CRTSⅡ型轨道板预制场的规划设计

王 浩

(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京 102600)

1 概述

CRTSⅡ型板式无砟轨道系统具有结构精度高,施工专业化等特点。其中,轨道板的制造是CRTSⅡ型板式无砟轨道施工技术中的关键,具有机械化程度高、工艺标准高、产品质量好的特点。由于CRTSⅡ型板生产工艺复杂,板场使用的机械设备多,板场建设前需要对板场各功能区进行合理规划布局,以保证轨道板生产流程经济合理、高效顺畅。

2 CRTSⅡ型轨道板场的生产效率

CRTSⅡ型轨道板生产过程中的两个控制节点为毛坯板生产与成品板打磨。其中,根据生产经验,在调试正常后,打磨机的生产能力为每天打磨80～120块轨道板,与1台打磨机匹配的毛坯板生产线产量也应控制在每天80～120块。轨道板场的生产效率应该结合施工周期、供板里程等因素统筹考虑。

毛坯板生产24 h为一循环,轨道板模具数量直接体现毛坯板的生产效率。CRTSⅡ型板标准长度为6.50 m,每月标准工作日按25 d计算,板场配置轨道板模具数量的确定公式总结为

式中M——模具数量；

n——单线n=1,双线n=2；

S——供板里程，km；

T——生产工期，月。

以某板场为例,双线铁路供板里程为S=72.4 km,轨道板生产周期为T=9个月。则按上式计算需要模具数量为

综合考虑生产过程可能出现设备故障等因素影响,可将轨道板预制车间布置4条生产线,为方便管理,统一生产线长度,每条生产线25组钢模,则该板场生产效率为100块/d。

3 CRTSⅡ型轨道板场总体规划

3.1 板场功能区划分

轨道板场按照CRTSⅡ型板生产、存放等工艺条件分为轨道板预制区、轨道板打磨区、轨道板存放区、辅助生产区及生活区。各功能区内部、各功能区之间设置运输联络线。

轨道板预制区为毛坯板生产区,主要完成钢筋网片加工、混凝土供应、轨道板浇筑、预应力张拉、毛坯板脱模、临时养护等作业。包括钢筋加工车间、混凝土搅拌站、砂石料存放场及轨道板预制车间,其中,钢筋加工车间与轨道板预制车间为室内生产区,一般采用新型钢构厂房。

轨道板打磨区为毛坯板打磨及装配区,经打磨装配区生产的成品板可转至成品板存放区或直接运至铺装现场。打磨区主要作业包括毛坯板翻转、钢筋余头切割、轨道板打磨、轨道板清洗及扣件装配。其中毛坯板翻转及钢筋余头切割作业在厂房外完成。其余工作应设置在厂房内部完成。

轨道板存放区分为毛坯板存放区和成品板存放区2部分。毛坯板存放区为轨道板提供养护1个月的存放场地。成品板存放区为成品板出场前的临时存放地。

辅助生产区是为保证轨道板生产环境条件、磨床工作环境条件以及生产生活的需要而设置的水、电、气等配套设施的功能区。

为满足管理、生产人员的工作生活,还需要设置办公生活区及职工生活区。分别配备成套的办公、生活设施及职工文化娱乐设施。

3.2 各功能区的联系

CRTSⅡ型轨道板场轨道板各功能区即相互独立又相互联系,在总体规划时应深入研究各功能区之间的关系,才能合理布置各功能区位置。各功能区主要联系如下。

轨道板预制区以生产线为核心,钢筋加工区、混凝土搅拌站分别向轨道板预制车间提供钢筋网片及混凝土,输送方式均采用轨道平车与车间内桥吊配合。

轨道板预制区向毛坯板存放区输送毛坯板,毛坯板的输送采用电瓶轨道平车,车间内无需吊车配合,平车采用顶升装置顶起轨道板运输至毛坯板存放区,使用存放区内龙门吊吊至存放场地。

毛坯板存放区向轨道板打磨区提供养护强度达标的毛坯板进入打磨工序,采用毛坯板存放区设置的龙门吊将轨道板吊至打磨线的始端—轨道板翻转机。

轨道板打磨区向成品板存放区输送打磨装配完成的成品板,通过电瓶轨道平车输送至存板场,成品板存放区龙门吊吊至存放位置。

3.3 板场总体规划布置原则

CRTSⅡ型轨道板场的规划布局应充分考虑Ⅱ型板生产各工序间流水作业要求,各功能区的衔接设置纵横向轨道和运输小车以及换转机和滚轮托架线等输送装置。为使物流合理高效板场规划应遵循以下原则。

