CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工技术与质量控制

戴志兴

(中铁一局集团第二工程有限公司,河北唐山 064002)

CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工技术与质量控制

戴志兴

(中铁一局集团第二工程有限公司,河北唐山 064002)

CRTSⅠ型双块式无砟轨道属于新型轨道结构,具有结构耐久强、高稳定性、高平顺性、少维修等优点,广泛应用于高速铁路。本文结合作者在武广客运专线铁路无砟轨道路基和桥梁段的施工经验,结合双块式无砟轨道的结构特点,对施工工艺流程、施工方法、质量控制等进行分析,期望为CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工提供参考。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道 结构特点 施工方法 质量控制

CRTSⅠ型双块式无砟轨道是一种新型的高速铁路轨道结构,事先预制双块式轨枕,通过现场安装配筋、现浇混凝土的方式将其连续、均匀地固定在钢筋混凝土道床内,以此确保无砟轨道结构的整体性。CRTSⅠ型双块式无砟轨道具有耐久性好、稳定性高、整体性强、使用寿命长、维护工作量小等优势,已经在我国多条客运专线和高速铁路上得到成功应用。

1 CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构概述

1.1 CRTSⅠ型双块式无砟轨道系统结构

CRTSⅠ型双块式无砟轨道系统结构根据线下结构物不同,在路基、桥梁上存在差异,但主要包括钢轨、扣件系统、双块式轨枕、道床板、底座等部分构成。其中桥梁地段的底座结构不同时期、不同线路存在一定的差异,即底座凸台和底座凹槽设计,如下图1所示。[1]

1.2 结构特点

因双块式无砟轨道其轨枕预制件与现浇混凝土之间的结合面较小,道床纵向连续配筋与轨枕桁架钢筋绑扎安装,有利于裂缝的均匀分布和控制裂缝宽度,从而使双块式无砟轨道结构的整体性得以提高。同时,双块式无砟轨道结构还具有工程造价低、施工难度小,使用寿命长等特点。此外,除了具有这些无砟轨道的固有特点外,还具有其独特的优势,第一,由于是现浇道床板底座,可使工作面增加,轨道的拼装场可选择在就近的梁场,受工期影响较少,适用于地形复杂的高速客运专线铁路施工。[2]第二,无需工厂化预制轨道板,降低了轨道板的运输费,可减少建设投资。

a路基直线地段轨道结构示意图

b桥梁直线地段轨道结构示意图(底座凸台)

图1 路基、桥梁地段CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构示意图

2 CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工方法及工艺流程

2.1 施工方法

在完成了基础沉降评估、线路交接后,首先施工道床底座,在桥梁上为钢筋混凝土底座板、在路基上为混凝土支承层。

施工无砟道床时,在底座上安装、绑扎底层钢筋,再利用扣件系统接连工具钢轨与双块式轨枕,并组装为轨排。使用专用的支承架支立轨排,安装、绑扎上层纵向钢筋和综合接地钢筋,然后精确测量、调整轨道。最后支立模板浇筑混凝土形成无砟轨道。

2.2 工艺流程

双块式无砟轨道施工工艺程序多,主要包括工具轨的安装及扣件紧固、混凝土底座施工及养护、提升轨排、轨道粗调、模板安装、混凝土浇筑、扣件和支承架螺杆应力释放、支承架拆除等。[3]在每一个工艺流程中,应严格按照施工方法与技术要求进行施工,确保施工的准确、合理。

3 CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工要点

3.1 施工准备

在双块式无砟轨道施工过程中,施工准备阶段是工程顺利开展的基础,应合理把握施工准备工作。在施工前,测量现场数据、比选施工方案、审核图纸,并对施工状况进行调查。编制实施性施工组织设计和施工作业指导书。同时,还应对技术人员、施工人员进行岗前培训,组织培训交流会,提高工作人员技能。此外,还应及时召开讨论会、总结会,针对重点工序编制专项施工方案,并依据施工方案制定合理的施工质量管理办法,确保施工的顺利开展。

3.2 混凝土底座施工

桥梁地段道床板支承结构为底座板,底座板直接浇筑在桥面混凝土上。主要工序为施工准备、梁面凿毛清理、钢筋绑扎、底座及凹槽(或凸台)混凝土浇筑(每块底座板设置限位凸台或限位凹槽两个)、养护等。混凝土浇筑时一次成型,浇筑完成后1h后立即进行保温保湿养生,并及时用土工布覆盖,养护时间不低于14天。

3.3 隔离层、弹性垫层施工

桥梁底座混凝土强度达到设计强度的75%时,可按设计要求铺设隔离层和弹性垫层;隔离层分中铺设,根据凹槽(或凸台)位置剪裁隔离层。隔离层宜与道床板等宽,铺设时应铺贴平整,无褶皱,无破损,接缝采用对接,不得重叠;接缝处及边沿无翘起、空鼓、皱折、脱层或封口不严等缺陷;

