旭普林无砟轨道支脚及轨枕固定架安装关键技术研究

2012-10-18郭艳华任守安

科学之友 2012年3期

李勇，郭艳华，任守安

（呼和浩特铁路局集宁工务段，内蒙古呼和浩特 012000）

1 引言

郑西铁路客运专线正线铺设无砟轨道，采用跨区间无缝线路，引进德国旭普林双块式无砟轨道技术，采用旭普林成套施工设备进行机械施工，与武广铁路客运专线同为我国目前最高标准的客运专线。施工一次成型，一次达标。正线线间距5 m；最小曲线半径一般为9 000 m，困难7 000 m；限制坡度20‰；速度目标值：设计350 km/h，开通200 km/h及以上；列车采用动车组，自动控制，行车指挥方式采用综合调度集中。

旭普林型无砟轨道系统是由旭普林建筑股份公司于1974年开发，是在水硬性混凝土底座上铺设双块埋入式无砟轨道。整个轨道系统从上至下由钢轨扣件系统、轨枕、混凝土承载板、水硬性承载板层以及防冻层组成。其特点是先灌注道床板混凝土，然后将双块式轨枕安装到位，通过振动法将轨枕嵌入压实的混凝土中，直至到达精确的位置。无砟轨道支脚及轨枕固定架安装是旭普林无砟轨道施工的关键步骤，其安装精度直接影响到无砟轨道道床板后续工作的施工质量及精度要求，最终将影响线路铺轨后的平顺性，在施工中尤其要注意。

2 规范要求

（1）双块式轨枕、钢轨扣配件的质量应满足设计要求，检查时采用观察。

（2）支脚安装允许偏差及检验方法应符合规定，见表1。

表1 支脚安装允许偏差及检验方法

检验数量：施工单位、监理单位全部符合规定。

（3）轨枕铺设允许偏差及检验方法应符合规定，见表2。

表2 轨枕铺设允许偏差及检验方法

注检验数量：施工单位每施工段抽检10根；监理单位平行检验数量为施工单位检查数量的10%。

3 工艺流程

支脚安装及轨枕固定架的安装施工工艺流程，见图1、图2。

图1 支脚安装工艺流程图

图2 轨枕固定架安装工艺流程图

4 施工工艺

4.1 支脚的安装

4.1.1 支脚

旭普林型双块式无砟轨道道床板施工所用支脚，为旭普林公司成套施工设备的组成部分。支脚本身为机械精加工成型的产品，无砟轨道控制的精度将由测量传递支脚上，以支脚顶部半球形凹槽球心为实体出现。

支脚通过4根套管螺钉固定在下部的结构层上。支脚顶部钢球的三维位置可以通过液压装置及支脚顶部横向、纵向两个滑槽进行调整。对于线路曲线超高位置，在线路外侧的支脚需要进行加高。旭普林成套设备提供有专用支脚基础结构，在超高线路外侧支脚底部加基础结构对支脚进行加高。

4.1.2 支脚安装

4.1.2.1 支脚位置测量定位、标记

支脚位置的测量定位、标记由测量队完成。采用全站仪进行测量，在道床板两侧每隔3.27 m用水泥钉在下部结构层上进行标记（为平衡强迫点，在曲线上内侧支脚的间距可进行适当调整，范围20 mm），定位精度在2 mm以内。在纵向上，标记点位于横梁轴线上；在横向上，标记点位于道床板两侧以外20 cm处。如果桥梁上支脚的轴线直接位于桥梁的伸缩缝处，可以在纵向上伸缩缝前或后20 cm处设置辅助标记点，横向间距不变。标记方法见表3。

4.1.2.2 钻孔、安装套管

此阶段工作由施工队完成，配备冲击电钻、气筒等工具；所用材料有尼龙锚栓。

按测量队测量定位的支脚位置，利用专用钻孔模具放样固定支脚用的4个套管钻孔位置（若支脚有加基础结构则为3个套管孔位），若支脚位置直接在桥梁伸缩缝上，则采用桥梁专用钻孔模板进行。钻孔位置放样准确后，采用冲击钻钻孔，钻孔直径14 mm、深100 mm。用气枪将钻孔内的尘土清除干净，安装螺栓套管（套管外径14 mm、内径12 mm、长70 mm）。

表3 支脚测量定位标记方法

4.1.2.3 支脚安装、加固

安装支脚前，需根据线下结构的不同准备好支脚，桥上、隧道内支脚配用0%的支脚底板，路基上配用12%的支脚底板。

此阶段工作由测量队完成，配置电动扳手等工具，需要使用的材料有六角螺钉（支脚有加基础结构的还需要六角螺栓）。对准套管位置摆放支脚，上六角螺钉、螺栓，采用电动扳手紧固，固定支脚。六角螺钉、螺栓使用情况见表4。

表4 每个支脚六角螺钉、螺栓使用情况

4.1.2.4 支脚粗调、精调

此阶段工作由测量队完成，采用支脚粗调专用调整工具及全站仪进行作业，配备套筒扳手等工具。

支脚粗调，松开所有制动螺栓，先通过旭普林提供的专用调整工具进行，调整一对支脚间的相对距离及针对不同线下结构支脚的高度；然后采用全站仪，在支脚顶部凹槽内放置球形棱镜，通过液压装置及支脚顶部横向纵向两滑槽的调整，将顶部凹槽球心位置控制在3 mm误差范围内，调整完后由测量人员紧固制动螺栓。

