预埋套管式混凝土道岔板模型技术研究探讨
2013-09-07
(中铁二局集团新运工程有限公司，四川 成都 610031)
传统方式的弊病在某些方面阻碍了中国高速铁路的发展；在世界蓬勃发展的今天，我们急迫需要新技术、新思路来解决诸多问题。尤其在道岔板模型方面，在投入与产出的矛盾尤为突出，我们怎么样才能打破瓶颈，把思路扩展出去，这对我们是一个极具挑战的课题。
1 传统方式
CRTSⅠ型和CRTSⅡ型无砟轨道板预制模型和博格式无砟道岔板预制模型是传统手段。CRTSⅠ型和CRTSⅡ型无砟轨道板预制模型，模型特点都是一种模型适应一种尺寸轨道板生产，投入与产出很不经济，不利于项目资源优化。博格式无砟道岔板预制模型为拼装结构，但其使用寿命不长，且还存在预制后必须重钻孔以埋设螺栓孔时孔的定位及制取的问题。
2 预埋套管式混凝土道岔板模型技术研究论述
2.1 研究视角
基于对已有模型的分析，新型模型需要着力解决好五个方面问题：①模型材料、制作工艺的精度与成本；②道岔板预埋套管的精确定位；③除特殊部件外，主要部件能互通共用；④部分或全部实现一种模型能同时生产多种道岔板；⑤模型的整体结构方便安装、维护和拆解。
2.2 研发思路
将道岔板划分成4个类别后，以道岔板规格尺寸类别划分为主思路，以确定道岔板模型配置原理，满足模型需要生产。
（1）因板外形尺寸不同，根据生产周期推算，侧模需配置178套来满足生产。
（2）通过调整排水坡面模板坡度、方向实现道岔板左右开转换。
（3）预埋套管孔位偏差较大，在底模上把板型的预留孔钻，则制板将不使用预留孔封堵，以专用侧模来满足尺寸要求。
（4）预埋套管个数与孔位不同，在拼装模型时以更换调整承轨面模板来实现孔位准确，以专用侧模满足道岔板外形尺寸。
（5）预埋套管孔位一致，需专用侧模来满足道岔板外形尺寸。
（6）解决特殊板型不能拼装共用的问题。
2.3 面临问题和解决方法
（1）难点及问题：①道岔板类型不同产生的道岔板汇水坡方向问题。②道岔板扣件铺装控制点的精度控制问题。③道岔板板型多变，生产空间有限问题。④套管在浇筑混凝土过程中上浮、歪斜问题。⑤道岔板模型漏浆问题。
（2）解决方法：
①对于道岔板排水坡方向问题。在排水坡面底模下方采用螺丝固定，可调整坡度，从而达到调整道岔板排水坡方向的作用。
②精确控制问题。承轨台面通过精密仪器测量并预先打好孔，在道岔板模型上对道岔板扣件铺装控制点定位。
③生产成本问题。只需要29套模型即可生产178种型号的道岔板，极大节约了生产成本和生产空间。
④出现套管上浮问题。传统钢材质定位销经过多次使用后，定位销卡突磨损，容易在混凝土浇筑过程中出现套管上浮现象。在拼装式道岔板模型中，采用橡胶螺旋定位销来固定预埋套管，可以有效防止预埋套管在浇筑混凝土过程中上浮，并且使得安装的套筒始终保持与板面垂直。
⑤产生漏浆问题。对拼装式道岔板模型的拼接处采用专用橡胶条进行封堵，透明胶将其固定，有效防止漏浆情况的发生。
3 模型组成
道岔板模型结构采用拼装式钢模型，由固定并支承模型结构的支架系统、拼装式固定底模和活动式侧模组成模型系统、安装在支架上的振捣器的振捣系统和包括蒸养管道在内的蒸养系统组成。
3.1 支架系统
支架系统由地脚螺栓、支承钢板、缓冲橡胶垫及支架组成，此外还有为保证安全的步梯和围栏。支架系统为模型安装和施工操作起供平台，也为振捣系统和蒸养系统提供安装空间。
3.2 模型系统
模型系统从固定底模和活动侧模组成。固定底模采用拼装式，组装可独立时进行平面和高程位置调整。活动侧模根据道岔板外形尺寸制作即可，各活动侧模通过卡具或螺栓联结即可与固定底模形成完整的道岔板模型。
3.3 振捣系统
振捣系统由固定在支架上的振动器和操作控制柜组成。通过控制柜进行各个振动器单独操作，可根据不同需要实现振捣道岔板混凝土的目的。
3.4 蒸养系统