弹性垫层粘结于凹槽(或凸台)的侧面,使其与凹槽周边的混凝土密贴,顶面与底座表面平齐,不得有鼓泡、脱离、缝隙现象,接缝处及边沿无翘起、空鼓、皱折、脱层或封口不严等缺陷;缝隙应采用薄膜封闭。

3.4 钢筋绑扎及绝缘测试

需依据设计图纸进行钢筋绑扎,对钢筋的型号、间距、数量、保护层进行重点控制。在这个过程中,最重要的是,必须用绝缘卡对道床板钢筋与轨枕钢筋的连接点或道床板钢筋的每个节点进行绑扎。同时,钢筋绝缘测试是施工的重要环节,安装好绝缘卡,并对钢筋的搭接状况进行检查,用手摇兆欧表对钢筋间的绝缘状况进行检查。[5]并在混凝土的浇筑过程中,对绝缘卡的有无脱落现象进行检查,确保绝缘测试的准确性。

3.5 轨排的组装

在轨排组装中,使用最频繁的机具是龙门吊,它是吊运钢轨、钢筋、双块式轨枕等材料的必备工具。工具轨可循环使用,最后铺设长钢轨。在施工场地,按照双块式轨枕设计间距,用龙门吊布设双块式轨枕。在散枕时,应确保位置准确,轻放。当铺设完双块式轨枕后,再铺设工具轨,要确保工具轨的无毛刺、损伤等,还应经常检查钢轨的质量及状态。并根据标准轨上每根双块式轨枕的位置刻画标识线,以控制轨枕间距,提高施工效率。[4]

3.6 轨道的粗调

首先,在轨排的一端设置基标,以加密基桩为基标,并用“L”型轨道卡尺对基标处的基标垂线到钢轨轨头的水平距离进行量取,也可量取基标至轨面的垂直高度。然后,利用横向调整丝杠,通过轨排的横向移动,逐步调整轨排方向,并对轨排高程进行调整。

3.7 模板及固定体系的安装

安装道床模板前,用电钻钻孔,并用膨胀螺栓对模板三角支撑架进行固定,进行模板及固定体系的安装。桥梁上可利用防护墙限制道床模板的横向移动,并做为轨道横向调整的着力点,路基上大约每隔2个轨枕进行钢制地锚的埋设,并将横向调整螺杆设在地锚上。纵向与横向固定,在混凝土浇筑时具有防止轨排上浮的作用。

3.8 轨道精调

轨道精调是双块式无砟轨道施工的关键工序,决定了轨道的最终位置是否满足设计要求。在轨道精调的过程中,应合理安排精调时间及分段长度。一般情况下,应在混凝土浇筑之前完成最终轨道的调整工作,调整长度应大于当班计划浇筑段的长度。在精调的过程中,根据测量数据,利用旋转螺杆调整器竖向调整轨道高程、高低;利用横向螺杆对轨道中线进行调整。[6]对于曲线地段,如果高度与水平位置的调整出现冲突时,必须同时调整两者方向。严格控制轨道调准的定时,要对每一断面线路的轨向、水平、高低进行检测,并逐步调整,确保轨道位置的准确。

3.9 混凝土浇筑

在混凝土浇筑前,应对模板安装的稳定性进行检查,确保其接缝严密,防止漏浆,清理干净模板与混凝土的接触面,并覆盖扣件、钢轨、轨枕表面,避免被混凝土污染。此外,用水湿润轨枕、底座表面,多点检测钢筋保护层厚度、轨排的几何形位,并对钢筋绝缘性能进行检测。当确保所有条件都符合设计要求后,进行混凝土浇筑。

对于混凝土的振捣,应遵循快插慢拔的原则,确保轨枕底部无气泡。振捣应适度,不可过振,避免使混凝土离析。在混凝土浇筑完,应进行三次找平收光,分别在混凝土浇筑完成后、混凝土刚初凝时、混凝土初凝后一段时间之内。在找平收光后,对钢轨面、轨枕的污染进行清理。

3.10 混凝土养护及支架拆除

无砟轨道道床板施工完成后,应及时进行全覆盖保湿养护,防止因混凝土内部温度导致的裂缝,其养护时间不应少于一周。

在支架拆除的过程中,应合理采取防止开裂的措施。应根据混凝土产生强度与环境温度,选择钢轨扣件的松开时间,确保钢轨的自由伸缩。在混凝土初凝后,将夹板螺栓解开,并将支承丝杆放松一圈,也适度放松扣件等固定装置,使钢轨的温度应力以及混凝土徐变得到适度释放。当混凝土强度达到5MPa后,进行支承架、模板、工具轨的拆卸。同时,在拆除支承架丝杆后,用同等强度的无收缩砂浆封堵道床上遗留的螺栓孔。

