桥梁上博格板式无碴轨道板粗铺工法

2012-01-29刘秀元宋荣方

中州大学学报 2012年3期

刘秀元，宋荣方

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

京津城际轨道交通工程是我国第一条时速350公里的高速铁路，采用了世界上最先进的德国博格板式无碴轨道系统。博格板式无碴轨道板(以下简称轨道板)是一块长6．45米、宽2．55米、高20厘米(不包括承轨台、扣件螺栓高度)、重约8．78吨的混凝土承轨台，相当于连成一体的10块枕木，板之间缝宽5cm。轨道板全部铺设完成后，钢轨就被直接固定在轨道板上。与普通有碴轨道相比，线路的平顺性、稳定性、安全性都大大提高，从而满足列车高速行驶的需要，同时还能明显降低列车行驶产生的噪音。［1－2］博格板是博格板式无碴轨道系统的核心部件，铺设精度要求很高，粗铺达到±10mm，精调后达到±0．3mm。轨道板位置固定，每块都有编号并对应相应里程位置，所以轨道板的铺设是无碴轨道施工最关键工序之一。［3］轨道板的铺设分为粗铺和精调，本文主要介绍桥梁上轨道板的粗铺工法。

1．博格板式无碴轨道的组成及工法特点

桥梁上博格板式无碴轨道主要由以下几部分组成:两布一膜滑动层、底座板、水泥乳化沥青砂浆层、轨道板、以及轨道等组成，如图1所示。轨道板和底座板为跨过梁缝的连续结构，桥梁与底座板间设置滑动层，以减小桥梁温度伸缩对无碴轨道的影响。在桥梁固定支座上方，底座板与梁体固结，将纵向力传递至桥梁基础。在梁缝两侧一定范围的梁面铺设50mm厚的硬泡沫塑料板，减小由梁端转角对无碴轨道结构的影响。

高速铁路要求轨道结构具有高平顺性、高可靠性、高稳定性，以及高耐久性，从而对无碴轨道板的施工提出了更高的要求，要求轨道板的铺设具有较高的精度。本文所介绍的博格板粗铺工法具有以下特点:

(1)效率高，工序组织合理，节省大量工期。

(2)操作流程简单，可操作性强，采用大吨位吊车(50t以上)，配合移动悬臂门式起重机，简化施工步骤。

(3)使用范围广，适用于任何形式的高速铁路桥上无碴轨道板铺设，包括简支梁桥、连续梁桥、各类刚构桥和拱桥;

(4)铺设精度高，完全能达到要求的10mm精度。

2．基本原理

根据设计单位提供的轨道板编号和里程，从轨道板生产地运输至设计位置的桥梁墩台下面，按存放要求堆放。测量人员测放出每块板的轨道板铺设基准点(即GRP点)和定位锥点，技术人员根据点位弹划出轨道板边线和板缝中线，安装测钉和定位锥锚杆，再测量定位锥点数据。在桥面上支设一台50t以上的大吨位吊车，用吊车把轨道板从桥下吊至桥面上，放置在轨道板位置附近，放置后吊车前进，然后用移动式悬臂门式起重机把轨道板精确就位。

轨道板粗铺的机具设备主要有轨道板吊装专用移动悬臂门式起重机，50t吊车，平板运输汽车3台，吊索吊带，发电机，电钻，空压机，锚固专用胶枪，撬棍，照明设备，以及测量仪器一套。

3．轨道板的粗铺施工

3．1 施工工艺流程

桥梁上轨道板粗铺施工工艺流程见图2。编号并对应相应里程。汽运时需要对车辆进行改造加宽，并装配特殊的固定支架，以适应轨道板2．55×6．45×0．2m的尺寸要求，每车装载6块54吨，以18×18×20cm的方木支垫，三点支撑。轨道板存放有严格的要求:一般3块存放一垛，放在对应里程的桥梁翼板垂直下方边缘外侧30cm，以便于板的垂直提升。存板位置要进行基础处理，处理方案:以建筑废弃物换填50cm深，振动压路机碾压，顶面高出路面20cm，以能承载40t为宜。为防止轨道板变形，轨道板存放时要三点支撑。注意轨道板分左右线和上下行方向，存放时必须左右线分开，方向与铺设方向相同。局部存放有困难的地段，如水中、跨公路铁路处、建筑物构筑物处等，可以把轨道板集中存放在就近桥梁下面，或者随到随铺。

3．2．2．测定 GRP 点和定位锥点

通过设标网精确测定GRP点和定位锥点，在点上画十字线，并把此处轨道板的编号标在底座板上。圆锥体定位点和GRP点位于轨道板端头半圆形凹槽处，距线路中线两侧各10cm处，如图3所示。定位锥点用于轨道板粗放，在该点位安装定位锥，用于轨道板定位，定位锥的轴线与安装点重合。

3．2．3．画板边线和板缝中线

定位锥点和GRP点连线即为轨道板板缝中线，从两点沿板缝中线各自向外引出117．5cm划点，即为轨道板边线点，将纵向两相邻点连线弹墨线就是该轨道板边线。轨道板粗铺时与边线相对应即铺设到位，可为后续轨道板精调提供便利，提高精调速度。

3．2 施工方法

3．2．1．轨道板物流作业

轨道板由生产厂家制作完成后，由专门的物流作业队运输至需要铺设的地点，每块板都有独自的

3．2．4．安装测钉和定位锥

在测定的GRP点上用电钻垂直钻下直径10mm、深7cm的孔，用气筒和圆钢丝刷把孔内灰尘清理干净，在孔内注入2/3孔深的喜力德工程锚固胶，把测钉插入孔内拔插几下将胶搅拌均匀，钉帽底面紧贴底座板放置，静置2小时。再在定位锥点上垂直于底座板面钻下直径20mm、深15～20cm的孔，用同样的方法锚固带有螺纹的锚杆，静置2小时待强度达到要求后，在锚杆上装上定位锥并用翼形螺帽固定，如图4所示。定位锥是用硬塑料做成的圆锥体，高约120mm，最大直径125mm，中心有一孔，直径为20mm。圆锥体为轨道板安装的辅助工具，可使安装精度达10mm，可减少精调工作量。轨道板安装后利用夹具将圆锥体从圆筒形窄缝中取出，可重复使用。

