为宜，即一个板场的生产量为25 000～30 000块轨道板，生产周期一般为1年左右，月生产能力需达到 2 000～2 500块。

CRTSⅡ型轨道板分为毛坯板和经打磨后的成品板两大类。毛坯板采用长线台座法生产，生产线循环周期一般为24 h(其中作业时间8 h，养护时间约16 h)，每天生产能力需达到75块以上。一般来说，长线台座生产混凝土板时合理长度为75～150 m，最佳长度为120 m，因此，一个板场宜布置2～3条生产线。

成品板生产线以数控磨床为中心，采用三班作业制，每班打磨成品轨道板25～30块，每天打磨75～90块，一个板场配备一台磨床即能满足生产需要。

2.2 轨道板预制生产线

根据轨道板生产工艺，预制生产线设在主厂房内，按生产线配置数量，沿厂房长度方向一字串联布置生产台座，通常每台座安装27～42套模具，在厂房宽度方向，除考虑台座外，还需设置2条轨道板静停养护线。

台座结构为U形钢筋混凝土结构，两侧平行的承力墙中心距为8 400 mm，承受4 367 kN的压力，台座两端设张拉横梁，台座的承力墙与横梁之间安装自动张拉设备，实现预应力钢筋的同步张拉与放张。底板上安装模型和供热管道，台座顶面设有轨道，作为生产线主要非标设备的走行轨道，轨道上布置的主要设备有混凝土布料机、切割预应力钢筋的锯及多功能运输车、拉毛机等。台座设计要考虑足够的刚度和强度。

主厂房内至少配置3台起重量16 t桥式起重机，用于吊运混凝土、钢筋网片入模、脱模等作业，另外还需考虑设置混凝土及钢筋网片的地面运输通道。

2.3 轨道板打磨装配生产线

轨道板打磨装配生产线是以数控磨床为中心的自动化生产线，一般设在辅助厂房内。毛坯板在轨道板存放区养护28 d之后，通过自动化滚轮运输线，经翻转、切割钢筋头等工序，运到数控磨床加工工位，经打磨检测合格后，安装弹条扣件系统，最后通过横向运输车运至轨道板存放区存放。轨道板打磨装配生产线设计时要重点关注相关工序的物流运输，严禁交叉作业。

打磨生产线主要配置16 t桥式起重机、数控磨床及配套污水处理设施、翻转机、切割钢筋头的锯及滚轮运输线等。

2.4 总体布置

根据轨道板生产工艺流程和特点，在充分考虑物流运输基础上，通常将轨道板场分为既互相独立又沿道路互相联系的8个区域，分别为轨道板预制区、钢筋加工区、混凝土搅拌区、轨道板打磨装配区、轨道板存放区、砂石料存放区、辅助生产区、办公生活区。

生产线常布置在一条线上，以便于桥式起重机、布料机、切割机等共用设备的行走和物流管理。由于毛坯板生产后需放置28 d以后才能进行打磨，因此，磨削车间可以单独布置。生产厂房采用实腹式钢结构排架，围护结构要充分考虑保温和隔热要求，跨度以20 m左右为宜，长度需根据板场建设规模(毛坯板生产线数量)确定，厂房结构设计时需考虑要配置16 t的桥式起重机，轨顶高程不小于7.2 m。

3 轨道板预制

3.1 模具选择及安装

模具是轨道板预制精度最重要的控制因素之一。因此，在CRTSⅡ型轨道板生产过程中，始终把模具选用、安装和调整作为质量管理的重点来抓。

3.1.1 模具选用

选择模具除必须具有足够的强度、刚度和稳定性外，还要具有极高的精度，这就要求在制作模具过程中，控制好主体结构焊接变形，优选承轨槽材料，并应用先进的设计软件和数控设备，采用整体二次冲压、拉延成型工艺，保证承轨槽偏差完全控制在允许的偏差范围内。