3.11 铺轨及联调联试

在双块式无砟轨道施工完成之后,不能马上投入使用,需要经过后期综合整理,并进行联调联试,在各项性能指标都符合设计要求之后,才能投入使用。

为了达到提高测量精度的目的,减少仪器设站产生的偏差影响,同一段落的复测、精调和轨道综合整理时的全站仪设站点都应在同一个位置,要求其偏差小于10厘米,并施测同一测量段,使各项测量指标合格。

后期综合治理精度满足要求后,统一铺设无缝线路。用长轨运输车将长轨从长轨存放场运输至现场,用铺设机进行铺设,并进行焊接,使其成为无缝线路。在铺轨完成后,进行联调联试,按照高速客运线的标准对其进行验收,确保符合要求后,投入使用。

4 CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工质量控制

4.1 加强施工前验收准备工作

在双块式无砟轨道施工前,应验收基础,确保基础满足铺设要求,确保基础顶面的平整,将高程误差控制在0-20mm之间。[7]对基础表面进行凿毛,清除浮砟、松岩、泥块等杂物,并用高压水对表面进行冲洗,当基础表面无积水时,可进行混凝土的浇筑。此外,通过线路测设,进行基表控制。在施工前,贯通测量线路中心线,复测系统高程系统。而对于基标的控制,在直线位置,可每隔100m设置一个控制基标,在曲线位置,可每隔50m一个。同时,也应在竖曲线起点、边坡点等位置设置控制基标,并将其作为永久标志进行保护。

4.2 混凝土质量控制

混凝土施工前,对配比、原料等进行试验,对比混凝土的自由收缩值、抗裂性能、工作性、绝热性、耐久性指标等,对原材料及配比进行确定,在确保混凝土合格后,才可进行施工。施工过程中应加强混凝土温度的控制。由于,在高温的季节,温度过高使混凝土表层升温快;而在低温季节,过分的通风散热、冷空气使表面的降温过快,从而出现表面裂缝。因此,必须采取必要的表面隔热措施,并加强养护。

4.3 裂纹控制

在双块式无砟轨道施工过程中,由于多种因素的影响,容易出现裂纹现象。因此,在施工过程中,应采取有效措施防止裂纹。在施工时,合理控制混凝土的浇筑时间,避免温度过高或过低,在浇筑后及时覆盖保水养护。在拆除支架和工具轨时,要确保拆除时间的合理性,防止对混凝土表面的破坏。同时,当发现裂纹时,应及时采取措施进行修补,防止裂纹的扩展。

4.4 轨道精度控制

轨道精调时,应严格按照要求进行测量工作,以确保准确性。当轨道的水平投射在直线下,应参考与邻近的曲线段相同的钢轨,当在曲线下时,应始终参考钢轨的外侧轨,确保测量条件的一致性。一般情况下,在钢轨表面之下的14mm处的位置进行规矩测量。[8]为减少误差、确保轨道位置的精确,应在同以位置对同一段落进行复测、精调。

5 结束语

CRTSⅠ型双块式无砟轨道因其自身的结构特点,其施工方法与精度要求也与传统的有砟轨道不同,需要高水平的施工技术和严格的施工组织管理。施工时,应做好施工准备工作,进行必要的岗前技术培训,以确保施工质量满足设计要求。通过提高双块式无砟轨道施工质量来提高线路运行质量,并进一步促进我国高速铁路向更高技术水平发展。

[1]李昌宁,戴宇.CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨枕预制与铺设技术[M].中国铁道出版社,北京2013,2-4.

[2]马福山.浅析双块式无砟轨道施工方法及技术控制[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(4).

[3]赵东田.双块式无砟轨道施工质量控制技术及措施[J].铁道工程学报,2009,(5):24-27.

[4]蒋建设,罗新南,彭仁军等.武广客运专线CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道施工设备配套研究[J].铁道工程学报,2009,(7):54-56,66.

[5]陈骁文.双块式无砟轨道施工工艺及施工精度控制[J].铁道建筑,2009,(2):108-110.

[6]李方东.武广铁路客运专线CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道施工关键技术[J].铁道建筑,2010,(1):26-29.

[7]韦合导,王森荣.高速铁路双块式无砟轨道结构设计及施工技术[J].铁道建筑技术,2008,(2):44-47,55.

[8]李立信.双块式无砟轨道快速施工综合技术及配套设备、工装技术[J].城市建设理论研究(电子版),2014,(5).