图4 定位锥示意图

锚杆亦为重复利用部件，为方便下次旋出，在每次锚固前，植入部分要均匀地涂抹一薄层黄油。同时，轨道板垫层灌注CA砂浆时锚杆还要作为压紧装置的螺杆使用，轨道板垫层灌浆后拆除压紧装置的同时拆除锚杆。为此，要求孔要绝对垂直于底座板顶面，保证每个孔内锚杆能承受30KN的抗拔力，且要伸出底座板表面至少35cm。

3．2．5．复测 GRP 点数据

同一点测定3次，数据通过后方可铺板。

3．2．6．吊板

轨道板在吊装前，应仔细核对编号，并对轨道板进行验收，检查轨道板表面边缘是否有损坏，如混凝土剥落，深度不得超出5mm，面积不得大于50cm2;轨道板底面边缘是否有损坏，如有混凝土剥落，不得侵入板边缘15mm，长度不得大于100mm;轨道板、承轨台是否有裂纹。不合格的轨道板严禁吊装使用。在桥面上行走一台50t或更大吨位吊车，吊车安放在两底座板之间。每块轨道板重约8．75t、长6．45m，50t的吊车三节臂全伸出成45℃，完全可以从桥下把轨道板吊起放置在桥面上，并且每3块一垛放在底座板相应位置，最下面一块板要放置在该板铺设的位置，以减少门式起重机倒运次数。吊板必须使用专用吊索和吊带，不得用钢丝绳或其他绳索代替，在吊带和轨道板棱角接触处需要垫废旧轮胎垫或厚布垫等，防止轨道板把吊带割断，吊板示意图见图5。

3．2．7．铺板

轨道板吊至桥面上后即可铺设就位，门式起重机为轨道板专用吊装设备，可以沿桥梁纵向行走，轨道板也可以横向、上下移动，从而实现轨道板在三维空间的平移，而且装板、松板很方便。轨道板铺设前，在板的四个角处及中间两侧粘上300×50×35mm的硬泡沫塑料板，用硅胶固定，便于安装精调爪及在垫层灌注CA砂浆时作密封使用，以防砂浆溢出。同时，铺板前在板缝线上放置2根5cm宽木条，木条中心对应板缝中心线，分别放置在板缝线和板边线交点处，作为控制板缝宽度用;在板边线上设置6根2．8cm厚30cm长的木条作为轨道板的临时支承点，分别放置在轨道板两端和中间的板边线上，外伸3～5cm以便精调后取出;轨道板精调时被调脚抬起，再撤出垫木并运到下一个铺设地点循环使用。

图5 汽车起重机吊板作业

用门式起重机把轨道板吊起，纵向移动至该板位置，下落，板边垂直投影必须和弹出的板边线墨线重合，轨道板端面上的两个圆柱形凹槽卡在定位锥上，板缝上的木条刚好与两块板端接触，该板就粗铺成功，否则吊起重复以上步骤，如图6所示。

图6 移动式悬臂门式起重机铺板作业

3．2．8．取出定位锥和板缝木条转入下道工序，进入精调阶段。

3．3 施工注意事项

3．3．1．定位锥放样安装要求准确、牢固稳定，避免轨道板纵横向偏差较大，导致精调用的千斤顶无法对轨道板进行精调。

3．3．2．轨道板铺设前必须对底座板顶面标高进行复核，高程偏高时及时进行降低处理，避免精调时无法调到设计高度而返工。

3．3．3．轨道板的铺设部位、朝向等必须与相应的轨道板布板图相符，防止发生轨道板位置、方向铺设错误。

3．3．4．铺设前必须认真检查龙门吊各个工作部件，尤其对钢丝绳和吊抓进行着重检查，发现钢丝绳有滑丝、断丝，以及吊抓连接螺栓松动的现象时，应及时进行处理。

3．3．5．轨道板起吊前，必须检查吊抓与轨道板底部是否卡到位。起吊过程中必须观察轨道板是否始终保持水平，出现倾斜时要及时纠偏，防止吊抓倾斜过大而导致轨道板滑落。轨道板安放时，施工人员应用专用的撬杆安放轨道板，严禁直接用手扶着轨道板安放，防止伤人。

4．经济效益分析

博格板式无碴轨道技术是引自德国的世界上最先进的无碴轨道技术之一，根据德方工程技术人员的指导方案，轨道板铺设直接用悬臂门式起重机把生产地运输来的轨道板吊装到桥上，然后安装就位。这种方法需要的机械设备和人工都较少，施工组织方便，但效率极低。为了实现我国铁路的跨越式发展，提高施工的经济效益，在施工工期十分紧张的情况下完成施工任务，就必须提高施工效率。为此在施工中改进了德国工程师的施工组织方案，改用大吨位吊车起吊轨道板而用门式起重机铺设就位的施工方法。实践证明，采用该工法使轨道板铺设的效率大大提高，工期为德国方案的1/5左右，节约了大量的机械台班，虽然所需劳动力为原来的4倍左右，但劳动力费用比机械台班低得多，经济效益明显。同时，德方依靠定位锥实现粗铺定位，难度较大，在施工采用定位锥配合轨道板边线来定位，提高了粗铺的精度。