3.1.2 模具安装

模具安装包括模具组装和在台座内安置就位两个步骤，其中承轨槽安装和模具在台座内平面度控制是最为重要的两个环节。

1)承轨槽安装精度控制。只有确保承轨槽安装精度，轨道板上承轨台三维坐标才有保证，这样一方面可避免出现废品，另一方面可降低磨削加工量，提高数控磨床加工效率，因此需反复调整承轨槽安装位置，力求把偏差控制到最小。通常承轨槽安装分为预安装、初调整和终调整，具体为:①模型进入台座之前，利用定位孔完成承轨槽在模具上的初定位和预安装。②借助高精度全站仪和专用测量工装对预安装完成的20个承轨槽进行检测，依据专用软件对检测数据处理分析，用专用调整工装对20个承轨槽位置进行初调整。③灌注生产毛坯板首件。使用高精度全站仪、专用软件、专用的测量及调整工装等，通过对毛坯板检测和数据处理分析，完成承轨槽精确定位和终调整。

2)台座内模具整体平面度控制。采用高精度电子水准仪，以张拉横梁的中心高程为基准点，引出测站点(预埋测量锥)，通过调整模型8个支腿的柱脚螺栓，实现对模型的高程和平面度控制，通常模具上均匀布置8个控制测量点，测量点间偏差控制在1 mm范围内。在模具安装和调整过程中，要特别注意以下几点:①确保台座地板上的预埋螺栓安装准确和牢固可靠，模具安装调整完毕后，必须将连接模具支腿的预埋螺栓上所有螺母锁紧。②在模具调整过程中，要确保所要调整模具处于自由状态，避免就位固定后模具间产生内应力。③在各种条件允许前提下，模具调整时尽量预设反拱，一般不宜超过2 mm。

3.1.3 模具动态监控

模具动态监控是轨道板生产中需特别关注的重要环节，只有加强对该环节管理，并实时进行调整，确保模型始终处于良好可控的状态下，才能生产出优质产品，进而可提高后期数控磨床生产效率。在实践中应注意以下细节:①初次安装调整到位的模型，每次生产前都必须进行全面检测调整，直至模型状态稳定为止。②通常情况下，模型经过一段时间使用后，整体平面度一般都会发生变化，需定期进行检测和调整。③经常分析数控磨床检测形成的毛坯板数据和加工量，有针对性对模具相关参数进行精调。

3.2 轨道板混凝土配制

轨道板使用寿命为60年，生产工艺及效率要求混凝土16 h脱模强度≥48 MPa，如何试配出工作性能满足施工要求，早期强度高且耐久性能指标满足技术要求的混凝土，同时兼顾混凝土的生产成本，是组织轨道板预制生产需攻克的技术难关。在京沪高速铁路轨道板生产实践中，通过合理优选混凝土原材料、优化配合比设计及严格工艺管理等措施，不仅配制出满足轨道板各项技术要求的混凝土，而且相比京津城际轨道板混凝土配制，取得较为可观的技术和经济效益。

3.2.1 原材料选择

1)胶凝材料。用国内通用的P·Ⅱ42.5硅酸盐水泥替代高成本特种超细水泥，适当提高水泥熟料矿物组分中硅酸三钙含量，以提高混凝土早期强度，又不会对混凝土耐久性产生影响。用矿粉替代复合掺合料，减少水泥用量，可进一步改善和提高混凝土工作性能和耐久性指标。采用上述两项措施可使混凝土中胶凝材料使用成本降低一半。

2)骨料。选择质地坚硬、级配良好砂石，严格控制骨料中含泥量、泥块含量、针片状含量、云母、轻物质等有害物质含量。轨道板混凝土，砂子选用中砂，石子选用5～10 mm和10～20 mm两种规格，掺加比例通常为 3∶7。

3)外加剂。选用新一代聚羧酸系减水剂，较之萘系减水剂，具有掺量低、减水率大、与水泥适应性好、坍落度损失小、强度增长明显等优点，更适合轨道板的生产工艺。

3.2.2 混凝土拌合物的性能控制

为满足轨道板生产工艺和产品质量要求，必须加强对混凝土拌合物指标的实时监控，及时作出调整，尤其在冬、夏季气候极端恶劣条件下，应采用相应加热和降温措施，确保各项指标满足要求:坍落度160～180 mm，坍落度损失20 min内不得大于20%，冬季施工时，坍落度值取规定范围下限，夏季施工时坍落度值取规定范围上限;入模温度 15℃ ～30℃;含气量≤3.5%。