夏茂隧道双块式无砟轨道施工关键技术

王进志

(中铁隧道股份有限公司，郑州450003)

0 引言

无砟轨道作为高速列车的专用跑道，具有结构连续性、高精度和高标准等特征，有高平顺性、高稳定性、良好的结构耐久性和少维修性等优点［1］，已逐渐成为高速铁路、客运专线、城际铁路等轨道的主要结构形式，正逐步推广应用。例如:已建成的宜万铁路、温福铁路、福厦铁路、武广客运专线、郑西客运专线等，对无砟轨道施工关键技术及注意事项已经做了较多研究;文献［2］主要介绍了双块式无砟轨道工艺流程、工艺方法、施工质量控制标准、设备选择等要点;文献［3］侧重于无砟轨道的钢筋绑扎、轨排组装、轨排就位和粗调、轨排精确调整、道床板混凝土浇筑及施工中存在问题等介绍，首次提出了铁路客运专线双块式无砟轨道“组合轨道排架法”施工工艺，提出了“定点定位、两点一线、顺序进行、由远及近”的测量原则和数据综合分析评判方法，配制了适合泵送的耐久性混凝土;文献［4］侧重于双块式无砟轨道精调施工技术及质量控制要点，总结出轨排过渡段测量、复测超限处置、混凝土浇筑中的轨排精度控制等方法。而对于在单洞双线隧道内左右线同时作业条件下，如何克服场地条件、运输组织等方面的限制，确保轨道精确定位、道床板混凝土关键工序质量及施工组织、进度控制等方面问题仍需进一步研究、实践和总结。本文通过对向莆铁路夏茂隧道CRTSⅠ型双块式无砟轨道关键技术进行总结，积累经验，以期为同类项目提供借鉴。

1 工程概况

新建向塘至莆田铁路FJ－2标夏茂隧道全长6 340 m，里程 DK322+345～DK328+685，为单洞双线隧道，线间距4.6～5.0 m，采用客货共线标准设计，线路按行车速度250 km/h标准施工。

洞内设计为CRTSⅠ型双块式无砟轨道，主要由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板组成，结构高度515 mm。洞口设5 m无砟轨道过渡段，洞口路基设20 m有砟轨道过渡段。SK－2型双块式轨枕，混凝土结构强度为C60，其配套采用 WJ－8A型扣件，正常段轨枕间距650 mm，过渡段为625 mm。道床板为C40钢筋混凝土，顶面设置0.7%指向隧道中心线横向排水坡，曲线段利用超高后的坡面单向排水。道床板结构尺寸宽度为2 800 mm，厚度257～267 mm。接地钢筋设置在道床板上层钢筋网内，即上层两边最外侧一根和中间一根钢筋分别搭接焊接，并与一根横向钢筋焊接在一起，其余钢筋均进行绝缘处理。

2 施工关键技术

2.1 无砟轨道精调

2.1.1 精调作业

1)准备工作。将线路设计参数、CPⅢ控制网坐标及高程输入到手簿显示仪中作为现场测量依据。

2)确定全站仪空间坐标。由于全站仪具有自动搜索、跟踪、计算、传输数据等功能，可采用自由设站交会网的方法测量。通过观测附近8对固定在隧道边墙上的CPⅢ目标棱镜，并通过仪器自动平差、计算，从而确定其空间坐标。

3)测量轨道几何形位。将轨检小车静置于待调整轨道上，通过全站仪对轨检小车顶端棱镜测量，并利用两仪器间的蓝牙进行数据传递及配套软件计算，就可将轨道中线坐标、轨面高程、轨距、水平、超高、方向、误差等轨道静态参数在手簿显示仪上显示，并自动进行记录整理，用于指导轨道调整作业。

4)调整中线。采用双头调节扳手，左右同时调整轨向锁定器。

5)调整高程。用普通六角螺帽扳手，旋转竖向螺杆，调整轨道水平、超高。高度尽量往上调整，不下调，因此在轨排粗调时高程宜比设计低5 mm。

2.1.2 精调程序

为了得到更为准确的测量数据，轨检小车遵循“定点定位，两点一线，由远及近，顺序进行”的使用原则，测量范围宜控制在10～80 m，并结合“测点距离、平差精度、同测点的测量绝对偏差值”来综合判断测量数据的精度。

1)作业步骤。将轨检小车静置于轨道上，拧紧刹车，通过测量轨道几何形位及偏差数值，调整轨向锁定器及竖向螺杆，确保轨道几何形位符合设计要求。

2)精调顺序。先对轨排区段整体测量一遍，通过手簿显示仪找出偏差值最大、较大、一般的各个里程，按照最大、较大到一般的顺序调整。调整时，相邻几对螺杆要同时调整，步调应协调一致，曲线地段调整时竖直和水平方向同时调整［5］。对某2个特定轨排而言，精调顺序为1→3→1→2→3→2→3→4→5→3→4→6→4→5→6→5→6(见图1)。由于调节某一位置时，会对上一已调位置产生影响，因此需要来回反复进行调节，一般需3～4遍调整方能达到要求。