精调支脚在模板安装、钢筋铺设及接地处理完成后进行，松开被精调支脚的制动螺栓。全站仪设站在固定端一侧一个已经精调过的支脚上，在被精调的支脚顶部凹槽位置放置球形棱镜，通过液压装置及支脚顶部横向纵向两滑槽移动精调球形棱镜中心使其三维坐标误差在0.5 mm以内。精调完成后拧紧制动螺栓固定。

4.1.2.5 支脚检测

此阶段工作由测量队完成，采用专用检测用具进行作业，在道床板混凝土施工之前对支脚进行检测。采用专用检具对一对支脚球形支座中心的距离3.08 m、超高情况进行检测，误差在1 mm以内为合格；通过固定端一侧的拉正矢测量，对5～7个前后支脚的方向进行检查，误差在1 mm以内的为合格。

检测合格后可进入下道工序，进行道床板的混凝土施工；检测不合格返回支脚精调，由测量人员利用全站仪对支脚重新精调。

4.2 轨枕固定架的安装

4.2.1 轨枕固定架

轨枕固定架为旭普林成套设备中的组成部分，由旭普林公司提供。轨枕固定架自身通过机械精加工，保证测量的精度能从支脚通过轨枕固定架最终传递至轨枕实体上。

每个轨枕固定架按间距654 mm固定一组5根双块式轨枕。轨枕固定架支腿与双块式轨枕承轨槽接触位置，设置有与双块式轨枕承轨槽相对应的1∶40坡度。

轨枕最终的定位精度将由支脚传递至轨枕固定架，再由轨枕固定架传递至轨枕。

轨枕的嵌入施工采用旭普林成套设备的安装单元施工，轨枕安装单元在装载单元前方供货端取1根横梁和一组组装好的5根轨枕的轨枕固定架。前行至混凝土已被浇筑振捣密实的一个节段，先把横梁放置在前面一对已经精调完成的支脚上。然后把轨枕固定架放下，至混凝土表面后开启振动装置，将组装在轨枕固定架上的轨枕振动嵌入混凝土当中，轨枕固定架安放在两根横梁上。

4.2.2 轨枕固定架安装

此阶段工作由施工队完成，由旭普林成套施工设备中的4#车（轨枕装载单元）和3#车（轨枕安装单元）配合轨枕固定架的安装；配备电动扳手、套筒扳手、塞尺等工具；使用材料有轨枕、螺旋道钉等。

4.2.2.1 施工机械准备

旭普林施工设备中的3#车（安装单元）、4#车（装载单元）准备，5#车（拆卸单元）为其提供好横梁、轨枕固定架。

4.2.2.2 轨枕固定架与轨枕组装

首先将一组5根已检测合格的轨枕从隧道的电缆沟槽盖板吊装至装载单元上摆放好，并调整好其横向的位置。轨枕横向位置调整完毕后，沿装载单元的纵向滑轮将轨枕往装载单元前方推送，通过装载单元上的装置固定轨枕之间的间距。

轨枕横向位置及纵向间距调整完成后，即可安装轨枕固定架。将轨枕固定架从装载单元后方吊运至摆放好的一组5根轨枕上，对齐轨枕固定架支腿与轨枕，每根轨枕上螺旋道钉4根（直径24 mm，长220 mm），电动扳手拧紧螺旋道钉。将通过以上工序组装好的、带有5根轨枕的一个轨枕固定架及一根横梁输送到装载单元最前方的供货端。

注意事项：轨枕固定架与轨枕组装之前，将轨枕框架的固定端一侧摆放在线路外侧方向，与前方横梁的固定端对应。

4.2.2.3 3#车（安装单元）取轨枕固定架及横梁

轨枕安装单元后退至装载单元的供货端，放下吊架，吊取1根横梁和一个组装好5根轨枕的轨枕固定架。吊取了横梁和轨枕固定架的安装单元前行至混凝土新浇注振捣密实的一个节段。

4.2.2.4 横梁安装

3#车（安装单元）将横梁放在节段前方的一对支脚上。横梁两端分别为固定端和活动端，红色的为固定端、绿色的为活动端。横梁红色的固定端安置在1对支脚中靠线路外侧的支脚上，绿色的活动端放置在线路内侧的支脚上，横梁与支脚的接触为半球形吻合面。横梁的固定端与支脚吻合后不可动；松开活动端螺栓垂直于线路方向移动，以吻合活动端的支脚，横梁安装完成后紧固螺栓。

4.2.2.5 轨枕固定架的安装

横梁安装完成后，对齐前后两根横梁放下轨枕固定架。在轨枕固定架上的轨枕底面开始接触到混凝土表面后，开启安装单元的振动装置，将轨枕振动嵌入新浇注的混凝土中，直至轨枕固定架安放在前后两根横梁上。利用塞尺（0.2 mm）检查轨枕固定架支座与横梁球形支座之间的密贴情况，固定架与同横梁一样，轨枕固定架也存在有固定端及活动端，轨枕固定架一侧两根支座为三角凹槽，另外一侧两根支座为平面。轨枕固定架嵌入施工时，轨枕固定架固定端一侧安置在横梁的固定端一侧，活动端对应横梁的活动端一侧。轨枕固定架的方向，在轨枕固定架安装的时候就需要摆放好。

轨枕固定架安装、轨枕的嵌入施工完成后，即可进入下道工序，进行道床板的混凝土养护。