蒸养系统由蒸养管道、锅炉及自动温控系统组成。蒸养管道在道岔板混凝土养护时，通过篷布将生产线模型全部覆盖，蒸汽通过蒸养管道直接进入模型内养护混凝土。通过自动温控系统操作，实现对道岔混凝土蒸养过程的自动化控制。
3.5 模型自动检测系统
为防止同一模型使用不久产生变形，在拼装后和每次使用后都需对道岔精度检测，及时调试，以达到道岔板的拼装精度和拼装效率。
4 配置方案
预埋套管式混凝土道岔板示意图（岔心位置、平面）
道岔板模型优化调整配置：结合工期安排先将部分道岔板生产完成后，拆解并重新组装模型生产另部分道岔板。例：石武客专铁路道岔板预制只需29套拼装式模型即可满足道岔板生产的需要。为此，最终确定石武客专铁路道岔板预制场投入三条道岔板的生产线共有29套底模178套侧模，其中第一条生产线包含的底模有GM01～GM12，共12套；第二条生产线底模为GM13～GM19，共7套，第三条生产线底模为GM20～GM29，共10套。
示例：
（1）第一条生产线：生产线底模为GM01～GM12共12套规格为6420mm×4400 mm，均为活动模型可生产多型号道岔板。GM01:可生产18#渡线左右开5、7号；18#到发线左右开5、7号；42#联络线左右开9、10、11号。GM02:可生产18#渡线左右开6、8号；18#到发线左右开6、8号；42#联络线左右开12、13、14号。GM03:可生产18#渡线左右开7、5号；18#到发线左右开7、5号；42#联络线左右开15、16、17号......
（2）第二生产线：底模为GM13～GM19共7套，其中GM13～GM17规格为5820mm×4200 mm，GM18～GM19规格为5800mm×4800 mm均为拼装式活动模型可调配生产多型号道岔板……
（3）第三条生产线：生产线共10套底模，GM20～GM29规格为5820mm×4200 mm，为固定模型只能生产固定型号道岔板。GM20:可生产18#到发线左开17号。GM21:可生产18#到发线左开18号......
5 优势总结
预埋套管式混凝土道岔板模型技术具有以下创新点
5.1 整套模型按“支架固定式、底模拼装式、侧模活动式”设计，可将178种不同规格类型的道岔板集中在29套底模上预制完成。
5.2 拼装式底模按分块式设计，承轨台面及汇水面分块制作，拼装调试维修更换方便。每块承轨台面模型可设置多个预埋套管定位孔，用于不同位置不同道岔板模型的拼装组合。
5.3 使用橡胶螺栓定位销安装道岔板套筒，有效的防止了在预制过程中套筒上浮及歪斜情况。
5.4 使用自制橡胶条对模型接缝处封堵，解决了漏浆问题，保证了道岔板承轨面倒角美观。
5.5 与整体式模型相比，拼装式模型不仅配置数量少，而且单套费用少，同时减少了生产线及厂房建设规模，具有良好的经济性和实用性。
例：若采用固定式模型需要178套，每套模型12万元，总投入为2136万元；拼装式模型实际使用41套，每套模型15万元，总投入为615万元。此外，固定式模型还需要增建3500平米的厂房，此项费用175万元。
两者相比较：采用拼装式道岔板模型则节约投资2136+175-615=1696万元。
结语
铁道部、河北省相关省市部委领导、国内外友人专家学者等先后来到工程施工现场参观，给予了极高的评价。2010年9月12日道岔板预制场一次性通过铁道部专家组的上道审查；2010年10月21日首组道岔板铺设以高分通过铁道部首件工程评估并得到工管中心的高度认可和推介！
[1]科技基〔2008〕173号，客运专线铁路岔区板式无砟轨道混凝土道岔板暂行技术条件[S].
[2]铁科技函〔2006〕248号，客运专线扣件系统暂行技术条件[S].
[3]铁建设〔2007〕85号，客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准[S].
[4]工管技〔2010〕145号，客运专线铁路预埋套管式混凝土道岔板制造及验收技术条件(试行)[S].