3)顺接过渡方法。前一站调整完成后，下一站调整时需重叠上一站至少8根轨枕，同一点位的横向和高程的相对偏差均不应超过2 mm［6］。

4)轨排精调到位后，应对轨排采取相应措施进行加固，防止混凝土浇筑时轨排横向移位及上浮，并采集数据作为最终的精调数据资料。

图1 线路精调作业Fig.1 Fine turning

2.1.3 精调作业质量控制标准

无砟轨道精调作业质量控制标准见表1。

表1 无砟轨道精调质量控制标准［7］Table 1 Fine turning control standards of ballastless track

2.1.4 精调作业注意事项

1)精调作业应严格执行测量复核制度，必须进行换手测量及更换测量设备。如采用精密水准仪、数显轨道尺，测量结果应与监理工程师的培训测量结果进行对照，对测量计算资料进行2人以上对算，测量结果必须经监理工程师认可、签字后生效。

2)在道床板混凝土浇筑过程中，轨检小车应跟踪检查，发现问题及时进行调整，确保精度达到要求。

3)测量仪器设备须经具有鉴定资质机构鉴定合格，同时加强对仪器设备的维护、保养。对现场测量桩点进行妥善保护，同时要求测量人员必须持证上岗，测量记录规范、准确、整洁。

4)为了确保轨道几何形位保持准确，应及时释放由于混凝土温度、强度等的变化引起的钢轨应力。如在混凝土初凝后及时松开夹板及扣件螺栓和竖向调节器放松一圈等装置，待道床混凝土强度达到5 MPa后(具体时间以试验室提供数据为准)，拆卸固定装置、轨排框架等。

2.2 道床板混凝土浇筑

2.2.1 混凝土浇筑前的准备

1)轨道精确调整和固定完毕，验收合格，且该项工作须在混凝土浇筑前1.5～2 h完成［8］;

2)混凝土浇筑前对钢轨、扣件和轨枕表面用铁皮罩子或风管布进行覆盖，防止污染;

3)底板、道床板端头及轨枕应洒水湿润，保证界面结合;

4)混凝土道床浇筑前，应反复测量轨道几何形位、钢筋保护层厚度、检测钢筋网架绝缘性能;

5)进行报检，并经现场监理检查确认满足浇筑条件后方可开始浇筑。

2.2.2 混凝土浇筑及抹面

1)混凝土浇筑宜从一端向另一端连续进行，当混凝土从轨枕下自动漫流至下一根轨枕后，方可前移至下一根轨枕继续往前浇筑。

2)在混凝土浇筑过程中，应加强对轨枕底部及周围混凝土的振捣，同时应避免振捣器碰撞钢筋、预埋件、轨排和竖向螺杆。插点布置应均匀，不得漏振、过振、重复振及欠振。每一振点的振捣时间宜为20～30 s，以混凝土不再下沉，不出现气泡，表面呈现浮浆为止。振捣器变换其在混凝土中的位置时，应竖向缓慢拔出，不得在混凝土内平拖，也不得用其平拖将混凝土推向远处。

3)使混凝土下料口距浇筑面不大于500 mm为宜，下料时应均匀缓慢，不得冲击轨排，并防止混凝土漏浆、跑模，同时注意轨排几何状态的变化。

4)混凝土振捣密实后，应及时抹面(见图2)，按设计做好横向排水坡。在混凝土入模后0.5 h内用木抹完成粗平，1 h后再用钢抹抹平。为防止混凝土表面失水产生细小裂纹，在混凝土入模3～4 h后进行第3次抹面、压光，抹面时严禁洒水润面，并防止过度操作影响表层混凝土的质量。

5)抹面过程中要注意加强对轨排下方、轨枕四周等部位的操作，同时应及时清理钢轨、扣件、轨枕、轨排上残留的混凝土，保证工具清洁。

2.2.3 混凝土养护及后续工作

1)混凝土初凝前后采用喷雾器雾化养护，待混凝土强度达到5 MPa后，采用土工布覆盖喷水保湿方式，养护期不少于7 d。

2)遗留的竖向调节器螺栓孔采用M40无收缩砂浆封堵。灌孔前，检查待灌孔，保证螺杆孔清理干净，无残留隔离套、杂物及积水。灌注后的砂浆应密实、无空洞、孔口平整，不得污染道床面。

3)道床板结构表面应密实、平整、颜色均匀，不得有露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷，外形尺寸符合表2规定。