(1)原材料、半成品、成品的输送线应避免交叉影响,提高物流效率。

(2)轨道板预制车间与钢筋加工车间联跨设置,便于钢筋网片向生产线转移。

(3)混凝土搅拌站临近车间布置,尽量缩短混凝土转移时间。

(4)钢筋加工车间、混凝土搅拌站应布置在轨道板生产线的同一侧,临时存放线布置在轨道板生产线的另一侧,避免毛坯板运输与钢筋网片、混凝土供应产生交叉影响。

(5)各条生产线设置钢模数量应相同,便于生产组织。

(6)轨道板打磨区优先与轨道板生产区设置联跨厂房,必要的情况下,可单独设置。

(7)轨道板打磨区与毛坯板存放区、成品板存放区应临近设置。

(8)轨道板的运输尽量避免出现二次转移。

(9)毛坯板存放区与成品板存放区在条件允许的情况下可通过设备建立有效联系,使2个存放区具备协调存板功能。

4 主要功能区规划设计

4.1 轨道板预制区规划设计

轨道板预制区包括钢筋加工车间、混凝土搅拌站及轨道板预制车间3部分。

轨道板预制车间采用钢结构厂房,是轨道板预制生产的主体车间。轨道板生产中的大部分工序在这里完成,包括钢筋网片入模、预应力张拉、混凝土灌注、轨道板脱模、毛坯板临时存放等。轨道板预制车间主要布置2线1区,毛坯板生产线、轨道板临时存放线、预应力钢筋存放加工区。为节省设备投资及优化生产工艺,生产线优先采用长线台座法布置,为便于预应力钢筋的定长加工及生产组织管理,每条生产线设置相同数量的钢模。

厂房跨度结合生产线跨度、临时存放线宽度及物流通道宽度确定,一般以21 m跨为佳,厂房长度根据具体设置的生产线长度及数量确定,生产线上应预留设备停放及清洗位置。生产线中间布置毛坯板模具,模具下设置同步温控养护系统及压缩空气管路,两端布置预应力钢筋张拉设备。生产线上布置多功能小车、混凝土布料机、拉毛机、预应力钢筋切割小车等设备。厂房内设置真空吊具存放托盘、活动挡板存放托盘、清洗托盘及高压清洗装置等。生产线一侧设置24 h临时存放台座,台座下布置轨道板运输车轨道,便于将轨道板运出厂房。厂房内根据起吊任务需求设16 t电动双梁桥式起重机、8 t+8 t电动双钩双梁桥式起重机。

钢筋加工车间采用钢结构厂房,与轨道板预制车间联跨布置。厂房内划分为钢筋原料存放、钢筋切割加工、钢筋网片制作等区域。为使钢筋网片的产量与轨道板的产量匹配,应合理设置钢筋切割、加工设备,上层钢筋网片胎具,下层钢筋网片胎具,绝缘卡加工胎具,热缩管加工胎具等的数量。钢筋加工厂房内配备5 t的电动单梁桥式起重机吊运钢筋原料及钢筋网片,并配备2台横移小车将上、下层钢筋网片运送至轨道板预制车间。

在轨道板预制车间外侧设置与轨道板生产任务匹配的混凝土搅拌站,搅拌站提供的混凝土采用混凝土输送设备应能够方便输送到轨道板生产线。其中,混凝土输送设备应优先采用混凝土运输平车及运输罐方式。砂石料存放场应临近搅拌站布置,同时方便原料运输。并配有砂石料装载机,砂石料清洗设备等。轨道板预制区典型布置如图1所示。

4.2 轨道板打磨区规划设计

轨道板打磨区采用钢结构厂房,可与轨道板预制厂房联跨布置,必要情况下独立设置。轨道板打磨区的布置需要与2个存放场地联系紧密。毛坯板存放场提供打磨毛坯,而打磨装配合格的轨道板需要输送至成品板存放区存放。

轨道板打磨区主要布置1线,即滚轮托架线,从打磨区第一道工序毛坯板翻转开始,一直到装配完成,所有工序均在托架线进行。打磨区厂房外配翻转机、预应力钢筋切除设备、清洗设备、污水处理设备,厂房内配备打磨机、清洗机、高压吹扫设备、轨道板运输车等。成品板通过运输小车运到成品板存放场。

轨道板打磨区典型布置如图2所示。

4.3 轨道板存板区规划设计

轨道板的存放可采用连续基础或独立基础,具体形式结合板场实际地质情况确定。毛坯板与成品板分别按12层、9层码垛,轨道板垛之间横向、纵向需留有足够的空间。每垛轨道板之间及底层轨道板与基础之间使用方木三点支承。毛坯板的摆放方向应与滚轮托架线走向一致,避免旋转。成品板方向使从打磨车间输送出的轨道板起吊后无需旋转直接码垛。