表2 道床板混凝土外形尺寸允许偏差［7］Table 2 Permission of size error of track bed board concrete

图2 混凝土浇筑及抹面Fig.2 Concrete grouting and plastering

2.3 施工组织

综合考虑工期、施工条件、现有技术装备、设计标准、建设单位要求、混凝土龄期等因素，夏茂隧道无砟轨道按照轨排框架法组织施工，由出口往进口方向单向顺序施作，左右线错开、分区、分幅平行流水作业，人员、设备等资源配置满足工期、技术要求、现场施工为原则。

2.3.1 施工人员配置

见表3。

表3 施工人员配置表Table 3 Labors

2.3.2 主要设备配置

主要施工设备、检测设备配置见表4。

表4 施工及检测设备配置表Table 4 Equipments

2.3.3 施工进度

考虑轨排过渡及混凝土强度等条件，轨排框架按每作业线2套配置，可以轮流使用。每65 m施工单元主要工序时间为21 h(见图3)，也即是单工作面进度指标为74.3 m/d，综合一些影响因素，月平均进度指标为2 100 m，夏茂隧道无砟轨道施工时间为3个月。

图3 主要工序循环时间横道图Fig.3 Recircling time of main procedure

3 施工中出现的问题及对策

在夏茂隧道CRTSⅠ型无砟轨道施工过程中出现了一些异常现象及不足等问题，总结见表5。

表5 施工中出现的问题及对策Table 5 Problems and their treatments

4 结论与体会

1)轨排框架法作为施工CRTSⅠ型双块式无砟轨道的一种新技术、新设备、新工法，目前正处于推广应用阶段;所以，在正式施工前组织管理、技术、主要作业人员进行观摩、观看工艺图片、培训等，掌握其关键技术尤为重要。

2)双块式无砟轨道施工技术的关键是施工精度和轨道几何形位控制，且用于施工误差的调整量非常小;因此，施工精度比砟轨道的要求更严格［9］，故必须依赖于先进的施工工艺、完整配套的施工设备、高精度测量仪器、CPⅢ控制网与控制基标准确测量、轨排位置的精确调整［10］、训练有素的施工队伍和合理的施工工期。

3)利用轨排框架法施工双块式无砟轨道较工具轨法更能保证轨枕块定位质量、钢轨间距、线路超高、轨排微调等轨道几何形位精确定位，更易实现作业标准化、程序化、机械化、模块化，同时具有操作简便、安全实用和快速定位等优点。

4)采用龙门吊吊运混凝土吊斗灌注道床板混凝土工艺较泵送混凝土能大大降低混凝土冲击轨排、钢筋、轨枕块，避免轨排移位，同时由于吊斗能前后左右移位，可随意达到任何需灌注的位置，彻底消除了泵送混凝土反复架管、拆管工作以及堵管弊端，降低了劳动强度，减少了人员数量，提高了工作效率。

5)应用轨排框架法施工双块式无砟轨道，会在道床板混凝土结构中遗留轨排竖向调节器孔洞，也在一定程度上破坏了道床板结构的整体性，同时，由于轨排框架底面与道床板顶面仅有3 cm间隙，抹面等方面存在不足，有待进一步研究。

［1］ 冷道远.高速铁路无砟轨道CPⅢ控制网测量技术［J］.隧道建设，2009，29(2):239 － 242.(LENG Daoyuan.CPIII control points survey technology for ballastless track of hihgspeed railway［J］.Tunnel Construction，2009，29(2):239 －242.(in Chinese))

［2］ 安宏科.大别山隧道内双块式无砟轨道施工技术研究［J］.重庆建筑，2009(10):43 －45.(AN Hongke.Research on the construction technology of double-block type ballastlesstrack in dabieshan tunnel［J］.Chongqing Architecture，2009(10):43 －45.(in Chinese))

［3］ 王海彦，曾勇，周敏娟.温福铁路八仙仑隧道无砟轨道施工关键技术［J］.中国铁路，2009(10):24－27.

［4］ 张兴伟，李亚东，张武.浅谈CRTSI型无砟轨道精调施工技术［J］.科技传播，2011(5):126，128.

［5］ 铁道部.铁建设〔2010〕241号高速铁路轨道工程施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2011.

［6］ 张梅.客运专线铁路无砟轨道施工手册［M］.北京:中国铁道出版社，2010.

［7］ 铁道部.TB 10754—2010高速铁路轨道工程施工质量验收标准［S］.北京:中国铁道出版社，2011.

［8］ 陈玉龙，李贺勇.隧道内双块式无碴轨道施工技术［J］.隧道建设，2010，30(S):182 －184.

［9］ 严少发，丁立金，王善高.隧道内CRTSI型双块式无砟轨道施工关键技术［J］.铁道工程学报，2009(11):13－16.(YAN Shaofa， DING Lijin， WANG Shangao. Key construction technology for crts I double-block ballastless track in tunnel［J］.Journal of Railway Engineering Society，2009(11):13 －16.(in Chinese))

［10］ 彭彦彬，金秀梅，吕玉梅.双线隧道双块式无砟轨道施工技术［J］.铁道建筑，2009(11):89－91.