毛坯板场在轨道板的制造过程中处于承上启下的位置,上接轨道板预制车间下接轨道板打磨车间,因此整体规划应充分合理的协调三者的位置关系。根据CRTSⅡ型板生产工艺,毛坯板在打磨前养护时间为1个月,因此,毛坯板存板台座数量应为能保证存放1个月产量的毛坯板。毛坯板场可根据需要设置1～2台龙门吊,用于码放新生产出的毛坯板及给翻转机上板。

成品板存放区的规模主要综合各方面因素考虑确定存板台座数量,一般考虑能够存放1～2个月的产量。由于生产建设的不确定性因素影响导致成品板过多时,可通过与毛坯板场协调存放或考虑沿铺设线路现场存放。成品板场也需要设置1～2台龙门吊,用于码放新生产出的成品板及为成品板运输装车。

4.4 辅助生产区规划设计

CRTSⅡ型轨道板按生产工艺需要,需设置供电系统、供热系统、供气(压缩空气)系统、供水系统及污水处理系统等配套辅助设施。

CRTSⅡ型轨道板制造所需各种机械设备较多,大多为高耗电型大功率机械设备。根据用电负荷设置1 000 kVA变压器1台,备用500 kW发电机组1台。

供热系统需根据板场当地实际气候条件,确定供热面积,设置相应规格的蒸汽锅炉房1座,一般情况下采用4 t蒸汽锅炉可满足需用,车间采暖、拌和站和贮料仓地热管供热、水池加热等可直接采用蒸汽供给。生产线台座养护采暖宜采用热水循环供给方式,用热力交换站将蒸汽供给转换为水暖系统,从生产线每个台座中间位置用钢管引入生产线地槽,分两路为每套模型下设置的环形散热管供热,温控系统自动控制养护温度。

供气系统根据经验设置6.3 m3×10 bar(1 bar=100 kPa)空气压缩机1台,备用6.3 m3×8 bar空气压缩机1台。供给管路出口处设2 m3储气罐1台,油水分离器2套,管路系统沿墙布设,地沟穿越车间。系统主要为打磨车间及轨道板生产线供气。

CRTSⅡ型板场用水主要是混凝土制备、轨道板打磨、轨道板养护用水及生活用水等,打磨用水应设置污水处理系统做到循环利用。整个板场的正式生产用水量为60 m3/h,供水管从泵房分别进入各用户单元。

5 工程实例

京沪高速铁路定远轨道板场位于安徽省滁州市定远县境内,预制场西侧毗邻京沪高速铁路,东侧距离101省道约1 km,占地面积约7.333 hm2(110亩)。该板场承担京沪高铁四标段(DK843+500～DK915+039)范围内轨道板预制任务,总铺板里程为正线71.5 km。由于征地面积狭长,采用打磨车间与轨道板预制车间分离布置,轨道板预制车间设4条生产线,每条生产线布置钢模24套。轨道板存放区共规划存板台座780个,毛坯板存放区、成品板存放区可通过配置门吊的高差协调轨道板的存放。其平面布置如图3所示。

图3 京沪高速铁路定远轨道板场平面布置

6 结语

由于实际征地情况、生产任务等因素均不相同,CRTSⅡ型板场的规划建设应综合考虑各方面因素,灵活掌握总体规划原则。通过对CRTSⅡ型板场各功能区的生产效率、平面布局以及各功能区之间物流关系的深入论述,力求使板场的规划建设达到布局合理、物流顺畅、经济实用的目标,为今后的CRTSⅡ型板场规划建设提供参考。

[1] 中铁第五勘察设计院集团公司.客运专线CRTSⅡ型无砟轨道板制造工艺说明书[Z].北京:2008.

[2] 中铁第五勘察设计院集团公司.京沪高速铁路定远轨道板场规划与土建设计图[Z].北京:2008．

[3] 中铁第五勘察设计院集团公司.沪杭客运专线嘉善轨道板场规划与土建设计图[Z].北京:2008．

[4] 铁道部工程管理中心.客运专线铁路预制轨道板(枕)场建设手册[Z].北京:中国铁道出版社，2009．

[5] 张立青.客运专线CRTSⅡ型无砟轨道板场建场技术研究[J].铁道标准设计，2009(9).

[6] 薛 琪，韩建红，李志强.石武客运专线CRTSⅡ型轨道板生产技术[J].铁道标准设计，2010(9).